鐵路大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)研究

王沂超

(中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原 030024)

1 工程項(xiàng)目概況

本次案例為新建青連鐵路工程ZQ-3標(biāo)段河山店跨同三高速公路特大橋，設(shè)計(jì)采用1-(72+128+72)m連續(xù)箱梁上跨同三高速公路。

該連續(xù)箱梁以(72+128+72)m為計(jì)算跨度，梁體的整體長(zhǎng)度為273.7 m，梁端與邊支座中心線之間的距離為0.85 m。梁高沿縱向按二次拋物線變化，中支點(diǎn)梁的高度為9.6 m，邊支點(diǎn)及跨中梁高度為5.6 m，中跨跨中直線段與邊跨直線段長(zhǎng)度分別為9 m和7.85 m。本連續(xù)梁設(shè)2個(gè)邊跨合攏段，1個(gè)中跨合攏段。合攏段長(zhǎng)度2 m?；炷翗?biāo)號(hào)為C60，其中邊跨合攏段混凝土為32.48 m3，重量為84.45 t；中跨合攏段混凝土為53.36 m3，重量為138.74 t。邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)7.85 m，高5.6 m，混凝土171.36 m3，重量445.55 t，采用滿堂支架施工。

本案例工程采用單箱單室直腹板截面形式，頂板厚度除梁端附近外為45～65 cm、寬度為12.8 m；腹板厚64～80～130 cm；底板厚度由跨中的52 cm按二次拋物線變化至根部的120 cm，寬度為7 m。工程中共設(shè)5個(gè)橫隔板，位置在支座和中跨跨中處，邊支座、中支座、中跨跨中處橫隔板厚度分別為1.5 m、3 m、0.8 m。

2 項(xiàng)目工程的施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 支座安裝

鐵路大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)施工需要保證支座安裝工藝科學(xué)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)。本案例采用球形鋼支座，安裝前應(yīng)做好十字線布設(shè)工作。此時(shí)，需要在支承墊石上放好各個(gè)支座的十字線，并做好頂面標(biāo)高的測(cè)量與調(diào)平。同時(shí)，還需要全面開(kāi)展預(yù)留孔檢查和清潔工作。比如，檢驗(yàn)支座地腳螺栓預(yù)留孔的深度、徑度和垂直度，開(kāi)展徹底清孔等。在灌注砂漿前，應(yīng)以預(yù)留孔為基礎(chǔ)鑿出灌漿槽，保證砂漿灌注質(zhì)量。灌入砂漿時(shí)，地腳螺栓露出螺母頂面的高度應(yīng)不小于螺母的厚度，且基于連接鐵件做好支座上下板的固定工作。

在支座安裝時(shí)，質(zhì)量控制的重點(diǎn)集中于支座質(zhì)量及安裝成效。在支座質(zhì)量控制方面，為保證其質(zhì)量達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)嚴(yán)格開(kāi)展質(zhì)量檢查工作。比如，以設(shè)計(jì)規(guī)范為準(zhǔn)開(kāi)展外觀尺寸、組裝質(zhì)量檢查，確定其品種性能、結(jié)構(gòu)、規(guī)格以及涂裝質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)，還應(yīng)檢查支座連接情況。在施工階段，相關(guān)工作需要通過(guò)提升操作規(guī)范性來(lái)控制施工質(zhì)量。比如，嚴(yán)格檢驗(yàn)上下底板的對(duì)正情況，基于允許偏差值做好判斷和控制工作等。

2.2 臨時(shí)支墩和墩梁固結(jié)

在鐵路大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，若出現(xiàn)了荷載不平衡就會(huì)導(dǎo)致梁部出現(xiàn)彎矩，那么將會(huì)嚴(yán)重破壞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。所以，為了解決這一問(wèn)題，需要進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)工作，讓0#段梁體與墩身之間實(shí)現(xiàn)臨時(shí)固結(jié)，進(jìn)而保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。比如，利用預(yù)留錨固筋進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)工作和臨時(shí)支座作業(yè)，保證梁體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。此時(shí)，需要應(yīng)用混凝土臨時(shí)支墩，將其設(shè)置在連續(xù)梁的主墩之上，而后還需在永久支座的兩側(cè)，也就是其箱梁縱肋位置設(shè)置臨時(shí)支墩。

在此環(huán)節(jié)，施工質(zhì)量控制要點(diǎn)主要集中在測(cè)量和預(yù)壓階段。比如，開(kāi)展托架預(yù)壓，避免非彈性變形。此時(shí)，相關(guān)工作人員需要獲取托架的彈性變形值，以此確定底模和側(cè)模預(yù)留高度的參數(shù)。施工中，質(zhì)量控制工作人員可以選用水箱注水或堆沙袋的方式完成預(yù)壓環(huán)節(jié)的加壓工作。

2.3 掛籃預(yù)壓

掛籃預(yù)壓目的是消除掛籃的非彈性模量，明確掛籃系統(tǒng)的彈性變形量，為支立模板設(shè)置施工預(yù)留拱度提供依據(jù)，確保連續(xù)梁線型滿足規(guī)范要求。本次案例工程采用三角形桁架式掛籃施工，掛籃預(yù)壓對(duì)于整體連續(xù)梁施工結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有重大影響，在具體的掛籃預(yù)壓中分四級(jí)進(jìn)行。一至四級(jí)荷載加載總重分別為設(shè)計(jì)施工荷載的40%、60%、100%、120%。在卸載的過(guò)程中，也要分四次進(jìn)行卸載，避免同時(shí)卸載導(dǎo)致的施工質(zhì)量問(wèn)題，為確保對(duì)加載和卸載中的沉降情況觀測(cè)，應(yīng)使用電子精密儀器來(lái)監(jiān)測(cè)。

