京滬高速鐵路支架現(xiàn)澆梁施工及線形控制技術(shù)

朱智卓

1 工程概況

北馮特大橋起訖里程為DK889+358.02～DK892+559.6,全長3201.58 m,孔跨結(jié)構(gòu)形式為:25-32 m箱梁+(32+48+32)m連續(xù)梁+69-32 m箱梁。該橋位于安徽省定遠縣北馮村,在DK890+223～DK890+256處跨越盱定路(309省道),交角為64°,路面寬12 m,規(guī)劃寬度30 m。

現(xiàn)澆梁梁部設(shè)計為單箱單室等高度截面箱梁,頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚。橋面寬度:防護墻內(nèi)側(cè)凈寬8.8 m,橋上人行道欄桿內(nèi)側(cè)凈寬為11.9 m,橋面寬度12 m,橋面建筑總寬12.28 m,梁底寬度5.4 m,翼緣板寬度2.65 m。梁全長113.3 m,跨度為(32.65+48+32.65)m,梁高3.25 m。

2 線形觀測的重要性及施工過程中控制措施、要領(lǐng)

橋梁的線形對橋上線路的坡度有直接影響。尤其是對列車的動力沖擊作用、預(yù)應(yīng)力束的形狀和位置、橋梁的外觀、無碴軌道橋梁的軌道系統(tǒng)等影響很大;甚至徐變計算不準(zhǔn)和預(yù)拱度設(shè)置不當(dāng),可能導(dǎo)致梁部持續(xù)上拱而開裂。對于鐵路橋的跨度越大,墩越高,進度越快,線形控制的重要性就越突出。線形的質(zhì)量是全橋施工質(zhì)量的有機組成部分,線形控制是橋梁施工技術(shù)的重要內(nèi)容。直線梁主要是控制梁頂、梁底的高程及支座位置,曲線梁還要監(jiān)控梁的中線和扭轉(zhuǎn)角。線形控制工作的內(nèi)容可分為理論計算和實施兩個方面。理論計算方面:根據(jù)設(shè)計圖和施工組織設(shè)計,可以得到預(yù)計的各種計算參數(shù)值,并提前進行預(yù)拱度及撓度的理論計算,得到立模高程的理論值;制定控制計劃,進行技術(shù)交底,指導(dǎo)實施工作;收集、整理、分析測控結(jié)果。

3 連續(xù)跨施工方案、施工方法

3.1 總體施工方案

該連續(xù)梁采用滿堂支架現(xiàn)澆施工,在省道處留設(shè)2孔4 m×5 m的門洞,門洞立柱采用φ 325,厚8 mm的鋼管搭設(shè),其余位置均為滿堂碗扣式腳手架,碗口支架鋼管外徑為48 mm,壁厚3.5 mm,支架頂設(shè)置頂托,頂托內(nèi)設(shè)Ⅰ10型鋼橫梁,橫梁上鋪10 cm×10 cm方木,方木頂鋪設(shè)竹膠板作為底模。施工工藝見圖1。

3.2 現(xiàn)澆連續(xù)梁支架及模板施工

1)地基處理方法。首先對連續(xù)梁下的地基采用觸探試驗進行地基承載力勘查,找到需處理范圍內(nèi)地層均勻、合適的持力層,將支架范圍內(nèi)的松軟地段全部挖除,分層換填A(yù)B組料,要求壓實度不低于90%,上覆20 cm厚C20混凝土硬化處理,并做好防排水措施。

2)滿堂支架系統(tǒng)方案。碗口式滿堂支架立柱縱向步距0.6 m,橫向間距在腹板下為0.3 m,翼緣板下為0.9 m。每幅立柱完成后,剪刀撐和水平桿要相繼安裝完畢。水平桿間距1.2 m,縱橫均設(shè)。剪力桿在沿橋向每三排立桿設(shè)置一道,以增加支架的整體剛性及穩(wěn)定性。

3)支架預(yù)壓。采用模擬梁體澆筑順序?qū)χЪ軐嵤╊A(yù)壓,先底腹板,后頂板、翼緣板,荷載加載分三級對稱加載,用編織袋裝砂對支架進行預(yù)壓,預(yù)壓荷載按梁體自重的120%考慮。預(yù)壓完成后要根據(jù)預(yù)壓成果通過可調(diào)頂托調(diào)整支架的標(biāo)高,從而達到對箱梁底高程進行修正的目的。在預(yù)壓過程中同時觀測支架的強度和穩(wěn)定性,對變形超過設(shè)計變形的要立即停止加載,查明原因處理后繼續(xù)施工。

4)模板安裝。支架預(yù)壓完成后,先測定箱梁中心線、梁端線及梁底兩側(cè)邊線。在支模前,做好高程的控制,先按照設(shè)計坡度線高程進行,待底模立完后,調(diào)節(jié)梁底主梁工字鋼下的頂托,將底板以及翼緣板標(biāo)高調(diào)整至要求的高度,以達到預(yù)拱度的設(shè)置要求,經(jīng)標(biāo)高復(fù)測無誤后,將頂托鎖定。

