千島湖站大跨度截面π形混凝土貝雷梁支撐體系研究與應(yīng)用

孫萌

（杭黃鐵路有限公司 工程師，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

千島湖站位于浙江省淳安縣文昌鎮(zhèn)文昌村，站房為線正下式中型鐵路旅客客運(yùn)站，站房總建筑面積8 944 m2，站場(chǎng)規(guī)模為2站臺(tái)，6條線，站臺(tái)寬12 m，長(zhǎng) 450 m。

本工程托柱梁為大雨棚框架柱生根π形梁，位于站房南北兩側(cè)、鐵路橋梁橋墩頂部，梁面標(biāo)高為22.00 m，每側(cè)梁體縱向總長(zhǎng)度為175.6 m，分三段通過盆式橡膠支座連結(jié)于橋墩上。截面整體尺寸為B×H=2 800×2 500 mm，由兩個(gè) B×H=800×2 500 mm的矩形梁組成，梁頂部連接板厚為250 mm。沿梁長(zhǎng)度方向每6.175 m設(shè)置1 000 mm厚橫向梁作為雨棚柱生根點(diǎn)。

2 工程自然條件

2.1 自然條件

本工程所在地屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，溫暖多雨，四季分明，冬夏長(zhǎng)，春秋短。年平均日照時(shí)間1 951 h，常年平均氣溫17.0℃，平均無霜期263天，年相對(duì)濕度76%，年平均降雨量1 604 mm，年平均雨日為155天，臺(tái)風(fēng)襲擊本流域每年約2～3次。此處為梅雨主控區(qū)，其中4—6月為多雨期，雨量占全年的44%，11月至次年1月為少雨期，雨量占全年的10%。

2.2 周邊環(huán)境條件

本工程站房北側(cè)為攪拌站，距離站房施工區(qū)域25 m；南側(cè)為新建站前廣場(chǎng)，高7 m，預(yù)留施工寬度9.5 m；東側(cè)緊鄰潭頭溪河道；西側(cè)為新建互通橋梁，預(yù)留施工寬度12.85 m。

3 工程重難點(diǎn)

3.1 施工重點(diǎn)

1）混凝土澆筑施工。站房施工作業(yè)面多，混凝土需求集中，且連續(xù)梁跨度較長(zhǎng)，一次性澆筑完成，單次梁體砼澆筑最大方量為320 m3，連續(xù)澆筑構(gòu)件最長(zhǎng)為73.95 m。如何確保砼澆筑的連續(xù)性和實(shí)體質(zhì)量，將是本工程的管控重點(diǎn)工作。

2）高支架現(xiàn)澆施工安全。在該區(qū)域支架現(xiàn)澆高度均在20 m以上，且與其他施工作業(yè)面存在交叉施工，因此，支架現(xiàn)澆施工安全防護(hù)、吊裝作業(yè)將作為項(xiàng)目安全管控重點(diǎn)工作。

3.2 施工難點(diǎn)

為提高施工效率、節(jié)約資源投入、降低施工成本，擬采用貝雷梁+60體系盤扣架支架法組織站房范圍內(nèi)托柱梁[1-2]施工。由于該橋墩高19.5 m、最大跨度24 m，對(duì)貝雷梁支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了較高的技術(shù)要求，必須在方案階段對(duì)各種不利工況進(jìn)行深入研究，確保施工階段施工安全[3-5]。

4 總體施工部署

4.1 總體施工方案

根據(jù)總體施工計(jì)劃，為保證站房上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)平行施工，互不影響，且便于施工完畢后進(jìn)行上部站臺(tái)雨棚結(jié)構(gòu)外挑部分施工，本工程擬采用貝雷梁支撐架+60體系盤扣架作為模板支撐體系。

本體系搭設(shè)總計(jì)14跨，站房南北兩側(cè)各7跨。每跨貝雷梁支撐架縱向長(zhǎng)度為20 m，凈跨度為15.59 m，貝雷架搭設(shè)高度12.1 m。

4.2 施工順序

本工程分站房南北側(cè)同時(shí)組織施工，每側(cè)施工由中間向兩邊進(jìn)行，以確保上部大雨棚高屋脊施工的連續(xù)性。

4.3 測(cè)量定位

1）軸線、模板邊線放線：用經(jīng)緯儀引測(cè)建筑物的軸線，并以該軸線為起點(diǎn)，引出其他各條軸線。

2）水平標(biāo)高控制：根據(jù)模板實(shí)際施工要求用水準(zhǔn)儀把建筑水平標(biāo)高直接引測(cè)到模板安裝位置，也可引測(cè)到其他過渡引測(cè)點(diǎn)，并辦好預(yù)檢手續(xù)、技術(shù)核定等。

