大西铁路晋陕黄河特大桥上部结构施工关键技术 吴占东 中铁上海工程局集团有ＦＦ－￣ｏ－］ 上海 ２００４３６ 摘要：大西高速铁路晋陕黄河特大桥为高墩大跨桥梁，主梁结构新颖，分别采用了３２ ｍ预制架设简支箱梁、悬臂浇筑 连续梁、４８ ｍ预制节段拼装简支梁、２×１０８ ｍ单Ｔ型加劲钢桁组合梁等结构形式，另外，由于横跨黄河，施工条件恶 劣，安全风险高，施工难度大。根据工程实践，针对性地采用了多种类型施工方法，解决了施工难题。 关键词：晋陕黄河特大桥 上部结构 施工 技术研究 中图分类号：Ｕ４－４５．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—１００１（２０１４）０６—０７３５—０４ Ｋｅｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｊｉｎ－Ｓｈａａｎ Ｓｕｐｅｒ Ｌａｒｇｅ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ Ａｌｏｎｇ Ｇｒｅａｔ Ｗｅｓｔ Ｒａｉｌｗａｙ Ｗｕ Ｚｈａｎｄｏｎｇ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｉｖｉ ｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ ＣＲＥＣ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３６ １ 工程概况 大西铁路客运专线晋陕黄河特大桥桥址位于陕西省 与山西省交界处禹门口至潼关段黄河上，近东西向跨越 ４８ ｍ）单ＴｉＸ］ＩＪ构＋（４８＋８０＋４８）ｍ连续梁＋（３—２×４８ ｍ）单 Ｔ刚构＋（卜２ Ｘ ３５ ｍ）单ＴＢ］Ｕ构。轨道结构为ＣＲＴＳ Ｉ型双块 式无砟轨道，设计时速３５０ ｋｍ／ｈ。 黄河，东引桥位于山西永济市张营镇小樊村，西引桥位 于合阳县黑池镇北廉村附近。墩身高３８ ｍ以上，桥面高 ５０．５ ｍ，黄河主河道处风速最大达１ ３～２４ ｍ／ｓ。桥梁全长 ９．９６９ ｋｍ，孔跨布置为：（３卜３２ ｍ）简支箱梁＋（５４＋２× ９０＋５４）ｍ连续梁＋（１７－４８ ｍ）节段拼装简支箱梁＋（２— ２ 总体施工方案¨ 桥梁结构形式多样，分别采用预制架设、悬臂灌注、 预制拼装及厂制现拼钢混结合４种不同的施工方案： ３２ ｍ预应力混凝土简支箱梁，在梁场预制，单孔梁预 ）ＵＢ，－Ｊ－间为１３～１５ ｄ。配备一台９００型架桥机由０ 台向３１ 墩ＪＩ顷 序架设，２～３孔／ｄ。 ４Ｏ ｍ）节段拼装简支箱梁＋（１ ５—２ Ｘ １Ｏ８ ｍ）单Ｔ刚构加劲 钢桁组合结构＋（６３—４８ ｍ）节段拼装简支箱梁＋（８—２× 预应力混凝土连续箱梁，采用墩身与梁体临时固结， 挂篮悬臂灌注法施工，节段施工周期１Ｏ～１５ ｄ。其中，０ 作者简介：吴占东（１９６３一），男，本科，高级工程师。 通讯地址：上海市闸北区江场三路２７８号（２００４３６）。 