大跨度工字钢承重支架在跨高速桥现浇箱梁中的应用

强科亮

（兰州市政建设集团有限责任公司，甘肃 兰州 730030）

1 工程概况

嘉峪关南市区至新火车站道路工程一期二标段桥梁工程全长186.24 m。桥梁采用23 m+23 m+35 m+55 m+35 m预应力混凝土连续箱梁结构。跨高速公路段主梁共设置一联，主桥箱梁为单向预应力结构，采用单箱四室截面。桥面全宽38 m，分两幅设置。桥梁基础为钻孔灌注桩基础，下部结构形式为H型柱式墩。施工完成后主跨梁底距离高速公路路面最小距离为5.94 m。

本桥梁第四跨（3#-4#桥墩）为55 m现浇预应力混凝土变截面连续箱梁，须跨越清嘉高速公路。根据现场实际情况，新建桥梁第四跨右幅下方为高速公路预应力混凝土简支梁桥，与新建桥梁斜交10°。高速公路简支梁桥在车辆通过时，桥面会产生上下振动，如新建桥的箱梁模板支架直接架设在公路桥桥面上，振动会对新建桥箱梁模板支架的稳定性和梁体混凝土浇筑后的实体质量造成严重的危害。施工期间高速公路交通不能中断，为确保车辆正常通行，新建桥梁梁底至高速公路路面最小净高为5.94 m。

2 方案设计

新建桥与高速公路相对位置见图1。

图1 新建桥与高速公路相对位置

施工方案：新建桥现浇连续箱梁模板支架系统位于高速公路的部位采用“工字钢承重门架+钢管支墩”的支架系统进行施工。上下行车道共设两个承重支架。其中公路桥以外承重支架直接设置在高速公路上，每个承重支架净跨6.2 m。承重工字钢梁门架架空搭设在现有公路桥桥面上方，在公路桥外侧和高速公路中央隔离带位置共设置4排钢管支墩，作为承重工字钢梁门架的支撑基础。支撑柱所用材料为 325钢管、273钢管。设置位置：公路桥梁外侧钢管为 325钢管，间距2 m,共13根；高速公路中央隔离带钢管为 273钢管，间距2 m，共14根，见图2。共设两副承重支架，每跨13.3 m。横向钢管支墩上架设2×28 b槽钢组合构件，承重工字钢梁门架净空高度为5 m,纵向铺设I63b工字钢，间距0.4 m，上面直接铺设20 cm×20方木，间距90，方木上铺设1.5 m×1 m钢模板作为箱梁底模使用，见图3。

图2工字钢支架钢管立柱示意图（单位：cm）

图3工字钢支架承重支架示意图（单位：cm）

3 施工工艺

3.1 工字钢的纵向拼接

因市场销售工字钢长度为12 m，而承重支架纵梁使用工字钢长度需14 m，须对每根工字钢接长2 m。

（1）接口形式的选择

通常情况下型钢的拼接多采用45°的斜接,这样的接头形式不仅浪费钢材，而且组对也比较困难。基于现有的焊接技术水平、只要遵守正确的焊接工艺和严格的质量检验,采用平接是完全可行的，并在施工生产中得到了广泛应用。工字钢对接时最常出现的焊接缺陷是未焊透和夹渣，特别是腹板与翼板交接处几乎100%均有未焊透和夹渣的缺陷。施工现场根据本工程特点，为保证工字钢连接的质量决定采用坡口形式，见图4。

图4工字钢拼接连接图

（2）焊接方式的选择

工字钢焊接采用电弧焊或二氧化碳气体保护焊的方式进行焊接。

3.2 门架施工工艺

门架施工需要占用部分高速公路，所以规定所有在高速公路路面站道施工的施工时间为早上6：30至中午11：00。现场根据车流量大小、交警要求以及施工进度，可适当延长施工时间，但如果发生大量车堵滞，应立即停止施工放行交通。

3.2.1 承重支架搭设的施工工艺

（1）首先在交警的配合下进行交通管制，占用靠内侧两车道作为施工区域，保留靠道路外侧一车道通车，即三车道并单车道行驶。

（2）交通管制后，在高速公路右幅布置一辆25 t汽车吊承担吊装立柱的起重工作。由于立柱均在高速公路边坡外侧，故需设1辆25 t吊车负责将基础、立柱及其他材料吊运至高速公路上。

（3）混凝土条形基础应提前浇筑完成，立柱采用 273/325钢管立柱。钢管立柱底部与在混凝土条形基础上的预埋钢板焊接连接。立柱安装过程中在立柱底部设拉绳控制立柱方向，立柱安装就位后及时焊接固定，调整立柱垂直度后焊接牢固。为安全起见，每根立柱在至少保证四个方向焊点且焊点长度不小于5 cm后吊车方能松钩、摘掉钢丝绳。

（4）每安装完成相邻两个立柱后及时焊接横向连接件，横向连接件采用[10槽钢与墩柱牛腿焊接牢靠，以提高安全系数。

（5）立柱安装完成后，安装柱顶[28×2b槽钢组合构件横梁，[28×2b槽钢组合构件与柱顶钢板重合范围采用满焊.现场配备4台电焊机、4个电焊工，以加快焊接速度。由于立柱直径仅为273，没有足够操作空间，现场采用门式脚手架快速搭设平台，为焊接工作提供操作平台，并保证电焊工的安全。

