济郑高铁长清黄河特大桥

　　一、项目简介

　　济郑高铁连接豫鲁两省，是河南省“米”字形高速铁路网络战略的重要组成部分，也是山东省“三横三纵”综合运输通道的组成部分。线路全长380公里，由郑州东站至济南西站，全线办理客运业务的车站13个，其中河南段8个、山东段5个。全线通车后，运行时间将由现在的3.5小时缩短至1.5小时，即优化济南、聊城运输方式，形成济聊产业、文化等方面交流的又一条黄金通道，又对于落实黄河重大国家战略具有重要意义。形成我国中东部地区连接云南、新疆出境通道，实现国家“一带一路”战略的需要。构建山东半岛特别是济青高铁沿线与中原及西部地区联系的快速客运通道。郑济铁路通车后，将直接打开郑州至青岛的出海通道，极大的推进郑州中原城市群与东部半岛城市群的交流发展，有效促进沿黄地区经济高质量发展。

　　山东省路桥集团有限公司郑济铁路(山东段)工程项目部管段起讫里程为改 DK38+122.67～改 DK43+276.17，墩号175#～253#墩，正线全长5.153km，全部为桥梁工程。线路起于济平干渠西岸，跨越长平滩区和黄河主河槽后，终于黄河西岸大堤西侧淤背区，全线位于山东省济南市长清区和德州市齐河县境内。总工期48个月，合同总额12.6亿元，工程规模大、工期紧张、技术标准高、跨越黄河主槽协调难度大、特殊结构多、施工安全风险大、环水保要求高。该桥跨布置为1-(56+56)m 连续梁+2-(65+65)m连续梁+1-(56+56+56)m 连续梁，采用支架现浇法施工;21-(56+56+56)m 胶拼连续梁跨越黄河长平区，采用节段集中预制、架桥机节段胶拼架设施工;1-(108+4×216+108)m 矮塔斜拉桥跨越黄河，为双索面预应力矮塔斜拉桥，采用长节段大吨位悬臂灌注造桥机浇筑施工。

　　桥梁桩基础均为钻孔桩，引桥桩基础采用φ1.25m、φ1.5m 桩基，桩长 60～76m;矮塔斜拉桥边跨桥墩基础采用φ1.5m 桩基，桩长 70～80m;主跨桥墩基础采用φ2.0m 桩基，桩长119m。引桥及矮塔斜拉桥墩身采用双线圆型实体钢筋混凝土桥墩，239#、240#跨越燃气管道采用门型框架墩，矮塔斜拉桥248#～252#墩设计为 H 型钢筋混凝土斜塔。承台为钢筋混凝土结构。矮塔斜拉桥主桥采用塔梁分离半漂浮结构体系，结构采用单箱双室预应力混凝土结构。

　　二、项目概况

　　(一)主要技术标准

　　铁路等级：高速铁路;

　　正线数目：双线;

　　设计行车速度：350km/h;

　　最小曲线半径：7000米，困难条件下5500米;

　　正线线间距：5.0m;

　　最大坡度：20‰，困难条件下30‰;

　　到发线有效长度：650m;

　　列车运行控制方式：CTCS-3;

　　行车指挥方式：综合集中调度;

　　最小行车间隔：3分钟。

　　(二)主要工程规模

　　主要工程规模一览表
 

项目		单位	数量
桩基	摩擦桩	个	1286
承台	钢筋混凝土	座	78
墩身	双线圆型实体钢筋混凝土	个	76
	门型框架墩	个	2
预制梁	节段预制	片	777
塔身	H型钢筋混凝土斜塔	座	5
无砟轨道预应力混凝土连续梁 （双线、现浇）	56+56	联	1
无砟轨道预应力混凝土连续梁 （双线、预制拼装）	56+56+56	联	21
无砟轨道预应力混凝土连续梁 （双线、现浇）	56+56+56	联	1
无砟轨道预应力混凝土连续梁 （双线、现浇）	65+65	联	2
其他梁型	108+4×216+108m 矮塔斜拉桥	联	1

