跨高铁转体梁钢壳合龙段施工技术

1 工程概况

新建朝阳至秦沈高铁凌海南站联络线工程凌海南右线特大桥工程，地处东北寒冷地区，季节性冻土区域，土壤最大冻结深度为108cm，有效施工期较短。桥梁全长2608.48m，采用 1-24m 简支梁+65-32m 简支梁+1-（48+80+48）m 连续梁+1-（72+128+72）m 连续梁。该桥为客专引入凌海南站，是右线单线桥梁，主要是为跨越秦沈高铁、县道X711 和乡村道路而设。桥梁分别跨越既有秦沈高铁左右线，夹角为163°35′，净空要求为7.25m。跨越点位于秦沈线填挖平衡地段，采用1-（72+128+72）m 连续梁主跨跨越，连续梁采用旁位悬臂浇筑后转体施工，转体梁合龙段采用钢壳合龙技术，减少对既有铁路线路的干扰，保证施工及既有线的安全。

2 与既有线位置关系

3# 墩0# 块混凝土边缘距秦沈客专左线距离为12.45m，距触网回流线为8.11m，17#节段边缘混凝土距秦沈客专左线距离为12.43m，距触网回流线为8.15m，转体角度为16.5°。4#墩0#块混凝土边缘距秦沈客专右线距离为11.44m，距触网回流线为7.11m，17#节段边缘混凝土距秦沈客专左线距离为11.07m，距触网回流线为5.88m，转体角度为16.5°，最大转体重量8342t。

3 钢壳合龙段施工流程及关键技术

3.1 中跨合龙段施工工艺流程

在连续梁主墩悬浇段施工完毕后，利用铁路天窗时段进行转体及合龙。为减少安全风险，采用钢壳法合龙施工，转体梁段现浇时将一段钢壳预埋于转体梁段端头处，并外伸1.1m，待转体就位后安装中间钢壳并与梁体预埋钢壳焊接，形成足够刚度的模板，最终施工中跨合龙段混凝土，主要施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

3.2 钢壳合龙段施工关键技术

钢壳吊装预定施工为营业线天窗施工。梁底跨中最高点标高为37.656m，现场实测接触网承力索标高为37.126m，净空为0.53m。中跨合龙段位于营业线正上方，施工对营业线的设备及行车造成一定的安全隐患。

钢壳共分两部分制造，目的是便于安装。采用I 级熔透焊，钢壳内侧需要焊接锚钉，钢筋绑扎前焊接接长吊杆，加强钢壳受力性能，减小变形。焊缝打磨要求平整，涂装体系要进行防护，钢壳预埋在合龙段两端头位置，桥梁转体后，安装合龙段中间钢壳，锁定劲性骨架，将合龙段中间钢壳两端与预埋钢壳焊接牢固，进行钢筋、模板等预埋件施工，用泵车浇筑合龙段的混凝土，此施工位置处于高铁线上方，钢壳做为永久构件，与连续梁成为一体。钢壳合龙段如图2。

3.2.1 钢壳制作要求

3.2.1.1 钢壳制作

①钢壳各部件的外形尺寸及公差符合设计尺寸要求。

②各部件焊接时按焊接工艺要求操作，严格控制焊接变形。焊缝要平整光滑，不得咬边、不得有气孔及夹渣等质量缺陷。

③钢壳截面尺寸误差应严格控制在5mm 之内。

④钢壳边缘各点高程误差控制在1mm 之内，不允许有挠曲和变形。

⑤两个钢壳的中心轴线、标高控制在2mm 之内。

⑥钢壳涂装前应进行表面清理，涂装标准达到设计要求，铁锈色为涂装外观颜色。

图2 钢壳合龙段

3.2.1.2 钢壳检查验收

钢壳制做加工结束后，对外观、各部位尺寸等进行现场检查。

3.2.2 钢壳安装

3.2.2.1 钢壳吊装施工为营业线天窗施工

合龙梁段预埋钢壳，由底板中部平均分成两部分，事先安装在梁段端头位置，梁转体就位后，将两部分连接起来。合龙段钢壳宽度1.2m，腹板及翼缘板、半底板长度为8.98m。钢壳吊装示意图见图3、图4。

图3

图4 钢壳吊装示意图

①荷载计算。钢壳腹板及翼缘板重，长度为8.98m，宽度1.2m，厚度12mm，自重=8.98*1.2*0.012*78.5=10.2kN。

②吊车选择。现场作业半径23.36m，选用80T 吊车，伸臂36m，吊车的起吊重量为17kN，安全系数为1.7，满足要求。

③钢丝绳检算。选用强度为1850MPa、直径11mm、6*19 纤维芯钢丝绳，钢丝总断面积a=43.85mm2。钢丝绳破断拉力=公称抗拉强度* 钢丝总断面积* 换算系数=1850*43.85*0.85=69kN，钢丝绳安全载重力=钢丝绳破断拉力/安全载重系数=69/6=11.5＞10.2kN，满足要求。

3.2.2.2 钢壳安装操作要点

①第一次封锁要点施工。

1）要点施工开始时，先打开既有线隔离栅，封锁线路，设置防护，接触网停电。

2）作业命令下达后，起吊线路左侧腹板及翼缘板部分钢壳（高度5.6m，宽度1.2m），旋转吊臂至线路上方对位置进行调整，使钢壳两端压住梁端预埋钢壳0.3m，定位准确后与一端梁端预埋钢壳用角焊缝进行焊接固定，翼缘板焊接两点，腹板焊接两点，共四点，每一焊接点长度不小于2cm，焊接牢固后松钢丝绳。

