刘俊斌

（中铁二十局集团第一工程有限公司，陕西 西安 215151）

1 工程概况

南龙铁路闽江特大桥位于福建省南平市境内，桥梁全长1066.41m，桥梁跨越峰福铁路、闽江及朱熹路。此桥16#～20#墩为主桥范围，主桥长度555m，为孔跨（118+216+138+83）m不对称双线刚构连续梁，主跨216m，为目前铁路同类型刚构连续梁世界最大跨度。17#、18#墩水中主墩高59.5m，为固结刚构墩；19#墩为次主墩，连续墩，墩高53m，为圆端型空心墩；16#边墩高61m；20#桥台位于九峰山1#隧道进口。箱梁为变截面预应力连续箱形梁，单箱单室直腹板，箱梁底缘按圆弧曲线进行过渡。19#墩0#段长13m，箱梁中支点处梁高9.5m，合拢段高7.5m，顶宽12.0m，底宽9.2m，顶板厚62cm，腹板由55～150cm变化，底板由52～180cm变化。19#墩0#段长度13m，C55混凝土511.3m3，0#段悬挑出墩身部分长3.7m。0#段小里程方向为1#～8#段悬灌段，节段长度为7×4m+4.5m+2m（合拢段）；大里程方向为1#～12#段悬灌段，节段长度为7×4m+4.5m+2×5m+2m（合拢段）。箱梁与桥墩采用两个球形支座连接，支撑垫石大小250cm×250cm，箱梁采用三向预应力体系，梁体纵坡为0%，横坡0.8%。

2 施工方案及关键技术

19#次主墩为连续墩，小里程方向悬灌段为1#～8#段，悬灌至8#墩时进行138m次中跨合拢，大里程悬灌段为1#～10#段，即小里程138m次中跨合拢后，大里程再悬灌9#～10#段，然后进行83m合拢，故19#墩为非对称悬灌梁连续墩。采用三角装配式托架+碗扣支架浇筑施工，外模采用挂篮定型钢模板，内模采用大块组合钢模，底模采用竹胶板，0#段混凝土一次浇筑成型。闽江特大桥非对称结构如图1所示。

2.1 临时支座及体系转换落梁措施设计

19#墩连续梁设置4个临时支座，临时支座纵桥向间距为3.0m，横桥向间距为4.5m，以永久支座对称布置。临时支座采用混凝土+硫磺砂浆结构形式，在支座垫石前后两侧分别设置截面尺寸为250cm×70cm现浇混凝土块做临时支座，连续梁箱体与临时支墩相接部位布设2层纵横Φ12@10cm的钢筋网片；临时支座中心高度86cm，混凝土强度等级为C30，在临时支座竖向中间位置设置厚度为8cm硫磺砂浆层作为体系转换落梁措施，硫磺砂浆强度等级为M30；临时支座设置Φ32精轧螺纹钢筋做临时锚固措施，单个临时支座设置23组精轧螺纹钢筋，每组2根，共46根，4个临时支座共184根；锚固精轧螺纹钢筋下料长度为4.5m，在墩身及梁体内锚固长度均为1.8m，上下锚固端均上精轧螺帽增加锚固效果；临时支墩锚固精轧螺纹钢筋桥墩托盘顶帽施工时预埋，并与箱梁底锚固，以抵抗悬灌梁施工过程中的不平衡弯矩；在硫磺砂浆层内布置电阻丝，通电接头露外，待箱梁合龙后，切割临时支墩竖向锚固钢筋，通电熔化硫磺砂浆，使箱梁重量全部落在永久支座上，完成体系转换。临时支座及体系转换措施结构如图2、图3所示。

图1 闽江特大桥桥跨结构图

2.2 临时支座设计验算

图2 临时支座及体系转换结构设计图

图3 临时支座硫磺砂浆电热管设置结构图

临时支座截面尺寸为250cm×70cm，混凝土强度等级为C30，硫磺砂浆强度等级M30（设计计算抗压强度取30/1.5=20MPa）。为确保施工安全，受力计算时，箱梁合拢前所有荷载均由临时支座承担，永久支座不考虑受力。抵抗不平衡弯矩锚固力由临时支座锚固筋承担。