       (三)建设模式

　　济郑高铁长清黄河特大桥工程是我国第一座时速 350km/h 高速铁路千米长联多塔矮塔斜拉桥，也是国内首次大规模建设的 350 公里时速高铁节段全胶拼连续梁桥，施工精度和质量要求极高。为保证铺轨前的成桥线形和铺轨后的徐变变形满足要求，建造了 BIM 信息技术模型，开展了胶拼梁施工技术及装备研究，形成高速铁路胶拼梁成套施工技术及配套装备，提出高速铁路胶拼梁施工全过程控制技术，完善高速铁路胶拼梁施工质量评定和检测评定体系。采用了塔墩高精度施工质量提升技术、锁扣钢管桩围堰建造技术，研制自主创新的长节段大吨位造桥机施工装备，形成塔墩和主梁高精度施工新技术，提出了锁扣钢管桩围堰施工新工艺，加速桥梁建设，为创新结构和装备的设计和施工提供理论支撑和实践经验，进一步增强桥梁科技创新能力，促进桥梁产业升级。

　　三、项目主要技术特点

　　(一)新型O-T型锁口钢管桩围堰技术

　　济郑高铁长清黄河特大桥矮塔斜拉桥跨越黄河，其中249#墩位于主河槽中，地质条件复杂，有粉质黏土、胶结层、黏土以及最大厚度10m的粗砂层交叉砂层，为施工大跨径桥梁水下承台和桥墩，需要设置围堰挡水以提供作业空间。由于黄河水位变化以及冰凌对围堰威胁极大，项目部参考诸多工程实例，结合实际地质、水文、环境等条件，通过空间仿真研究计算承受主动土压力、水压力、施工荷载等，确定采用新型O-T型锁口钢管桩围堰进行水中墩承台、墩身施工。

　　锁口钢管桩插打技术，按照设计要求的垂直度、深度打至设计位置。研究围堰内挖土技术，快速将围堰内土层清除，提高施工效率以及吸泥清基质量。通过对监测数据的分析来指导施工，防止意外事故的发生。一旦监测值超过控制指标，应仔细分析研究，采取相应的措施，确保施工安全。解决了新型锁口钢管柱围堰计算问题、漏水问题、实时安全监测问题。

　　钢管桩采用Φ920x15mm的螺旋管，材质为Q235b，打入承台底面以下12.0m。锁口采用C-T型，O型口采用Φ219x10的无缝钢管，T型口采用半I32b的工字钢。钢管中心距为1160mm至1180mm。锁口钢管桩围堰平面尺寸26.40×36.32m，围堰深度22.08m(锁口钢管桩顶至封底混凝土底)。围堰设3道围囹及内撑，内撑1高程为33.95m，第一层围囹采用双拼HN800×300H型钢，内支撑钢管分为水平斜撑及水平对撑，斜撑采用φ559×10钢管，对撑采用φ630×10钢管;内撑2高程为28.30m，内撑3高程为23.30m，第二、三层围囹采用三拼HN800×300H型钢，内支撑钢管分为水平斜撑及水平对撑，斜撑采用φ720×12钢管，对撑采用φ920×15钢管。混凝土垫层3.0m。最终新型锁口钢管桩围堰达到技术性能质量指标，经受安全考验，成功施工承台。

　　新型锁口钢管桩围堰

　　(二)长节段大吨位悬臂造桥机技术

　　济郑高铁长清黄河特大桥矮塔斜拉桥全长1081.7m，截面采用单箱双室、变高度连续箱梁，中跨长达216米，边跨长达108.85米，施工难度大，且受到黄河汛期以及疫情等不可抗因素影响，工期紧张。为加快施工速度，尽早成桥，以投入运营产生实际效益，通过增加梁体现浇节段长度，减少中跨、次中跨等大跨度梁体分段数量，减少造桥机移动和重新安装就位次数，研发长节段大吨位悬臂灌注造桥机替代常规挂篮，采用长节段大吨位悬臂浇筑施工工艺和施工全过程高精度线性监控技术实现主梁长大节段悬臂浇筑。

　　造桥机由主梁、前横梁、中横梁、后锚、底平台、悬吊系统、走行系统、模板系统、张拉平台、随行塔吊、液压控制系统、电气系统、安全防护系统12部分组成。主梁采用3榀双层叠合式钢箱梁，梁长 19.5m,高 2.15m。后锚横梁由H 型钢组焊而成与主梁后端采用高强螺栓连接。锚拉板采用 35mm 厚 q345b 钢板，锚杆采用 q460 圆钢。转换梁与下扁担梁之间设50吨油缸，用以压紧或松开后锚。前吊带采用吊带与吊杆组合吊杆上端通过油缸和螺母支撑在前横梁上。油缸采用机械自锁穿心式智能数字油缸，由PLC 三十路智能同步控制系统集中控制。上部升降段采用冷弯性能较好的q355b的M72x6的螺杆，下部固定段和调节段采用g355b 钢板吊带。走形采用纵向油缸步履式行走，无须倒换压轨梁。

