内容提要：蒙华铁路三门峡黄河公铁两用大桥为蒙华铁路的控制性工程。本文对该桥北引桥公路连续梁高墩支架施工进行讨论分析，提高支架施工安全性，合理优化工期，提出技术经济性优良的施工方案。
关键词：高墩，支架，安装，拆除
1. 工程概况
三门峡黄河公铁两用大桥设计范围为蒙西通道DK639+106.184～DK644+769.938段，桥梁全长5663.754m；公路仅设计公铁合建部分，公路中心线长1763.21m。北岸公铁合建段公路起止里程为K4+025.884～K4+352.250,为4联16单幅孔混凝土连续箱梁。右幅第一联跨度布置为42.135+41.367+
40.985+40.827m，右幅第二联跨度布置为40.739+40.707+40.7+40.7m，左幅第一联跨度布置为38.233+
41.587+41.073+40.831m，左幅第二联跨度布置为40.74+40.707+40.7+40.7m。主梁采用等高度预应力混凝土结构，C50混凝土，设单向横坡。截面为单箱单室斜腹板截面，单幅桥主梁梁顶宽15.75m，梁底宽7.25m，梁高2.5m。桥跨布置如图1-1：
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图1-1 北引桥公路连续梁桥式布置图
2.支架总体施工方案
现浇支架为大桥杆件梁柱式支架体系，使用钢管柱作支撑立柱，钢管型号为φ630×10、φ820×10、φ1020×10及1220×14mm，在待浇连续梁跨前、中、后设置多处临时钢管柱，北岸引桥主桥0#～N08#处于公铁合建段,铁路及公路均处于曲线内,钢管柱支撑点随公铁线路逐步分离而造成在跨与跨间及单跨之内存在多种支撑点位置。主桥0#～N03#铁路梁位于公路梁下方，0#～N03#（N02#～N03#下游除外）和N03#～N07#上游公路现浇支架管桩立柱通过临时混凝土支墩支立于铁路梁腹板正上方，N03#～N07#以及N07#～N08#由于公路线路与下层铁路线路逐步分离，部分管桩立柱不能刚好立于铁路梁腹板正上方的，公路梁与铁路梁重合部分仍然通过过渡横梁立于铁路梁腹板上方，不能利用铁路梁的，钢管柱直接落地，立于承台或者地面钻孔桩基础上。桩顶设置调节砂箱，砂箱顶放置横桥向分配梁，根据公路梁孔跨及支架布置形式，分别使用双拼工560、双拼HN700型钢双拼HN1000型钢。纵梁采用新型大桥杆件I型组合梁，标准节分别为4m、2m及1.5m，每组纵梁横向通过1350mm、900mm、450mm支撑架连接成整体。
基本结构形式可分为下图所示几种：
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3.施工难点：
主桥0#～N03#上层公路梁与下层铁路梁基本重合，支架支立于铁路梁上，需要调整支架钢管柱支撑位置来达到对铁路梁腹板荷载不得超过铁路设计荷载，N03～N06#墩公路梁与铁路梁逐步分离，下游跨公路梁支架存在支点在铁路梁上（铁路墩顶上）和落地并存的情况，不同支撑基础的沉降及支架对铁路梁的偏载影响是支架施工一大难点，落地管桩与非落地管桩长度相差较大，梁体施工时变形不一致是支架施工又一大难点，N06～N08#墩下游跨由于公路梁与铁路完全分离,支架需落地,70m高支架施工的精确度及拼装质量是整个工程的另一个难点。
4.施工组织
公路连续梁总共四联16单幅孔，为方便施工及保障支架搭设工期要求，支架搭设分部位分类型由两支队伍同时进行施工，其中一队主要施工有落地管桩的孔跨，任务为N02#～N03#下游跨、N03#～N04#下游跨、N04#～N05#下游跨、N05#～N06#下游跨、N06#～N07#下游跨、N07#～N08#上游跨、N07#～N08#下游跨共7跨支架管桩+连接系+分配梁+砂箱加工及安装；另一队主要施工管桩支撑在铁路桥面的孔跨，施工任务为主桥0#～N02#上下游跨、N02#～N03#上游跨、N03#～N04#上游跨、N04#～N05#上游跨、N05#～N06#上游跨、N06#～N07#上游跨共9跨支架管桩+连接系加工及安装、分配梁+砂箱安装及所有孔跨大桥杆件组合梁安装。
