跨既有線現(xiàn)澆箱梁墩頂縱向支撐膺架施工技術(shù)探討

薛曉衛(wèi)

(中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司)

1 前 言

“墩頂縱向支撐膺架法”成為現(xiàn)澆梁跨線原位現(xiàn)澆施工的一種安全、優(yōu)質(zhì)、高效的新方法，本施工方法是通過中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司承建的鄭機(jī)城際鐵路上跨石武客?？蚣芏占艾F(xiàn)澆簡支梁工程，成立科技攻關(guān)小組，開展調(diào)研和技術(shù)攻關(guān)，在施工中不斷完善施工工藝，通過對關(guān)鍵技術(shù)和施工工藝的總結(jié)形成的。通過在本工程中的施工應(yīng)用，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保節(jié)能效益明顯，對跨既有線高架橋現(xiàn)澆箱梁施工具有應(yīng)用價(jià)值和指導(dǎo)作用。

2 墩頂縱向支撐膺架法施工工藝

2.1 工藝原理

鄭機(jī)城際鐵路與石武客專交角為9°，設(shè)計(jì)采用5 ～32 m單箱單室等高度現(xiàn)澆簡支梁上跨石武客專，梁面寬7.66 m，梁高2.6 m，底板外膜寬3.2 m，一孔現(xiàn)澆簡支梁混凝土方量為169.6 m3。

本工程現(xiàn)澆簡支梁采用“墩頂縱向支撐膺架法”施工，支架縱梁采用國產(chǎn)321 型貝雷梁，貝雷梁縱梁布置在現(xiàn)澆簡支梁兩側(cè)翼緣板下，每側(cè)6 片貝雷梁組成一個(gè)貝雷梁組。每組貝雷梁長33 m，以15 m+18 m 兩不等跨簡支結(jié)構(gòu)布置，貝雷梁縱梁以現(xiàn)澆簡支梁兩端的框架墩蓋梁頂面作為端支點(diǎn)，在距貝雷梁一端15 m 處設(shè)一道門式框架作為貝雷梁的跨中臨時(shí)門形墩，跨中臨時(shí)門形墩支柱采用四肢格構(gòu)式鋼管柱，鋼管柱基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，鋼筋混凝土承臺(tái)，鋼管柱與承臺(tái)采用事先預(yù)埋的鋼板焊接連接，跨中臨時(shí)門式墩橫梁采用HD200 型貝雷梁。貝雷梁縱梁支點(diǎn)處設(shè)置砂箱，以便支架拆除。為保證兩不等跨貝雷梁縱梁的剛度基本一致，18 m 跨度的貝雷梁縱梁采用上下加強(qiáng)弦桿。

現(xiàn)澆梁支架橫梁采用［903］梁(2 片［30 槽鋼背靠背螺栓連接，接頭處設(shè)連接板)，［903］橫梁每根長10 m，布置在貝雷梁縱梁每個(gè)直腹桿節(jié)點(diǎn)兩側(cè)，采用φ20 螺栓與貝雷梁縱梁下弦桿連接牢固。［903］橫向分配梁上鋪設(shè)方木、竹膠板作為現(xiàn)澆梁底模。

按上述方案搭設(shè)完現(xiàn)澆梁支架后，按1.2 倍梁體自重對支架進(jìn)行預(yù)壓。通過預(yù)壓工序獲得有效實(shí)用的數(shù)據(jù)資料，對預(yù)壓采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，按施工預(yù)拱度調(diào)整底模板，安裝側(cè)模板，綁扎梁體鋼筋、安裝固定預(yù)應(yīng)力體系，準(zhǔn)確設(shè)置梁體預(yù)埋件，一切工作就緒并驗(yàn)收合格后進(jìn)行梁體混凝土澆筑。梁體養(yǎng)生待混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉壓漿作業(yè)，澆筑后澆段混凝土，拆除支架。

3 施工技術(shù)控制

3.1 跨中臨時(shí)門式墩鋼管柱安裝

跨中臨時(shí)門式墩鋼管柱采用樁基礎(chǔ)，鋼筋混凝土承臺(tái)，鋼管柱底部法蘭邊緣要求與承臺(tái)預(yù)埋鋼板滿焊焊接，焊角高度不小于9 mm。鋼管柱安裝采用25 t 汽車吊配合工人進(jìn)行，安裝過程中利用全站儀通過互相垂直的兩個(gè)方向?qū)︿摴苤呢Q直度進(jìn)行檢測，豎直度要求控制在2%范圍內(nèi)。鋼管柱豎直度調(diào)整完成后，利用∠100 ×8 mm 角鋼將各分肢鋼管焊接連接。

3.2 跨中臨時(shí)門式墩HD200 型貝雷梁橫梁安裝

跨中臨時(shí)門式墩橫梁由12 組長18 m 的貝雷梁拼裝組合而成。12 組HD200 型貝雷梁分別以6 組和6 組拼裝為兩個(gè)整體后分兩次進(jìn)行整體吊裝。兩貝雷梁組吊裝至中支點(diǎn)鋼管柱頂部后每3 m 利用［12 槽鋼作為水平橫聯(lián)將兩貝雷梁組連為一個(gè)整體。

