南浔高架站连续箱梁桥贝雷梁施工方案比选

苏奕霖 （中铁十五局集团路桥建设有限公司，江苏 南京 210000）

连续梁施工中一般采用支架现浇法施工，现浇法施工的工艺较为成熟，常被用于中小跨度的桥梁施工，在结构复杂的高架桥梁和岔道连续梁施工中也开始采用现浇支架法[1-3]。在软土地基和大跨度连续梁施工中，常采用贝雷梁支架和钢管组合支架，杨德福[4]结合万家春路（西亭路-翔安北路段）工程实例，针对桥址位置存在大面积虾池软土地基进行分析，最终采用钢管桩柱式贝雷梁和扣件式钢管组合支架方案，突破了软土地基和河道的限制，为类似工程施工提供了实践参考。许志常[5]以DUBAIR大桥工程为研究对象，从工程方案、施工质量和施工技术入手，研究了钢管贝雷梁组合支架法施工技术在现浇箱梁中的应用，为类似施工提供借鉴。岳旭光[6]以新建银川与吴忠客运专线1标的银川机场黄河特大桥引桥为例，引桥支架施工采用贝雷梁和新型组合桁架2种方案进行施工技术和工程成本进行对比分析，研究结果表明，在土层较好的地区，贝雷梁成本较高，新型组合桁架梁施工比较节省成本。王云水[7]以杨梅院立交专项预应力混凝土现浇梁为研究对象，跨公路预应力混凝土现浇梁跨常采用贝雷梁支架施工技术，考虑工程基本特点，为施工安全创造了条件，提升了该工程的效率。舒大勇[8]以温州瓯江南口大桥30m现浇箱梁为研究对象，采用了一跨式双层贝雷梁支架施工，节约了工程人工费和材料费，缩短了整个工程的工期。在贝雷梁支架施工前，需要计算贝雷梁支架的力学性能，对支架受力进行验算，以保证整个支架的稳定性符合规范要求[9-10]。

本文结合新建上海经苏州至湖州铁路段，南浔高架站连续箱梁的支撑体系，对贝雷梁支架施工支撑体系的施工方案选择进行研究。

新建上海经苏州至湖州铁路，线路起自上海市虹桥站，途经江苏省苏州市，终至浙江省湖州市湖州站，正线全长163.8km。设计标准为高速铁路双线，设计行车速度为360km/h。桥址位于南浔高架站138-142#墩、142-146#墩、168-172#墩、172-176#墩。

本线地处属亚热带季风气候区，线路所经地区主要为湖积平原，地层成因主要为冲湖积、冲海积，局部为湖沼积，具有海陆相互交替沉积的特点。平原区地层主要为黏土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉细砂层等，普遍发育深厚层软土、松软土，最厚处近30m，淤泥质粉质黏土，灰色，流塑，含腐殖质，层厚约0.5m～20.7m，普遍分布。地基软弱，工程地质条件差，地基需深层处理。

支架处水文地质条件较差，软土层较厚（高达20m），软土层承载力不足。施工时打设钢管或桩基工程过深，造成工程施工成本高，施工不经济。

贝雷梁支架施工方案的选择。施工中支架体系选择是关键，整体的支架体系如图1所示。单层贝雷梁跨度小，但桥址位于湖积平原区，地层分布较厚淤泥质土，土体抗剪强度低，承载力差，入土管桩沉降较大，费时费力。采用双层贝雷梁支架方案需要20排双层贝雷梁，用钢量大，跨中变形较大，钢管立柱受长细比的影响。

图1 支架体系示意图（单位：mm）

3.1 单层贝雷梁施工技术

沪苏湖铁路苏湖特大桥南浔桥段131#～137#墩6×32m预应力混凝土渡线连续梁采用了4支点支撑的单层贝雷梁支架方案，跨中设2排管桩、梁两端承台位置上各设1排管桩，贝雷梁跨度组合为10.5m+9m+9m。支架结构自下而上依次为Ф630×8mm钢管柱、砂筒、柱顶分配梁（2工40b/45b)、贝雷梁（321型）、横梁工字钢（工12.6@900）、纵向方木（10cm×10cm）、15mm厚竹胶板，如图2所示。

图2 单层贝雷梁设计示意图

单层贝雷梁方案跨度小，形成四跨连续结构，理论计算单跨贝雷梁变形小，横断面上仅需要14排单层贝雷梁就可以满足需要，贝雷梁用钢量少。但跨中两排入土钢管桩需使用履带吊和振动锤插打，打入深度不小于17m，需要分节焊接接长管桩，设备、人员使用多，周期长。该工程桥址位于湖积平原区，地层中分布较厚淤泥质粉质黏土层，土体抗剪强度低、承载力差，入土管桩沉降较大，需要在预压后垫高贝雷梁底标高，费时费力。

在施工中需要注意支架在预压阶段管桩沉降较大，过大的沉降将引起贝雷梁的附加应力，需要密切关注变形速率和变形量，当二者不能稳定时，需要及时卸载。

3.2 双层贝雷梁施工技术

南浔高架站预应力混凝土道岔连续梁支架因跨中插打入土管桩深度较大，达到40m，采用两排立于承台上的钢管立柱作为支撑的双层贝雷梁支架方案，双层贝雷梁结构刚度大，经过计算可实现一跨式支撑，贝雷梁跨度为28.5m，两端支撑点处采用14a槽钢竖杆加强、中间上下层贝雷梁采用加强弦杆加强，考虑到双层贝雷梁计算挠度较大，在贝雷梁顶设置一层盘扣架用于调整预拱度和落架，其余支撑结构与单层贝雷梁方案一致，如图3所示。