5.施工顺序及流程
支架首先搭设0#-N04#上下游共8孔，搭设顺序为从大里程→小里程，从下游→上游，此8孔完成后由于N04#-N07#下游幅为落地支架，由模板一队N04#→N07#逐孔向前搭设支架，同时桥梁四队施工N04#→N07#上游幅支架管桩立柱，连接系使用按0#→N04#下游幅已施工完成支架倒运，N07#-N08#上下游由于N07#-N08#下游与铁路梁完全分离，先施工N07#-N08#上游，最后施工N07#-N08#下游；支架施工流程如下图所示：
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6.重点工程施工技术方案
6.1支架基础施工
钻孔桩施工采用的标准与主体钻孔桩的标准相同，共计14根摩擦桩，设计摩擦桩长45m，桩径1.6m，采用与主体桩基相同标号C30水下混凝土，施工参考主体钻孔桩方案，钻孔桩施工结束后采用低应变进行桩身质量检测，并根据计算书支点反立进行同等荷载压载试验。
6.1.1钻孔桩桩头预埋
钢管桩与钻孔桩连接在桩基检测合格后，钢管桩底与混凝土桩头连接通过在混凝土桩头预埋桩头“井”字预埋板，板厚32mm，“井”字肋板板厚16mm，预埋板高48.2cm，将原混凝土桩头钢筋高于此高程的钢筋向内弯曲成水平“7”字形要低于预埋件顶高程1cm，将桩头预埋板中心与桩位中心重合，用水平尺测平预埋板顶面，如有不平，通过底部支垫找平。
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测量预埋板顶部四角控制高程（预埋板顶部控制高程见下表）高差不大于2mm，中心位置与放样中心位置通过铅垂线吊放复核重合后，由测量班再次对预埋板中心位置和预埋板高程进行复核，确认无误后将预埋板与架立筋笼焊接固定，原混凝土桩头钢筋与预埋板及肋板进行焊接，焊缝高度不低于10mm，焊接固定完成后，对焊缝质量进行外观检查，确认合格后，用鼓风机吹干净混凝土桩头表里杂物，吊放接桩用钢护筒（利用旧护筒改造，钢筋保护层不少于45mm），钢护筒底脚要深入原桩身不少于12cm，焊接固定钢护筒竖缝封口，检查合格后，再次清理干净混凝土桩头表面杂物，清理干净后，用干净水湿润混凝土表面（不允许有积水）用料斗浇筑接桩C40混凝土，安排有责任心振捣工务必振捣密实，注意振捣时不要挪动预埋板位置，完成桩头预埋板预埋。
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预埋完成后，待桩头混凝土通过养生强度达到设计强度的100%后，清理干净预埋板表面浮锈及杂物，将落地钢管桩吊放至桩位位置，底座板与预埋板进行全焊接，焊缝高度不低于10mm，完成落地管桩与钻孔桩基础的连接。
6.1.2承台、墩顶基础施工
承台、墩顶支架基础采用水钻在墩（承台）顶打孔植筋锚固，打孔孔径φ40mm，孔深30cm，植筋采用φ28×50cm精轧螺纹钢，植筋胶采用TLS-303（GB50728-2011）并严格按使用说明操作（植筋前锚孔必须干燥无任何杂物），锚板采用σ=25mm钢板，锚板环向等间距布置20根精轧螺纹钢，与钢管柱底座板通过单螺母紧固，植筋垂直度不超过1%，平面偏差不超过2mm，锚板需要水准仪精平，四角高差不大于2mm。植筋基础大样见下图（以φ630×10mm钢管桩底部为例，图中单位为mm）：
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6.1.3铁路梁顶基础施工
