《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《高速铁路邻近既有线大跨度刚铰混合结构变截面连续梁桥综合施工技术》​

本期项目简介

完成单位:  中铁十六局集团有限公司、 中铁十六局集团第三工程有限公司

主要完成人: 邵成猛、 黄龙、 潘寿东、 王凤喜、 金仁贵、 陈明福、 陈鹰、 曾小毛、 张风、卫鹏

项目简介

　　(一)项目背景

　　南昌至赣州铁路客运专线泰和赣江特大桥工程位于江西省吉安市泰和县城东侧,桥址处属赣江中游,桥梁全长6838郾92m,为350km/h的大跨度刚构连续梁+标准简支梁结构形式的双线客运铁路桥,是昌赣铁路全线五大控制性工程之一。桥址处赣江通航等级为芋(3)级,上部结构采用(48+80+160+80+48)m五跨刚铰混合结构变截面连续梁跨越主航道,跨越赣江段与既有京九铁路泰和赣江桥平行,净间距不到30m,属于邻近既有线施工。该主桥结构体系新颖,在江西省同类型桥梁中跨径领先。

　　(二)技术概况

　　本课题以昌赣客专泰和赣江特大桥为背景,针对邻近既有线、通航、深水急流、裸露基岩等复杂环境条件下的桥梁建设施工,运用理论分析、有限元数值模拟技术和现场动态监控分析等先进手段,从下部结构沉渣对桩基础影响、裸露基岩栈桥及平台生根固结、深水围堰在波流耦合作用下的稳定,到上部结构0#块托架及预压结构优化、主梁悬臂浇筑质量控制、线形控制、合龙顺序分析及无砟轨道关键技术控制等方面开展深入研究,形成多项技术成果,圆满地解决了不良环境条件下的桥梁施工难题,达到了科研课题中的预期目标。

　　(三)适用范围

　　该技术成果为今后类似环境的铁路、公路桥梁施工提供了先进工艺手段和技术支撑,尤其适用于深水、浅覆盖层或裸露基岩河床、邻近既有线、通航等环境条件下的连续梁桥、刚构连续梁桥、连续刚构梁桥等桥梁施工。

　　(四)获奖情况

　　依托本科研课题,截至目前,项目联合科研院校共获得实用新型专利5项,形成工法2项、科技论文10篇、项目管理成果1项、QC成果1项及工艺技术若干。成果可直接应用于今后类似工程,解决工艺技术难题,为技术创新工作提供了良好的支撑。

项目创新点

　　(1)提出了栈桥钢管桩逆作法施工技术,解决了在深水急流裸露基岩、空间受限等不良条件下的钢栈桥基础搭设难题,有效提升栈桥承载能力和抗冲击能力,降低作业风险。

　　(2)研发了一种用于桥梁深水基础的混合结构钢管桩围堰及其安装方法,施工过程可降低对外界环境的影响,确保既有线及航道正常运营,同时能节约材料费用,缩短工期。

　　(3)提出了深水急流裸露基岩承台预封底环切反挖技术,能降低施工水域涡流冲击条件下的深基坑开挖风险,提升围堰根部稳定性和防水性。

　　(4)开发了一种用于桥梁0号块临时支撑托架的预压荷载施加结构及其施工方法,解决了作业条件受限下的托架预压难题,降低机械使用频率及人工劳动强度;相比传统堆载预压,提高施工效率,节约工期近一半,同时大大节省空间、资源及成本。

　　(5)研发了一种桥梁CRTS芋型板基础模板无损定位装置,解决了模板植筋定位对梁面造成损伤的难题,拆装方便,降低人员劳动强度,提高施工效率。

同类项目比较

截至目前, 邻近既有铁路大跨度桥梁施工技术多是针对某一具体结构进行相关研究, 并没有对桥梁各个施工阶段进行系统的、 综合的研究,使得现阶段邻近既有铁路大跨度刚构连续梁桥无成熟的、 全面的经验可借鉴, 研究成果与国内外同类技术比较情况见表 1。

应用案例

　　(一)昌赣客专CGZQ-8标泰和赣江特大桥

　　针对高速铁路桥梁具有基础沉降控制严、桥梁刚度需求大、线形平顺性要求高的特点,采用“深水急流裸岩栈桥基础生根固结逆作法施工技术冶“承台预封底环切反挖技术冶“混合结构锁扣钢管桩围堰施工技术冶“邻近既有铁路0#块托架反力预压施工技术冶“高速大跨度刚构连续梁桥CRTS芋型板式无砟轨道施工关键技术冶等多项工艺技术,有效地解决了在深水裸露基岩、邻近既有铁路等不良条件下建设大跨度刚铰混合结构变截面连续梁的难题,为今后类似桥梁的施工提供了先进技术手段,具有较大的参考价值。

　　泰和赣江特大桥主桥成型后结构造型美观,线形顺直,各类指标满足设计及规范要求,大桥的顺利建成标志着该综合施工技术具有良好的工艺适用性、操作可靠性,推广应用前景广阔。

　　(二)广吉高速C3标泰和赣江特大桥

　　广吉高速C3标泰和赣江特大桥地处泰和县万合镇附近,大桥总长1075m,为全线唯一一座特大桥,与昌赣高铁泰和赣江特大桥同跨赣江,相距20公里。

　　西岸桥位处为强风化岩层,传统的双壁钢围堰在裸露基岩面无法下沉就位,一般的钢管桩也难以嵌入满足安全的深度;面对深水裸露基岩、施工水位差大、安全风险高等难题,C3标采用混合结构锁扣钢管桩围堰施工技术,成功解决了上述施工难题,确保了深水围堰整体刚度,提升了底部闭水效果,降低了围堰浮力;同时利用桩基施工平台可以交叉施工,大大缩短了工期。该技术对今后同类水中围护结构施工具有重要的指导作用,推广应用前景广阔。

社会效益与经济效益

　　(一)社会效益

　　该成果在昌赣客专泰和赣江特大桥施工中的应用,保证了深水急流裸露基岩环境下的大跨度桥梁施工顺利进行,确保了工程质量、安全,满足了高速铁路桥梁的线形及平顺性要求,为昌赣高铁的顺利开通和后期运营打下了坚实基础。昌赣客专建成通车后,将拉近赣区与华北和珠三角等地区的时空距离,对于进一步加强赣南赣北城市联系、促进经济发展具有重要的作用。

　　(二)经济效益

　　借助科研课题研究,技术创新工作顺利开展,过程中采用混合结构锁扣钢管桩围堰施工技术、对称式双峰三角反力预压技术等先进工艺手段,不仅可提高施工效率和机械利用效率,节约部分工程工期1个月;还能节省大量材料,累计降低施工成本629.11万元,实现了较好的经济效益。