鐵路橋梁連續(xù)梁工程掛籃施工技術(shù)

樊 信

(中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300162)

0 前 言

鐵路橋梁施工環(huán)節(jié)較多，連續(xù)梁掛籃施工是其中的關(guān)鍵一環(huán)，選取技術(shù)方案的合理與否將成為決定施工質(zhì)量和進(jìn)度的關(guān)鍵因素。對(duì)此，在鐵路工程項(xiàng)目中對(duì)連續(xù)梁施工質(zhì)量提出較高的要求。盡管掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用效果較好，但工藝較為復(fù)雜，為全面提升施工質(zhì)量，需對(duì)該項(xiàng)技術(shù)展開(kāi)探討，總結(jié)技術(shù)要點(diǎn)，此舉極具現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

邯濟(jì)鐵路跨G106國(guó)道大橋，中心里程為右DK79+348.56，新建線路采用(32+48+32)m連續(xù)梁跨越G106國(guó)道，其余孔跨采用32 m簡(jiǎn)支梁，橋梁凈高≥5.0 m。橋梁全長(zhǎng)226.72 m。橋梁下部采用單線T形橋臺(tái)、圓端形實(shí)體橋墩，鉆孔樁承臺(tái)基礎(chǔ)。

2 掛籃拼裝施工

在廠內(nèi)預(yù)制掛籃構(gòu)件，統(tǒng)一轉(zhuǎn)移至施工現(xiàn)場(chǎng)，在0#梁段頂面展開(kāi)拼裝作業(yè)，經(jīng)塔吊設(shè)備提升構(gòu)件并有序轉(zhuǎn)移到梁段頂面，隨后展開(kāi)組裝作業(yè)。

2.1 掛藍(lán)主桁結(jié)構(gòu)拼裝

掛籃拼裝流程為：軌道安裝、錨固→主桁片安裝→后錨桿錨固→主桁前、后橫梁桁片安裝→主桁上下平聯(lián)安裝→底平臺(tái)安裝→外模系統(tǒng)安裝→內(nèi)模系統(tǒng)安裝→懸吊工作平臺(tái)安裝。

1)針對(duì)箱梁0#、1#、1′#段頂板面軌道采取處理措施，即利用砂漿找平，精確測(cè)量并彈出控制線。掛籃行走過(guò)程中利用全站儀控制，確保軸線位置的合理性[1]。

2)現(xiàn)場(chǎng)適配吊裝系統(tǒng)在其作用下起吊軌道，實(shí)現(xiàn)與錨固梁的穩(wěn)定連接。設(shè)置軌道錨固筋，通過(guò)可行連接方式將錨梁與豎向預(yù)應(yīng)力筋形成穩(wěn)定整體，嚴(yán)格控制錨固力，各錨筋均在250～300 kN，且要在軌頂處設(shè)置前支點(diǎn)滑船，使用到支撐墊塊結(jié)構(gòu)將其置于后結(jié)點(diǎn)處。

3)完成主桁拼裝作業(yè)使其形成棱形結(jié)構(gòu)，在汽車吊輔助下有序展開(kāi)主桁片安裝作業(yè)，為之增設(shè)臨時(shí)固定措施，以便提升各桁片之間的穩(wěn)定性。

4)展開(kāi)分配梁、后錨桿等結(jié)構(gòu)的安裝作業(yè)，均設(shè)置在主桁架后結(jié)點(diǎn)處，并采取錨固筋連接的方式，使其能夠與分配梁達(dá)到穩(wěn)定連接的效果。

5)經(jīng)拼裝作業(yè)得到后橫梁桁片，并通過(guò)吊裝的方式將其轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)基于相同方法完成前橫梁桁片的安裝作業(yè)。

6)上、下平聯(lián)桿件的安裝，此環(huán)節(jié)遵循的是先下后上的操作流程。

7)設(shè)置吊帶、吊桿等施工必備的裝置，橫梁桁片與吊帶之間會(huì)形成銷接區(qū)域，需在該處安裝限位鋼管。

8)結(jié)束上述工作后，預(yù)先在后錨處設(shè)置的支撐墊塊不具備使用價(jià)值，需將其拆除。

2.2 掛籃試驗(yàn)

在箱梁0#、1#、1′#段頂面分別完成各個(gè)掛籃的拼裝作業(yè)，通過(guò)固定措施將其置于合適位置，隨后試壓，在此過(guò)程中考慮的是最不利荷載下掛籃所表現(xiàn)出的承載情況。本次試驗(yàn)采取分級(jí)加載的方式，在各級(jí)荷載狀態(tài)下分析掛籃的撓度情況，在此基礎(chǔ)上整理數(shù)據(jù)，形成荷載-撓度曲線，基于對(duì)該圖形的分析，明確掛籃在不同工況下所表現(xiàn)出的撓度情況，此舉可為大橋懸臂施工提供指導(dǎo)，確保線形控制的合理性。與此同時(shí)，在最大荷載工況下分析此時(shí)掛籃控制桿件的內(nèi)力，基于所得數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后掌握掛籃承載水平，明確掛籃施工中具有可行性的安全系數(shù)，為施工作業(yè)創(chuàng)設(shè)穩(wěn)定的環(huán)境。