在加載之前，需要監(jiān)測(cè)記錄相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始值，在每級(jí)加載完成1 h后，再進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)，之后每隔6 h記錄一次數(shù)據(jù)，確保相鄰兩次監(jiān)測(cè)位移平均值之差在2 mm之內(nèi)，再進(jìn)行下一級(jí)的加載。全部荷載施加完成后，間隔6 h監(jiān)測(cè)記錄一次，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)，方可卸載。卸載6 h后，應(yīng)監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量，而后整理分析觀測(cè)結(jié)果，根據(jù)彈性變形數(shù)值確定預(yù)拱度。

2.4 預(yù)應(yīng)力施工

本案例連續(xù)箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，即縱向、橫向及豎向預(yù)應(yīng)力?？v向由Φ80 mm和Φ90 mm波紋管成孔，橫向采用Φ90 mm×19 mm扁管成孔，豎向由Φ35 mm鐵皮管成孔。預(yù)應(yīng)力施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)主要有預(yù)應(yīng)力管道安裝、錨具安裝以及預(yù)應(yīng)力束張拉等。

在預(yù)應(yīng)力管道安裝環(huán)節(jié)，預(yù)留孔道材質(zhì)要求有一定強(qiáng)度、管壁嚴(yán)密、不易變形，確保管道暢通。管道埋設(shè)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，確保平面和立面的位置準(zhǔn)確。在施工前做好管道坐標(biāo)與高程計(jì)算，保障現(xiàn)場(chǎng)施工控制嚴(yán)格性和精準(zhǔn)性。本案例按曲線30 cm和直線60 cm的間距，計(jì)算各束鋼絞線的中心位置，依此編制各斷面預(yù)應(yīng)力管道的控制要素，按要素設(shè)置。定位筋采用Φ8的鋼筋，焊成“#”形架進(jìn)行加固。波紋管接頭采用配套的專(zhuān)用接頭套接，套管長(zhǎng)200～300 mm，波紋管在兩端對(duì)稱(chēng)入套后用膠帶密封，以防止漏漿。

在錨具安裝環(huán)節(jié)，需先開(kāi)展錨具力學(xué)性能試驗(yàn)。以1 000套為一批，檢查錨具硬度、外觀，采取抽樣檢查法檢驗(yàn)；若初檢超標(biāo)，則需選擇2倍樣品重新檢驗(yàn)。安裝錨具時(shí)，確保其軸線與管道軸線對(duì)中，且被牢固固定于模板上，錨下螺旋箍筋與喇叭口固定牢固，以免其在振搗時(shí)變形。

在預(yù)應(yīng)力施工環(huán)節(jié)，還需重視預(yù)應(yīng)力束張拉作業(yè)程序。本案例張拉程序?yàn)閮啥送綇埨笥覍?duì)稱(chēng)進(jìn)行，且最大不平衡束不應(yīng)超過(guò)1束，先縱向，再橫向，后豎向?？v向預(yù)應(yīng)力束張拉程序?yàn)椋合雀拱?、后頂板、從?nèi)到外左右對(duì)稱(chēng)，先長(zhǎng)束、后短束；豎向預(yù)應(yīng)力束張拉程序?yàn)椋合雀?靠近已成梁段)，后端部。

2.5 邊跨現(xiàn)澆段支架預(yù)壓

邊跨現(xiàn)澆段支架預(yù)壓工作目的有二，一是消除非彈性變形，并確定支架的彈性變形；二是檢驗(yàn)支架的承載力。施工中，支架預(yù)壓應(yīng)在底模鋪設(shè)完成后進(jìn)行，預(yù)壓最大荷載為設(shè)計(jì)荷載(含施工荷載)的1.2倍；在此環(huán)節(jié)，可堆載預(yù)制砼塊來(lái)開(kāi)展支架的分級(jí)預(yù)壓。計(jì)算預(yù)壓荷載公式為：預(yù)壓荷載=(混凝土荷載+人群機(jī)具荷載+模板自重)×1.2。

預(yù)壓工作需依照既定流程進(jìn)行，預(yù)壓由支架端部向墩身位置依次開(kāi)展。全部重量達(dá)40%時(shí)，測(cè)量記錄觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高及平面位置坐標(biāo)，每隔2 h測(cè)量一次，要求相鄰兩次觀測(cè)值之差≤2 mm；繼續(xù)壓重至總重量的100%時(shí)，繼續(xù)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)要求同上一步；繼續(xù)加載，直至總重的120%停止并持續(xù)48 h，持續(xù)時(shí)間內(nèi)連續(xù)觀測(cè)各觀測(cè)點(diǎn)，確保沉降穩(wěn)定且經(jīng)監(jiān)理方驗(yàn)收合格后方可卸載。

3 結(jié) 論

總而言之，鐵路大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)具有較高的剛度和整體性，其施工難度相對(duì)較高。在實(shí)踐工作中，提高鐵路大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量就必須強(qiáng)化施工工藝和質(zhì)量控制。相關(guān)工作人員需要重視連續(xù)梁的支座安裝、臨時(shí)支墩、掛籃預(yù)壓、預(yù)應(yīng)力和支架預(yù)壓等施工工藝，并科學(xué)把控這些工序的質(zhì)量控制要點(diǎn)。