5 模板支撐體系設(shè)計(jì)與施工

5.1 模板支撐體系的設(shè)計(jì)

5.1.1 普通跨（3～11軸/A 軸、3～11 軸/F 軸、13～15軸/A軸、13～15軸/F軸）范圍內(nèi)模板支撐體系方案

本部位共計(jì)8跨，站房南北各4跨，每跨貝雷梁支撐架縱向長(zhǎng)度為20 m，凈跨度為15.59 m，貝雷架搭設(shè)高度14.1m，寬度為4.5m。如圖1、圖2所示。

圖1 貝雷架支撐體系立面圖

圖2 貝雷梁支撐體系側(cè)立面圖

該體系在新建線路橋墩承臺(tái)上設(shè)置8根φ600×16 mm無縫鋼管作為支撐，每側(cè)設(shè)置4根，每根鋼立柱中線與既有橋墩的距離為2.205 m，每根鋼管柱之間采用雙拼L75×7角鋼設(shè)置2 m高剪刀撐共2道，剪刀撐間距為3 m，剪刀撐用角鋼與鋼立柱剛接連接；鋼管上部橫向設(shè)置2根6 m長(zhǎng)HW40工字鋼為主橫梁；貝雷梁采用321型標(biāo)準(zhǔn)單片不加強(qiáng)型貝雷梁片（單片為3 m、2 m）拼接成型后放置于主橫梁上部，共設(shè)置16道7榀，貝雷片之間采用L63×4角鋼作為支撐架橫向連接；貝雷梁上部橫向采用單根6 m長(zhǎng)I10工字鋼為分配梁，按照縱向間距0.9 m均勻布置。貝雷梁搭設(shè)完畢后，在每根鋼立柱側(cè)面焊接雙拼L75×7角鋼作為附墻件與既有橋墩墩身預(yù)留鋼板焊接連接，部分無預(yù)埋件時(shí)，采用150×10 mm 膨脹螺絲連接 150×150×8 mm 鋼板作為后置埋件連接附墻件，附墻件豎向設(shè)置兩道，第一道距離地面2 m，第二道距離第一道7 m。

貝雷梁上部在分配梁上部搭設(shè)60體系盤扣架作為托柱梁和站臺(tái)外挑雨棚支撐架。盤扣架立桿縱向間距為0.9 m，橫向間距為0.6 m，縱橫向剪刀撐隔跨由底部至頂部滿布設(shè)置。

5.1.2 1～3軸/A軸模板支撐體系方案

該部位為1跨，貝雷梁支撐架縱向長(zhǎng)度為20m，凈跨度為15.59 m，貝雷架搭設(shè)高度14.1 m，寬度為7.6 m，設(shè)置10根φ600×16 mm無縫鋼管作為支撐，每側(cè)設(shè)置5根，其他搭設(shè)要求與方案1中的要求相同。

5.1.3 1～3軸/F軸模板支撐體系方案

站前互通橋梁已經(jīng)施工完畢，本部位貝雷架施一側(cè)以鋼管柱為支撐桿，另外一側(cè)連接于已經(jīng)施工完成的互通和橋梁上部，貝雷梁上部搭設(shè)60體系盤扣架為支撐體系，其他構(gòu)造與方案1中相同。

5.1.4 貝雷架基礎(chǔ)承臺(tái)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，部分貝雷梁支撐應(yīng)制作獨(dú)立基礎(chǔ)。考慮獨(dú)立基礎(chǔ)受鋼管柱的沖切情況，根據(jù)鋼管柱的縱橫向布置，獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為：寬度3 m，長(zhǎng)度7 m，高度0.8 m，承臺(tái)頂面高度為-1.2 m，內(nèi)部配置φ18@200雙層雙向網(wǎng)片鋼筋。

