津秦客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)簡(jiǎn)支箱梁支架現(xiàn)澆施工方案比較

趙成貴

(中鐵大橋局股份有限公司，南京 210031)

1 概述

我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路簡(jiǎn)支梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑絕大多數(shù)為31.5、23.5 m，主要采用預(yù)制、架設(shè)的施工方法，但由于受地形、特殊橋跨或運(yùn)架設(shè)備限界等限制，局部區(qū)段簡(jiǎn)支梁需要采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方法施工?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑的方法有多種，當(dāng)橋跨數(shù)量較多且相對(duì)較為集中時(shí)，又以采用移動(dòng)模架現(xiàn)澆為主要考慮方案。

當(dāng)橋跨數(shù)量較少、不連續(xù)布置且中間間隔移動(dòng)模架過(guò)孔困難的橋式，或因拆遷等原因不能從一端往另一端逐孔施工時(shí)，以及異形梁等，往往需要采用支架法現(xiàn)澆。根據(jù)地質(zhì)條件和橋梁高度、橋下是否有水、通行需要等，現(xiàn)澆支架往往又分為墩梁式支架和滿(mǎn)堂支架［1］。以31.5 m跨為例，墩梁式支架一般采用鋼管樁作為支墩，貝雷梁為縱梁，滿(mǎn)堂支架則主要是碗扣式支架為主。

下面以津秦鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)豐南跨津山鐵路特大橋施工為例，介紹幾種支架法現(xiàn)澆施工簡(jiǎn)支箱梁方案，以及各方案的特點(diǎn)及適用條件。

2 施工總體方案

2.1 2支點(diǎn)雙層貝雷梁支架

支架采用兩端在承臺(tái)上安裝鋼管樁和橫向分配梁，搭設(shè)雙層貝雷梁支承模板，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土箱梁原位現(xiàn)澆。該方案具有支架搭設(shè)快捷，不需另外進(jìn)行地基處理，操作方便、占用施工場(chǎng)地少、節(jié)約支架設(shè)備投資及縮短工期等特點(diǎn)。

箱梁現(xiàn)澆支架自下而上由鋼管立柱→落梁砂箱→樁頂分配梁→貝雷梁→底模分配梁→底?！鷤?cè)模支架等組成［2］，支架布置如圖1所示。

圖1 2支點(diǎn)雙層貝雷梁支架布置(單位:mm)

2.2 4支點(diǎn)單層貝雷梁支架

為了縮小支架貝雷梁跨度，降低支架撓度，除箱梁現(xiàn)澆支架采用兩端在承臺(tái)上安裝鋼管樁和橫向分配梁作為支點(diǎn)外，再在跨中設(shè)置支墩，變支架1跨為2跨或3跨，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土箱梁原位現(xiàn)澆。該方案與2支點(diǎn)支架方案相比較，除支墩搭設(shè)增加工程量外，因貝雷梁由雙層減少為單層，橫向片數(shù)也相對(duì)減少，支架數(shù)量更少，搭設(shè)更快捷，但需預(yù)先加固處理中支墩處地基。

現(xiàn)澆支架自下而上組成與雙層貝雷梁支架相同，4支點(diǎn)單層貝雷梁支架布置如圖2所示。

圖2 4支點(diǎn)單層貝雷梁支架布置(單位:mm)

2.3 碗扣支架

碗扣支架均采用外徑φ48 mm標(biāo)準(zhǔn)桿件進(jìn)行組裝，每根立桿下端均設(shè)定型鐵盤(pán)支座和底托，立桿頂端安裝可調(diào)式U形支托，頂、底托可調(diào)范圍為5～200 mm，支架立面縱、橫向及水平方案斜向剪刀撐鋼管通過(guò)扣件與碗扣支架連接形成整體［3］，支架橫斷面布置如圖3所示。

圖3 碗扣支架斷面(單位:mm)