（6）[28×2b槽钢组合构件吊装前在两端设拉绳，吊装时通过拉绳控制横梁的方向，下落平稳，就位后经技术员检查位置合适后采用点焊将其与钢板临时固定，待所有横梁吊装就位后再采用12钢筋与所有横梁满焊连成整体。

（7）横梁安装完成后及时吊装分配梁。6.2 m宽承重支架处 [28×2b槽钢组合构件分配梁间距为0.9 m或0.6 m一道，与满堂脚手架立杆纵向间距相同。13.3 m宽承重支架处I63b分配梁间距为0.4 m一道。

（8）施工完成后将施工机具、材料搬离高速公路，清扫干净路面，并按限高、限宽要求设置交通管制标志、标牌，待交警检查验收合格后方能放行车辆、恢复交通。

3.2.2 承重工字钢梁支架系统拆除施工工艺

（1）在占用高速公路路面施工前准备工作：承重支架上部脚手架及模板等材料已经通过人工拆除完毕，承重支架上仅留分配梁工字钢，承重支架外满堂脚手架拆除完毕并清理干净。

（2）首先在交警的配合下进行交通管制，占用靠中央分隔带侧一车道作施工区域，保留靠路边外侧一车道通车，即只留一车道通行。

（3）交通管制后，在高速公路右幅靠中央分隔带侧布置一辆25 t汽车吊承担吊装工字钢、钢管立柱、立柱基础的吊运工作，负责将这些材料临时吊至高速公路护栏外。另外在高速公路外侧设l辆25 t吊车负责将工字钢、钢管立柱、立柱基础及其他材料吊运装车外运。

（4）I63b和[28×2b槽钢组合构件分配梁的拆除。先利用氧气焊切割分配梁与横梁连接部位焊接点。将装载机料斗进行特殊加工，安装一个托架，将分配梁用装载机料斗托住后用钢丝绳进行固定，慢慢向后挪动直至从箱梁下抽出，托举至箱梁外侧，最后由吊车吊出路外。防抛网分段拆除，严禁一次性全面拆除，需要根据工字钢的拆除速度及时跟进拆除。

（5）由于立柱条形基础为整体，吊装工作分3步进行：首先将基础按每2 m一段进行断开，然后在拆除立柱后的预埋钢板上焊接吊环，由两台25 t吊车分别调运至路外。

（6）吊装完成后清扫路面，并恢复双车道通行。

4 安全措施

4.1 路面安全防护设施

（1）新建桥梁两侧高速公路上下行车道2 km范围内做好安全警示标识牌，两侧500 m范围内做减速带，支架安全岛前方设沙袋围挡，保证车辆及架体安全。

（2）立柱基础横向两侧顺车辆通行方向的前方设置混凝土安全岛，以保证万一发生交通事故时汽车不能够直接撞击到立柱及基础。安全岛采用C30混凝土制作，一段长为5 m。采用预制安装；安装前在安全岛(包括立柱基础)靠行车道侧整面涂刷红黑相间的反光漆，确保夜晚汽车司机能看清承重支架通道。

（3）限高架的设置是为了防止超高车辆通过承重工字钢梁门架时碰撞到承重支架的纵粱。限高门架设置在安全岛的前端，采用 159无缝钢管作立柱及横粱，并在横粱上设置5 m限高警示牌，同时在立柱及横粱上涂刷黄黑相间的反光漆。

（4）在立柱钢管涂刷红黑相间反光漆或粘贴反光膜，同时在迎向汽车一侧的承重支架的最外侧立柱及纵梁上安装警示红灯示警，夜晚通过安装在承重支架周围的红灯串来显示承重支架的轮廓。此外在迎向汽车一侧的承重支架设置疝气灯，晚上疝气灯将承重支架体系照亮。

4.2 承重工字钢梁门架安全防护设施

为了既能保证承重支架上方施工的连续性，又能确保承重支架下通道的行车安全，承重支架应具有施工操作平台及安全防护平台的双重功能。承重支架纵梁安装完成后随即铺满一层3 cm厚木板；在满堂支架两侧设置1.2 m宽的安全通道，安全通道采用普通钢管搭设而成，安全通道需与满通支架连成一体。

5 结语

我国目前的交通路网越来越发达，新建桥梁遇到跨高速、跨铁路等跨线桥的施工情况将会越来越多。在众多跨线桥施工过程中，通常情况下，利用工字钢搭设小跨径或承载力要求较小的承重支架时相对比较方便快捷。但在遇到跨度较大且不受净空要求限制时，多采用贝雷梁承重支架。本工程因受净空高度、高速公路简支梁桥的影响，选择了在新建大跨度桥梁承重支架搭设中采用了大跨度承重工字钢梁系统。通过工程实例验证，该结构在工程质量、安全性能及工程进度等方面均取得了显著成效，为以后类似的工程施工提供了借鉴和参考价值。