转体桥梁钢壳合拢技术的应用

徐傲生

中铁十七局集团第三工程有限公司 河北石家庄 050081

摘 要 本文以郑万铁路8标白沙河大桥为背景，采用（40+72+40）m转体连续梁跨越宁西电气化铁路双线，双幅桥梁在既有宁西铁路双线间进行转体合拢，受铁路上部净空限制，存在极大的安全隐患。通过采取在梁端预埋钢壳的技术，降低了转体合拢段施工风险，提高了施工效率，为类似工程提供借鉴和参考。

关键词 转体桥梁 钢壳 合拢 技术应用

1 引言

中铁十七局承担郑万铁路河南段8标施工任务，管段内白沙河大桥381#至382#墩间跨越正在运营的宁西双线电气化铁路，采用（40+72+40）m转体连续梁，跨越段长度为72m。因铁路纵断面标高降低，受净空限制，现场不具备挂篮施工条件，因此中跨合拢段采用钢壳合拢的施工技术方案。

2 钢壳方案总体设计

中跨钢壳主要由三大部分组成，连续梁9#段浇筑前在梁端各预埋一块，转体到位后再安装合拢处的一块，实现模板全封闭。技术难点在于将9#段挂篮悬臂浇筑与10#段中跨合拢钢壳技术相结合，同步转体至设计位置，精调后梁体轴线偏差不超过12mm，高程偏差不超过15mm，顶部高程±20mm。

钢壳在转体梁内预埋1m，端部外露30 ～110cm，底板处呈楔口，可保证两个“T”梁结构同时转体而不发生冲突。合拢段长度为2m，分块钢壳宽度1.2m，与梁体预埋钢壳之间搭接30cm，二者之间采用螺栓拧紧固定，微小缝隙使用玻璃胶密封，螺栓间距30cm，并在模板转折处进行加密。纵向预应力钢束正常通过，在横隔板相应位置预留钢束和梁体主筋穿过孔，梁体钢筋与钢壳加劲肋局部冲突时，对钢筋进行适当调整。

图1 转体到位后梁体与营业线立面位置关系

图2 转体前后梁体与营业线平面位置关系

3 钢壳制作及安装技术

钢壳制作前，利用计算机软件进行建模，通过模拟，检验合拢段钢筋在钢壳横隔板位置的穿孔，加劲板部位横向钢筋的位置是否有影响，钢绞线预留孔道与加劲板是否冲突等，同时，对局部位置进行优化，尽可能地提高合拢段钢壳安装施工效率和施工过程中的安全。

图3 钢壳模型示意

图4 钢壳模板横断面图

3.1钢壳制作

钢壳加工工序为：原材料采购，下料→钢板折弯→预成型→拼焊→加强肋板的组焊→整体组装。

（1）根据计算机建立的模型，使用等离子切割机进行分块钢壳下料，并按照图纸要求在相应位置进行弯折。侧面腹板弯折角度适当加大，后续在用千斤顶逐步校正，确保弯折尺寸符合要求。

（2）焊接位置确定后，先将钢壳外模与横隔板焊接完成。横隔板按设计尺寸切割完成，并提前按要求预留主筋和波纹管孔。横隔板分块制作，接缝处与螺栓连接之间相互错开。

（3）对预成型好的钢壳进行拼焊，拼焊时进行定位（如图14所示），焊缝坡口焊接，焊接方式为手工电弧焊，焊缝质量等级要求为Ⅱ级，钢壳焊接要求全熔透角焊缝Ⅰ级，同时须满足《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10091-2017）里的规定。焊接完毕打磨掉焊缝余高。

（4）加强部位的肋板焊接前，可利用槽钢进行辅助，以减小钢壳的变形。先对加劲板进行临时焊接固定，复核无误后再一次焊接到位。预埋段及合拢段钢壳的螺栓位置须精确定位，同时要与加劲板错开一定距离。平直段螺栓间距按30cm控制，异形段按15cm控制。

（5）钢壳各部位焊接完好后，需要进行整体的拼装试验，对局部位置不当的地方进行纠正调整，保证各接口部位连接平顺。

（6）试拼装无误后，对钢壳内部进行精细打磨，确保表面平整，然后展开涂装作业。

（7）钢壳出厂验收

钢壳制作完整后，组织设计方、监理方等进行实体验收，主要进行外观质量的检查以及局部尺寸的复核，同时也要复核钢壳“出厂合格证”，“质量合格证书”和“焊接材料质量证明书”等相关质量证明文件，确保出厂成品符合要求。