　　采用支架施工各个主塔墩顶的0#块梁段，墩梁临时固结。在0#块上拼装造桥机，利用造桥机平衡双悬臂浇筑施工各个塔位的主梁大、小里程1#梁段，张拉预应力，将1#梁段与主梁0#块连接。造桥机前移就位，平衡双悬臂浇筑施工主梁大、小里程2#梁段，张拉预应力，将2#梁段与0#块、1#梁段连接。循环施工主梁直至合龙，解除临时固结，形成最终成桥结构体系。

　　研发的长节段大吨位悬臂灌注造桥机具备稳定性好、安装安全方便、刚度大、抗倾覆系数大、变形小、同步性强、走行状态安全可靠、方便快捷等优势，单次单侧浇筑最大长度可达8米，工期是传统普通节段悬臂浇注施工工期的1/2~3/4、提高施工安全质量，降低了对地面交通的影响，解决了跨黄河施工的难题。该技术成果被中过公路建设行业协会评价总体达到国际先进水平。

　　(三)高速铁路大跨度节段预制胶拼梁施工技术

　　济郑高铁长清黄河特大桥引桥部分是世界上首次大规模建设的高速铁路全胶拼预应力混凝土连续梁桥，设计速度350km/h;设计使用寿命100年。计算跨度为(55.075+55.075+55.075)m，截面采用单箱单室等高度连续梁，截面中心梁高4.215m，箱梁顶宽12.6m，底宽5.5m。一般预制节段长4.5m、4.8m，0号段和梁端节段为减轻吊重，分别长3.5m、3.775m。其中0号块重197.82t，其余节段最大吊重为178.79t。

　　节段架设采用上行式双桁架主梁架桥机，共4个支腿，“步履式”过孔。其中第一跨整机采用双跨布置形式，全长141.3m，宽16.9m，高19.5m(桥面以上)。施工顺序为1#架桥机从220#墩向181#墩架设，2#架桥机从220#墩向247#墩架设。共计22联，每联3跨，其中第一阶段架设16节段，第二阶段架设12节段，第三阶段架设9节段。架设连续梁分别在圆曲线、缓和曲线、缓直线上，梁形预制架设控制难度大。全联胶拼无湿接缝，对梁预制精度、拼装线性控制要求高。是国内首次最大规模高速铁路节段拼装连续梁，可借鉴经验少，施工难度大。性控制及大跨度拼装架设过程控制要求高。节段箱梁架设采用2200t-56m节段拼装架桥机，预制梁由预制场内300t龙门吊吊装至桥下运梁车，水平运输至250t提升站，提升站垂直提升至桥上运梁车，运梁车喂梁，利用架桥机起重小车移动就位。架桥机前移方式为液压牵引滑动法，在箱梁拼装过程中对每节段梁的三维位置进行精确计算和定位，确保箱梁成型后其线性、高程与设计相符合。

　　全梁无现浇合龙段及湿接缝，接力拼缝位置在每孔1/4跨弯矩反弯点处，实现了连续梁梁部预制拼装率100%，提高了拼装效率。采用逐跨拼装等创新设计，节段预制胶拼连续梁利用预应力钢绞线的预压力将预制节段拼装成整体，节段间设剪力键新结构、节段间整个接触面涂抹环氧树脂胶密封。

　　3×56m大跨径节段预制拼装连续梁是国内首次大规模建设的350km/h高速铁路逐跨全胶拼连续梁桥，采用CRTSⅢ型板式无砟轨道;采用全胶拼无湿接缝的新工艺、剪力健新结构是高铁建设新技术的探索。连续梁采用长短线法结合在梁场进行节段匹配集中预制，采用移动造桥机胶拼方法架设施工。采用全胶拼的节段预制拼装新工艺、剪力键新结构、环氧树脂胶新材料等创新设计和创新施工技术。同支架或悬臂浇筑混凝土梁相比，节段预制拼装桥梁具有高质量、高速度、工厂化、标准化、机械化、信息化等特点，对周边交通和环境影响小，收缩徐变变形小。连续梁全联节段预制在制梁场内流水线生产，具有节能环保、整体施工质量高、线上线下可同步施工等优点，全胶拼逐跨拼装工艺，机械化程度高，工期是传统挂篮悬臂浇注施工工期的1/4~1/3,实现了连续梁梁部预制拼装率 100%，为国内高铁首创。