收稿Ｅｌ期：２０１４－０４—０８ 块及边跨现浇段采用墩旁托架法，施工周期约４０ ｄ，合拢 段采用吊架法，施工周期约１ ５ｄ。 ４８０ ｍ，高密度电阻率法测线１２条，总长度４８０ ｍ，跨孔电 阻率ｃＴ法测线２对。通过上述方法进行探测后，没有发现 ・・０ ０ ０ ０ 【ｉ】尤文玮，钱勇，周铭．旧管修复技术的合理选用［Ｊ］．城市道桥与防洪， ２００６（６）：７６—７９，１９９． 雨水管软接头周围存在土体空洞。 ［２］鲍岳祥，黄霄航＿用内衬法修复大口径排水管 ．市政技术，２００４（６）： ５ 结语 通过对地道底板下雨水管软接头损坏情况原因的分 析，就２种修复方案进行了比选，最终采取了非开挖修复 的技术对雨水管进行修复。修复完成后，经过半年时间的 观察，不再发现有漏水或者流砂的现象；同时非开挖修复 使得软接头处的过水断面减少了５ ｃｍ，但雨水管本身管径 较大，对水流速度影响不大。综上所述，非开挖修复技术 ３５１—３５２．３８７． 【３］黄迎东，黄冠峰．粘质粉土地区下水道的损坏及修复『Ｊ］．城市道桥 与防洪，２０１ １（７）：２２０—２２５。１８—１９． ［４］郑瑞东，李田，蔡晓东，等．现场固化法在大口径给水管修复中的 应用［Ｊ１＿给水排水，２００６（１）：９８—１００． ［５］陶欣，娄国伟，杨兵．ｃｃＴＶ引导下的排水管道非开挖修复［Ｊ】．中国 市政工程，２０１２（２）：５４—５５，１０１． 对损坏情况较轻微的雨水管软接头具有良好的效果。 ［６】遍仲森．城镇排水管道非开挖技术研究［Ｉ伽．北京：中国地质大学，２０１２． Ｉ ２０１４・６ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｉ ７３５ ４８ ｍ节段拼装简支箱梁，在梁场分节段预制。经水 平运输、垂直吊装至下承式架桥机原位拼装，现场浇筑混 凝土湿接缝成型桥梁。在河西设置一个桥梁预制场，２台 ＴＰ４８节段拼装架桥机，由１ ２５ 桥墩处开始背向两侧拼装 架设顺序施工。在河东设置另一个桥梁预制场，１台ＴＰ４８ 节段拼装架桥机，由３５ 墩向５４ 墩拼装架设顺序施工。节 段拼装简支箱梁架桥机过孔１ ｄ，节段拼装简支箱梁施工 １０～１５ｄ／孔： （２ Ｘ １０８ ｍ）单ＴＭＩ］构加劲钢桁组合结构桥梁，箱梁 采用挂篮悬臂法施工，加劲钢桁钢梁杆件工厂制造，运抵 施工现场，桥上架设拼装法施工。其中，加劲钢桁下节点 在梁体施工时预埋，其他杆件等梁体合拢后在梁上组拼、 涂装。 ３ ３２ ｍ预制架设简支箱梁施工 ３２ ｍ简支梁共３１孔，为标；隹无砟轨道后张法预应力 混凝土简支箱梁（双线、单箱单室），梁长３２．６ ｍ，计算 跨度为３１．５ ｍ，宽１２ ｍ，线路中心处梁高３．０８４ ｍ，截面中 心梁高３．１３４ ｍ，质量为８３２ ｔ。在制梁场台座上完成箱梁 预制，采用固定式底模、活动式侧模。单孔梁预制时间为 １ ３～１５ ｄ。施工顺序为：底模清理一侧模顶升到位并清理 一底腹板钢筋笼吊装入模一钢筋整备一内模吊装入模一顶 板钢筋笼吊装入模一钢筋整备一混凝土浇筑一混凝土养生 一预应力预张拉一自然养生一预应力初张拉一移梁、存梁 一终张拉一压浆、封端。 