3.2钢壳安装

钢壳安装分预埋段及合拢段两大部分，其中梁体预埋段钢壳在九号段施工前，将钢壳采用人工配合吊车分体（4个分段）逐段进行安装，随9#段浇筑埋于其中，梁段外露长度30～110cm。合拢段钢壳安装时，在远离营业线一侧将叉车吊至梁面0#块上，在钢壳加劲板上设置吊点，钢壳起吊后，叉车缓慢向前至合拢段梁端，缓慢安放到位后，利用钢垫板压紧预埋段螺栓，将螺母拧紧固定。模板之间存在较大缝隙时，可利用千斤顶进行辅助加压，确保无缝隙后，再将螺母固定。对细微缝隙可采用玻璃胶进行整体封堵，采用胶水泥进行封边处理，防止漏浆。

因钢壳安装前梁体转盘已经固定锁死，连续梁各节段已完成张拉压浆，叉车低速运行转移钢壳时的偏载在设计要求范围之类，可以使用。

合拢钢壳宽度1.2m，分四个节段，每段单块重约600kg，钢板前后设置限位并设置保险绳，防止钢板滑落，安装时与预埋段钢壳通过预留M20螺栓进行固定，随后在螺栓上增加双螺母。后续的钢筋绑扎及合拢段浇筑均可在钢壳内部施工。梁体四周需设置防护网和栏杆，确保施工过程中既有线路正常运行。

图5 合拢段中跨封闭钢壳与两端钢壳连接安装

4 钢壳混凝土施工技术

浇筑前，对合拢段钢筋进行验收，确保钢筋间距不小于100mm；混凝土碎石粒径小于31.5mm，混凝土坍落度宜为180-220mm，保证混凝土具有良好的性能，便于浇筑。采用地泵输送混凝土，选择一天中气温较低的时段进行浇筑。浇筑从中部向两侧延伸，分层浇筑、振捣，浇筑一处，振捣一处，密实一处，保证浇捣质量。浇筑快到顶部时，在梁顶外侧设置挡板，挡板下部进行密封处理，避免浇筑过程中混凝土向两侧流动，影响铁路运行。

5 钢壳接地

钢壳通过内部横隔板加劲肋与梁体下部接地钢筋焊接相连，钢筋直径大于16cm，单面焊搭接长度大于20cm，双面焊搭接长度大于10cm。本次施工采用双面搭接焊，焊接后经梁底接地端子，通过不锈钢连接线与墩顶预埋接地端子相连并传至承台下部，有效消除电位差影响。桥梁转体前须进行接地电阻值测试，测试电阻值符合要求后方可进行转体施工。

6 钢壳施工的优化

合拢段处于既有营业线下，受净空限制，以及天窗要点作业时间限制，传统的挂篮法已不具备施工条件，施工难度极大。结合现场实际施工条件，采用分块钢壳组装技术，极大地减少了作业空间要求，同时钢壳在连续梁合拢段施工中既起到了模板的作用，又作为混凝土的一部分，不需拆除，极大地大减少了工作量，缩短了天窗要点时间，同时提高了在既有铁路线上部施工的安全性。

7 钢壳施工效果验证

钢壳合拢浇筑完成后，主要对钢壳合拢段及两端的挠度进行监测。钢壳合拢前，在合拢梁端部全断面预埋钢筋头，作为后期梁体合拢后的观测点。关测点布置：在梁段端部顶板中心、左右距翼缘板处、左右腹板处埋设短钢筋（Φ12，顶部打磨光滑，观测点比本梁段结构面高1cm左右，监控点离梁段前端10cm。通过后期监测数据表明，钢壳合拢段顶部、底部标高、轴线位置正确，挠度变化在合理范围之内，未出现其它异常情况。

图6 钢壳合拢实景一	图7 钢壳合拢实景二

8 结语

依托郑万铁路白沙河大桥转体连续梁工程，采用“转体桥梁钢壳合拢技术” 能够实现跨越营业线，低净空要求下的转体桥梁合拢施工，具体包括：

（1）采用钢壳分块组装的方法，有效的解决了跨营业线，低净空的作业空间问题。

（2）钢壳既作为合拢段梁体模板，又作为混凝土的一部分，不需拆除，极大地减少了工作量，缩短了天窗要点时间，同时提高了在既有铁路线上部施工的安全性。

（3）合拢段施工速度快，提高了合拢施工效率，降低安全风险，同时进一步降低施工成本。

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