橫移法在高鐵連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工中的應(yīng)用

王 振

(魯南高速鐵路有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

新建鐵路橋跨越既有鐵路施工時(shí)，面臨影響既有鐵路運(yùn)營(yíng)安全的工程難題。為避免干擾既有鐵路運(yùn)營(yíng)，加快施工進(jìn)度，轉(zhuǎn)體法施工是上跨結(jié)構(gòu)物最常見的施工方法[1]。橋梁轉(zhuǎn)體法施工是在普通跨線橋梁施工的基礎(chǔ)上，將需橫跨鐵路的橋梁平行于既有鐵路施工，轉(zhuǎn)體梁段施工完成后水平轉(zhuǎn)動(dòng)至設(shè)計(jì)位置，在基本不對(duì)鐵路造成影響的前提下實(shí)現(xiàn)橋梁的跨越。該施工方法保證了所跨鐵路運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)大大縮短了施工工期[2-4]。

橫移梁技術(shù)即預(yù)先將梁體置于擬安裝結(jié)構(gòu)的位置旁，主要以人工配以必要的頂推設(shè)備，將大體積梁體橫向移動(dòng)到位的技術(shù)。由于其拼裝簡(jiǎn)單、操作方便、工作過(guò)程平穩(wěn)、適用環(huán)境寬泛等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)土建施工中，正在廣泛的被使用[5]。

連續(xù)梁轉(zhuǎn)體前，若梁體離既有鐵路較近，施工過(guò)程對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)具有較大的安全隱患，同時(shí)受列車運(yùn)行影響，施工時(shí)間較短，而橫移法施工則能有效的解決此問(wèn)題。本文以日蘭高鐵高上1號(hào)特大橋?yàn)楸尘?，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工案例，深入探討了橫移法在高鐵連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工中施工步驟及注意事項(xiàng)，可為此類橋梁的施工提供參考。

1 工程概況

日蘭高鐵日照至曲阜段東起山東省日照市，向西經(jīng)臨沂至曲阜，經(jīng)聯(lián)絡(luò)線與京滬高鐵接軌，為雙線客運(yùn)專線，正線全長(zhǎng)232 km，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km/h，正線采用無(wú)砟軌道，聯(lián)絡(luò)線采用有砟軌道。高上1號(hào)特大橋?yàn)槿仗m高鐵聯(lián)絡(luò)線，全長(zhǎng)3.325 km，在30#墩處采用2×48 m T構(gòu)連續(xù)梁跨越京滬高鐵，與京滬高鐵交叉角度為61°。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，梁體全長(zhǎng)97.3 m，邊跨端部10.65 m梁段為等高梁段，梁高3.2 m；中墩處梁高為6.2 m，其余梁段梁體下緣按二次拋物線變化。箱梁頂板寬7.1 m，箱底寬4.5 m，全橋頂板厚40 cm，底板厚44～65 cm。

2 總體施工方案

30#墩承臺(tái)為兩級(jí)承臺(tái)，本橋轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)位于上下層承臺(tái)之間，墩身采用空心墩，下部結(jié)構(gòu)施工完成后2×48 m T構(gòu)連續(xù)梁體平行京滬高鐵施工。2×48 m T構(gòu)連續(xù)梁分為5個(gè)節(jié)段，如圖1所示，其中a0、a1、a1′轉(zhuǎn)體前施工完成，a2、a2′轉(zhuǎn)體后完成。為減少梁體橫移長(zhǎng)度及施工費(fèi)用，增加施工作業(yè)面，a0段在30#主墩位置搭設(shè)鋼管柱支架組合體系進(jìn)行施工。a1、a1′共計(jì)70 m在距離京滬高鐵30 m以外的位置進(jìn)行鋼管柱支立、模板安裝、鋼筋綁扎工作，鋼筋綁扎完成后，采用千斤頂橫移，將支撐體系連同梁體鋼筋模板一起橫移至主墩區(qū)域與0#塊鋼筋進(jìn)行連接，鋼筋綁扎完成后分段澆筑混凝土。梁體轉(zhuǎn)體完成后采用膺架法施工a2、a2′段。