5.2 支撐架體系安裝施工

5.2.1 鋼管立柱施工

按照貝雷梁支撐架設(shè)計(jì)，部分鋼管柱位于新建橋梁承臺(tái)，部分因新建橋梁承臺(tái)較小，需另行加大基礎(chǔ)承臺(tái)。

根據(jù)墩身高度和計(jì)算結(jié)果，每排鋼管立柱之間共設(shè)置2道連接系，第一道距離地面4 m，第二道距離第一道5 m，立柱之間水平連接、剪刀撐均采用雙拼L75×7角鋼，連接系與鋼管立柱焊接連接。鋼管柱安裝完畢后，在每根鋼立柱側(cè)面焊接10#槽鋼作為附墻件與既有橋墩墩身預(yù)留鋼板焊接連接，附墻件豎向設(shè)置兩道，第一道距離地面4 m，第二道距離第一道5 m。

5.2.2 橫向主梁施工

鋼管立柱頂面均設(shè)置2根HW40型工字鋼作為橫向分配梁，橫向分配梁與鋼管立柱間設(shè)置1.5m高活接頭作為標(biāo)高調(diào)整裝置。標(biāo)高調(diào)整完畢后，利用鋼楔插入活接頭位置卡定位置,然后采用25 t吊車吊裝鋼梁就位并進(jìn)行焊接固定。

5.2.3 貝雷梁片施工

橫向分配梁安裝固定完后，吊裝貝雷梁片。單跨采用8組16片貝雷梁布置形式，橫向間距0.3m，縱向貝雷片布置為 3×3 m+2 m+3×3 m；11～13 軸橫向間距為0.45 m，縱向貝雷片布置為2 m+6×3 m+2 m；安裝順序由站房里側(cè)向外側(cè)依次安裝。地面拼裝好成整片 （兩排），然后采用25 t吊車吊裝就位。

5.2.4 貝雷梁上部橫向分配梁

貝雷梁承重平臺(tái)上方按照間距0.9 m鋪設(shè)Ⅰ10工字鋼橫向分配梁。首次施工按照支撐結(jié)構(gòu)的最大跨進(jìn)行預(yù)壓，并根據(jù)預(yù)壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置后進(jìn)入下道工序施工。

5.2.5 盤扣架搭設(shè)

模板直接支撐體系采用60體系盤扣架，盤扣架立桿縱向間距為0.9 m，橫向間距為0.6 m；縱向和橫向斜桿沿架體全高隔跨設(shè)置，水平剪刀撐在梁底（板底）向下第二步水平桿位置滿布。架體外圍操作平臺(tái)及護(hù)身欄桿采用60體系盤扣架配套用外挑桿件設(shè)置，護(hù)身欄桿搭設(shè)高度不得低于1.1 m，并在護(hù)身欄桿外側(cè)懸掛綠色密目網(wǎng)。

5.2.6 模板支設(shè)

梁側(cè)模主楞采用雙鋼管，間距500 mm，梁側(cè)次楞采用40×80 mm木方，間距200 mm，梁體加固采用Φ14對(duì)拉螺桿，縱向間距500 mm設(shè)置，首排距離梁底200 mm、其他沿梁高間距300 mm設(shè)置。

5.3 支架拆除施工

5.3.1 支架拆除原則及順序

拆除貝雷梁前，梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%。先拆除上部盤扣架，然后拆除貝雷梁支架。

貝雷梁支架拆除按照“自上而下、由外到內(nèi)、后安先拆、對(duì)稱拆除”的原則分階段循環(huán)進(jìn)行支架拆除[6]。

5.3.2 支架拆除方法

5.3.2.1 側(cè)模拆除

梁體混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度60%以上，松開側(cè)模對(duì)拉桿，進(jìn)行兩側(cè)外模拆除。

5.3.2.2 盤扣架拆除

盤扣架拆除前，上部結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%。拆除時(shí)，由上部向下部、由里向外依次拆除；架體拆除時(shí)，必須保證桿件傳遞至地面，嚴(yán)禁高空直接拋撒。

5.3.2.3 拆除分配梁

用倒鏈將工字鋼分配梁向外拉出，然后用吊車吊放至地面堆碼整齊。

5.3.2.4 拆除貝雷梁

因站房北側(cè)場(chǎng)地條件良好，拆除時(shí)采用吊車進(jìn)行拆除，起吊時(shí)，吊點(diǎn)與安裝時(shí)相同；先將梁體貝雷片與橫向主分配梁連接的U型螺栓拆除，采用吊車起吊下放拆除。站房南側(cè)受場(chǎng)地條件限制，需采用吊車站在站房?jī)?nèi)側(cè)吊裝拆除，應(yīng)先逐組拆除U型螺栓，然后采用汽車吊起吊拆除。

