京石鐵路客運(yùn)專線滹沱河特大橋跨京廣鐵路連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋中跨合龍段施工技術(shù)

董國亮

(中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030024)

1 工程概述

京石客運(yùn)專線石家莊滹沱河大橋跨京廣鐵路(80.6+128+80.6)m連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋位于京廣鐵路柳辛莊車站東頭。橋下有京廣線上、下行客車線以及到發(fā)線共計(jì)5條股道，均為電氣化鐵路。中跨合龍段位于既有線2道和3道鐵路軌道線路正上方，梁下有4道電氣化接觸網(wǎng)硬橫梁，梁底與硬橫梁最小距離僅有10 cm，京廣線每天有140對列車通過，行車密度3～5 min/列。施工環(huán)境條件差，安全風(fēng)險(xiǎn)大，施工難度高。橋梁與京廣鐵路位置關(guān)系見圖1。

2 中跨合龍段施工關(guān)鍵技術(shù)和施工工藝流程

2.1 中跨合龍段施工關(guān)鍵技術(shù)研究

跨線連續(xù)梁(或剛構(gòu))的“T”構(gòu)轉(zhuǎn)體完成后，中跨合龍段施工是下部施工的關(guān)鍵和難點(diǎn)?？偟膩碇v，其合龍段施工除掛籃與懸臂澆筑使用的掛籃有所不同外，其余工序和工藝與一般連續(xù)梁(或剛構(gòu))合龍段施工基本類似。目前此類掛籃根據(jù)其設(shè)計(jì)與施工特點(diǎn)，大致可分為就地安拆法、全進(jìn)全退法和鋼殼法3類。

圖1 橋梁與京廣鐵路相交平面布置(單位:m)

由于本橋連續(xù)梁所處的施工環(huán)境差，接觸網(wǎng)硬橫梁與梁底之間空間有限，梁下京廣線行車密度大，電氣化網(wǎng)線密集度高，中跨合龍段施工需解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題。

(1)中跨合龍段掛籃設(shè)計(jì)

中跨合龍段位于既有線上方，梁底與既有線接觸網(wǎng)硬橫梁最小距離僅有10 cm，常規(guī)掛籃在此環(huán)境下無法進(jìn)行就地解除或全身后退。為此確定“空中肢解掛籃底?！钡目傮w思路，通過在掛籃側(cè)模上搭建全封閉作業(yè)平臺(tái)，采取穩(wěn)妥的施工方法和嚴(yán)密的防護(hù)措施，安全可靠“肢解”底模后，將掛籃后退到既有線限界外拆除。

(2)中跨合龍段掛籃的安裝

通過吊車和倒鏈配合將掛籃固定在轉(zhuǎn)體梁端，轉(zhuǎn)體精調(diào)到位后，通過梁頂軌道和行走系統(tǒng)牽引掛籃到位。

(3)中跨合龍段的臨時(shí)鎖定

通過受力計(jì)算采用外鎖定勁性骨架方式和張拉部分預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行施工。

(4)中跨合龍段混凝土施工

通過氣溫測定，選用地泵在低溫下施工。

(5)中跨合龍段掛籃的拆除

在封閉作業(yè)平臺(tái)上逐步安全拆除底模系統(tǒng)，通過牽引系統(tǒng)牽引掛籃到既有線限界外拆除。

2.2 中跨合龍段施工工藝流程(圖2)

3 中跨合龍段施工

3.1 掛籃的設(shè)計(jì)與加工

京石客運(yùn)專線滹沱河大橋跨京廣鐵路(80.6+128+80.6)m連續(xù)梁中跨合龍段長2.0 m、寬12.0 m、高5.6 m，混凝土方量55.6 m3，重1 440 kN。