在铁路梁腹板正上方设置有C40混凝土支墩，支墩长宽尺寸为1.2m×1.2m，支墩顶面预埋σ=20cm板，长宽尺寸为1.1m×1.1m，预埋钢板通过临时钢筋网片（1.15×1.15直径16mm螺纹钢，间距10cm）进行固定，确保浇筑混凝土及振捣（密实）时，钢板平面位置及高程不发生移位，支墩顶面高程（精平，高差不大于2mm）根据图纸管桩下料尺寸、铁路梁顶实测高程结合设计支架顶高程数据进行现场计算复核确定支墩高度，支墩实物图如下：
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6.2支架加工
支架钢材在场内集中加工，支架管桩有φ1220×14，φ1020×10，φ820×10，φ630×10四种类型；连接系梁有φ351×10，φ325×8两种类型材料，节点板材厚度有10～20mm等不同厚度板，采用普通Q235，焊缝类型有管桩拼接环向熔透等强连接焊缝，节点板与管桩间直角角焊缝，以及连接系梁与管桩间角焊缝三种类型；砂箱箱体采用与管桩同规格节段，上下座板为厚16mm钢板，上下座板与箱体为环向角焊缝连接；分配梁接长为二级熔透等强焊缝连接，加劲板为角焊缝；现场焊接方式均采用CO2气体保护焊，其焊接工艺方法及焊缝质量要求见下表中要求。
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6.3支架搭设
钢管桩施工采用SCC1800履带吊对钢管桩进行吊装作业，管桩轴线方向接长采用衬板焊，焊接要求见6.2条中焊接要求，所有φ1220×14mm管桩接长焊缝质量进行百分之百超声波无损检测验收，其余角焊缝抽检总量的20%，安装中间过程中，根据实际情况可用缆绳、导链等可靠的辅助设备辅以固定钢管桩位置。钢管桩顶部内嵌同钻孔桩桩头预埋形式的“井”字支撑，与钢管桩身采用角焊缝焊接固定。
6.3.1非落地管桩搭设
0#～N02#上下游、N02#～N07#上游共9跨为非落地管桩支架，支架支立于铁路梁梁顶或墩底上，现以0#～N01#上下游为例阐述非落地管桩施工方法：
铁路梁顶分配梁钢箱梁长10.9m，宽90cm，高1.1m，单榀梁理论重量13.6t，安装前，根据施工图中尺寸，将与混凝土支墩接触部位进行划线标记，采用XGC180履带吊一次性吊装到位后,划线标记与预埋刚刚重合后，用靠尺检查平整度，并用水准仪整体检查平整度，利用原移动模架吊带孔对穿φ32精轧螺纹钢利用原挂篮轨道压梁进行压锚。
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φ630×10mm钢管立柱位置按照施工平面图尺寸位置由测量统一精确放样，立于铁路梁上的φ630×10mm钢管立柱2根G1-1加连接系L2为一组（4.355t）利用塔吊进行整体吊装，立于铁路墩顶φ630×10mm钢管立柱1根G1-2加连接系L3为一组（3.328t）利用塔吊进行整体吊装，吊装前须确认检查吊具、塔吊、吊钩状态良好，并根据施工图做好每一个管柱支立位置的标记，按标记位置进行放置，用经纬仪确认管柱垂直度不大于1%后，将管柱底座按6.2条中要求进行固定完成后，用导链对G1-2与G1-1进行临时拉固，立即对连接系L3与G1-1连接位置按图纸焊接要求焊接固定，立于钢箱梁上的3根管柱G2及连接系安装与G1操作过程相同，每一组管柱就位固定后，对全部焊口进行外观质量检查，如有缺陷的立即进行补焊整改。N01#墩上管柱与N01#～N02#上下游管柱通过连接系L1连接成体系，主桥0#墩管柱与公路立柱预埋钢板通过工36工字钢进行焊接连接。
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6.3.2落地管桩搭设