5.3.2.5 拆除橫向分配梁及鋼管支撐

解除橫向分配梁的限位連接，在預(yù)先留置于梁體上的φ32鋼筋掛鉤上安裝手動(dòng)葫蘆，手動(dòng)葫蘆的另外一端與鋼管柱頂部連接，然后調(diào)整手動(dòng)葫蘆后，先拆除架空層底部5 m長(zhǎng)鋼管柱，然后繼續(xù)調(diào)整手動(dòng)葫蘆，使第二段鋼管柱降至地面拆除。

5.4 支架預(yù)壓及預(yù)拱度設(shè)置

5.4.1 支架預(yù)壓的目的和意義

通過預(yù)壓的手段檢驗(yàn)、檢查支架及地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，消除整個(gè)支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測(cè)量出支架的彈性變形和非彈性變形，更加準(zhǔn)確地掌握支架的剛度等力學(xué)性能指標(biāo)，借以指導(dǎo)模板安裝，標(biāo)高控制，為施工監(jiān)控提供可靠的參照數(shù)據(jù)，保證梁底施工線型、高程控制，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求施工。

5.4.2 預(yù)壓范圍

為驗(yàn)證支架設(shè)計(jì)情況和判定支架起拱度要求，結(jié)合施工進(jìn)度情況，本工程預(yù)壓只對(duì)安裝的第一跨（站房北側(cè)9～11軸）進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓上料應(yīng)基本按混凝土澆筑過程中的施工受力狀態(tài)進(jìn)行操作。

5.4.3 預(yù)壓總體施工方案

支架預(yù)壓采用混凝土預(yù)制塊分級(jí)加載預(yù)壓方案，最大加載重量為梁體自重的110%，荷載分部按照梁體荷載形式布置。

支架預(yù)壓工序：支架驗(yàn)收→標(biāo)高測(cè)量→預(yù)制塊就位→加載60%→沉降變形觀測(cè)→加載100%→沉降變形觀測(cè)→加載110%→沉降變形觀測(cè)→表面覆蓋→卸載→標(biāo)高調(diào)整。

支架預(yù)壓順序：鋼管立柱墩與貝雷梁支架預(yù)壓加載順序?yàn)閺闹ё恢孟蚩缰形恢靡来螌?duì)稱進(jìn)行，即加載順序?yàn)槟M砼澆筑順序，由簡(jiǎn)支的梁段向跨中加載。

支架預(yù)壓觀測(cè)頻率：支架加載前，應(yīng)監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)初始值。每級(jí)加載完成1 h后進(jìn)行支架的變形觀測(cè)，以后間隔6 h監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量，當(dāng)相鄰兩次監(jiān)測(cè)位移平均值之差不大于2 mm時(shí)，方可進(jìn)行后續(xù)加載。全部預(yù)壓荷載施工完成后，應(yīng)間隔6 h監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量，當(dāng)連續(xù)12 h監(jiān)測(cè)位移平均值之差不大于2 mm時(shí)，方可拆除預(yù)壓荷載。支架卸載6 h后，應(yīng)監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量。

5.4.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置在預(yù)壓區(qū)域的支墩和縱梁跨中位置；支墩處橫梁頂面和縱梁跨中應(yīng)對(duì)稱梁體中心線各布置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

5.4.5 預(yù)壓結(jié)果的分析及預(yù)拱度設(shè)置

預(yù)壓結(jié)束對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)算出支架加載100%時(shí)的彈性、非彈性變形，計(jì)算預(yù)拱度。

對(duì)于跨中設(shè)置鋼管立柱支撐的現(xiàn)澆支架，應(yīng)根據(jù)計(jì)算疊加設(shè)置預(yù)拱度。

6 施工安全保障措施控制重點(diǎn)

6.1 現(xiàn)澆梁施工安全措施

1）站房的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)平臺(tái)、現(xiàn)澆梁支架與臨時(shí)模板支撐體系都要經(jīng)過受力計(jì)算，要與設(shè)計(jì)荷載與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相符，確保結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖施工作業(yè)，安裝完畢后按審批程序逐級(jí)審核報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

2）在站房梁體砼澆注前、澆注過程中，須派專人負(fù)責(zé)支架、模板的隨時(shí)檢查。如發(fā)現(xiàn)支架、模板出現(xiàn)較大變形或發(fā)出較大異常聲響時(shí)，應(yīng)立即暫停砼澆注，待查明原因并妥善處理后方可繼續(xù)施工。

