寶蘭客專鐵路現(xiàn)澆變寬道岔連續(xù)梁施工技術(shù)

邵春

摘要： 本文結(jié)合寶蘭客專自身特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了高架車站變寬道岔連續(xù)梁鋼管貝雷梁柱式支架設(shè)計(jì)、現(xiàn)澆施工工藝流程、操作要點(diǎn)等，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的分析，為以后類似工程施工提供借鑒。

Abstract： Combined with the characteristics of Baolan Passenger Transport Line， this paper introduces the design of the continuous joist steel tube beam column stent of the widen turnout of the elevated railway station， the cast-in-situ construction technological process， key points of operation in detail and analyzes the economical and social benefits to provide the reference for future similar engineering construction.

關(guān)鍵詞： 客專；道岔；連續(xù)梁；施工；技術(shù)

Key words： passenger transport line；turnout；continuous beam；construction；technology

中圖分類號(hào)：U459.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）08-0085-04

0 引言

目前國內(nèi)客運(yùn)專線鐵路常規(guī)的現(xiàn)澆箱梁支架施工中，一般采用的施工方法有滿堂支架法和鋼管貝雷梁柱式支架法兩種。滿堂支架法是對(duì)地基進(jìn)行加固和平整處理，然后搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆施工，具有施工簡單方便、經(jīng)濟(jì)投入少的特點(diǎn)。該方法主要適用于工期較長、地質(zhì)條件較好，場地較開闊平整的橋梁工程。但對(duì)于寶蘭客專交川溝特大橋場地狹小、地勢高差大、環(huán)保要求嚴(yán)、工期緊張以及變寬道岔連續(xù)梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、支架高度較高等特點(diǎn)，如果采用滿堂支架施工不僅地基處理難度較大，安全性降低，而且材料、人員投入也較大，施工的經(jīng)濟(jì)成本反而增加很多。經(jīng)過方案比選，采用鋼管貝雷梁柱式支架法施工更為經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、合理。

1 設(shè)計(jì)概況

交川溝特大橋全長1057.5m。本橋?yàn)闁|岔車站四線橋，本橋設(shè)計(jì)兩聯(lián)變寬道岔連續(xù)梁分別是：2#墩～9#墩為 1聯(lián)（31.85+5*32.7+31.85）m兩線變四線道岔連續(xù)梁；28#墩-32#墩為1聯(lián)（31.85+2*32.7+31.85）m四線變兩線道岔連續(xù)梁。其中：

1.1 （31.85+5*32.7+31.85）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)道岔粱

總重量12277噸，全長228.7m，邊跨計(jì)算跨度31.85m，中跨計(jì)算跨度32.7m，粱體采用等高度、變寬度的斜腹板單箱三室箱形截面，粱中線處梁高2.635m，箱梁頂寬20.5m～24.2m，箱梁底寬13.2m～17.3m，中腹板厚度40cm～110cm，邊腹板厚度45cm～110cm。頂板厚度33.5cm～63.5cm，底板厚度30cm～60cm。箱室內(nèi)頂板設(shè)90cm*30cm的倒角，底板設(shè)50cm*30cm的倒角。在箱梁支點(diǎn)處設(shè)置橫隔墻，邊、中支點(diǎn)處橫隔墻厚度分別為130cm，200cm，每個(gè)室橫隔墻上均設(shè)置100cm*130cm的過人洞，在每個(gè)中支點(diǎn)處的底板上預(yù)留一個(gè)R=40cm的進(jìn)人洞。箱梁腹板設(shè)直徑10cm通風(fēng)孔，底板設(shè)直徑10cm泄水孔，橋面頂板設(shè)置直徑12.5cm的泄水孔。

1.2 （31.85+2*32.7+31.85）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)道岔梁