圖2 合龍段施工工藝流程

掛籃結(jié)構(gòu)由承重系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、外模系統(tǒng)、底模系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)、行走牽引系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)7部分組成。各系統(tǒng)中的型鋼全部采取焊接的形式聯(lián)結(jié)。掛籃裝置的外模系統(tǒng)及底模系統(tǒng)分別與支撐行走系統(tǒng)獨(dú)立連接，當(dāng)拆除底模系統(tǒng)時(shí)不影響側(cè)模系統(tǒng)與支撐行走系統(tǒng)的連接，具體應(yīng)用時(shí)，可先在封閉系統(tǒng)內(nèi)拆除底模系統(tǒng)，然后將側(cè)模系統(tǒng)連同頂橫梁等一起退回到鐵路限界外拆除。合龍段掛籃結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 合龍段掛籃結(jié)構(gòu)(單位:mm)

承重系統(tǒng)由前后橫梁和上分配梁組成，2根主承重梁采用2［40a型鋼焊成，設(shè)計(jì)時(shí)考慮掛籃澆筑混凝土、前移和后退3個(gè)工況。

懸吊系統(tǒng)設(shè)前后吊帶各5根，掛籃前移時(shí)，通過兩側(cè)4根吊帶把底模橫梁懸掛在承重橫梁上;澆筑合龍段混凝土?xí)r，則依靠剩余6根吊帶將底模鎖定在已成的混凝土梁端上。吊帶均采用φ32 mm精軋螺紋鋼。

外模系統(tǒng)主要由［10槽鋼焊成的框架和定型鋼模板組成，拐角部分配特制模板。與一般掛籃外模設(shè)計(jì)不同的是:此種掛籃外模與承重橫梁采用剛性聯(lián)結(jié)，不僅可以保證掛籃后退時(shí)外模不至晃動(dòng)，還可增加掛籃在后退過程中的安全性。

底模系統(tǒng)由底模橫梁、縱橫梁和面板組成。底模面板采用厚2 cm竹膠板，底模縱梁采用Ⅰ20型鋼，底模橫梁采用2根Ⅰ36a型鋼焊成的箱形梁。底?？v梁四周無凸出物，防止橫梁肢解時(shí)與外模上的防傾裝置卡死。

行走牽引系統(tǒng)承重橫梁下安裝軌道車車輪，43 kg/m鋼軌鋪在箱梁頂面，2個(gè)10 t倒鏈牽引掛籃沿鋼軌縱移。掛籃行走牽引系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 掛籃行走牽引系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)由φ32 mm精軋螺紋鋼筋、小分配梁和鎖定螺母組成。掛籃到達(dá)設(shè)計(jì)位置后，底模定位通過32 t螺旋千斤頂收起底模緊貼已成梁底;外模定位則通過千斤頂頂起承重橫梁將外模與箱梁翼緣板貼緊，橫向定位則通過內(nèi)外模對拉螺栓收緊。

防護(hù)平臺(tái)由工作平臺(tái)和防墜、防水平臺(tái)組成。工作平臺(tái)是為底模肢解時(shí)人員操作而設(shè)，主要材料采用［16輕型槽鋼和4 mm厚防滑鋼板。防墜、防水平臺(tái)布置在外?？蚣艿撞?。［16輕型槽鋼焊4 mm厚鋼板，4 mm厚鋼板四周向上卷起10 cm，形成封閉向上平口防墜、防水箱。在外?？蚣芷溆嗳鎾熹摻z密網(wǎng)防墜物。

掛籃防護(hù)系統(tǒng)見圖5。

圖5 防護(hù)系統(tǒng)示意(單位:mm)

3.2 中跨合龍段掛籃的安裝(圖6)

掛籃加工完成后，應(yīng)按合龍段混凝土重的1.2倍荷載進(jìn)行預(yù)壓，檢驗(yàn)掛籃整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力，確保施工時(shí)的既有線運(yùn)營安全。采用在地面用千斤頂對承重橫梁進(jìn)行預(yù)壓，現(xiàn)場測試預(yù)壓結(jié)果:承重橫梁最大變形5 mm，底模橫梁最大變形3 mm，與計(jì)算結(jié)果吻合，滿足使用要求。