6.2 貝雷梁支架高空施工作業(yè)安全措施

1）站房及雨棚大跨度屋面投影范圍內(nèi)設(shè)置安全警戒線，非施工作業(yè)人員不得進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)及作業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)必須做好登記，做好人身安全防護(hù)，佩戴安全帽、安全繩，預(yù)防安全事故；現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)的扶梯、工作臺(tái)、腳手架、護(hù)身欄、安全網(wǎng)等，須牢固可靠，并經(jīng)驗(yàn)收合格后方可使用。

2）貝雷梁支架高空作業(yè)上下通行要由斜道或扶梯上下，不準(zhǔn)攀登模板、腳手架、或繩索上下，作業(yè)時(shí)必須站在穩(wěn)固的腳手板上，嚴(yán)禁站在鋼管上；作業(yè)用的料具應(yīng)放置穩(wěn)妥，小型工具應(yīng)隨時(shí)放入工具袋，上下傳遞工具時(shí)，嚴(yán)禁拋擲；高處拆下的物體、余料和廢料，禁止向下拋擲；作業(yè)不宜上下重疊，確需在高處上下重疊作業(yè)時(shí)，應(yīng)在上下兩層中間用密鋪棚板隔離或采用其他隔離設(shè)施。

6.3 吊裝施工安全措施

1）吊裝作業(yè)場(chǎng)地先平整堅(jiān)實(shí)，不得下陷，保證工作過程整機(jī)保持水平，對(duì)不夠堅(jiān)實(shí)地面予以加強(qiáng)，支腿處應(yīng)加墊板，以加大地面承壓面積。須由專人指揮，要注意起重臂端部運(yùn)動(dòng)以及被吊物的狀況。

2）對(duì)起吊的重物重量了解準(zhǔn)確，確定安全工作負(fù)荷，嚴(yán)禁超載使用。大風(fēng)作業(yè)時(shí)必須注意安全，當(dāng)風(fēng)級(jí)大于或等于6級(jí)時(shí)，必須停止吊裝作業(yè)。

6.4 工程線施工安全措施

千島湖站大跨度混凝土梁在施工時(shí)，站前施工已開始鋪軌。本項(xiàng)目工程線施工受杭黃正線鋪軌行車安全的影響較大，施工影響侵限、人身安全等問題是控制重點(diǎn)。

1）做好限界控制，要確保工程行車安全，施工建筑物、設(shè)備、工器具等，在任何情況下,不得侵入鐵路建筑限界。

2）工程線施工要確保人身安全，嚴(yán)禁各單位人員私自搭乘機(jī)車車輛、以車代步、跨鉆車或從車鉤處通過；在停留列車、車輛或尾部通過時(shí)，應(yīng)與其保持5 m以上距離。

3）施工期間施工單位應(yīng)保持與車站值班員的聯(lián)系。當(dāng)開行施工列車進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)與調(diào)度員聯(lián)系。施工地點(diǎn)與車站、調(diào)度所之間應(yīng)有可靠的通信聯(lián)絡(luò)。利用列車間隔時(shí)間進(jìn)行施工時(shí)，施工負(fù)責(zé)人應(yīng)通過車站值班員與列車調(diào)度員聯(lián)系，取得允許命令后方可進(jìn)行，并時(shí)刻掌握列車運(yùn)行情況和施工時(shí)間。

6.5 用電安全措施

1）臨時(shí)用電工程的安裝、維修和拆除，均由經(jīng)過培訓(xùn)并取得上崗證的電工完成，非電工不準(zhǔn)進(jìn)行電工作業(yè)。電纜線路采用“三相五線”接線方式，電氣設(shè)備和電氣線路必須絕緣良好，支架上的電力線路其懸掛高度及線距應(yīng)符合安全規(guī)定。

2）配電箱要能防火、防雨，箱內(nèi)不得存放雜物并應(yīng)設(shè)門加鎖，專人管理。用電設(shè)施實(shí)行一機(jī)、一閘、一漏、一箱，漏電保護(hù)器裝置應(yīng)與設(shè)備相配合，不得用一個(gè)開關(guān)直接控制兩臺(tái)及以上的用電設(shè)施。

7 結(jié)束語

綜上所述，千島湖站大跨度、超高、大截面π型混凝土梁在施工過程中，受支撐體系影響大，且要求較高。貝雷梁支撐體系在鐵路站房施工工程中使用成功案例較少，因此對(duì)其施工工藝和控制措施進(jìn)行詳細(xì)分析，以供同類型工程參考與借鑒。