2.3 主桁拼裝及對(duì)拉試驗(yàn)

施工過(guò)程中掛籃易出現(xiàn)非彈性變形現(xiàn)象，同時(shí)主桁架還伴隨有一定的彈性變形現(xiàn)象，對(duì)此，在結(jié)束主桁架拼裝作業(yè)后便要展開(kāi)對(duì)拉試驗(yàn)，以便對(duì)主桁架展開(kāi)性能分析，掌握彈性變形系數(shù)。

主桁架加載環(huán)節(jié)，較為可行的是兩主桁架對(duì)拉加載的方式，結(jié)束主桁架的拼裝作業(yè)后便要設(shè)置精軋螺紋鋼與螺帽，在其作用下實(shí)現(xiàn)前支點(diǎn)與后錨的穩(wěn)固連接，需在兩后錨間增設(shè)鋼板，利用千斤頂設(shè)備有序加載，在此過(guò)程中使用百分表測(cè)得變形值，持續(xù)加載并到達(dá)最大加載值，即超張拉20%。

2.4 掛藍(lán)走行工藝試驗(yàn)

結(jié)束掛籃組裝作業(yè)后，需通過(guò)走行工藝試驗(yàn)分析其使用情況，具體工藝流程如下。

1)適當(dāng)改變主桁架后支座位置，使其到達(dá)與1#塊端面相距0.8 m處。

2)控制加載重量，該值在兩片桁架上應(yīng)保持一致。

3)采取分次加載的原則，考慮到安全要求不可出現(xiàn)吊高、超載現(xiàn)象。

4)首次加載50%，給予20 min等待時(shí)間，觀察內(nèi)部情況。

5)展開(kāi)第2次加載作業(yè)并達(dá)到80%，依然等待20 min以便觀察內(nèi)部情況，隨后走行0.5 m，分析此過(guò)程中各構(gòu)件的受力狀況。

6)第3次加載并達(dá)到100%，此環(huán)節(jié)的靜載觀察時(shí)間延長(zhǎng)至30 min，隨后走行0.5 m，分析各構(gòu)件受力情況，后支座最為關(guān)鍵，該處走行輪與軌道接觸狀況需足夠良好。結(jié)束上述流程后拆吊重，轉(zhuǎn)移主桁架使其達(dá)到指定的位置，采取錨固措施，隨后即可展開(kāi)另一幅主桁架的吊裝作業(yè)。

2.5 掛籃試壓的加載

1)根據(jù)主橋懸臂澆筑需求確定各梁段對(duì)應(yīng)的混凝土體積，在此基礎(chǔ)上求得各級(jí)加載狀態(tài)下的配重情況，在本次計(jì)算中混凝土比重為2.6 t/m3(整個(gè)工程中以2#塊工程量最大，此部分重63.65 t)；經(jīng)持續(xù)加載后最終配重需達(dá)到超載20%的要求。

2)試壓時(shí)確定合適的加載順序，需與混凝土澆筑施工保持一致，在滿足此條件后方可確保掛籃桿件受力合理性，使其與實(shí)際情況相符。

3)加載配重所用材料以袋裝砂較為可行，采取的是同步對(duì)稱加載的方式。

4)袋裝砂是本次加載作業(yè)的關(guān)鍵材料，按實(shí)際稱量計(jì)量。

5)確定單幅掛籃的合適加載流程，具體為：3級(jí)等效荷載加載的方式，控制好單次加載重量，應(yīng)達(dá)到本節(jié)混凝土重的1.05倍，整個(gè)加載過(guò)程遵循的是由小至大加載的原則，在此過(guò)程中需控制好翼緣板的加載量；在上述基礎(chǔ)上，為了確保掛籃承載能力，需增設(shè)終級(jí)荷載試驗(yàn)，以梁段最終值為參考，要求實(shí)際加載量應(yīng)達(dá)到該值的1.2倍。

2.6 掛籃試壓的觀測(cè)