碗扣鋼管的整體穩(wěn)定性是由基礎(chǔ)的不均勻沉降、支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性控制。橫橋向按照支架的拼裝要求，嚴(yán)格控制豎桿的垂直度以及掃地桿和剪力撐的數(shù)量和間距。順橋向支架和墩身連接，以抵消順橋向的水平力。

3 各支架結(jié)構(gòu)及比較

3.1 2支點(diǎn)雙層貝雷梁支架

雙層貝雷梁支架主要采用在承臺(tái)上設(shè)置鋼管立柱支承貝雷梁，箱梁底模置于貝雷梁上橫向分配梁上。

3.1.1 鋼管立柱

鋼管立柱起著將支架荷載和施工工作荷載傳到基礎(chǔ)的作用，CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道跨徑31.5 m的雙線(xiàn)鐵路簡(jiǎn)支箱梁重約8 300 kN，根據(jù)承臺(tái)及箱梁底板寬度尺寸，鋼管柱每排設(shè)置4根，規(guī)格一般為 φ800 mm。鋼管立柱柱頂設(shè)置分配梁共同受力，鋼管立柱間設(shè)置剪刀撐及連接系，根據(jù)墩身高度，墩高較高時(shí)，鋼管柱需與墩身作附著連接以增加順橋向穩(wěn)定。

鋼管立柱頂設(shè)置砂箱，作為支架拆除卸落架裝置［2］，砂箱頂面找平后安裝橫向分配梁，支架兩端鋼管柱下部支承在承臺(tái)上。

3.1.2 分配梁

鋼管立柱柱頂分配梁起著將支架荷載和施工工作荷載分配到φ800 mm鋼管立柱上。柱頂分配梁采用2根I56b型鋼，型鋼用綴板并焊連成整體，安裝分配梁時(shí)鋼管柱上砂箱頂面需調(diào)整在同一水平面，并設(shè)置限位和固定裝置。

3.1.3 貝雷梁

現(xiàn)澆支架主梁由兩層疊合在一起的貝雷梁組成，上、下兩層貝雷梁之間采用弦桿螺栓連接，用于承受制梁時(shí)的施工載荷，完成簡(jiǎn)支箱梁的澆筑。按跨度為27.0 m計(jì)，為控制跨中撓度，經(jīng)計(jì)算雙層貝雷梁橫向需設(shè)置26片，貝雷梁橫向間采用水平支撐架及豎向支撐架連接，以增強(qiáng)自身側(cè)向穩(wěn)定和抗扭能力［4］。根據(jù)設(shè)計(jì)的橫向間距，有標(biāo)準(zhǔn)支撐架和非標(biāo)支撐架，標(biāo)準(zhǔn)間距一般有450、900 mm兩種，非標(biāo)準(zhǔn)間距的支撐架一般需要工地現(xiàn)制。貝雷梁安裝就位后，在柱頂分配梁上焊接擋塊將各組貝雷梁固定。

3.1.4 底模分配梁

現(xiàn)澆支架箱梁底模分配梁采用I14型鋼，通過(guò)U形螺栓與貝雷梁牢固連接。

3.1.5 翼緣支架鋼管

箱梁翼緣支架搭設(shè)于貝雷梁平臺(tái)上，采用φ48 mm×3.5 mm鋼管，支架鋼管要符合規(guī)范要求，搭設(shè)間距按設(shè)計(jì)圖紙布置，一般縱橋向間距為600 mm或900 mm。

3.2 4支點(diǎn)單層貝雷梁支架

3.2.1 鋼管立柱及中支墩基礎(chǔ)

4支點(diǎn)單層貝雷梁支架兩端支點(diǎn)及鋼管柱與2支點(diǎn)雙層貝雷梁支架相同，并在跨度中間設(shè)置2排鋼管柱支墩，中間鋼管柱支墩基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)條件選用打入樁或擴(kuò)大基礎(chǔ)。增加了中間2個(gè)支墩，支墩每排鋼管樁數(shù)量可由4根調(diào)整為3根，為落架需要，中間支墩鋼管柱頂同樣要設(shè)置落架用砂箱。

