跨越既有鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁現(xiàn)澆施工技術(shù)研究

李吉利

（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151）

1 引言

隨著橋梁施工水平的不斷提高，連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工在跨越障礙物施工中的應(yīng)用越來越廣泛，通過轉(zhuǎn)體施工，可大大降低障礙物的影響。但轉(zhuǎn)體橋往往受施工方案、拆遷情況、地質(zhì)因素等影響或干擾，從而導(dǎo)致實際可施工周期縮短，嚴重制約現(xiàn)場施工進度。

依據(jù)鄭（州）萬（州）鐵路客運專線北汝河特大橋跨孟平鐵路連續(xù)梁所處鐵路兩側(cè)的地形及墩高設(shè)置情況，通過比較選定的連續(xù)梁大節(jié)段現(xiàn)澆施工方案，最終取得了良好的經(jīng)濟效益，同時也縮短了施工周期。

2 工程概況

鄭萬客專北汝河特大橋地處河南省寶豐縣境內(nèi)，其中579～ 582#墩均為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑布置為（60+100+60）m，與鐵路夾角為51°。橋梁立面總體布置如圖1所示。

圖1 主橋立面布置（單位：cm）

主橋上部結(jié)構(gòu)為單箱單室箱梁、直腹板截面，其中：中支點處箱梁高7.82m，梁底圓曲線變化，跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高4.82m；箱梁頂板寬12.6m，底板寬6.7m，頂板厚37cm，腹板主要厚度為60cm、80cm和100cm，底板厚由跨中的40cm按拋物線逐漸變化至中支點梁根部的120cm；全橋共設(shè)置5道橫隔梁，分別設(shè)于中支點、端支點和中跨跨中截面。各橫隔梁處斷面布置如圖2所示。

圖2 各橫隔梁處橫斷面布置（單位：cm）

3 連續(xù)梁施工技術(shù)方案比較及選擇

如何最大限度地縮短施工周期，主要取決于轉(zhuǎn)體前T構(gòu)的施工方案。連續(xù)梁施工的主要目的是根據(jù)現(xiàn)場實際情況，制定合理的施工方案，以達到在不增加過多成本的情況下最大限度地節(jié)省工期，保證順利轉(zhuǎn)體，不影響后續(xù)架梁節(jié)點。按照實地情況，可以采用以下兩種技術(shù)方案：

方案一：懸臂澆筑法。連續(xù)梁單T構(gòu)分13個塊段（0#～ 13#），其中0#塊段長14m，其余塊段長2.5～ 4m。主要施工設(shè)備是一對能行走的掛籃，掛籃在已張拉節(jié)段且與墩身固結(jié)的梁端上移動，然后用掛籃作為平臺逐段綁扎鋼筋、立模、澆筑混凝土和預(yù)應(yīng)力施工，完成本段后再移動掛籃到下一節(jié)段施工，循序前行，直至完成T構(gòu)施工。懸臂澆筑連續(xù)梁立面布置如圖3所示。

圖3 懸臂澆筑連續(xù)梁立面布置（單位：cm）

方案二：大節(jié)段支架現(xiàn)澆施工。連續(xù)梁單T構(gòu)分3個塊段（A0#、A1#、B1#），長度分別為38m、30m和30m，即懸臂澆筑的節(jié)段合并成一個支架現(xiàn)澆大節(jié)段。在橋梁側(cè)位搭設(shè)支架，然后在支架上方進行模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力施工等。連續(xù)梁大節(jié)段現(xiàn)澆立面布置如圖4所示。

圖4 連續(xù)梁大節(jié)段現(xiàn)澆立面布置（單位：cm）

為了驗證方案的可行性，對上述兩種方案的優(yōu)缺點進行了對比（見表1）。由于581#主墩位受高壓電力拆遷影響，加上轉(zhuǎn)體前受冬季施工、春運天窗等因素影響，在有效施工周期內(nèi)完成連續(xù)梁合龍十分困難。因此，根據(jù)方案對比及工期策劃，該連續(xù)梁T構(gòu)施工決定采用方案二，即大節(jié)段支架現(xiàn)澆技術(shù)。

表1 兩種技術(shù)方案優(yōu)缺點對比

4 支架設(shè)計

由于該橋既有線兩側(cè)地表下1～ 2m范圍內(nèi)均為腐殖土，且常年被水浸泡，地基承載力較低，經(jīng)研究決定，支架方式采用梁柱式支架，即“樁+條形基礎(chǔ)+鋼管柱+工字鋼橫梁+貝雷梁+分布工字鋼”組合結(jié)構(gòu)。