3 工程難點(diǎn)

(1)距離京滬高鐵近，施工時(shí)間難以保障。京滬高鐵是中國(guó)高鐵網(wǎng)中“八縱八橫”高速鐵路主通道之一，平均每3 min有一趟列車經(jīng)過(guò)。轉(zhuǎn)體前連續(xù)梁外邊緣與京滬高鐵邊緣平行距離12.65 m，在京滬高鐵正常運(yùn)行的同時(shí)，進(jìn)行施工作業(yè)幾乎不可能，而高鐵維修時(shí)間僅有夜間4 h。若采用常規(guī)轉(zhuǎn)體法施工，工期時(shí)間難以保障。

圖1 立面布置圖(單位：cm)

(2)連續(xù)梁段較長(zhǎng)，營(yíng)業(yè)線施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。連續(xù)梁全長(zhǎng)97.3 m，在墩身施工及梁體橫移、澆筑過(guò)程中，安全控制要點(diǎn)較多，在施工前必須對(duì)施工過(guò)程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。不僅要保證連續(xù)梁橫移施工自身安全，還應(yīng)避免施工對(duì)既有營(yíng)業(yè)線產(chǎn)生不利的影響。

(3)橫移鋼筋骨架重，同步橫移難。梁體鋼筋綁扎完成后進(jìn)行橫移，因作用在每排鋼管柱上的重量不一致，相同的橫移力造成支架前進(jìn)的速度不一致，橫移時(shí)易出現(xiàn)支架扭曲現(xiàn)象。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 條形基礎(chǔ)施工

支撐體系條形基礎(chǔ)頂面高出原地面20 cm，剩余部分均埋設(shè)于地以下。條形基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)施工之前，先根據(jù)支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重量對(duì)原地面基礎(chǔ)承載力進(jìn)行檢測(cè)，若不滿足要求，需對(duì)原地面進(jìn)行換填泥結(jié)碎石，確保地基承載力厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

本橋條形基礎(chǔ)共設(shè)置12排，采用C35鋼筋混凝土，單排寬度0.8 m，換填寬度2.5 m，換填厚度1 m，分為3層進(jìn)行換填施工，確保換填后基礎(chǔ)承載力滿足要求?；A(chǔ)布置形式及結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

基礎(chǔ)施工完成后，對(duì)條形基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量按照梁體混凝土總重量的1.1倍進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)考慮沖擊荷載及風(fēng)載等因素，預(yù)壓塊的布置形式按照梁體受力狀態(tài)的形式進(jìn)行布置。

4.2 基礎(chǔ)滑道施工

滑道系統(tǒng)的組成包括60鋼軌、走行鋼軌，采用在砼基礎(chǔ)上鉆眼固定，確保鋼軌在橫移過(guò)程中不移動(dòng)，鋼軌接頭之間采用焊接連接，焊接平齊，無(wú)錯(cuò)牙。軌道安裝時(shí)采用全站儀控制軌道平面位置，保證軌道順直無(wú)彎曲。軌道采用平坡，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量軌道頂面標(biāo)高，精確控制軌道頂面高程。鋼軌上方四氟乙烯滑動(dòng)片，厚度10 mm，為防止滑動(dòng)片前后移動(dòng)，在滑動(dòng)片兩端焊接限位鋼板。10#槽鋼反扣在四氟乙烯滑動(dòng)片上方，雙拼400×400H型鋼與10#槽鋼進(jìn)行焊接，H型鋼上方為鋼管柱，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖如圖3所示。

圖2 基礎(chǔ)布置形式及結(jié)構(gòu)(單位：cm)

圖3 滑道結(jié)構(gòu)

