新建深圳市东宝河新安特大桥主桥位于深圳沙井与东莞长安之间的东宝河上, 主桥设计为 (88+156+88) m波形钢腹板PC连续箱梁、双幅桥, 最大单幅宽度16.25m, 中跨设置长度49.6m、厚30mm的平板钢底板, 箱梁采用单箱单室结构、每个T构分为15个悬臂段, 箱梁顶、底板为钢筋混凝土, 腹板由340块钢腹板组成, 中跨跨中底板由42块平钢板组成。在波形钢腹板PC箱梁施工中, 主墩T构悬臂浇筑两端11~15号节段质量不对称, 且受规划道路红线、500k V高压线走廊、IV级航道及两侧建筑物和最大纵坡2.9%等条件限制, 该桥梁采用不对称浇筑施工技术, 解决了上述难题, 降低了施工成本^[1], 保证了波形钢腹板PC箱梁的施工质量和安全。

主要采用自带运输和吊装系统的菱形挂篮悬臂浇筑法施工大跨度宽幅波形钢腹板PC连续箱梁。因中跨跨中底板为49.6m钢板, 为确保整个主墩悬臂浇筑T构的稳定性, 除墩梁刚接措施外, 在11~15号节边跨和中跨质量不对称节段施工时, 在节段较重的边跨侧搭设梁柱式支架, 以此来抵抗节段施工产生的T构不平衡荷载, 完成主桥不对称节段、现浇段和边跨合龙段施工。箱梁内的体外索采用两端同时张拉的悬浮装置张拉工艺。

施工工艺流程^[2]如图1所示。

1) 墩顶顺桥纵向支座两侧各设置5.3m×1.3m×0.65m的C50混凝土刚接临时支墩, 每个支墩用280根32 HRB400级钢筋与梁体锚固, 每根钢筋上、下均设置15cm弯钩, 深入墩身和梁体的长度均为1.5m。

2) 用自主研制的“连续梁异形墩0号块托架”支撑0号段混凝土浇筑, 即支撑架 (横向梁、纵向梁、斜撑、转向连接装置) 、连接梁、钢管支架。该托架解决了斜撑与异形墩墩身侧面连接强度低、稳定性差的技术问题, 能够有效确保斜撑的强度、刚度和稳定性, 确保0号段现浇施工。托架完成后进行相同荷载预压试验, 以确定立模标高。

3) 0号段钢腹板、钢筋、模板一次安装完一次浇筑, 在0号段底板上设置通向支座、横隔板钢筋密集区的人行通道, 确保支座和横隔板有效振捣, 完后补装和加强通道处钢筋。

0号段混凝土浇筑、养护、张拉、压浆、拆除模板后, 开始安装自主研制的“自带运输和吊装系统的菱形挂篮”^[3], 起吊安装梁段波形钢腹板和悬臂浇筑梁段顶、底板混凝土, 即铺设轨道、安装主桁架、上横梁、滑轨、行走吊机、吊杆、底篮、内模系统、运输轨道、行走小车。运输系统因0号段梁面短, 待梁体2号节段浇筑、挂篮安装完成后按最重节段 (2号梁段) 进行相同荷载预压试验, 该挂篮解决了在场地受限不能安装大型吊装设备时的吊装施工难题, 提高了波形钢腹板运输和吊装工效。

用“连续梁波形钢腹板运输和安装方法”^[4], 将波形钢腹板从0号段桥墩通过25t起重机将其吊至梁面上, 然后再通过行走小车将其运送至主桁架下方;通过自带吊装系统的菱形挂篮完成对波形钢腹板的起吊、移动、对位, 完后与上节段波形钢腹板连接2个以上螺栓孔对位, 且在波形钢腹板底部加设槽钢马凳, 并分别在两块钢腹板端头顶部和底部用[20临时连接, 内设螺杆剪刀撑, 钢腹板轴线及标高确认无误后, 拧紧其他螺栓并搭接内外双面焊接, 最后松开吊装钢丝绳。该方法安装精度高, 解决了由于空间限制不能设置塔式起重机等其他大型起重设备运输和安装波形钢腹板的难题。

1) 边跨不对称节段、现浇段、合龙段支架^[5]采用梁柱式, 即ф820×10钢管桩立柱、HN700×300 H型钢横向分配梁和贝雷片纵向主梁。钢管立柱基础为条形。横向分配梁与钢管立柱间须进行可靠的焊接连接, 贝雷梁与横向分配片间采用U形螺栓连接, 贝雷片上横向铺工字钢, 形成碗口式支架搭设平台。

2) 边跨11~15号不对称节段顶板及翼缘板混凝土荷载由挂篮承担, 提供其施工平台。底板混凝土荷载由梁柱式支架承担, T构不对称节梁段受力和施工。

3) 边跨11~15号不对称节段底板及钢腹板可提前施工, 待挂篮施工完标准节段后再施工其顶板。

每块跨中钢底板尺寸为7.4m (横向) ×2.4m (纵向) , 因挂篮主桁架间两外轨道净距7.145m, 故小车横向按照2.4m、纵向按照7.4m放置运输, 用16t电动葫芦起吊前移至挂篮轨道端头配合人工拉绳旋转后直接下放至底板对应位置, 并与上节段钢底板和波形钢腹板焊接, 完后松开吊装钢丝绳。

提前1周每天24h观测合龙口大小随温度变化的情况, 确定合龙段最大伸长量时的时间段。将合龙段钢腹板、钢底板及刚性锁定设施提前进行单边焊接, 利用确定的时间段 (一般是夜晚) 最低气温最大伸长量截取焊接另一侧, 焊接完成后静置0.5h让其自然冷却后开始用挂篮浇筑合龙口顶板。

边跨现浇梁柱式支架和墩梁刚接临时支墩应在中跨合龙及普通预应力钢绞线张拉完成后进行拆除, 拆除后箱梁内体外索采用两端同时张拉的悬浮装置张拉工艺^[6,7], 张拉过程中既要保证两个边跨同时张拉, 又要保证同一边、中跨左右对称张拉。

通过以上施工关键技术研究与应用, 提高波形钢腹板一次安装合格率, 顺利实现钢底板就位和焊接安装, 有效控制箱梁中跨合龙段变形和箱梁结构施工受力稳定, 解决了由于空间限制不能设置塔式起重机运输、安装波形钢腹板和钢底板的技术难题。桥梁建成后的合龙线形、桥面高程满足设计要求。

“波形钢腹板+底板平板钢”PC组合箱梁桥上部结构0号段现浇、钢腹板安装、挂篮施工、边中跨非对称节段施工, 合龙段施工、体外索张拉为关键工序, 通过对连续梁波形钢腹板运输和安装、非对称悬浇大跨度宽幅波形钢腹板PC箱梁等施工关键技术, 提高了工效, 顺利实现了设计意图。