3.2.2 單層貝雷梁支架

4支點(diǎn)支架橫向共由14片單層貝雷梁組成，各組之間按照設(shè)計(jì)間距分別由不同規(guī)格橫向連接系連接成整體，除貝雷梁為單層外，其貝雷梁頂面底模橫向分配梁、底模以及側(cè)模支架均與雙層貝雷梁相同。

單層貝雷梁跨度減少后，跨中撓度明顯減小，預(yù)拱度設(shè)置調(diào)整工程量也大大減小，底模平整度控制簡(jiǎn)單、方便［5］。

3.2.3 2種貝雷梁支架工程量比較

結(jié)合津秦鐵路墩身寬度2.3 m雙線(xiàn)流線(xiàn)形橋墩，一般承臺(tái)尺寸10.4 m×7.1 m，一般采用簡(jiǎn)支梁橋墩基礎(chǔ)，以跨徑31.5 m整孔簡(jiǎn)支箱梁現(xiàn)澆支架為例，主要工程量見(jiàn)表1。

表1 31.5 m跨墩梁式支架數(shù)量

與2支點(diǎn)支架相比，4支點(diǎn)支架貝雷梁數(shù)量減少到不到1/3，因在跨中增加布置了2個(gè)支點(diǎn)，需要對(duì)地基進(jìn)行處理，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好基礎(chǔ)處理工程量不大時(shí)，與2支點(diǎn)方案比較，具有較明顯的優(yōu)越性。

3.3 碗扣式支架

3.3.1 地基處理

先用推土機(jī)將表層耕植土清除推平后碾壓實(shí)，再在其上填筑厚300 mm的砂土，并選擇最佳含水量時(shí)用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行輾壓，輾壓次數(shù)不少于3遍，然后在處理好的土層上鋪設(shè)200 mm碎石，采用人工鋪平，用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行輾壓。在碎石層上按照安裝滿(mǎn)堂支架腳手鋼管立桿所對(duì)應(yīng)的位置鋪設(shè)枕木，若在碎石墊層上澆筑地坪混凝土，可不設(shè)置枕木，底板范圍內(nèi)地坪混凝土厚度不宜小于150 mm。

為避免處理好的地基受水浸泡，在兩側(cè)開(kāi)挖斷面為300 mm×300 mm的排水溝，排水溝分段開(kāi)挖形成坡度，低點(diǎn)開(kāi)挖集水坑［6］。

3.3.2 支架安裝

支架采用“碗扣”式滿(mǎn)堂腳手架，其結(jié)構(gòu)形式為:縱向立桿間距為900 mm，橫向箱梁腹板所對(duì)應(yīng)的位置立桿間距按300 mm布置，翼緣外側(cè)2排按900 mm布置，其余按600 mm左右間距布置，在高度方向每間隔1.2 m設(shè)置1排縱、橫向聯(lián)接腳手鋼管，使所有立桿聯(lián)成整體，為確保支架的整體穩(wěn)定性，每4～6排縱、橫向立桿設(shè)置1道剪刀斜撐。

碗扣支架鋼管安裝好后，在可調(diào)頂托上鋪設(shè)I14型鋼，箱梁底板下方的I14型鋼橫向布置，長(zhǎng)6 m和13 m兩種，間距為0.6 m交錯(cuò)布置。

3.3.3 支架工程量

鋼管規(guī)格為φ48 mm×3.5 mm，除底、頂托范圍內(nèi)按相關(guān)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等要求設(shè)置掃地桿、剪刀撐外，中間段一般按每1.2 m間距設(shè)置橫桿，每3.0～4.5 m設(shè)置1道水平剪刀撐［7］，表2為現(xiàn)澆高度約為9 m時(shí)支架工程量。