图3 双层贝雷梁设计示意图

双层贝雷梁方案省去了管桩插打施工工序，设备使用、焊接作业少，施工较快。通过钢管立柱作用在承台上，承载可视为较稳定支点，施工中变形可控，双层贝雷梁方案相比单层贝雷梁方案具有实际施工工况与理论计算结果匹配度高、不可控风险源少、施工质量易于控制的优势。

但双层贝雷梁横断面上需要20排双层贝雷梁，贝雷梁用钢量大。双层贝雷梁跨中变形较大，两端钢管立柱受长细比的影响，高度不宜过大、钢管立柱需要和墩柱牢固固结，在施工中不宜控制。

3.3 方案比选结论

虽然单层贝雷梁方案用钢量较低，却存在入土管桩沉降较大、打入桩在施工完成后存在拔出困难、施工安全风险高等问题，经过最终测算，双层贝雷梁方案与单层贝雷梁方案最终费用相差不大，所以在软土地区推荐采用一跨式双层贝雷梁方案。

4.1 贝雷片安装

贝雷片间联系布置对大、中跨径箱型截面的稳定性有重要影响[11]，在施工中要加强控制贝雷片安装的质量，分析施工荷载变化规律，本工程贝雷梁片采用逐节拼装的方式，将拟安装的桁架抬上，放在已装好的桁架后面，并与其形成一条直线，两人用木棍穿过节点板将桁架前端抬起，下弦销孔对准后，插入销子，然后再抬起桁架后端，插上销子。插销子时要注意，保险销孔要横放，方便插入保险卡，如图4所示。

图4 桁架销+保险卡连接主梁示意图

地面贝雷梁片拼装完毕后，用两辆25t吊车安装纵梁（双层贝雷片），安装时采用2台吊车同时平行起吊，吊装至指定位置后，使用φ20mm的U型限位钢筋将贝雷梁片与工字钢帽梁固定连接在一起，防止倾覆。U型限位钢筋开口端与工字钢帽梁进行双面焊接，焊缝长度120mm。吊装跨中位置的贝雷片后，用连接桁架将所有贝雷片连接成为整体。

4.2 贝雷分配梁安装

在贝雷梁横桥向铺垫工12.6a钢作为分配横梁，分配横梁通过φ20mm的U型螺栓卡与贝雷梁进行固定。贝雷梁上搭设盘扣式满堂支架，搭设顺序为可调底座→立杆→横向水平杆→纵向水平杆→水平斜杆→竖向斜杆→可调顶托。施工中以此顺序搭设形成基本的架体单元，并扩展搭设成整体支架体系。

由于箱梁的荷载分布比较复杂，有顶底板区域、腹板区域和翼缘区域，在施工前取腹板段和顶板段分别对工字钢进行计算，腹板工字钢长度0.45m，顶底板段工字钢长度为0.9m，上部为作用一根支架立杆，工字钢在该范围内按简支梁计算。按均布荷载取值，标准组合为13.1kN，基本荷载组合 0.17kN/m。经过计算得出最大弯矩为2.14kN·m，最大剪力为6.64kN，抗弯计算强度f=16.85MPa＜215MPa，满足规范要求。后期施工现场监测数据表明，顶底板最大挠度值为0.34mm，施工效果较好。

4.3 支架预压

贝雷梁支架采用双层加强贝雷梁，其中每处腹板设置6片贝雷梁，顶底板及左右侧均翼缘处均设置3片贝雷梁，支座位置设置加强竖杆。根据设计本道岔连续梁分浇筑L30(142#-146#右、168#-172#右)为1次浇筑，L31（138#-142#、172#-176#）分 2次浇筑，L32（142#-146#左、168#-172#左）分3次浇筑，每次浇筑前的支架预压重量见下表所示。

支架预压重量表

应进行预压以检验结构的承载能力和稳定性、消除其非弹性变形、观测结构弹性变形及基础沉降情况。加载时采用分级加载方式，0→60%→100%→110%三级加载，预压荷载分别为760.9t、801t、841t、882t、2583t、2720t、2122t、1340t、1890t。分级加载采用磅秤精确计量，模拟梁体的荷载布置进行加载，采用人工配合吊车吊装。在堆载过程中按照施工中混凝土浇筑顺序进行预压块的堆码，在支架两侧纵梁下分段进行布设监控点，点位每跨布置5个观测断面，分别依次位于1/5跨、1/5跨、1/10跨、1/10跨、1/5跨处，每个断面对称布设5个观测点，并用反光标贴进行标记。在支架预压前后，现浇梁混凝土浇筑前后进行观测，对比数据变化，监测支架的沉降量。监测点布设如图5所示。

图5 施工现场监测点布设图

在荷载预压及混凝土浇筑过程中，必须进行支架结构的变形监测，确保预压与混凝土浇筑过程安全有序进行，发现基础下沉、杆件变形、防护不全、拉结松动等立即停止浇筑。由于箱室宽度纵向变化较大，当横向空间足够时应及时增加扣件式支架立杆的纵向列数，防止横向方木边跨受力过大。

贝雷梁支架技术在桥梁连续箱梁现浇施工中广泛被采用，但在实际施工中，不同地质条件下如何进行贝雷梁支撑体系的设计、验算和施工是最为关键的。在工程施工过程中，要避免因赶工期或方便施工等原因，人为改变施工方案或设计图纸，给工程带来不必要的风险。

通过对南浔高架站连续箱梁工程为研究对象，考虑施工的安全性和整体的稳定性，最终选择一跨式双层贝雷梁方案，制定了施工安全应急预案，施工中加强现场线形与安全监控，为项目施工提供了安全保障，满足设计及规范要求。在施工中无任何安全事故发生，箱梁最终拆模后，满足设计要求。