本連續(xù)梁懸臂T構(gòu)現(xiàn)澆模板的支撐架平臺采用水平布置設(shè)計，并根據(jù)梁體向上弧度形式進行優(yōu)化調(diào)整，以達到縮小碗扣架高度的目的，結(jié)合澆筑段落長度設(shè)計采用兩臺階支撐柱結(jié)構(gòu)形式，連續(xù)梁現(xiàn)澆模板支撐架總體布置如圖5、圖6所示。

圖5 連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架順橋向布置（單位：cm）

圖6 連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架橫橋向布置（單位：cm）

貝雷桁架采用標準貝雷梁，單片長3m、高1.5m。從A～ C截面按（9.7+7.5）m兩跨連續(xù)梁設(shè)置，一律采用24排普通型貝雷桁架，每兩排組成一組穩(wěn)定桁架，共計9組，在對應(yīng)于腹板下的兩組70cm間隔桁撐架中間夾持3片貝雷桁架，夾持貝雷桁架梁使用對拉精軋螺紋鋼筋鎖緊至牢固；從C～ F截面按（7.5+9.0+10.5）m三跨連續(xù)梁設(shè)置，一律采用20排普通型貝雷桁架，每兩排組成一組穩(wěn)定桁架，共計9組。各橫斷面處貝雷桁架布置見圖6。

貝雷桁架梁頂上橫橋向鋪設(shè)小型工字鋼梁，再采用扣碗式滿堂腳手架接高找齊，直接支撐箱梁底模結(jié)構(gòu)，箱梁底模為小方木、竹膠板結(jié)構(gòu)。支撐架總寬度根據(jù)施工作業(yè)平臺寬度需要設(shè)置，每邊預(yù)留寬度不少于1m，且總寬度不少于14.6m。兩側(cè)均設(shè)置施工作業(yè)安全防護欄，其高度不得小于1.5m。

5 支架施工

5.1 基礎(chǔ)施工

根據(jù)現(xiàn)場情況，由于承載力不能滿足要求，因此，采用旋挖鉆施工樁基，然后再施作條形基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)施工時，注意控制好基礎(chǔ)頂面標高，并預(yù)埋支墩連接件。施工結(jié)束后，根據(jù)現(xiàn)場地形情況開挖臨時排水溝，以防止基礎(chǔ)區(qū)域積水，降低基礎(chǔ)承載能力。

5.2 支架施工

鋼支墩全部用Φ630螺旋鋼管（δ=10mm），鋼管長度根據(jù)條形基礎(chǔ)標高進行配置，鋼管之間用法蘭連接，鋼管支柱縱橫向均采用剪刀撐（10#槽鋼）進行連接，增強支架的整體穩(wěn)定性；鋼管支柱上下安裝2cm厚鋼板進行應(yīng)力分散，短節(jié)鋼管安裝在底部，鋼管柱頂部安裝砂箱以調(diào)整標高，砂箱與鋼管柱頂鋼板滿焊，保證穩(wěn)定性。鋼管支撐柱與基礎(chǔ)之間采用栓接，連接螺栓用直徑Φ25mm或Φ32mm精軋螺紋鋼筋進行錨栓連接；錨栓為后鉆孔灌漿預(yù)埋，且預(yù)埋深度不少于30cm、外露長度不小于15cm。

安裝鋼支墩時，需嚴格控制頂面標高，保證標高一致；各鋼管之間用法蘭連接螺栓，需正反錯位安裝；剪刀撐與鋼管柱之間的焊接要牢固、穩(wěn)定、可靠。

橫梁工字鋼采用雙拼、三拼56b工字鋼，其中B、D斷面采用三拼外，其余斷面采用雙拼，橫梁均水平并靠攏使用。除簡支梁B處支架頂部設(shè)置三拼56b工字鋼外，其余鋼管柱頂面均設(shè)置雙拼56b工字鋼。對拼工字鋼需橫橋向置于鋼管頂面鋼板上，且在靠近工字鋼邊緣處各焊一個擋板，以防止工字鋼移動。支墩頂對拼工字鋼上下表面之間使用δ=10mm鋼板進行對焊連接，并在對應(yīng)鋼管立柱處的腹板位置按15cm間距設(shè)置加勁板（δ=10mm），以防止橫梁局部失穩(wěn)。