1)合理設(shè)置測(cè)點(diǎn)以滿足觀測(cè)要求，即在前主吊帶與翼緣板兩結(jié)構(gòu)的底模處分別設(shè)置。

2)準(zhǔn)確安裝水準(zhǔn)儀，以滿足精確觀測(cè)的要求。

3)做好加載前的觀測(cè)，得到初始高程H1。

4)結(jié)束所有加載作業(yè)后，得到最終高程H2。

5)經(jīng)卸載作業(yè)后，再次觀測(cè)并獲得高程值H3。

2.7 試壓成果整理

1)經(jīng)上述觀測(cè)后可求得掛籃非彈性變形值A(chǔ)，具體計(jì)算式為：

A=H1-H3

2)求得掛籃彈性變形值B，具體計(jì)算式為：

B=H3-H2

3)從掛籃力學(xué)特性來(lái)看存在非彈性變形恢復(fù)現(xiàn)象，參考工程經(jīng)驗(yàn)需合理設(shè)置預(yù)拱度f(wàn)，具體計(jì)算式為：

f=(1/2)A+B

4)將此成果整理成冊(cè)，編制連續(xù)剛構(gòu)懸臂現(xiàn)澆掛籃試壓成果報(bào)告，上報(bào)審批。試壓成果報(bào)告包含對(duì)掛籃試壓的加載和觀測(cè)的敘述、最大彈性變形值、各級(jí)荷載下的彈性變形值、非彈性變形值、加載-變形關(guān)系圖、掛籃承載力、施工預(yù)拱度推算表、試壓原始數(shù)據(jù)匯總表等內(nèi)容。

2.8 試壓安全要求及措施

嚴(yán)格按照施工規(guī)范、安全規(guī)程操作。試壓由專人負(fù)責(zé)指揮，并設(shè)專人檢查各類安全設(shè)施。掛籃加載時(shí)兩邊要對(duì)稱同步進(jìn)行，同時(shí)要注意掛籃各部位的變形及支承等情況，并用水準(zhǔn)儀觀測(cè)控制，發(fā)現(xiàn)異常立即停止加載并及時(shí)檢查處理。

3 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 中跨合龍質(zhì)量控制

采取必要的措施防止?jié)仓锌绾淆埗螘r(shí)箱梁兩懸臂端的錯(cuò)動(dòng)變形破壞新老混凝土的結(jié)合；混凝土從初凝至達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%期間，梁體受溫度反復(fù)變化和日光不均等因素的影響。檢查合龍狀態(tài)時(shí)的施工荷載及其他情況是否符合設(shè)計(jì)要求，臨時(shí)預(yù)應(yīng)力確保降溫時(shí)勁性骨架中既不出現(xiàn)拉應(yīng)力，又要滿足升溫時(shí)骨架不致受壓過(guò)大而失穩(wěn)，具體張拉力應(yīng)根據(jù)合龍期間可能出現(xiàn)的溫度范圍計(jì)算[2]。

3.2 掛籃走行控制

在箱梁頂部設(shè)置一個(gè)平行對(duì)稱的輔助線，寬度可以設(shè)定為掛籃走行系統(tǒng)的中距，在掛籃走行的時(shí)候，其軌道是壓在這個(gè)平行對(duì)稱的輔助線上的，橋軸線和軌道的中心線的延長(zhǎng)點(diǎn)，可以采用全站儀來(lái)控制。在掛籃到達(dá)指定位置時(shí)要對(duì)籃底的標(biāo)高進(jìn)行核查。另外，在混凝土澆筑的時(shí)候，需反復(fù)檢査籃底的標(biāo)髙變化，當(dāng)誤差超過(guò)5 mm的時(shí)候，需要及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。

3.3 箱梁節(jié)段施工的質(zhì)量控制

在箱梁的施工過(guò)程中需要對(duì)其澆筑的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，具體來(lái)講是在每次澆筑箱梁端部的基礎(chǔ)上在上下軸線上分別設(shè)置一個(gè)明顯的樁號(hào)。在階段性施工完成之后，還應(yīng)當(dāng)使用全站儀對(duì)已經(jīng)完成施工的各個(gè)梁段進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確保施工的精度控制在5 mm之內(nèi)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免重復(fù)施工。

3.4 箱梁線形控制

線形控制是懸澆施工中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要包括撓度控制、中線控制和斷面尺寸控制。為此，一般會(huì)成立線形控制小組，對(duì)各種觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并同理論計(jì)算值進(jìn)行比較，不斷調(diào)整控制數(shù)據(jù)，從而保證梁體的線形。

4 結(jié)束語(yǔ)

連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)工藝成熟，有標(biāo)準(zhǔn)化的施工流程，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在鐵路橋梁施工中。但是好技術(shù)需要好的管理才能充分發(fā)揮作用，特別是掛籃的制造、拼裝、試壓，掛籃的走行控制、預(yù)應(yīng)力施工、合龍段澆筑等都需要精細(xì)管理。通過(guò)嚴(yán)密的受力分析、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理計(jì)算、縝密細(xì)致的監(jiān)控量測(cè)以及與其他相關(guān)工作的協(xié)調(diào)配合，才能安全、高效地完成連續(xù)梁施工。

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