4.3 支撐體系施工

支撐體系采用鋼管柱及工字鋼結(jié)構(gòu)體系，鋼管柱型號(hào)為直徑630 mm、壁厚10 mm，長(zhǎng)度根據(jù)梁體標(biāo)高進(jìn)行調(diào)節(jié)。單側(cè)鋼管柱設(shè)置為6排，每排4根，鋼管柱之間采用直徑273 mm鋼管進(jìn)行焊接連接，焊接要求滿焊，且焊縫飽滿。鋼管柱間距及橫向連接如圖4所示。

圖4 鋼管柱間距及橫向連接示意圖(單位：cm)

鋼管柱上方為落模砂箱，砂箱的底部與鋼管柱進(jìn)行焊接，橫移之前，將砂箱上下采用鋼板焊接固定，防止橫移施工時(shí)砂箱發(fā)生晃動(dòng)，橫移就位后拆除砂箱臨時(shí)固結(jié)。

砂箱上方為雙拼45A工字鋼作為橫向分配梁，分配梁與砂箱間采用焊接施工；橫向分配梁上方為縱向分配梁，縱向分配梁采用45A工字鋼，底板及翼緣板區(qū)工字鋼間距60 cm，腹板處工字鋼間距為30 cm。工字鋼上方梁底部分為桁架結(jié)構(gòu)，采用16#工字鋼作為桁架結(jié)構(gòu)支撐立桿，斜桿采用20工字鋼，單根長(zhǎng)度3.5 m，設(shè)置角度與梁底弧度相同。

翼緣板部分采用盤扣式腳手架作為支撐，腳手架底部頂部均采用可調(diào)底托、頂托，底部落于縱梁工字鋼上方，頂部與翼緣板背楞方木卡緊。為防止在橫移施工過(guò)程中盤扣式腳手架傾覆，將腳手架與梁部模板拉筋連接成整體，每隔6 m設(shè)置一道拉桿將盤扣式腳手架與模板進(jìn)行連接。

支撐體系搭設(shè)時(shí)，靠近京滬高鐵側(cè)，利用翼緣板外圍盤扣式腳手架，搭設(shè)橋面臨邊防護(hù)系統(tǒng)。

4.4 梁體模板施工

底模、側(cè)模均采用竹膠板，厚度1.5 mm，竹膠板后面加縱橫向方木作為背楞，橫向方木間距20 cm，縱向方木間距根據(jù)底層桁架及盤扣式腳手架進(jìn)行設(shè)置，方木與竹膠板間采用鐵釘進(jìn)行栓接。方木與桁架及腳手架之間采用鋼絲綁扎連接，確保橫移過(guò)程中模板不發(fā)生滑移。

模板施工過(guò)程中與0#塊接口位置側(cè)模及翼緣板預(yù)留1.2 m暫時(shí)不支護(hù)模板，待梁體橫移就位后，a1段鋼筋與0#跨預(yù)留鋼筋連接完成后再進(jìn)行模板支護(hù)及加固。

4.5 鋼筋施工

為確保橫移過(guò)程中不發(fā)生嚴(yán)重變形，導(dǎo)致鋼筋綁扎后無(wú)法進(jìn)行調(diào)整?；A(chǔ)軌道施工時(shí)，先將軌道延長(zhǎng)10 m，即在距離京滬高鐵42 m的位置進(jìn)行支撐體系搭設(shè)。支撐體系搭設(shè)以及模板安裝完成后，先試橫移10 m，橫移過(guò)程中重點(diǎn)核查支撐體系的變形情況，對(duì)支架變形部位進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。橫移梁體長(zhǎng)度70 m，分為a1、a1′共2個(gè)節(jié)段。10 m橫移完成后，對(duì)支撐體系進(jìn)行預(yù)壓，然后再進(jìn)行鋼筋綁扎工作。鋼筋綁扎分為6段，a1塊與0#塊之間預(yù)留1.2 m的接口暫不綁扎，同時(shí)相鄰段之間均預(yù)留接口，橫移就位后，與已澆筑梁段進(jìn)行鋼筋焊接連接。