预制梁混凝土强度达到要求后，采用运梁车水平运输 到桥位，９ ０００ ｋＮ架桥机顺序架设，２～３孔／ｄ。施工顺序 为，装梁一运梁一喂梁一纵移落梁一支座精确检查一千斤 顶临时支承一支座底、锚栓孔注浆一强度等待一临时千斤 顶移出一架桥机过孔一运梁车返回一下一循环架梁一架桥 机就位。 ４连续梁施工 本桥共有（５４＋２ Ｘ ９０＋５４）ｍ、（４８＋８０＋４８）ｍ连续 梁２种类型，均采用挂篮悬臂浇筑法施工，连续梁钢筋集 中加工，混凝土集中拌合。工程材料水平运输采用汽车， 垂直运输采用塔式起重机吊装，混凝土泵送至各个作业 面。 其中，（４８＋８０＋４８）ｍ连续梁，梁体为单箱单室，变 高变截面结构。梁顶板宽度为１２ ｍ，厚度为自梁端至顺桥 向４．２５ ｍ处为Ｏ．６５ ｍ渐变至０．４ ｍ，其余均为０．４ ｍ；底板宽 度为６．７ ｍ，厚度为０．４～１ ｍ；腹板厚度为０．４８～０．９ ｍ，截 面高度为３．８５～６．６５ ｍ。梁体共分１ ２个节段。 ４．１ ０ 块施工 主桥墩身施工完成一浇筑０ 块混凝土梁体。箱梁０ ７８６Ｉ建筑施工第３６卷第６期 块与墩身临时固结，临时固结设置位置在永久支座两侧， 待梁体全部合拢后拆除临时固结。０ 块设计高５．９５８～ ６．６５ ｍ，长１ ２ ｍ，两端各悬出墩身２．５ ｍ，腹板厚度 ０．９０ ｍ；顶板厚度０．４ ｒｎ；混凝土方量２５１．６２ ｍ ，质量约为 ６５４．２１ ３ ｔ。桥墩高３８ ｍ以上采用托架法施工，４０ ｄ完成。 图１为０ 块托架示意。 ＝二 曼ｔＥ矗，，Ｉｌ —— ｄ 埋钢板１ 预埋钢板２ ｆ ， 图１ ０ 块托架示意 ４．２悬臂节段施工 梁体节段最大长度３．５ ｍ，最大质量１ ３６．９ ｔ。在连续 梁０ 块安装菱形挂篮一加载预压，验证挂篮结构强度和刚 度，消除其非弹性变形，测定其弹性变形。结合连续梁结 构设计确定节段梁控制标高，控制连续梁线形，对称循环 悬臂浇筑１—１Ｏ 节段箱梁，每一节段１０～１５ ｄ完成。 ４．３合拢施工 合拢段均采用吊架法施工１ ５ ｄ完成，在边跨合拢前先 施工边跨现浇段，其施工方法同０ 块。边跨及中跨合拢段 施工时，需进行水箱配重预压。温度最低时，撑、拉结合 安装劲性骨架，临时锁定梁体。张拉临时预应力束，再选 定最低温时浇筑混凝土。浇筑过程中逐步放水卸载配重， 保持合拢段混凝土处于受力平衡状态。 ４．４连续梁体系转换 待合拢段混凝土强度等各项指标达到要求后，拆除箱 梁体外支撑。解除主墩与箱梁０ 块的临时固结，桥墩项永 久支座受力工作。施工连续梁预应力体系，完成连续梁施 工 ５ ４８ ｍ节段拼装简支箱梁施工 ４８ ｍ节段拼装简支箱梁共８２孔。每孔分１１个节段， 端部２个节段，每节段长３．２ ｍ，其余每个节段长度为 ３．９ ｍ。梁高４．６２８ ｍ，底板宽５．５０ ｍ，顶板宽１２．０ ｍ，节段 拼装采用湿接缝法，缝宽０．８ｍ，单孔自重１ ６３８ｔ。 ５．１节段拼装架桥机组成及安装 配备墩旁垂直提升站，用于节段箱梁的提升就位。配 合ＴＰ４８型下承式节段拼装架桥机，拼装４８ ｍ节段箱梁施 工 ５．