城際鐵路聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)

王廣周

(中鐵十五局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300000)

混凝土簡支梁橋具有構(gòu)造簡單、易于建造、形式多樣、適應(yīng)性強、不受基礎(chǔ)條件限制等優(yōu)點，在我國橋梁建設(shè)中廣泛應(yīng)用[1]。鐵路客運專線橋梁要求更大的結(jié)構(gòu)剛度和極好的整體穩(wěn)定性，故梁體結(jié)構(gòu)多為跨度24 m和32 m的單箱雙線簡支梁或雙箱并置雙線簡支梁，包括預(yù)制梁和現(xiàn)澆梁兩種[2]。梁體自重大，結(jié)構(gòu)體積大，生產(chǎn)和安裝均較困難，且投資較大[4-5]。對于聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁，每孔梁由左右兩片梁組成，兩片梁間距只有10 cm，使得模板安裝、拆除困難；相鄰兩跨箱梁間距只有0.96 m，預(yù)應(yīng)力張拉難度大[9]。針對這些難題，采用移動模架施工，取得了部分研究成果，而采用支架法施工，相關(guān)研究成果較少[6-7]。以鄭機城際快速鐵路經(jīng)開站聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁為工程背景，系統(tǒng)闡述雙梁并置現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)的特點、適用范圍、工藝流程、施工要點等。對站場內(nèi)雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外模進(jìn)行了鋼絞線、現(xiàn)澆梁張拉研究，發(fā)明了站場內(nèi)雙梁并置現(xiàn)澆箱梁用外模模具，解決了雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外觀、拆裝等技術(shù)難題；發(fā)明了鐵路橋梁鋼絞線的松放裝置、聯(lián)跨現(xiàn)澆簡支箱梁的鋼絞線張拉裝置，使工藝更先進(jìn)，質(zhì)量更可靠，降低施工成本約6.5%。

鄭機城際鐵路經(jīng)開站特大橋DK18+887.45～DK19+312.55(17號～30號墩)段為聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)。梁體截面類型為單箱單室箱梁，單片簡支梁橋面板寬11.95 m，梁底寬6.4 m，梁體中心線處梁高2.694 m，梁長32.6 m，橫橋向支座中心距5.4 m。本橋上部結(jié)構(gòu)形式為兩片并置雙線簡支箱梁(見圖1)，每片箱梁上僅在外側(cè)設(shè)置擋渣墻，兩片箱梁之間設(shè)置10 mm厚的縱向擋渣鐵蓋板，電纜槽僅在兩片箱梁外側(cè)設(shè)置(見圖2)。

1 聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)特點及適用范圍

聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)包括地基換填處理、滿堂支架搭建、現(xiàn)澆梁模板、鋼筋安裝、預(yù)應(yīng)力安裝及張拉等內(nèi)容，并在以下三個方面實現(xiàn)了創(chuàng)新。

圖1 澆筑完成的雙梁并置現(xiàn)澆箱梁

圖2 雙梁并置現(xiàn)澆箱梁截面示意

(1)雙梁并置現(xiàn)澆梁外模施工：由于雙梁之間的距離過于狹小(僅有10 cm)，采用整塊定型鋼模板進(jìn)行施工時，鋼模板拆除極為困難，且鋼模板投資較大。通過對雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外模的研究，發(fā)明了站場內(nèi)雙梁并置現(xiàn)澆箱梁用外模模具，解決了雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外觀、拆裝等技術(shù)難題，降低了施工成本[10]。

(2)鋼絞線松放裝置：鋼絞線彈性極大，在打開成捆鋼絞線時，鋼絞線會瞬時彈開，極易傷人，且會造成鋼絞線散落，需操作人員重新整理，在一定程度上降低了工作效率。通過研究，研制出一種鐵路橋梁鋼絞線的松放裝置，既保證了施工安全，又提高了作業(yè)效率[11]。