3.3 鋼筋綁扎及混凝土施工

鋼筋綁扎與管道安裝同步進行,預(yù)應(yīng)力管道采用定位鋼筋網(wǎng)片進行固定,定位網(wǎng)片安裝與鋼筋綁扎同步進行。預(yù)應(yīng)力管道采用金屬波紋管成孔。鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道首先綁扎底板鋼筋,底板上下兩層鋼筋間采用蹬筋支撐,橫隔板、腹板鋼筋綁扎采用在內(nèi)側(cè)搭設(shè)臨時腳手架固定,綁扎成型后拆除?；炷翝仓捎眯毕蚍侄巍⑺椒謱?、左右對稱一次性連續(xù)澆筑成型。灌注順序:先灌注腹板根部,再灌注底板、上部腹板,最后灌注頂板。澆筑完成后對混凝土裸露面應(yīng)及時進行修整、抹平,在初凝前再抹第二遍并壓光,并蓋養(yǎng)生布灑水養(yǎng)護。養(yǎng)護時間不少于14 d。

3.4 預(yù)應(yīng)力施工

預(yù)應(yīng)力鋼束張拉按初張拉和終張拉兩個階段進行。箱梁縱向預(yù)應(yīng)力束采用兩端張拉,張拉順序嚴(yán)格按設(shè)計次序進行,施工過程中實行雙控,以油表讀數(shù)為主,伸長值為輔。預(yù)應(yīng)力采用雙控制,張拉值的大小以油壓表的讀數(shù)為主,以預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長值加以校核,實際伸長量應(yīng)不超過理論伸長量的±6%,當(dāng)伸長量超過±6%時應(yīng)查明原因。壓漿采用真空輔助壓漿工藝,施工步驟:準(zhǔn)備工作→抽真空→拌制灌漿料→灌漿。壓漿泵采用連續(xù)式,同一管道壓漿應(yīng)連續(xù)進行,一次完成。

3.5 模板及支架拆除

梁體混凝土澆筑完畢后,端模在3 d后拆除,內(nèi)模在初張拉完完成后拆除,剩余的翼緣、腹板側(cè)模、底板等模板在終張拉后隨支架一起拆除完成。

4 連續(xù)梁線形監(jiān)控

4.1 測點布置

連續(xù)梁頂面分別在每跨的兩端、1/4截面、跨中及 3/4截面處布設(shè)26個觀測標(biāo),監(jiān)測其預(yù)應(yīng)力施工及支架拆除后梁體發(fā)生的上拱及下?lián)系葮?biāo)高變化情況,并按照觀測方案的周期進行觀測。沉降標(biāo)布置圖見圖2。

4.2 橋梁預(yù)拱度的設(shè)置

根據(jù)計算得出的跨中拱度值,以跨中為最高點,以兩支座處為“0”建立拋物線坐標(biāo),并代入求出拋物線表達式:y=ax2+b,然后根據(jù)實際支承墊石間距的相對坐標(biāo),求出縱向每個橫斷面的反拱值yx(即距離跨中 x處的反拱值),再減去該斷面處支架的彈性變形值δ1,即為該斷面處需設(shè)置的拱度,即:ΔHx=yx+δx。其中,ΔHx為距離跨中x處的拱度值;yx為根據(jù)計算得出的距離跨中x處的反拱值;δx為距離跨中x處支架的彈性變形值。

4.3 監(jiān)測方法

在梁頂面預(yù)埋專用觀測標(biāo)進行詳細觀測。梁頂線形觀測標(biāo)預(yù)埋在頂板混凝土中,圓頭露出梁頂面即可。觀測標(biāo)布置在兩側(cè)防撞墻預(yù)埋鋼筋附近,以減少對橋面平整度的影響,但要方便觀測。在其正式使用前,必須與承臺上觀測標(biāo)聯(lián)測,保證原始觀測數(shù)據(jù)的有效性。必須在日出前固定的時間或固定的溫度下測量,保證準(zhǔn)確、及時地掌握支架現(xiàn)澆梁梁面標(biāo)高的發(fā)展變化情況。

4.4 監(jiān)測頻率

張拉前讀取初始數(shù)據(jù),張拉后的第1天,第3天,第5天各讀取一次數(shù)據(jù)。一周之后,7 d讀取一次數(shù)據(jù),持續(xù)至張拉后三個月。

4.5 數(shù)據(jù)分析及線形控制的最終目標(biāo)

梁的線形是呈動態(tài)變化的,梁段的高程將因后續(xù)工序的影響而改變,竣工后的長期徐變、收縮、溫變及活載等,將繼續(xù)使該梁段的高程產(chǎn)生變化,我們稱竣工后某一時刻的線形為最終線形。在施工過程中,通過正確設(shè)置預(yù)拱度來控制模板及混凝土的高程,使梁在徐變完成時的最終線形與設(shè)計線形一致,這就是線形控制的理想目標(biāo)。設(shè)計線形就是設(shè)計立面圖中的梁頂線。

[1]TBJ 2-85,鐵路橋涵施工規(guī)范[S].

[2]張繼堯,王昌將.懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社,2004:3.

[3]段明得,孫東澤,余 量.天生橋 2號大橋線形控制[J].鐵道建筑技術(shù),1995(5):6.