3）吊车回转，起吊线路右侧腹板及翼缘板部分钢壳。

4）重复步骤2）作业内容。

5）检查清理梁体顶面机具，撤除防护，并安装好既有线隔离栅，人员撤出既有线接触网供电。

②第二次封锁要点施工。

1）要点施工开始时，先接触网停电，开启既有线防护栅栏，对铁路线封锁，按要求设好防护。

2）施工作业命令下达后，起吊线路右侧腹板及翼缘板部分钢壳（高度5.6m，宽度1.2m），旋转吊臂至线路上方对位置进行调整，使钢壳两端压住梁端预埋钢壳0.3m，定位准确后与一端梁端预埋钢壳用角焊缝进行焊接固定，共四点，每一焊接点长度不小于2cm，焊接牢固后松钢丝绳。

3）安装钢壳底板进行焊接固定。同时在梁面两侧安装密目网，进行安全围护。

4）检查清理梁体顶面机具，撤除防护，并安装好既有线隔离栅，人员撤出既有线接触网供电。

3.2.3 合龙梁段施工

钢壳焊接施工为营业线天窗施工。合龙梁段临时锁定、钢壳焊接为天窗内完成，钢筋、模板、预埋件等施工在钢壳内作业，不影响既有线安全，钢壳合龙段设置密目网进行围护，已施工梁段防抛网已安装完成，防止施工过程中落物影响既有线。

3.2.3.1 锁定

合龙段在夜间最低温度时，安装型钢，将一端与预埋钢板焊好后，另一块施焊固定，各结构均用周边施焊连接，焊缝高10mm。

3.2.3.2 钢壳接缝焊接

合龙段锁定后，在钢壳内将搭接焊缝采用坡口焊焊接密实。

3.2.3.3 合龙段钢筋绑扎安置及预应力张拉管道安装

①合龙段钢筋施工。合龙段钢筋绑扎严格按设计文件要求执行，上部纵筋、下部纵筋及侧面纵筋等位置准确。

②波纹管埋设。波纹管的安装位置精度按设计要求进行严格控制。混凝土浇筑前，复查波纹管状态有无破损、接头处是否密实。

3.2.4 混凝土浇注

浇筑合龙段混凝土为营业线天窗施工，整个施工过程处于封闭状态。合龙段混凝土选择在一天中气温较低且稳定的时段进行浇注，共浇筑C55 混凝土43m3。合龙段混凝土理论配合比为水泥∶粉煤灰∶细骨料∶粗骨料∶减水剂∶膨胀剂∶水=1∶0.19∶1.80∶2.81∶0.016∶0.100∶0.39。合龙段施工配合比调整为水泥∶粉煤灰∶细骨料∶粗骨料（5-16mm）∶粗骨料（16-25mm）∶减水剂∶膨胀剂∶水=1∶0.19∶1.91∶1.14∶1.70∶0.016∶0.100∶0.25。

3.2.5 预应力张拉

混凝土弹性模量与强度达到设计值时，张拉预应力钢束，张拉在梁箱内，不涉及既有线施工安全。预应力张拉之前，宜对孔道进行至少一个孔道的摩阻测试，通过测试所确定的μ 值宜用于对设计张拉控制应力的修正，对于大于60m 的孔道宜适当增摩阻测试的数量。摩阻损失的测试方法宜符合规范规定。张拉时，结构或构件混凝土的强度、弹性模量（或龄期）应符合设计规定。

3.2.6 中跨合龙段施工注意事项

①合龙前应加强测量观测，掌握梁端标高随温度变化的规律，如合龙标高误差较大，通过配重方式调整梁端高程，确保合龙段的精度。

②合龙段采用微膨胀混凝土浇筑，将混凝土强度提高一个等级来弥补混凝土收缩带来的不利影响。

③加强养生工作，减小由温差引起的对合龙段反复拉、压应力的不利影响。

④合龙段张拉应在混凝土强度达到95%设计值，弹性模量达到100%设计值，龄期达到5 天以上后方可进行。

4 结束语

凌海南右线特大桥转体就位时间是2020 年10 月19日，合龙段混凝土浇筑时间是2020 年11 月1 日凌晨。连续梁转体角度为16.5°，交叉角较小，连续梁跨度大，小里程主墩位于既有线路堑段，路堑深2.5m，大里程主墩位于既有线路堤地段，填土高约6m。采用钻孔桩防护，设计适当的调整了承台埋深，以保证既有线运营安全。该桥施工与既有秦沈线并行，并进行跨越，施工期间全部纳入临近既有线施工或天窗施工，施工准备时间长，有效工期短，施工难度大，受冬季与雨季的影响，是全线控制工期工程。同时，转体梁施工技术要求高、质量控制严格，因此也是技术管理的重难点。转体梁合龙段采用预埋钢壳，钢壳作为连续梁端头合龙段的外模板，混凝土浇筑后与钢壳成整体，钢壳成为永久构件留于合龙段，再通过合龙段的预应力钢束张拉使整跨梁形成一个整体。