落地支架管桩均为1220×14mm，连接系为φ351×10mm钢管，分节高度为16m、12m及顶节调整节8～10m不等，为确保分节竖向对接的准确性，在地面加工时，分节与分节之间使用同批号钢管，并在工装架上精确临时对接焊接固定，加装管桩之间连接系并进行临时固定，分节加工完成后按图纸在管桩上进行明确喷漆编号，并在临时对接口进行喷漆标记，确保现场吊装拼接时不搞混、不搞错，现场支立采用SCC1800履带吊吊装支立，起吊每节时，用缆风绳对被吊节进行调整对位，在对接口处设有钢构操作平台，起吊节靠近对接口是，人工辅助调整对位，同时在已支立节顶口管壁内侧焊接有衬垫板，起吊节下口套入高出已支立节顶口的衬垫板缓慢下落即可完成竖向对接就位，同时固定人员利用经纬仪实时观测管桩垂直度，垂直度不超过1%时即进行焊接作业，焊接由指定持证焊工作业，每道接口由固定人员焊接，不允许随意更换人员焊接，焊接结束之前，履带吊须一致处于工作状态，连接系加装及与墩身连墙紧随跟进进行，以此循环施工至设计支立高度。
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在墩身上利用墩身施工的对穿拉杆孔对穿φ25精轧螺纹钢固定[16b槽钢，然后利用[16b槽钢连接钢管桩和墩身，在墩顶、承台顶进行植筋固定支撑管桩底座，在钻孔桩顶预埋支撑管桩焊接底座，在铁路梁顶垫梁通过移动模架施工吊带孔用φ32精轧螺纹钢进行拉锚加固。
6.4砂箱、顶分配梁、新型大桥杆件安装
砂箱、顶分配梁分别利用塔吊进行吊装作业，新型大桥杆件必须按设计图纸要求将节点对齐放置在横向分配梁上，专业电焊工进行焊接作业进行加固。砂箱由模板厂统一加工制作，砂箱顶箱采用C40混凝土灌注填充，底箱采用烘干后的细沙填满，顶箱和底箱套装完成后，利用两个32吨千斤顶配合反力架对每个砂箱进行预压，持压时间不少于30分钟，持压结束后，如有不平或高程下降较大，重新调整底箱砂子，重复上述预压工艺完成砂箱预压。
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7.支架检查验收及监控
根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110～2011）等文件相关要求，检查验收支架施工结构设施完整的设计文件、设计检算复核资料、设计方案评审资料、安全专项方案的编制与审批、原材料质量检验、构（配）件制作、出厂合格证、安装质量评价、检验试验（预压、试运行）资料、监测方案、签证资料、专家评估（论证）资料等。按《Q∕CR 9211～2015 铁路钢桥制造规范》要求，支架施工所有焊缝按设计焊缝等级要求进行第三方探伤。
支架进行施工时须监控支架基础、倾斜度、高程、不同分配横梁高程、新型大桥杆件I型组合梁变形等。进行箱梁施工时，模板支撑系统在搭设、钢筋安装、混凝土浇捣过程中及混凝土终凝前后模板支撑体系位移的监测监控措施等，须进行支架沉降监测及倾斜度监测。支架应力应变监控分别在支架管桩焊缝处、连接系连接处、砂箱与分配梁支点处、分配梁跨中、新型大桥杆件I型组合梁与分配梁节点处的竖杆、腹杆、新型大桥杆件I型组合梁跨中、模板支撑受力集中部位（以计算书中数据为准）设置应力应变计，在在支架搭设过程中进行预附着固定，在支架加载试验、使用过程中持续通过监控软件实时监控收集分析数据。同时在上述位置，根据现场实际测量情况，设置永久测量观测光标，在支架搭设、加载试验、使用过程中连续观测整体变形、沉降情况，测量数据记录成册供分析。
8.支架拆除
本支架材料考虑其经济性要循环利用，在梁体强度和弹性模量达到设计100%时进行预应力张拉，梁体预应力张拉完成后进行支架拆除作业。拆架程序应基本遵循“由上而下，先搭后拆”的原则，但此支架拆除时，先将砂箱凿破，取出全部砂子。使支架与梁体脱离，完成体系转换。然后再进行支架拆除的其他作业。
8.1大桥杆件组合梁拆除