(3)鋼絞線張拉裝置：聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁相鄰兩跨箱梁間距僅有0.96 m，給鋼絞線的張拉造成極大困難。通過研究，研制出的一種聯(lián)跨現(xiàn)澆簡支箱梁的鋼絞線張拉裝置，可滿足較小張拉空間內(nèi)張拉千斤頂?shù)陌惭b及鋼絞線的張拉工作，且可重復(fù)使用，降低了施工成本，并具有結(jié)構(gòu)輕便、操作簡單等特點[9]。

2 施工程序

聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程如圖3所示。

2.1 地基加固處理

樁基施工時需開挖泥漿池，易造成原地基土質(zhì)松軟，地基承載力下降。經(jīng)現(xiàn)場勘測及計算，軟土地基需挖除表層150 cm土層，換填5%水泥穩(wěn)定土，每層30 cm，分層碾壓至頂面，再澆筑20 cm厚C30混凝土進(jìn)行硬化，換填寬度為梁寬每側(cè)加1.5 m。

圖3 施工工藝流程

2.2 支架施工

采用碗扣式滿堂支架施工。每根立桿下端設(shè)平板底托，水平方向設(shè)置掃地桿和水平剪刀撐，縱橫設(shè)置豎向剪刀撐；立桿頂端安裝可調(diào)式U形頂托，在頂托內(nèi)橫向布設(shè)15 cm×10 cm方木，縱向布設(shè)10 cm×10 cm方木[12]。

為了檢驗支架和基礎(chǔ)的承載能力和穩(wěn)定性，消除支架的非彈性變形和基礎(chǔ)的沉降變形，需對支架進(jìn)行預(yù)壓[12]。預(yù)壓荷載為梁體自重的120%，加載偏差應(yīng)控制在同級荷載的±5%以內(nèi)。

2.3 支座安裝

對支座型號、外觀尺寸及預(yù)偏量設(shè)置情況進(jìn)行檢查，確保滿足設(shè)計要求。用墊塊支撐支座四角進(jìn)行高程調(diào)整，符合設(shè)計要求后，灌注無收縮高強度支座灌漿料。待漿料強度達(dá)到設(shè)計要求后，拆除支撐墊塊。

2.4 雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外模施工

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和箱梁設(shè)計圖紙，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗和結(jié)構(gòu)計算，箱梁模板設(shè)置如下：底模采用15 mm加強竹膠板滿鋪而成，端模為15 mm加強竹膠板，內(nèi)模由10 mm竹膠板拼裝而成，側(cè)模由15 mm特制竹膠板拼裝而成。

雙梁并置現(xiàn)澆梁外模施工：由于雙梁之間的距離過于狹小(僅有10 cm)，采用整塊定型鋼模板進(jìn)行施工時，鋼模板拆除極為困難，且鋼模板投資較大。通過對雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外模的研究，研發(fā)了站場內(nèi)雙梁并置現(xiàn)澆箱梁用外模模具[10](其骨架如圖4所示)。

圖4 竹膠板側(cè)模骨架

雙梁并置現(xiàn)澆箱梁用外模模具由支架體系、支撐體系及模板體系構(gòu)成；支架體系由對應(yīng)箱梁底板設(shè)置的若干根立桿、對應(yīng)箱梁翼板與箱梁腹板設(shè)置的階梯狀分布的若干根立桿、按一定規(guī)則布設(shè)的橫桿及起加強作用的斜支撐構(gòu)成；支撐體系由立桿頂部設(shè)置的對應(yīng)箱梁翼板、由遠(yuǎn)箱梁翼板端到近箱梁翼板端平滑過渡的水平段、對應(yīng)箱梁翼板與箱梁腹板之間的弧形過渡段、對應(yīng)箱梁腹板設(shè)置的豎直段構(gòu)成；模板體系由方木上面設(shè)置的竹膠板和對應(yīng)箱梁腹板與箱梁底板之間設(shè)置的弧形鋼模板構(gòu)成[10]。

側(cè)模拼裝前，應(yīng)先檢查板面的平整度、光潔度以及有無變形，不得使用有質(zhì)量和安全缺陷的竹膠板。此外，還應(yīng)注意圓弧段的弧形控制；在模板接縫處貼止?jié){帶或海綿條。側(cè)模下部采用雙拼鋼管為模板支撐桁架，桁架上部采用10 cm×15 cm方木作肋帶，間距20 cm，順橋向布置。