圖6 掛籃安裝示意

首先在已施作好的橋面梁端上安裝軌道并固定;第二吊裝掛籃頂橫梁，并且將2道橫梁連接為整體，鎖定行走輪;第三采用吊車將已制作好的掛籃底模底盤移至梁底上橫梁下方支架，吊裝側(cè)模并與上橫梁和底模系統(tǒng)連接;第四精確調(diào)整底模水平，確保底模在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不干擾接觸網(wǎng)硬橫梁;在梁體T構(gòu)另一側(cè)設(shè)置平衡重;試轉(zhuǎn)前將中跨合龍段掛籃固定在已施工的箱梁端部，用千斤頂頂起頂橫梁，用精軋螺紋鋼在箱梁預(yù)留孔將掛籃鎖定。

T構(gòu)轉(zhuǎn)體到位后，用千斤頂頂起頂橫梁，竄動(dòng)鋼軌，搭過合龍段，下放頂橫梁，使走行輪落在鋼軌上，推動(dòng)整個(gè)掛籃到達(dá)設(shè)計(jì)位置，再次用千斤頂頂起頂橫梁，使翼緣板模板緊貼梁面。收緊頂橫梁，安裝內(nèi)外側(cè)及箱內(nèi)吊桿，并上好螺帽。外模和底模各為獨(dú)立系統(tǒng)，可各自單獨(dú)調(diào)整，底模系統(tǒng)類似掛籃底模，外模桁架與頂橫梁固結(jié)。外?？康啄＃脤菟▔壕o，內(nèi)模采用木模，用碗扣腳手架做支撐。

掛籃預(yù)壓和安裝見圖7。

圖7 掛籃預(yù)壓和安裝

3.3 中跨合龍段臨時(shí)鎖定

臨時(shí)鎖定主要是抵消墩頂支座上摩擦力。中跨合龍段采用外鎖定勁性骨架的方式和張拉部分預(yù)應(yīng)力束施工。每個(gè)合龍段由4根勁性骨架(2［32a型鋼)與箱梁梁端的預(yù)埋鋼板焊接而成。頂板設(shè)置2道，底板設(shè)置2道。中跨合龍臨時(shí)鎖定示意見圖8。

圖8 中跨合龍臨時(shí)鎖定示意(單位:cm)

3.4 中跨合龍段混凝土施工

合龍段混凝土采用微膨脹混凝土。按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求合龍段混凝土選擇在一天中氣溫最低時(shí)進(jìn)行澆筑，并保證合龍段新澆筑混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中，在受壓的狀態(tài)下達(dá)到終凝，以防混凝土開裂，混凝土的澆筑速度每小時(shí)10 m3左右，3～4 h澆完。

混凝土澆筑后由專人進(jìn)行噴水霧養(yǎng)生，初凝后覆蓋塑料薄膜及土工布保濕養(yǎng)護(hù)，專人進(jìn)行混凝土測溫記錄。

3.5 中跨合龍段掛籃的拆除

3.5.1 肢解掛籃底模

合龍段預(yù)應(yīng)力筋張拉壓漿后準(zhǔn)備拆除掛籃。首先通過底模千斤頂及底模吊桿下放底模系統(tǒng)20 cm，將底模橫梁下落至外模桁架下部延長豎桿上的下限位槽鋼上，工作人員在底模作業(yè)平臺(tái)和外模底部作業(yè)平臺(tái)上拆除過渡豎桿及底模吊掛系統(tǒng)，依次橫向抽出底模板、底模方木、底?？v梁，并解體后提升到橋面。上、下限位槽鋼的作用是保證底模橫梁等在拆卸過程中始終位于上、下限位槽鋼之間，避免脫落，起到限位作用。

恢復(fù)外模桁架下部的過渡豎桿，保證桁架的整體穩(wěn)定性，安裝上限位槽鋼，底橫梁跨中分解后，采用倒鏈將底橫梁向外邊抽拉、邊切割解體后提升到橋面，最后一段底橫梁與限位槽鋼焊接固定，底模作業(yè)平臺(tái)隨底模橫梁外抽時(shí)同步分段拆除。掛籃底模拆除見圖9。