１－ｌ 节段拼装架桥机组成 ４８ ｍ节段拼装架桥机主要由主结构（包括主框架、前 导梁、横联和后导梁）、主支承（包括前、后支腿）、托 架台车倒运机构、液压翼式平台、起重系统（包括起重天 车、天车吊具及辅件）、湿接缝外模板、运梁车系统、液 压系统、电气系统等组成。该架桥机能够进行４８／３２ ｍ跨节 段拼装简支箱梁的施工，全长１０８ ｍ，总质量８１０ ｔ，其中 主框架总质量约４６０ ｔ，两幅主框架中心距为９．５ ｍ。前后导 梁设置辅助支腿，主桁下面设置４个相同的墩旁托架，另外 配置１ ８００ ｋＮ起重天车和运梁车各１台。 ５．１．２节段拼装架桥机安装 架桥机安装采用中间搭建临时膺架拼装法。在两跨正 中间搭建１个９．５ ｍ Ｘ ２．４ ｍ，高度为４５ ｍ的临时膺架。临时 膺架搭设完成后，拉好缆风绳ｉｌ￣ＢＣ固定。采取主梁现场地 面分组拼接，利用履带吊吊装上桥，中间对接安装。 ５．１＿３节段拼装架桥机拆卸 架桥机在完成最后１跨箱梁节段拼装架设后，采用 １ ０００ ｋＮ汽车吊上桥面，拆除架桥机起重天车、节段支撑横 梁。通过桥梁项面预留孔洞，采用提升架、ＬＳＤ液压提升 系统及钢绞线整体把主箱梁和导梁吊挂起来，再向两边横 移打开，然后下放到地面拆分。 ５．２ ４８ ｍ简支箱梁节段拼装施工 ５．２．１ ４８ １３３简支箱梁节段拼装施工工艺 （ａ）架桥机安装完成后，进行各种工况下的试验，消 除架桥机的非弹性变形，收集弹性变形的数据，确定节段 梁拼装线性控制参数。 （ｂ）根据试验数据，调整横联支撑顶标高，复核无 误后开始节段梁拼装就位。 （Ｃ）湿接缝混凝土施工。在顶板顶层保护层内设置防 裂钢筋。侧模包裹、顶板棉被覆盖、预张拉等，防止预制 节段和湿接缝处出现收缩裂纹。 （ｄ）箱梁预应力施工。双控单端对称张拉预应力 筋，不平衡束不大干１束。 ５．２．２节段拼装架桥机过孔 第一步：利用主桁下８ ０００ ｋＮ￣Ｆｈ顶将桥机整体卸载。 打开７个液压翼式平台，利用纵移油缸将架桥机顶推纵移 ２０ ｍ，前导梁辅助支腿支撑在超前墩上，后导梁辅助支腿 支撑在后主支墩上面，将已经过前主支墩的节段横联及后 导梁辅助横联连接。 第二步：利用天车上的小卷扬机导出后主支腿上的墩 旁托架，直接运至超前墩上进行安装。 第三步：墩旁托架在超前墩安装完成后，打开后导梁 辅助横联，利用纵移油缸顶推桥机纵移，直至主桁到达超 前墩位置。 第四步：桥机纵移到位后，调整桥机姿态，连接剩 余支撑横联，将主桁下油顶上顶７ ｃｍ，然后利用机械锁锁 定，复核支撑横联标高，经调整无误后，开始进行下一节 段箱梁拼装施工。节段拼装简支箱梁架桥机过孔１ ｄ，节段 拼装简支箱梁施工１０～１Ｓ ｄ／孔。 ６ ２ Ｘ １０８ ｍ单ＴＦＪＩＪ构钢桁加劲组合梁施工 该结构主梁采用单箱双室、变高度、变截面结构， 中支点处梁高１２．５ ｍ，顶宽１ ３．８ ｍ，底宽１１．５ ｍ：梁底按 １．８次抛物线变化，梁端４Ｏ．７５ ｍ直线段梁高为５ ｍ；顶板厚 ０．５～１．６５ ｍ，底板厚０．４５～２．５ ｍ，腹板厚０．４５～１．５ ｍ。