（1）临时支座截面强度检算。箱梁未完成体系转换前，永久支座不受力，梁体0#段至合拢段总荷载全部由临时支座承担，梁体预应力钢筋混凝土容重取26kN/m3。

梁段自重产生荷载（0#、1#～8#段及合拢段）G1=（125.9+121.8+116.2+114.4+108.6+101.3+93+10 0.6+42.8）×2+511.3=2360.5t=61360kN。施工人员、机械设备及材料等施工荷载，取梁体重量的10%。即G2=G1× 10%=61360×10%=6136kN。临时支座承担的总荷载G=G1+G2=61360+6136=67496kN。故单个临时支座所承担的荷载N=G÷4=67496÷4=16874kN。

临时支墩混凝土抗压强度计算。混凝土所承受压应力：

故临时支座抗压强度满足要求，采用M40硫磺砂浆落梁满足要求。

（2）精轧螺纹钢筋锚固力检算。梁体施工过程存在不平衡力矩，需对梁体进行临时固结，精轧螺纹钢筋仅考虑受拉，不考虑受压，以承受竖向荷载及抵抗连续粱悬浇施工时的不平衡力矩。每个临时支座设计46根Φ32精轧螺纹钢筋锚固，钢筋截面面积A=802.4mm2，设计强度值fpy=830N/mm2。精轧螺纹筋锚固应力按照设计强度75%计算。计算模型如图4所示。

式中,l和w分别是样本长度(l=80 mm)和宽度(w=10 mm)。具有碳纤维织物(Mm=1.888%)和无碳纤维织物(Mm=2.850%)的石墨复合材料的扩散率分别为1.90×10-5 mm2/s和2.93×10-5 mm2/s。水分含量随时间的变化可以表示为:

图4 结构计算模型图

以最不利组合计算临时支座锚固钢筋抗不平衡弯矩能力，图中A、D点距离支点最远，根据力平衡原理，锚固筋锚固力相对支点产生的弯矩：

能抵抗最距离支点最远处A、D点产生最大不平衡力：

梁体临时锚固满足要求，安全可靠。为确保施工安全，梁体要求对称施工，减小不平衡弯矩。精轧螺纹钢筋锚固长度按照锚固于C30混凝土计算：l=45d=45×32=1440mm，本设计锚固长度为1.8m，上下端均上精轧螺母增加锚固效果，确保安全可靠。

根据《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1-2005），计算现浇箱梁抗风荷载能力。

2.3 临时支座施工

临时支座总高度为86cm，分3层次浇筑，第1层次浇筑C30混凝土35cm，第2层次浇筑M40硫磺砂浆8cm，第3层次浇筑C30混凝土43cm。在硫磺砂浆层内布置电阻丝，单个临时支座内水平铺设4套，上下位置为硫磺砂浆层厚中间位置，通电接头露外，设计电热管功率为2500W，通电电压为220V，套管为铜管，保证正在通电的情况下电阻丝不能烧断。电热管通电线路全部采用并联方式连接。

（1）临时支座锚固钢筋预埋。临时支座锚固钢筋每两根一组，单个支座23组，共计46根。预埋时，必须进行准确的放样，设置定位钢筋，保证精轧螺纹钢筋的锚固长度和垂直度满足设计要求。为方便切除精轧螺纹钢筋方便，精轧螺纹钢筋紧靠临时支座外边缘，可以不留钢筋保护层，必须保证预埋垂直度。为增大安全系数，确保锚固效果，精轧螺纹钢筋上下两端头设置螺母；精轧螺纹钢筋预埋时，杜绝采用电焊作业，防止电焊烧伤精轧螺纹钢筋。

（2）临时支座混凝土浇筑。临时支座水泥混凝土按常规施工进行浇筑，混凝土分两次浇筑，模板采用钢模板，注意预留电热管安装孔洞。采用插入式振捣棒振捣，首次混凝土浇筑完成后表面需拉毛处理，保证硫磺砂浆层与混凝土面结合密实。第二次混凝土必须待硫磺砂浆层凝固并冷却后方可浇筑，临时支座混凝土顶面高程等同对应梁底高程，混凝土表面拉毛处理，确保梁底混凝土与临时支座结合密贴。