圖9 掛籃底模拆除示意

3.5.2 合龍段掛籃后退

鋪設(shè)橋面掛籃鋼軌，將外模桁架及頂橫梁下放，使走行輪觸及鋼軌，底部防護(hù)平臺(tái)折疊起，解除內(nèi)外模水平拉桿，拆除內(nèi)模，放松外模吊桿，外模板脫離梁體，當(dāng)外模板張開達(dá)到行走狀態(tài)后，沿軌道將掛籃裝置牽引到鐵路限界以外拆除。

掛籃拆除示意見圖10。

3.6 中跨合龍段施工注意事項(xiàng)

(1)環(huán)境溫度選擇

圖10 掛籃拆除示意

在連續(xù)梁橋合龍時(shí)，梁體對溫度變化的反應(yīng)對合龍段質(zhì)量乃至整個(gè)連續(xù)梁橋體系受力有很大影響。因此，為保證合龍段的施工質(zhì)量以及合龍后體系能達(dá)到設(shè)計(jì)的受力狀態(tài)，必須選擇合適的合龍溫度，并針對以上問題采取某些構(gòu)造措施和施工措施。為消除這一影響，合龍段施工采用低溫合龍，日溫最低時(shí)施工，這樣合龍后利用緩慢溫升使梁伸長擠壓合龍段。

(2)合龍口鎖定的時(shí)機(jī)選擇

剛性支撐鎖定時(shí)間根據(jù)連續(xù)觀測結(jié)構(gòu)確定，要求在梁體相對變形最小和溫度變幅最小的時(shí)間內(nèi)，對稱、均衡、同步鎖定。在合龍口鎖定后，立即釋放一側(cè)固結(jié)約束，使梁一端在合龍口鎖定的連接下能沿支座自由伸縮。

(3)合龍段混凝土澆筑

混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)控制在4 h以內(nèi)，避免因時(shí)間過長而出現(xiàn)混凝土的不均勻升溫，混凝土澆筑前應(yīng)將合龍段兩側(cè)梁端混凝土鑿毛和潤濕，以利于新舊混凝土接合。澆筑順序按底板、腹板、頂板的順序，并應(yīng)左右對稱，在施工中加強(qiáng)與梁端混凝土接縫處的振搗，確保合龍段混凝土密實(shí)。在混凝土施工中，嚴(yán)格控制混凝土自由下落高度在1.0 m以內(nèi)，避免產(chǎn)生過大的梁體振動(dòng)，同時(shí)控制橋面機(jī)械設(shè)備、材料等的吊落或移動(dòng)，以免影響混凝土的質(zhì)量。

(4)施工安全和鐵路部門要點(diǎn)時(shí)間內(nèi)完成

中跨合龍段是在既有線上方施工，施工安全至關(guān)重要，施工中掛籃的前移、后退、肢解底模都要向鐵路部門要點(diǎn)施工。施工前要制定詳細(xì)的施工方案，采取穩(wěn)妥的安全措施，科學(xué)安排，確保在要點(diǎn)時(shí)間內(nèi)完成工作內(nèi)容。

4 結(jié)語

滹沱河特大橋跨京廣鐵路轉(zhuǎn)體橋中跨合龍段通過選用合適勁性骨架臨時(shí)鎖定時(shí)機(jī)和合龍段混凝土澆筑時(shí)間的合理安排，確保了合龍口混凝土平順圓滑，無細(xì)小裂縫。采用將掛籃固定在梁端隨轉(zhuǎn)體一同轉(zhuǎn)動(dòng)到位，在全封閉掛籃中實(shí)施合龍段施工作業(yè)，在封閉的作業(yè)平臺(tái)中拆除掛籃底模，通過軌道滑移到鐵路限界外拆除等一系列措施，降低中跨合龍段施工安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了既有線的正常運(yùn)營，開創(chuàng)了在電氣化接觸網(wǎng)上方有限空間內(nèi)“肢解掛籃底模”的先河，破解了既有線上有限空間條件下中跨合龍段施工難題，為類似工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有較好的借鑒價(jià)值。

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