總重量為5325噸，全長130.6m，邊跨計(jì)算跨度31.85m，中跨計(jì)算跨度32.7m，粱體采用等高度、變寬度的斜腹板箱形截面，由單箱四室過渡到單箱雙室。粱中線處梁高2.635m，箱梁頂寬12.2m～20.42m，箱梁底寬5.3m～13.52m，中腹板厚度35cm～100cm，邊腹板厚度45cm～100cm，頂板厚度33.5cm～63.5cm，底板厚度30cm～60cm。箱室內(nèi)頂板設(shè)60cm*30cm的倒角，底板設(shè)50cm*30cm的倒角。在箱梁支點(diǎn)處設(shè)置橫隔墻，邊、中支點(diǎn)處橫隔墻厚度分別為130cm，200cm，每個(gè)室橫隔墻上均設(shè)置100cm*130cm的過人洞，在每個(gè)中支點(diǎn)處的底板上預(yù)留一個(gè)R=40cm的進(jìn)人洞。箱梁腹板設(shè)直徑10cm通風(fēng)孔，底板設(shè)直徑10cm泄水孔，橋面頂板設(shè)置直徑12.5cm的泄水孔。

2 支架設(shè)計(jì)方案

經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，交川溝特大橋道岔連續(xù)梁支架方案為：

支架體系結(jié)構(gòu)自下而上由承臺(tái)基礎(chǔ)、鋼管立柱、落模砂箱、鋼橫梁、貝雷梁、橫向分配梁和方木、底模、側(cè)模及支撐等構(gòu)成。鋼管立柱布于兩端并支撐在承臺(tái)上，中間設(shè)兩排臨時(shí)鋼管支墩，采用1.5m厚混凝土承臺(tái)基礎(chǔ)。如圖1所示。

中間臨時(shí)支墩承臺(tái)上采用2×9根Φ630mm×12mm鋼管柱做支架墩身，橋墩承臺(tái)上采用1×9根Φ630mm×12mm鋼管柱做支架墩身，鋼管與承臺(tái)通過預(yù)埋鋼板連接，鋼管之間采用[28槽鋼做連接系。鋼管頂部為Φ630砂箱支座，砂箱上橫橋向擺放雙拼I45b工字鋼做橫梁。貝雷梁搭設(shè)在鋼橫梁上，貝雷梁采用標(biāo)準(zhǔn)321單層雙排加強(qiáng)型。連續(xù)梁每側(cè)翼緣板下均勻架設(shè)4片貝雷梁，腹板和底板下均勻架設(shè)36片單層加強(qiáng)型貝雷梁；地板下貝雷梁間距根據(jù)梁截面寬度不同而調(diào)整。貝雷梁上部橫橋向鋪I12.6工字鋼作為分配梁，間距50cm，分配梁上面順橋向鋪10cm×10cm方木，用于支撐連續(xù)梁底模，方木間距為中-中25cm。現(xiàn)澆梁外側(cè)模采用鋼模板，內(nèi)側(cè)膜為鋼木組合模板，整體一次架立。如圖2所示。通過對(duì)其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行檢算，滿足驗(yàn)標(biāo)和規(guī)范要求。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

道岔連續(xù)梁主要施工程序：材料的儲(chǔ)備和堆碼地基處理基礎(chǔ)施工（基礎(chǔ)施工的同時(shí)進(jìn)行貝雷梁的拼裝）吊裝鋼管柱鋪設(shè)鋼橫梁吊裝貝雷梁鋪設(shè)橫梁、底模進(jìn)行支架行箱梁各工序施工最后拆除支架。

3.2 主要工藝操作要點(diǎn)

3.2.1 臨時(shí)支墩基礎(chǔ)地基處理

由于交川溝特大橋所處的環(huán)境較為復(fù)雜，為保證箱梁的施工質(zhì)量，針對(duì)不同地基情況，制定不同的施工處理措施，在滿足施工要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。基礎(chǔ)處理工程從每聯(lián)箱梁墩柱施工完成后進(jìn)行，處理工作連續(xù)、一次性完成。

根據(jù)現(xiàn)澆梁施工方案計(jì)算確定，臨時(shí)支墩基礎(chǔ)地基承載力必須達(dá)到200kPa以上，本橋址所在區(qū)域設(shè)計(jì)原地面地基承載力基本在200kPa以上，但局部地段不足200kPa，為保證地基承載力滿足要求，臨時(shí)支墩施工前對(duì)地基承載力進(jìn)行試驗(yàn)鑒定，對(duì)不滿足要求段進(jìn)行換填處理。地基處理完成后通知中心試驗(yàn)室對(duì)地基承載力進(jìn)行檢測，檢測合格后方可施工臨時(shí)基礎(chǔ)，對(duì)不合格段進(jìn)行重新?lián)Q填。

