左智君
摘 要:寧岢線22號橋為3孔8m鋼筋混凝土單線π型梁橋,每孔梁由兩片分片式π型梁組成,梁長8.46m,每片梁重22t,高1.25m,寬1.92m。在橋梁檢測中發(fā)現,梁體腹板中出現大量豎向裂縫,已嚴重危及行車安全,急需換梁改造。新梁采用分片式鋼筋混凝土T梁,梁長與原梁相同,梁高1.1m,梁寬1.92m,橋總寬3.9m,支座采用球形鋼支座,支座高度130mm。鑒于寧岢線運輸繁忙,且該橋高度較小,為了實現在維修天窗點內完成施工作業(yè),采用橫向置換法施工。該方案具有較好的安全性及可操作性,對同類工程有一定的借鑒意義。
關鍵詞:鐵路橋梁;換梁;橫向置換;設計方案;施工工藝
1.工程概況
寧岢線為國家Ⅰ級電氣化鐵路、單線,始建于1967年,該線22號橋中心里程K36+492,為3孔8m鋼筋混凝土π型梁橋橋梁全長30.5m,梁長均為8.46m;橋梁中跨跨越道路,路寬4m,限高3.9m。
由于建成年代久遠,且隨著鐵路運量的增大,該橋梁體腹板發(fā)展出了大量的豎向裂縫,且由于橋下車輛撞擊,梁體腹板底部存在大量掉塊露筋現象。經檢測認為,該橋病害已危及鐵路運營安全,建議在條件允許的情況下盡快換梁。
該橋橫向由兩片分片式鋼筋混凝土π型梁組成,每片梁重22t,梁高125cm,梁寬192cm,橋寬390cm。梁體橫斷面如圖1所示。
2.梁型方案及施工方法比選
2.1 梁型方案
既有線小跨度橋梁換梁可供選擇的梁型方案較多,分片式板梁、T型梁、整體式板梁等均可以作為考慮方案。
1)分片式板式梁方案
2)T型梁方案
3)整體式板梁方案
由以上圖表中可以得出:
(1)整體式板梁由于制作寬度太寬,無法選擇梁場預制+公路運輸的方式,現場預制又難以保證制作質量,兼之其自重較既有梁增加較大,因此該梁型不具有明顯優(yōu)勢;
(2)T型梁及分片式板梁由于其制作寬度較小,均可以通過梁場預制+公路運輸的方式實現,因此在施工中均可行。
(3)T型梁自重較原梁體輕3t,分片式板梁較原梁體重4t,分片式板梁對下部結構影響較大,相比之下T型梁更具有優(yōu)勢。
2.2 施工方法比選
鑒于既有線運輸較繁忙的特點,本次研究考慮在維修天窗點內實施換梁。維修天窗點內換梁常用的施工方法有架橋機法、大噸位吊車法、橫向置換法。
1)架橋機法:架橋機可以利用既有鐵路線走行到橋頭,無需搭設臨時滑道,工法成熟、安全。但寧岢線為電氣化鐵路,采用架橋機架設需撥移電氣化接觸網線,且架橋機的拼裝耗時較對行車影響較大,故無法采用線上架橋機法。
2)大噸位吊車法:利用大噸位汽車吊吊裝梁體,施工方法簡單,作業(yè)靈活,用時較短,但新梁就為精度差,且需要撥移電氣化接觸網線,并對軌排進行切割吊裝及焊接,封鎖點內作業(yè)量大,換梁耗時較大,風險高,不確定性較大。
3)橫向置換法:線下布設垂直于鐵路的滑道,利用臺車移出舊梁,汽車吊將舊梁吊往他處堆放,并將新梁放置于臺車上,用臺車將新梁移至準確位置后放置就位。橫向置換法的優(yōu)勢有:可以在天窗點外進行所有不涉及既有線的施工作業(yè),對運營線路的影響最小。對既有線的破壞最小,且無需遷改電氣化鐵路的接觸網,工程造價較低,用時較短。施工中無需吊裝軌排,無需考慮鋼軌的切割及焊接。節(jié)省時間工序簡單,能有效地保證新梁的精準就位,便于施工,作業(yè)風險小。
綜上所述,采用大噸位吊車法和橫向置換法均可用于該橋的換梁施工,但從安全性、施工的可控性、梁體就位的精確度及對既有線的影響來考慮,此次換梁采用橫向置換法更為合適。
2.3 橫向置換法換梁施工工序
換梁施工主要工序:
1)施工準備:該橋橋下有道路一條,為通向周圍某廠區(qū)的道路,施工需對該道路斷道處理,并拆除橋梁左側道路限高架;平整橋下場地,并夯實硬化。
2)封鎖點外施工:本橋換梁需對橋下雙柱式橋墩進行橫向加固,在雙柱中間增設橫隔板,該項工作在施工單位進場后即可施工,待橫隔板混凝土達到設計強度后方可進行換梁施工。
3)鋪設架梁滑道,在滑道上組裝新、舊梁臺車,考慮新梁從線路右側進入,舊梁從線路左側出,需將架梁滑道鋪設至橋梁左側外邊緣5m以上,用以存放舊梁臺車。
4)線上準備工作:現狀橋梁兩側均敷設有通信、信號電纜,換梁施工前需先行拆除所更換梁孔兩側欄桿及人行道板托架,兩側通信信號電纜架高至相鄰橋孔欄桿扶手高度處并進行穩(wěn)妥防護。利用換梁封鎖點前的天窗時間對長鋼軌進行割接和應力放散,完成換梁前的準備工作。
5)在新梁臺車上組裝新梁,并在梁上放置道砟及枕木,梁底安裝支座,確保后續(xù)線路恢復工作量壓縮到最少,用時最短。
6)換梁天窗點內線路封鎖后,拆除所更換梁孔上軌枕扣件,并將線路頂升約50cm,確保舊梁有頂升空間;將舊梁頂起并從左側移出梁孔范圍內放置,后續(xù)利用吊車將舊梁吊至鐵路限界外暫存。對墩臺頂面進行整治,整平后放置鋼墊塊,啟動臺車將新梁運至梁孔位置處精準就位。
7)修整、恢復線路,安設人行道托架及欄桿,混凝土包打剛墊塊形成墊石。
8)按照上述工序依次更換其余兩孔梁,全部更換完成后恢復橋下路面及限高架,換梁施工全部完成。
3.設計要點
要在有限時長的天窗點內完成換梁,需盡量減少天窗點內的施工內容,降低施工難度,因此在設計中要充分考慮現場實際情況,合理安排每一個關鍵的施工節(jié)點,以確保施工中不出現影響施工進度的意外情況。
換梁施工中用時最多的工序在于支座墊石的處理及新梁的就位。該橋軌底~墩頂的高度185cm,其中道砟厚度維持現狀50cm不變,所采用的T型梁梁高110cm,支座高度+墊石高度=25cm。為了最大限度運營過程中支座維修工作,同時滿足現行規(guī)范,s設計新梁采用球形鋼支座。在充分調研的基礎上,選用支座高度為150mm的球形鋼支座作為新梁的支座。支座下設置高度100mm的剛墊塊,后續(xù)將鋼墊塊用混凝土包打形成墊石。
新梁的自重較舊梁降低13.6%,但橋墩柱間增設橫隔板需增加4m3,為保證鐵路運營安全,對更換新梁后的既有橋梁下部結構進行檢算。檢算結果表明:既有橋墩考慮橫隔板后結構受力能滿足使用要求;考慮多年運營條件下地基承載力的提高后,地基承載力亦能滿足要求。
4.施工關鍵技術
為了保證鐵路能按時開通,需盡量精簡天窗點內的工作,采取的措施入下:
1)精簡線上工作量。本施工最大限度的保留了線上部分,無縫線路在前面天窗點內進行應力放散和切割,換梁施工時將軌排頂起0.5m以保證梁體橫向進出,最大限度降低了線上工作量。
2)提前在新梁上放置道碴,節(jié)省換梁后的鋪碴時間。
3)提前在新梁下安裝支座,并調整好支座位置,完成支座上鋼板與梁體的連接,天窗點內僅需進行下鋼板與墊石的連接固定。
5.結語
寧岢線22號橋換梁采用T型梁,梁體高度較舊梁低15cm,軌底~墩頂高度保持現狀185cm不變,新梁較舊梁重量降低6t左右,用時由于下部結構改造,增加4.5m3混凝土,總體重量增加在安全范圍內,地基承載力滿足要求,對既有線影響降到最低。通過多架梁工藝的詳細研究,保證了無需對接觸網線進行遷改的同時,將天窗點內的作業(yè)量減少到最低。同時結合施工工序,對換梁施工中的關鍵問題采取了針對性的措施,順利完成了換梁工作。
參考文獻
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