表2 31.5 m跨現(xiàn)澆支架數(shù)量(按凈空高度9.0 m計(jì))

3.4 比較分析

(1)總體上墩梁式支架受力明確，搭設(shè)、拆除快捷，其中2支點(diǎn)支架充分利用橋梁承臺(tái)正式結(jié)構(gòu)作為支柱基礎(chǔ)，基礎(chǔ)處理工程量最省，但貝雷梁跨度大，撓度大，底模設(shè)置反拱時(shí)調(diào)整工作量相對(duì)較大。

(2)4支點(diǎn)支架因增加了2個(gè)支點(diǎn)，貝雷梁跨度由1跨簡(jiǎn)支狀態(tài)變?yōu)?跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，貝雷梁減為單層，同時(shí)橫向片數(shù)也相應(yīng)減少，撓度相對(duì)也小，底模預(yù)拱、反拱調(diào)整工作量少，但因中間臨時(shí)支墩承擔(dān)較大荷載，需要對(duì)地基進(jìn)行處理，本工程為鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，因不能周轉(zhuǎn)倒用，基礎(chǔ)處理工程量相對(duì)較大。

(3)采用4支點(diǎn)方案時(shí)，在進(jìn)行鉆孔樁施工時(shí)泥漿池布置要考慮避開(kāi)臨時(shí)支墩基礎(chǔ)位置，以減少后期中支墩基礎(chǔ)處理工程量。

(4)碗扣式支架荷載分散在較大面積內(nèi)，相對(duì)來(lái)說(shuō)地基處理難度低，但處理面積較大，1孔32.6 m簡(jiǎn)支箱梁支架地基處理面積約為390 m2;另外，支架搭設(shè)、拆卸機(jī)械化程度低，費(fèi)勞動(dòng)力多、周期長(zhǎng)，支架立桿接頭、頂托、底托間隙較多，非彈性壓縮變形大，支架預(yù)壓及底模反拱調(diào)整不確定因素多。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)津秦鐵路對(duì)上述3種方案實(shí)際比較，墩梁式支架尤其是2支點(diǎn)1跨式貝雷梁等鋼結(jié)構(gòu)支架，有較強(qiáng)的跨越性能，適用于有水或橋下有通行要求的現(xiàn)場(chǎng)澆筑支架;若中間支點(diǎn)具備采用擴(kuò)大基礎(chǔ)條件，墩高4 m以上時(shí)，4支點(diǎn)方案支架工程量相對(duì)最小。但貝雷梁、落梁砂箱和鋼管柱等為相對(duì)專(zhuān)業(yè)或特殊的橋梁施工設(shè)備，碗扣支架為常用建筑設(shè)備，容易租賃或購(gòu)置，當(dāng)現(xiàn)澆梁數(shù)量少，支架高度低，且貝雷梁等專(zhuān)有設(shè)備缺乏時(shí)，碗扣支架具有一定優(yōu)越性;當(dāng)現(xiàn)澆支架高度超過(guò)15 m時(shí)，由于滿(mǎn)堂支架投入的鋼管量以及搭設(shè)、拆除工程量較大，其經(jīng)濟(jì)性不如墩梁式支架。

［1］鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ213—2005 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)橋涵工程施工技術(shù)指南［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

［2］胡京平.客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)簡(jiǎn)支箱梁貝雷制架施工技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(2):103-106.

［3］楊成文.碗扣支架在高墩現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用［J］.中國(guó)科技縱橫，2010(4):105-106.

［4］姚璐.客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)箱梁貝雷支架法施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2010(5):95-98.

［5］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)［2005］160號(hào) 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

［6］張立青.鐵路橋梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(12):40-44.

［7］吳波.豐源河大橋現(xiàn)澆箱梁碗扣式支架受力計(jì)算書(shū)［J］.北方交通，2010(2):57-60.

［8］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ166—2008 建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.