2.5 鋼筋安裝及預(yù)應(yīng)力筋安裝

鋼筋安裝：先安裝底板鋼筋，同時安裝底板預(yù)應(yīng)力金屬波紋管，再安裝腹板鋼筋和腹板預(yù)應(yīng)力金屬波紋管，然后搭設(shè)內(nèi)模支架，安放內(nèi)模，最后安裝頂板鋼筋和頂板預(yù)應(yīng)力金屬波紋管；鋼筋保護(hù)層采用鋸齒形混凝土墊塊(C50混凝土[12])。預(yù)應(yīng)力管道采用金屬波紋管，定位后穿入塑料膠管做為內(nèi)襯，防止混凝土澆筑時水泥漿堵塞波紋管。

鋼絞線松放裝置(如圖5所示)：在打開成捆的鋼絞線之前，將鋼絞線放入上述松放裝置內(nèi)，對其施加約束力，鋼絞線從矩形框架出線孔安全抽出，保證了施工安全，減少了施工人員的作業(yè)強度，提高了作業(yè)效率[11]。

圖5 鋼絞線松放裝置

2.6 預(yù)應(yīng)力箱梁混凝土澆筑

聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁采用順橋向分段、橫橋向?qū)ΨQ及豎橋向水平分層一次澆筑成型技術(shù)[8]。

混凝土順橋向澆筑順序：澆筑底腹板時，采用兩臺泵車分別從鄭州端和新鄭機場端向跨中進(jìn)行混凝土填料。澆筑頂板時，從鄭州端向新鄭機場端進(jìn)行澆筑。

混凝土橫橋向澆筑順序：先澆筑腹板下倒角位置(采用泵車軟管直接插入腹板處進(jìn)行填料)，盡量減少出料管口和腹板下倒角之間的距離；待混凝土高于腹板下倒角30～50 cm后，從頂板臨時下料窗口進(jìn)行底板混凝土補充；最后澆筑腹板上部分、頂板和翼緣板[8]。

混凝土豎橋向澆筑順序：按照每30 cm水平分層的步序逐層澆筑。

澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制梁面高程和平整度，監(jiān)測支架各部位變形沉降情況，檢查模板的加固情況，確保支架和模板體系的結(jié)構(gòu)安全；混凝土澆筑完成后及時進(jìn)行養(yǎng)生。為了保證養(yǎng)生效果，統(tǒng)一采用了自動噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。

2.7 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉[9]

箱梁梁端鋼絞線張拉空間只有0.96 m，鋼絞線的張拉困難較大；以往現(xiàn)澆梁施工時，需在箱梁的梁端搭設(shè)張拉千斤頂安裝架，而對于張拉空間只有0.96 m的聯(lián)跨現(xiàn)澆簡支梁顯然無法實現(xiàn)。通過研究，研制出一種聯(lián)跨現(xiàn)澆簡支箱梁的鋼絞線張拉裝置，可完成較小張拉空間內(nèi)張拉千斤頂?shù)陌惭b及鋼絞線的張拉。該裝置可重復(fù)使用，降低了施工成本，并具有結(jié)構(gòu)輕便、操作簡單等特點。

圖6 鋼絞線張拉工裝工作示意

圖6為鋼絞線張拉裝置工作示意。將拼裝好的裝置移動到現(xiàn)澆簡支箱梁頂面，鎖定車輪；通過上滑輪沿滑道將張拉千斤頂移動到相鄰兩箱梁間隙的上方(距所需張拉鋼絞線箱梁的梁端約20 cm處)；安裝簡易爬梯滿足人工操作，將鋼絞線按照700 mm長度預(yù)留，通過下滑輪使張拉千斤頂上下移動，然后安裝工作錨及夾具、限位板，將穿心式千斤頂斜傾，然后慢慢將鋼絞線穿過千斤頂，安裝工具錨及夾片，完成千斤頂?shù)陌惭b。