4.6 橫移施工

橫移分為2次進(jìn)行，0#塊兩側(cè)各橫移一次，單側(cè)橫移長(zhǎng)度35 m。當(dāng)鋼筋綁扎完成，支撐體系驗(yàn)收合格后開始進(jìn)行橫移作業(yè)施工。單側(cè)35 m長(zhǎng)鋼筋重量52 t，模板及支撐體系重量360 t，合計(jì)重量412 t，四氟乙烯滑動(dòng)片啟動(dòng)時(shí)滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。經(jīng)計(jì)算，每根立柱需橫移力為7.12 t，為確保安全，采用30 t千斤頂進(jìn)行橫移作業(yè)。千斤頂直接固定在鋼軌上方(見圖5)，在軌腰位置開孔采用螺栓固定千斤頂，6排鋼軌開孔在同一條直線上。

橫移施工時(shí)，每側(cè)6個(gè)支撐點(diǎn)，放置6臺(tái)千斤頂，同步進(jìn)行橫移作業(yè)。為確保橫移作業(yè)的同步性，定制同步橫移裝置。千斤頂伸長(zhǎng)值為90 cm。施工前在條形基礎(chǔ)上方標(biāo)注刻度，安排專人觀察刻度前進(jìn)情況，確保幾個(gè)千斤頂同步作業(yè)。當(dāng)個(gè)別千斤頂橫移速度較慢時(shí)，可以放緩其他幾個(gè)千斤頂橫移速度，控制整體支架行進(jìn)速度一致。

在滑道基礎(chǔ)橫移就位的位置安裝限位裝置，防止橫移施工時(shí)超頂。限制裝置采用在鋼軌滑道上焊橫向支撐的方式進(jìn)行卡位。橫移就位后，將鋼管柱與滑道下層條形基礎(chǔ)上方預(yù)埋的鋼板焊接牢固，防止支架發(fā)生滑移，然后進(jìn)行頂部鋼筋連接，模板調(diào)整施工。頂進(jìn)施工工況見圖6。

圖5 千斤頂固定方式 圖6 頂進(jìn)施工

4.7 模板拆除

因側(cè)模、底模等均為竹膠板，模板拆除時(shí)，先通過(guò)落模砂箱將整個(gè)支撐體系下落10 cm，然后依次拆除模板、方木以及盤扣式腳手架，將拆除下來(lái)的方木、竹膠板以及腳手架均放置在縱向工字鋼上方。

采用橫移法將整個(gè)支撐體系從靠近京滬高鐵側(cè)橫移出梁底范圍，在距離京滬高鐵30 m以外的區(qū)域利用汽車吊拆除支撐體系。模板拆除完成后進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工。

4.8 施工注意事項(xiàng)

(1)橫移就位后，對(duì)整個(gè)支撐體系進(jìn)行全方位檢查，重點(diǎn)檢查支撐體系的平面位置、標(biāo)高以及所有焊口的開焊情況，及時(shí)進(jìn)行支撐體系的焊接加強(qiáng)工作。

(2)為了確保連續(xù)梁在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)變形滿足要求，且成橋后的線形符合設(shè)計(jì)要求，在橋梁施工及預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中必須采用嚴(yán)格的線形監(jiān)控措施。

(3)安裝千斤頂前，需對(duì)模板及支撐體系等重量進(jìn)行計(jì)算，確保千斤頂橫移力能滿足要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際施工案例，詳細(xì)介紹了橫移法在高鐵連續(xù)梁轉(zhuǎn)體中的應(yīng)用。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，橫移法在轉(zhuǎn)體梁距離鐵路較近、施工時(shí)間難以掌控的情況下能極大縮短施工作業(yè)時(shí)間，確保施工進(jìn)度，保證鐵路正常通行的同時(shí)極大地降低了既有線施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)上跨既有鐵路施工，特別是對(duì)類似鐵路施工具有極大參考價(jià)值。