3.3 現(xiàn)澆梁支架縱向貝雷梁及［903］型鋼橫梁安裝

現(xiàn)澆梁支架縱向承重梁采用國產(chǎn)321 型貝雷梁，共12組，每組長33 m，以6 組為一整體分別布置在箱梁兩側(cè)翼緣板下方空間。每側(cè)的6 組貝雷梁分成15 m、18 m 兩段進(jìn)行整體拼裝，為保證貝雷梁的整體穩(wěn)定性，在拼裝時(shí)將貝雷梁每間隔3 m 用一道［10 槽鋼上下橫向連成一個(gè)整體，并在貝雷桁架每節(jié)的上下面及端頭安裝自制的水平及豎向支撐架。拼裝完成后采用70 t 汽車吊分別進(jìn)行吊裝。

支架［903］型鋼橫梁采用25 t 汽車吊配合塔吊進(jìn)行安裝，安裝順序由兩端支點(diǎn)向跨中依次進(jìn)行，每吊裝完成一根及時(shí)采用φ20 螺栓將橫梁與縱向貝雷梁下弦桿進(jìn)行連接加固，保證兩側(cè)貝雷梁的整體穩(wěn)定性。

3.4 支架預(yù)壓

為了驗(yàn)證現(xiàn)澆梁支架的整體穩(wěn)定性和在施工中很好的控制現(xiàn)澆梁線形，減少支架變形及地基沉降對上部現(xiàn)澆箱梁的影響，在支架工作完成以后對支架進(jìn)行預(yù)壓，采集支架的非彈性變形和彈性變形數(shù)據(jù)。

(1)支架預(yù)壓按梁體自重的120%考慮，利用纖維袋裝砂，預(yù)壓時(shí)應(yīng)按實(shí)際施工時(shí)的壓力的分布來相似預(yù)壓。

(2)預(yù)壓及觀測

布置好觀測點(diǎn)后，用水準(zhǔn)儀測量各點(diǎn)標(biāo)高，并做好記錄。然后按設(shè)計(jì)箱梁自重逐級加載預(yù)壓。加載時(shí)從兩跨跨中向兩側(cè)均勻?qū)ΨQ加載。當(dāng)加載重量分別達(dá)到梁體自重30%、60%、100%、120%時(shí)對每個(gè)觀測點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測，加載后，每2 h 觀測一次，做好記錄，如連續(xù)24 h 觀測沉降量不變，認(rèn)為沉降趨于穩(wěn)定。

(3)預(yù)拱度設(shè)置

通過對預(yù)壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)場預(yù)壓后箱梁各斷面支架實(shí)際沉降變形量，結(jié)合設(shè)計(jì)梁體施工預(yù)拱度及二期恒載下拱度數(shù)據(jù)，對現(xiàn)澆梁底模預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整，使底模頂面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

3.5 模板施工

箱梁側(cè)模按設(shè)計(jì)圓弧半徑采用方木或普通鋼管加工成現(xiàn)澆梁側(cè)模排架并連成一體，有效地提高了模板背楞的整體剛度，保證了模板尺寸的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)澆箱梁腹板與翼緣板過渡圓弧段模板(圓弧半徑75 cm)利用8 mm 厚竹膠板彎曲后固定于現(xiàn)澆梁側(cè)模方木或鋼管排架上制成?，F(xiàn)澆箱梁腹板與底板過渡圓弧段模板(圓弧半徑30 cm)利用直徑60 cm聚氯乙烯排水管截取相應(yīng)弧段制成。

箱梁內(nèi)模事先根據(jù)箱梁對應(yīng)部位截面尺寸提前加工制作成型，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度為4 m，梁端設(shè)置調(diào)整節(jié)。待底腹板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道安裝完成后對內(nèi)箱模板進(jìn)行集中吊裝就位拼接成型。

3.6 混凝土工程

混凝土采用攪拌站集中拌合，6 輛混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送到現(xiàn)場，混凝土泵車進(jìn)行垂直輸送澆筑。

澆筑順序?yàn)?每孔梁由支架兩個(gè)不等跨跨中向兩端分層對稱澆筑。

3.7 支架拆除

“墩頂縱向支撐膺架法”施工中支架拆除工作是整個(gè)施工環(huán)節(jié)中的重中之重，支架拆除施工空間小、施工安全風(fēng)險(xiǎn)大，因此我們針對支架拆除制定專項(xiàng)拆除方案，并在施工中嚴(yán)格控制支架拆除中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)保證支架拆除過程安全順利進(jìn)行。

拆除順序?yàn)?落砂箱(先中支點(diǎn)后端支點(diǎn))→貝雷梁縱梁第一次向外橫移60 cm(橫移一側(cè)貝雷梁時(shí)另側(cè)貝雷梁與型鋼橫梁固定)→拆除底板竹膠板、方木→拆除型鋼橫梁→貝雷梁縱梁第二次向外橫移55 cm→吊除貝雷梁縱梁→吊除跨中臨時(shí)門式墩HD200 型貝雷梁橫梁→拆除跨中臨時(shí)門式墩鋼管柱。