鐵路便橋耳板鉸接法型鋼剪刀撐施工技術(shù)研究

詹亞橋

(中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司, 上海 200122)

1 工程概況

寧波站改建工程上跨深基坑鐵路便橋結(jié)構(gòu)形式為國內(nèi)首例，為加快整個工程的施工進度，利用地鐵深基坑內(nèi)工程樁、國鐵站房工程樁及鋼格構(gòu)柱修建橫跨地鐵深基坑梁板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)臨時鐵路便橋，營業(yè)線利用便橋在深基坑上方通行，同步實施地鐵深基坑的開挖，節(jié)約工期約2年，加快進度。

鐵路便橋長133.6m，寬12.9m，橫跨地鐵深基坑43.7m，深基坑開挖20.8m?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，共91根，其中新增立柱樁57根，利用工程樁34根，樁長約80m，樁徑為φ1000mm、φ1500mm，灌注樁內(nèi)插等邊L200×20 mm角鋼加工成的格構(gòu)柱，插入深度6 m，格構(gòu)柱伸入梁體85 cm，便橋上部縱、橫向采用1000 mm×1000 mm、600 mm×800 mm、350 mm×600 mm鋼筋混凝土連梁及[28a將鋼格構(gòu)連接成整體，梁頂部以下350 mm為鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)。深基坑內(nèi)便橋范圍采用三軸攪拌樁加固，加固寬度18 m，深度24.3 m，深入地鐵深基坑底板3 m，P·O42.5水泥,強加固區(qū)摻量20 %，弱加固區(qū)10 %，便橋和深基坑承垂直交叉結(jié)構(gòu)形式[1]。

2 工程重難點

(1)便橋下方為軟土地鐵深基坑，通行車輛期間，深基坑必須進行土方開挖，邊挖邊進行支撐的施工；

(2)受限于鐵路運營安全的考慮，便橋下深基坑土方開挖時遵循“通車不動土、動土不通車”的要求，路局在評審和批復方案時，便橋下土方開挖時間僅僅給90 min，每日施工時間短，工作量大。

(3)受開挖深度、便橋面板及支撐影響，剪刀撐安裝不能采用吊車吊裝，必須全部采用人工安裝，因采用為[28a，重量為38.22 kg/m，安裝困難，施工空間狹??；

(4)鋼格構(gòu)柱因空孔部分較長，格構(gòu)柱吊裝時容易造成一定方向偏轉(zhuǎn)，導致剪刀撐焊接連接困難，原設(shè)計連接方式會導致工作時間加長。

3 施工工藝及效果分析

3.1 施工原理

在樁基施工過程中，內(nèi)插埋深6 m長度不一的鋼格構(gòu)柱，在鐵路便橋運營后，以‘格構(gòu)柱’作為‘橋洞’支撐，鋼筋混凝土澆筑成‘橋面’，待下部開挖時暴露出鋼格構(gòu)柱，利用事先加工好的[28a剪刀撐，通過耳板鉸接法連接鋼格構(gòu)柱與剪刀撐這種簡單易操作的方法將橫、縱向剪刀撐與鋼格構(gòu)柱連成一體，確保安裝速度、鐵路便橋的穩(wěn)定、臨時正線正常運營[2]。

3.2 施工工藝流程

3.2.1 剪刀撐制作

剪刀撐材質(zhì)使用[28a，施工開挖到在單元格構(gòu)底部節(jié)點部位后，相關(guān)人員量測人字形剪刀撐具體尺寸，保證安裝工藝順利實施[3]。

3.2.2 耳板焊接：

鉸點及耳板安裝格構(gòu)柱角鋼露出后，先將節(jié)點鋼板焊接在兩格構(gòu)柱內(nèi)側(cè)對立面，再焊接鉸點連接耳板，掛線確定鉸點耳板焊接的位置和連接方向，耳板采用σ=12 mm鋼板，A板450 mm×400 mm×12 mm，B板400 mm×300 mm×300 mm×300 mm×12 mm，鉸點鋼板橢圓形螺栓孔在安裝方向確定后現(xiàn)場制作；槽鋼一端提前留好螺栓孔，螺栓采用M14×70 mm六角螺栓。另一端孔位置根據(jù)現(xiàn)場所量尺寸打孔；天窗點內(nèi)先將槽鋼采用螺栓連接固定，點外再進行滿焊[4]。

3.2.3 剪刀撐安裝

利用便橋梁底作為固定點，采用倒鏈將加工好的槽鋼吊起，人工移動其至待焊格構(gòu)柱附近，安裝時槽鋼大面與耳板密貼，精確對準耳板，螺栓固定槽鋼，恢復通車后，點外將槽鋼與耳板結(jié)合縫滿焊連接。具體步驟如下：

(1)運輸和清點現(xiàn)場施工所需材料；

(2)點內(nèi)量測出耳板實際方向，確定剪刀撐長度和螺栓孔位置，現(xiàn)場切割連接槽鋼，加工螺栓孔；

(3)點內(nèi)焊接耳板，并用螺栓將槽鋼連接；

(4)點外節(jié)點連接處補焊；

(5)總結(jié)當日施工情況，分析不同工況監(jiān)測結(jié)果，優(yōu)化下一步施工方案。

圖1～圖4為耳板鉸接法平立面、施工工藝試驗和現(xiàn)場照片。

圖2 剪刀撐工藝性試驗

圖3 第一層剪刀撐安裝現(xiàn)場照片

圖4 第三層剪刀撐安裝后的照片

4 施工效果

4.1 連接速度快

由于連接耳板為提前預加工，構(gòu)件小，焊接和安裝耳板勿需太大的空間，可在土方開挖過程提前進入焊接耳板的工序，確保了焊接耳板的時間，耳板焊接完畢，將預留螺栓孔的耳板和剪刀撐采用螺栓連接到一起。

4.2 構(gòu)件安裝方便

鉸接法將構(gòu)件自格構(gòu)柱邊斷開為兩個連接段，減輕了剪刀撐重量，人工安裝較為輕便調(diào)整耳板角度，修正連接方向，加快進度?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況，連接鋼格構(gòu)柱腹板的耳板可根據(jù)相鄰鋼格構(gòu)柱的剪刀撐連接方向調(diào)整角度，確保相鄰鋼格構(gòu)柱剪刀撐連接方便。

4.3 節(jié)約工序時間

構(gòu)件可提前進行預加工，減少現(xiàn)場加工時間，給工序創(chuàng)造更多的現(xiàn)場安裝時間。

4.4 減少鋼格構(gòu)柱焊接熱損傷

鋼格構(gòu)柱上焊接腹板，然后在焊接耳板，減少了對承重鋼格構(gòu)柱角鋼的熱焊影響，確保營業(yè)線的安全。

耳板鉸接法整體實施加快整個工程的施工進度，也減少對承載鋼格構(gòu)柱的熱損傷，確保了便橋上鐵路營業(yè)線的安全。

5 結(jié)束語

面對工程重難點，迫切需要解決時間、空間不足等問題，耳板鉸接法連接剪刀撐和鋼格構(gòu)柱應用而生，焊接可分塊施做，同開挖同步實施，焊接面小，充分利用了時間和空間，有效的提高了工作效率，加快整個工程的施工進度，也減少對承載鋼格構(gòu)柱的熱損傷，確保了便橋上鐵路營業(yè)線的安全。該法取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為類似橫跨深基坑鋼格構(gòu)柱鐵路臨便橋施工積累了經(jīng)驗，值得深究和推廣。