（3）硫磺砂浆浇筑施工。硫磺砂浆具有硬化快、早强、施工方便、经济安全等优异性。硫磺砂浆浇筑是临时支座施工的重要环节，施工时严格按配合比进行施工。硫磺砂浆的熬制方法如下：①先将硫磺打成2～5cm的小块，按比例称好分批放入锅中，加热130～150℃熔化，边熔边放边搅，注意防止局部过热，以达到充分脱水的目的。②硫磺脱水后，分批将已搅拌均匀的130℃烘干细骨料、水泥放入锅中不断搅拌、脱水，混合均匀；注意要严格控制熬制温度，一般为140～170℃，最高不超过180℃，熬制1～2h。③待硫磺砂浆熬制均匀、颜色一致、汽泡完全消失时，即可浇注，浇注温度应保持在135～145℃。不合格可重新熬制，在二次熔化时可外加5%～10%的硫磺。④硫磺砂浆质量鉴定。在140℃时，浇入“8”字型抗拉试模中，观察其冷却时应无涌泡、凹陷、不密实、分层现象，将其打断观察，其颈部断面内，肉眼看可见小孔多于5个，说明熬制时间不够，通常延长熬制时间，直到眼见小孔小于或等于5个为止。

（4）体系转换过程。待悬灌梁全桥合拢达到体系转换条件后，首先采用风镐凿除临时支座外壁混凝土，凿除高度约20cm，完全外露竖向精轧螺纹钢筋，采用气割切除竖向精轧螺纹钢筋，切除精轧螺纹钢筋上下切口距离不少于10cm，保证体系转化时的落梁是两切口面不能接触；然后接通电阻丝电源（注意采用并联连接线路），熔化硫磺砂浆，通电熔化时间约6h，硫磺砂浆完全熔化，落梁到位，使箱梁重量全部落在永久支座上，完成体系转换；最后采用风镐凿除临时支座剩余混凝土或采用绳锯切除，清理残余硫磺砂浆及混凝土块，对梁体与临时支座接触相应位置进行必要的修饰处理。

3 施工质量控制关键点

（1）精轧螺纹锚固钢筋预埋。精轧螺纹钢筋必须按设计位置准确固定牢固，不得电焊烧伤，保证垂直度。

（2）硫磺砂浆浇筑。严格按设计配合比浇筑，浇筑过程中避免混入杂质，基层表面应晾干、烘干或用热风器吹干；用的粉料和细砂必须炒干后使用，并保证出锅温度为130～150℃，出锅前应进行温度检查。熬制时间应充分，浇注前应对熔化物进行外观检查，以不出现明显气泡即可。浇注温度应保持在135～145℃，不合格可重新熬制。

（3）硫磺砂浆浇筑需待第一层混凝土达到设计强度的80%后再进行浇筑，第三次混凝土需待硫磺砂浆完全冷却后方可浇筑。

（4）电热管水平设置并必须安放在硫磺砂浆层的层中间位置，外露电极需采取保护措施，涂抹黄油，防止电极折断和锈蚀。

（5）体系转换落梁前，必须确保竖向精轧螺纹钢筋切断，并仔细检查精轧螺纹钢筋上下切除口的间距不得少于10cm，处于“自由状态”，防止精轧螺纹钢筋未切除或间隙不够，导致落梁时精轧螺纹钢筋集中束受压应力顶伤梁底混凝土。

4 施工安全及防毒措施

（1）起重吊装等特种作业人员必须经过相关机构进行培训考核合格，取得特种作业操作证后，才能上岗作业。

（2）硫磺砂浆熬制过程中，由于硫磺的受热不均及熬制温度不够可能会导致产生大量的有毒气体SO2。因此在熬制过程中，施工人员应佩带防毒口罩、防毒服等以防中毒，并应保证施工场地通风良好。

（3）通电熔化硫磺砂浆过程中，由于硫磺熔化、燃烧，产生大量的有毒气体SO2，值班旁站人员应佩带防毒口罩、防毒服等以防中毒，加强通风。

（4）箱梁体系转换及凿除临时支座施工过程中，属于高空作业施工，施工人员必须正确系好安全带、佩戴安全帽及穿防滑鞋，确保施工安全。同时做好用电安全措施工作，由专业电工进行用电线路连接及检查，确保线路正确，通电过程中技术人员及电工现场旁站，确保落梁顺利。

5 结束语

临时支座设计及施工是大跨度刚构连续梁施工的重要环节。通过工程实例，采用水泥混凝土与硫磺砂浆组合，预埋设置精轧螺纹钢筋抵抗施工不平衡力锚固措施，预埋电热管做临时支座落梁措施。精轧螺纹钢筋具有强度高、施工方便、锚固性能好的优点，硫磺砂浆具有硬化快、高早强、可熔性好、操作简单等特点。刚构连续梁悬臂施工安全可靠，落梁及体系转换平衡同步，有效确保了施工质量，而且落梁速度快、省工省力、功效高，经济效益及社会效益明显。文章研究对类似工程起借鉴作用。