大桥杆件每两纵联为一组，每组长度方向在顺桥向按钢管柱顶分配梁位置断开分成吊装小组，吊装小组长度为16m（5.5t）、4m（1.7t）、5.5m（3.2t）、6m（3.5t）、24m（9.5t），去除吊装小组与相邻小组的所有连接，在原分配梁拆除端加长1.5m（端头做10cm槽钢靠山限位）做吊装平台，在原分配梁顶翼缘加宽20cm做走行轨道垫板，用倒链通过公路帽梁顶预埋钢筋做锚固，将吊装小组顺桥向向帽梁侧缓慢拖移20～25cm停止解除拖移倒链，通过千斤顶分别将吊装小组两端支起3cm高，将φ20mm圆钢轨道焊接到走行轨道板及原分配梁顶面中部，调整千斤顶使吊装小组两端分别落在走行圆钢轨道上，在原分配梁加长端靠山限位上固定倒链一端，另一端分别吊装小组两端下弦阴阳头固定，同步操作倒链使吊装小组横移至吊装平台，履带吊垂直起吊吊装小组吊放至地面指定位置，循环拆除其余大桥杆件，拆除顺序为横桥向由外到内（线路中心线），顺桥向由大里程向小里程。
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8.2柱顶分配梁及砂箱拆除
通过浇筑公路梁体时在分配梁正上方预埋孔洞穿φ25mm钢丝绳到柱顶分配梁吊装孔内，公路梁体表面利用卷扬机与钢丝绳牢固连接，先竖直起吊分配梁（起吊前，解除所有分配梁下方约束）30～40cm暂停，此时通过收紧控制分配梁水平方向倒链将分配梁拽离砂箱及钢管立柱正上方，控制卷扬机缓慢下放分配梁同时调整水平位置控制倒链，使分配梁不磕碰钢管立柱，直到分配梁落到铁路梁面提前放置好的圆管上，解除所有钩挂，利用倒链将分配梁向外侧滑移1/3长度后临时与铁路梁面预埋筋限位固定，履带吊顺桥向平行于铁路梁站位伸钩到公路梁翼缘下方（铁路梁上方15m高度空间），吊挂分配梁吊耳起吊下放分配梁，循环下放其余分配梁及砂箱。
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8.3管柱及连接系拆除
通过公路梁顶面预埋孔用φ25mm钢丝绳配合卷扬机将待拆除管柱及连接系倾放到铁路梁面，先将待拆管柱及连接系用卷扬机预紧，然后解除待拆管柱及连接系与相邻管柱的约束，待确认钩挂牢靠及约束解除完毕后，利用揽绳侧向轻拽待拆管柱顶丝其倾斜，此时调控卷扬机使待拆立柱及连接系缓慢平稳放倒于铁路梁面上（钢丝绳拐弯处加定滑轮调整方向），调整其在铁路梁面位置，利用履带吊直接挂钩吊放至地面指定位置，循环拆除其余管柱，单次拆除不得超过两根管桩及连接系，铁路墩顶管柱在履带吊挂钩后解除约束，直接起吊拆除。
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8.4桩底分配梁及基础拆除
柱底分配梁通过在分配梁与铁路梁面之间铺设φ351mm钢管作为滚动轴，利用倒链将分配梁缓慢向梁外移约分配梁长的1/3，履带吊伸入公路梁底挂钩分配梁吊耳起吊并将分配梁放置在顶指定位置，混凝土支墩通过钢钎直接整体撬离铁路梁面，利用倒链拖拽至铁路梁边，采用履带吊整体吊离梁面。
8.5连接系及钢管柱拆除
采SCC1800履带吊吊挂，人工割断与钢管的连接，拆除连接系；将钢管柱与基础预埋钢板割断，拆除钢管桩。
9.结论
蒙华铁路三门峡黄河公铁两用大桥为蒙华铁路的控制性工程，直接关系到线路铺架施工能否按期进行。经多方案比选，结合现场已有材料，采用支撑于铁路梁面及落地两种形式组合的支架方案。支架施工时采用履带吊与塔吊配合，落地管桩与非落地管桩分类施工，多施工面同时作业，从而为后续施工创造有利条件，并保证工程顺利实施。
参考文献：
1、公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)
2、桥梁施工临时结构设计；陈伟，李明编著；中国铁道出版社，2002
3、新建蒙西至华中地区铁路煤运通道三门峡黄河公铁两用大桥相关设计图纸、资料