3.2.2 鋼管立柱安裝

①在鋼管柱施工中，按設(shè)計(jì)的柱長進(jìn)行合理配管，配管后進(jìn)行逐節(jié)吊裝，吊裝時(shí)應(yīng)盡量垂直，垂直度不大于1%（采用吊垂球的方法）。底部與預(yù)埋鋼板焊接，焊縫必須飽滿、密實(shí)。鋼管與鋼管連接處、鋼管柱與橫向槽鋼連接處設(shè)法蘭盤，進(jìn)行加固。各鋼管柱之間橫向、斜向均采用工字鋼或槽鋼進(jìn)行連接。并保證焊接質(zhì)量。

在鋼管柱頂部，放置砂箱，用于預(yù)壓后調(diào)整標(biāo)高以及后期拆除支架時(shí)用。鐵砂箱的高度一般以 50～80cm 為宜。

②在已有承臺(tái)安裝鋼管立柱時(shí)，墩身與鋼管柱必須進(jìn)行有效連接，連接采用 I16 的槽鋼，墩身面墊鋼板（或預(yù)埋鋼板、預(yù)埋螺栓），用膨脹螺絲加固鋼板或焊接鋼板。

3.2.3 鋪設(shè)鋼橫梁

鐵砂箱上部鋪設(shè)鋼橫梁，結(jié)合工程的實(shí)際情況，可采用工字鋼或貝雷梁，本工程經(jīng)過驗(yàn)算后采用雙拼I45b工字鋼做橫梁。橫橫梁可以有效的將上部荷載平均的分配至下部的鋼管柱上，避免下部產(chǎn)生受力不均勻。

3.2.4 吊裝貝雷梁

鋼橫梁上架設(shè)拼裝好的貝雷梁，嚴(yán)格控制貝雷梁與貝雷梁之間的間距，由于道岔梁截面變化，貝雷梁的間距也進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。為保證支架的穩(wěn)定，在每跨 1/4、3/4 處的貝雷梁下部，加設(shè)一道通長的 I14 的槽鋼，將整個(gè)支架體系的貝雷梁有效的連接，采用 U 型螺栓將槽鋼和貝雷桁架緊固。

3.2.5 鋪設(shè)橫向分配梁及連續(xù)梁底模

貝雷梁上部鋪設(shè)橫向分配梁，本工程采用I12.6工字鋼。

底模必須根據(jù)梁底的截面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)底模的布置，必須經(jīng)過嚴(yán)格的驗(yàn)算。

3.2.6 支架預(yù)壓預(yù)拱度設(shè)置

在支架拼裝好，底模安裝完成后，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，預(yù)壓荷載取最大施工荷載的 1.1 倍，在支墩附近、1/4 跨、1/2 跨、3/4 跨以及懸臂端部等位置的支架頂面（模板上）和地面上設(shè)置觀測點(diǎn)，觀測沉降量變化，在預(yù)壓加載之前觀測讀數(shù)作為始讀數(shù)，在預(yù)壓加載完成后按 1 次/6h的頻率觀測支架的變形和地基沉降情況。待沉降穩(wěn)定后方可卸載。卸載后，及時(shí)觀測支架沉降量和回彈值，計(jì)算出支架的彈性變形與非彈性變形值，非彈性變形值可在預(yù)壓結(jié)束后予以消除，而彈性變形則做為支架箱梁施工預(yù)留沉降量的依據(jù)。

底模標(biāo)高控制為：H=h+r+Δ

式中：H-底模立模標(biāo)高；

h-設(shè)計(jì)梁底標(biāo)高；

r-梁跨各斷面的設(shè)計(jì)預(yù)拱度；

Δ -預(yù)壓后各相應(yīng)斷面的彈性變形沉降量。

3.2.7 模板安裝

①模板安裝時(shí)確保接縫嚴(yán)密，側(cè)模與底模采用雙面膠進(jìn)行密封。模板安裝后涂刷隔離劑；模板安裝時(shí)，要確保梁體的各種預(yù)埋件安裝牢固，位置正確，支座板高差小于1mm。