貝雷梁采用標準貝雷梁，事先根據(jù)設(shè)計方案在地面拼裝，并在安裝前做好分組連接。用油漆在工字鋼橫梁上標出各組貝雷梁的位置，然后，用吊車將已連接的貝雷梁按先中間后兩邊的順序吊裝到位。貝雷梁縱向布置采用標準連接架連接，在貝雷梁所對應(yīng)的支墩位置及支架結(jié)構(gòu)跨中位置均設(shè)置通長橫向連接，保證貝雷梁整體穩(wěn)定性。

安裝完畢后，在貝雷梁上鋪設(shè)12m長的120工字鋼，工字鋼間距為60cm，并用U型鋼筋將分布工字鋼與貝雷梁連接，每根分布工字鋼至少固定三處。

為方便拆除模板，在分布工字鋼上放置底托，然后安裝支架。支架搭設(shè)時，橫斷面翼緣板位置間距為90cm、腹板下間距為30cm、底板下間距為60cm；縱斷面腹板及底板處間距為60cm、翼緣板位置縱向間距為120cm，為了保證支架整體穩(wěn)定，在支架間設(shè)剪刀撐、掃地桿，再安放分配梁和方木，最后鋪設(shè)底模和側(cè)模。

5.3 支架預(yù)壓

用預(yù)制混凝土塊模擬混凝土箱梁的重量分布，分別按基準荷載的60%、100%、120%對支架進行逐級加載試驗，在堆載過程中，按施工過程中混凝土澆筑順序（縱向由梁端向中跨對稱加載，橫向由兩側(cè)向中間對稱加載，從第一層依次向第二層、第三層疊加）進行壓重物堆碼。每級加載完成后1h進行變形觀測，以后間隔6h繼續(xù)監(jiān)測，當相鄰兩次監(jiān)測位移平均值之差不大于2mm時，方可繼續(xù)加載，全部加載完成后，間隔6h監(jiān)測各監(jiān)測點的位移；當連續(xù)12h監(jiān)測位移平均值之差不大于2mm時，可卸載加壓荷載，卸載完成6h后監(jiān)測記錄各監(jiān)測點位移。用預(yù)壓前、預(yù)壓期、穩(wěn)定期、卸載后的標高觀測值算出支架總下沉值（預(yù)壓前～ 穩(wěn)定期），計算彈性變形量（卸載后～ 穩(wěn)定期）和非彈性變形量（預(yù)壓前～ 卸載后）。

根據(jù)梁體自重和動荷載等對壓重物進行配置，在預(yù)壓過程中進行精確水準測量，可測定梁段荷載作用下支架產(chǎn)生的彈性變形值。將彈性變形值與施工設(shè)計中提出的其他因素需要設(shè)置的預(yù)拱度值疊加，計算出實際施工所需的預(yù)拱度值，然后根據(jù)計算值確定底模板標高。預(yù)壓觀測點布置如圖7所示。

圖7 預(yù)壓觀測點布置

預(yù)壓完成后，以大節(jié)段為單元依次綁扎鋼筋，安裝波紋管、襯管、內(nèi)模、預(yù)埋件，澆筑，養(yǎng)護和張拉、壓漿施工。

6 兩種方案經(jīng)濟對比

為驗證方案二的可行性，對比研究了兩種技術(shù)方案增加的工程量及經(jīng)濟性，兩種技術(shù)方案工程量對比見表2。

表2 兩種技術(shù)方案工程量對比

經(jīng)方案對比，若采用第二種方案，主梁材料費用增加8萬元、人工費用減少51萬元、租賃費用增加142萬元，合計增加成本99萬元。根據(jù)第二種方案，該橋于2018年1月10日順利轉(zhuǎn)體，實際提前65d建成，按項目單日成本2萬元/d計算，比第一種方案節(jié)省31萬元，經(jīng)濟效益與社會效益可觀。

7 結(jié)語

雖然轉(zhuǎn)體施工技術(shù)日趨成熟，但轉(zhuǎn)體橋在跨越既有線時，常常受信號、電力等因素影響，導(dǎo)致作業(yè)面遲遲不能按期開工，加之冬季和春運的影響，其有效施工周期短，T構(gòu)連續(xù)梁的施工方案選擇尤為重要。如何既能快速施工，又能降低成本，還需進一步結(jié)合現(xiàn)場情況進行總結(jié)對比，在設(shè)計階段就應(yīng)因地制宜設(shè)計通用橋圖，避免由于施工進度問題而導(dǎo)致盲目趕工期，增加施工風險和成本投入。