并 且，在支点处设置横隔墙，厚度１．５ ｍ，横隔墙上设置过人 洞，供检查人员通过（图２）。 加劲钢桁设置在主梁边墩和连接墩处两侧，每副长 ６０ ｍ，全桥共计３０副。主桁采用无竖杆三角桁架，桁高 ９．３５ ｍ，桥面以上桁高８．７５ ｍ，节点间长度１２ ｍ，主桁中 心距１１ ｍ 图２ ２ Ｘ １０８ ｍ单Ｔ刚构加劲钢桁组合结构示意（半幅） 钢桁下节点采用散装节点，与主梁通过ＰＢＬ剪力键及 普通钢筋连接，在主梁悬臂浇筑阶段预埋；主梁合拢后单 孔节点联测，安装梁面以上的钢桁梁杆件。 ６．１ ２Ｘ １０８ｍ单ＴＮ构施工 ６．１．１刚构梁体施工 主梁０ 块段采用托架法施工，混凝土分２次浇筑。主 梁其他梁段采用拆卸式菱形挂篮悬臂灌注法施工。单只 挂篮质量９５．５９ ｔ，悬浇段中最重块质量３６７．９５ ｔ，比值为 Ｏ．２６。可拆卸主桁减轻挂篮质量，适应加劲钢桁下节点构 件预埋。主梁边跨现浇段采取托架法施工，相邻单ＴＢ］Ｉｊ构在 同一联间墩上的２段边跨现浇段同时施工，对称平衡浇筑 混凝土梁体。边跨合拢段均采用吊架法施工。 ６．１．２线形控制 用Ｍｉｄａｓ＿Ｔ＿程结构辅助设计软件对本结构施工阶段进 行仿真模拟计算，施工中对桥梁进行实时监测节段标高， 推算悬臂挠度，控制桥梁线形。 ６．２加劲钢桁施工 加劲钢桁采用工厂制造钢梁杆件，施工现场拼装。与 钢筋混凝土Ｔ构梁实现钢混组合梁结构。 本桥加劲钢桁安装采用下弦节点、上弦端节点栓接和 上弦中间节点焊接的连接方式，适应高空、狭窄桥面上钢 桁安装。 ２０１４．６ ＢｌｍｄｉＩＩｇ ｃ。ｎｓｔｍｃ廿。ｎ Ｉ ７３７ ６．２．１ 加劲钢桁梁下节点预埋 钢桁每联由５个节间组成，单联长６０ ｍ；６对下节点， ５对上节点：主桁下弦节点采用散装节点，节点板与箱梁 内宽８００ ｍｍ。主桁上弦端节点采用整体节点形式，其余节 点采用插入式节点形式，弦杆与腹杆均采用全截面拼接。 上平联采用三角形腹板体系，横撑及斜撑均采用工字形截 面，与平联节点板的连接形式为对接，采用Ｍ２４高强度螺 采用ＰＢＬ剪力键及普通钢筋刚性固结；下节点分别为Ｅ０、 Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５六种，依次安装于刚构梁２７ 、２４ 、 栓连接。钢桁外表面涂装采用氟碳涂装配套体系，钢与混 凝土结合面采用电弧喷铝＋封闭涂层＋中间漆涂装体系。高 ２１ 、１８ 、１５ 、１２ 块。每个节段均安装２个，大小里程对 称布置（图３）。 强度螺栓连接摩擦面，采用无机富锌防锈防滑涂料，可视 图３钢桁下节点布置 ＥＯ节点预埋于刚构梁边跨２７ 节段梁，该现浇段采用 托架法浇筑，竖向分２次浇筑完成，第一次浇筑至梁端过 人洞底部，高１．８５ ｍ，预埋节点定位支撑架，第二次浇筑 １．８５～５．０ｍ，完成ＥＯ的预埋（图４）。 ２８钢筋 图４ ＥＯ节点板支撑架纵断面 Ｅ１～Ｅ５节点位于悬浇梁段。单个节点板临时固定，采 用挂篮悬吊，支撑平台定位。 采用加劲钢桁下节点三向定位调节装置，辅助下节点 在预埋梁段上定位，根据预埋过程中的变化，适时进行三 向坐标调整，在主梁悬臂浇筑段预埋加劲钢桁下节点（图 ５）。