2.8 預(yù)應(yīng)力筋孔道壓漿和封錨

孔道壓漿：根據(jù)設(shè)計配合比拌制漿液(拌制時間大于2 min為宜)；壓漿前應(yīng)對漿體進(jìn)行過篩，灌漿壓力控制在0.5～0.7 MPa，采用真空壓漿工藝進(jìn)行壓漿。

封錨：先采用手持式電動砂輪機切割鋼絞線，使其外露長度為30～50 mm；再進(jìn)行錨穴處混凝土鑿毛，并清理干凈。安裝錨穴處鋼筋，驗收合格后安裝錨端模板；最后灌注封錨混凝土(采用梁體同標(biāo)號的微膨脹混凝土[3])。

3 質(zhì)量控制

(1)模板質(zhì)量控制

模板支撐體系的雙拼鋼管采用工廠化數(shù)模機床一次加工成型，確保梁體線性滿足設(shè)計要求。模具安裝過程中嚴(yán)格控制模板平順度、拼縫大小和錯臺[14]。

(2)鋼筋質(zhì)量控制

采用數(shù)控彎曲機及彎箍機等機械化程度較高的鋼筋加工設(shè)備；嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高鋼筋加工生產(chǎn)效率，確保鋼筋加工一次合格。

(3)混凝土實體質(zhì)量控制

為保證梁面混凝土高程和平整度，采用混凝土整平機進(jìn)行收面。在現(xiàn)澆梁混凝土澆筑前，設(shè)置支架沉降觀測點及位移監(jiān)控點并做好標(biāo)志，在混凝土澆筑過程中進(jìn)行監(jiān)測[15]。

4 效益分析

整套綜合施工技術(shù)應(yīng)用于鄭機城際鐵路經(jīng)開站雙梁并置現(xiàn)澆箱梁，取得的效益如下：采用站場內(nèi)雙梁并置現(xiàn)澆箱梁用外模模具，優(yōu)化了外模模具結(jié)構(gòu)形式，解決了雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外模模具安裝、拆除等方面的難題，節(jié)省了周轉(zhuǎn)材料用量，減少了人工投入，縮短了施工工期，且工藝更先進(jìn)、質(zhì)量更可靠，折合每孔梁節(jié)約施工成本3.5萬元，合計節(jié)約100萬元；采用的鋼絞線松放裝置保證了施工安全，降低了施工人員的作業(yè)強度，提高了作業(yè)效率，松放每捆鋼絞線節(jié)約施工成本500元，合計節(jié)約20萬元；采用的鋼絞線張拉裝置能滿足較小張拉空間內(nèi)張拉千斤頂?shù)陌惭b，完成小空間內(nèi)鋼絞線的張拉工作，且可重復(fù)使用，降低了施工成本，每張拉一孔梁可節(jié)約成本3 000元，全橋合計節(jié)約9萬元。全線共節(jié)約施工成本約130萬元，降低施工成本約6.5%，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 結(jié)束語

結(jié)合鄭機城際鐵路經(jīng)開站雙梁并置現(xiàn)澆箱梁工程實例，采用站場內(nèi)雙梁并置現(xiàn)澆箱梁用外模模具，優(yōu)化了外模模具結(jié)構(gòu)形式，減少了外模模具鋼材用量，解決了雙梁并置現(xiàn)澆箱梁外模模具安裝、拆除等方面的難題，節(jié)省了周轉(zhuǎn)材料用量，減少了人工投入，縮短了施工工期[13]，且工藝更先進(jìn)、質(zhì)量更可靠；采用的鐵路橋梁鋼絞線松放裝置保證了施工安全，降低了施工人員的作業(yè)強度，提高了作業(yè)效率，且便于施工；鋼絞線張拉裝置能滿足較小張拉空間內(nèi)張拉千斤頂?shù)陌惭b，完成小空間內(nèi)鋼絞線的張拉工作。聯(lián)跨雙梁并置現(xiàn)澆箱梁綜合施工技術(shù)方案為橋梁的順利施工提供了堅實的理論基礎(chǔ)和技術(shù)保證，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有一定的參考價值。