②在澆筑混凝土過程中安排專人對(duì)模板巡視，隨時(shí)檢查模板上易變形或松動(dòng)的部位，對(duì)漏漿或跑?，F(xiàn)象即時(shí)處理；模板安裝各部位允許偏差符合設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)行施工規(guī)范的要求。

③模板拆除時(shí)，先將各調(diào)節(jié)桿松開，然后拆除各部。模板松動(dòng)時(shí)，先松翼緣板后再松底板模板，先松跨中后松墩側(cè)，橫向?qū)ΨQ進(jìn)行松動(dòng)。

3.2.8 鋼筋加工及安裝

①鋼筋加工。鋼筋加工基本要求：鋼筋加工前，將鋼筋表面的油漬、漆污和用錘敲擊能剝落的浮皮、鐵銹等均清除干凈，帶有顆粒狀或片狀老銹的鋼筋不得使用。鋼筋加工的形狀、尺寸必須符合設(shè)計(jì)要求。加工后的鋼筋在表面上無削弱鋼筋截面的傷痕。鋼筋平直、無局部折曲。

②梁體鋼筋綁扎。

1）按梁段主體鋼筋不同的間距制造相應(yīng)規(guī)格的定位卡尺，定位卡尺要有一定的鋼度，并經(jīng)常校正其準(zhǔn)確性。

2）鋼筋正式綁扎前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)澆梁梁段模板的特點(diǎn)，先研究每根鋼筋的穿插就位順序，以減少鋼筋綁扎困難。

3）每層鋼筋之間要點(diǎn)焊定位鋼筋作支撐，確保每層鋼筋之間間距符合規(guī)范要求，保持每層鋼筋在同一平面內(nèi)不翹曲。綁扎用的鐵絲向里彎，不得伸向保護(hù)層內(nèi)。

4）鋼筋骨架安裝時(shí)，為保證梁段梁體各部位保護(hù)層厚度，在鋼筋與模板之間必須使用墊層支承?；炷帘Ｗo(hù)層墊塊采用的混凝土墊塊其強(qiáng)度與梁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度相同，墊塊安裝后應(yīng)進(jìn)行固定，以防止墊塊松動(dòng)灌注混凝土后，影響梁體外觀?；炷帘Ｗo(hù)層墊塊應(yīng)根據(jù)不同的保護(hù)層厚度和混凝土表面位置設(shè)計(jì)不同規(guī)格的混凝土墊塊，安裝時(shí)墊塊應(yīng)與鋼筋固定牢靠，確保鋼筋綁扎和吊裝時(shí)不松動(dòng)、不移位。

5）為保證預(yù)應(yīng)力管道的平順，在橋面鋼筋與梁體腹板、底板鋼筋安裝過程中，梁段梁體鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道（或橋面鋼筋）相碰時(shí)，依設(shè)計(jì)可適當(dāng)移動(dòng)梁體構(gòu)造鋼筋或進(jìn)行適當(dāng)彎折。

3.2.9 混凝土施工

①梁體混凝土澆筑順序。

混凝土澆筑采用斜向分段、水平分層的方式連續(xù)澆筑，先從箱梁兩側(cè)腹板同步對(duì)稱均勻進(jìn)行。

②混凝土振搗注意事項(xiàng)。

1）以插入式振搗器振搗。要垂直等距離插入到下一層 5～10cm 左右，其間距不得超過 60cm，振搗到砼表面出現(xiàn)灰漿和光澤使砼達(dá)到均勻?yàn)橹梗槌稣駬v棒時(shí)要緩些，不得留有孔隙。

2）振搗時(shí)嚴(yán)禁碰撞模板及預(yù)埋件。

3）砼養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑完畢，立即進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，根據(jù)養(yǎng)護(hù)期間大氣溫度及濕度按照規(guī)范要求確定潮濕養(yǎng)護(hù)天數(shù)。定期對(duì)梁體進(jìn)行撒水，保證混凝土表面潮濕，防止出現(xiàn)裂紋。