解决了下节点预埋过程受预应力施加、施工荷载变 化、箱梁徐变、温度变化等，影响三向坐标控制难题，方 便实现钢构件一混凝土结合。 图５ Ｅ１—１：５节点板节点板精调纵断面 ６．２．２加劲钢桁梁安装施工技术 加劲钢桁梁，端及次端腹杆采用箱形截面，高 ６００ ｍｍ，宽７５２ ｍ ｍ，其余腹杆采用工形截面，高 ６００ ｍｍ，宽７５２ ｍｍ。上弦杆采用槽形截面，高６５０ ｍｍ， ７８８ｌ建筑施工Ｖ１３６￣１１１６１１１］ 面最后一道面漆在钢桁架设完成后涂装。 ７ 结语 ４８ ｍ简支箱梁采用墩旁垂直提升站吊装就位节段梁， ＴＰ４８下承式１ ７００ ｔ节段拼装架桥机拼装４８ ｍ节段，湿接缝 现浇施工工艺，实现大梁变小梁，现浇变预制建造桥梁。 施工速度快，抗风能力强，适应在湿地高位建桥。２ Ｘ １Ｏ８ ｍ单ＴＣｑＯ构加劲钢桁组合结构，采用工厂制造加劲钢桁 钢梁杆件，桥上架设拼装法施工。主梁采用拆卸式菱形挂 … 蓝悬臂灌注法施工，拆分式挂篮既减少了悬臂灌注施工荷 载，有利于长悬臂施工线形控制，又适应加劲钢桁下节点 预埋构件安装、精确定位。选配高性能混凝土，节段施工 周期控制在１０～１ ５ ｄ，减少了大跨预应力混凝土桥梁后期 徐变引起连续梁下挠。单Ｔ刚构加劲钢桁组合结构桥，由主 要承重结构预应力混凝土梁和加劲钢桁组合而成特殊桥梁 结构，与普通梁式桥相比，结构整体刚度提高，结构徐变 变形减少，改善了梁端转角。刚构桥墩与梁固结，在强震 作用下桥墩可在墩项与墩底形成塑性铰，抗震性提高。同 时桥墩高、桥梁跨度大，完全符合环保部环评提出黄河湿 地森林保护区环境保护、节能减排，以及水利部黄河水利 委员会提出主河道行洪的要求。 ・・９ ０ ０ ０ 吴永福．预应力砼Ｔ构桥梁０ 块施工质量控制与管理［Ｊ１．广东科 技，２０１ １（８）：９ｌ一９２． 王辉，陈强，潘怡宏．悬臂拼装０ 块施工工艺［Ｊ１．中国西部科技，２００９（７）： ４７４８． 姜福香，雷俊卿．桥梁工程【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２０１０． 徐君兰，孙淑红．钢桥【Ｍ】＿２版．北京：人民交通出版社，２０１１． 贾东荣，大西客运专线８￣￣＃，－４８ｍ／１６００ｔ７＝承式造桥机研发【Ｊ］．铁道 标准设计，２０１ １（Ｓ１）：６１—６６． 卢志良．晋陕黄河特大桥钢桁梁下节点板预埋施工技术［Ｊ］．桥梁 建设，２０１３（１）：１ １０－ｌ１５． 范立础．预应力混凝土连续梁桥【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００１． 铁道部工程管理中心．节段预制拼装移动支架造桥机施工技术 要点手４ｔｔ］－［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２ｏｏ９． 卢志良，吕鹏，贾东荣．晋陕黄河特大桥２Ｘ １０８ｍ单Ｔ刚构桂篮设 计［Ｊ］．铁道工程学报，２０１３（１）：３９－４４．