3.2.10 預(yù)應(yīng)力施工

箱梁混凝土澆注完后，待混凝土初凝后，開始預(yù)應(yīng)力筋的安裝。待混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%進(jìn)行張拉。張拉采用雙控，以張拉力為主，用伸長值進(jìn)行核對(duì)。

3.2.11 拆除支架

道岔連續(xù)梁拆除支架前先將卸砂孔的砂子放出，為了保證梁體同時(shí)下落，應(yīng)同時(shí)放出卸砂孔的砂子。待砂子放出后，整個(gè)貝雷梁會(huì)隨著砂箱沉落與主梁分離。拆除縱向工作平臺(tái)防拋網(wǎng)、防護(hù)欄桿；拆除貝雷梁橫向聯(lián)系結(jié)構(gòu)，再將翼板下的貝雷梁支架分組用卷揚(yáng)機(jī)拖到吊車可吊到的作業(yè)范圍內(nèi)，用吊車兩點(diǎn)起吊后緩慢吊裝在平板車上運(yùn)至下一孔，底板下的貝雷梁同樣先用用卷揚(yáng)機(jī)向兩側(cè)橫移，用同樣辦法吊走。橫梁和鋼管立柱用吊車吊走移位。

拆除及落架遵循全孔多點(diǎn)、對(duì)稱、緩慢、均勻的原則，從跨中向一側(cè)預(yù)留拆梁支架將貝雷梁拖出，然后依次循環(huán)拆除。

4 總結(jié)分析

寶蘭客專東岔車站為高架車站，位于交川溝特大橋上。該橋道岔連續(xù)梁由原設(shè)計(jì)的滿堂支架法施工改為采用鋼管貝雷梁柱式支架法進(jìn)行施工，于2015年11月按期順利合攏。鋼管貝雷梁柱式支架法的采用徹底解決了該施工地段場地狹小、地勢高差大，環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)的難題，并取得了良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。主要表現(xiàn)為：

①交川溝特大橋工程位于甘肅省天水市麥積區(qū)東岔鎮(zhèn)立遠(yuǎn)村交川溝內(nèi)，溝谷河流湍急，場地狹小，地勢高差大，加上道岔連續(xù)梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，截面積既大又寬（最寬處24.2m），采用鋼管貝雷梁柱式支架法施工，占地面積小，且通過調(diào)整臨時(shí)支墩的高度可以適應(yīng)不同地勢高度，通過調(diào)整臨時(shí)支墩基礎(chǔ)的長度和鋼管立柱間距可以適應(yīng)不同截面箱梁的寬度，從而減少了大量的場地平整和基礎(chǔ)處理的費(fèi)用，安全性能也得到了更好的保證。

②交川溝特大橋工程地處小隴山國家森林公園，環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)。與滿堂支架施工相比，采用鋼管貝雷梁柱式支架法施工，占地面積更少，從而減少了對(duì)河道及植被的破壞，場地恢復(fù)更快、更環(huán)保。

③鋼管貝雷梁柱式支架法施工采用的鋼管和貝雷片周轉(zhuǎn)速度更快，現(xiàn)場安裝更便捷，支架受力結(jié)構(gòu)體系簡單明了，與滿堂支架相比，更加安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理（技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如表5所示）。支架的合理設(shè)計(jì)和布置，確保了梁體砼澆筑完成后砼的內(nèi)實(shí)外美，同時(shí)很好的控制了梁體的線型。

④此支架法施工，對(duì)現(xiàn)場的場地規(guī)劃提供了很大的空間，為更好的進(jìn)行現(xiàn)場文明施工提供了便利條件。

⑤通過施工過程的控制和方案不斷完善，總結(jié)形成了一套符合寶蘭客專現(xiàn)場施工實(shí)際的客運(yùn)專線鐵路道岔連續(xù)梁施工技術(shù)，對(duì)今后類似工程施工具有很好的指導(dǎo)和借鑒意義。

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