高速鐵路特大橋跨鐵路門式墩施工工藝及施工測量

呂鴻，魯文軍，代忠華，左君，李軍，呂東軒

（中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 工程概況

某橋于102#墩（DK237+355.65）處與干武鐵路（K167+658—K167+742）交叉，在102#墩處以鋼蓋梁形式上跨干武線，上部結(jié)構(gòu)為29.1m長鋼蓋梁。上跨干武線采用門式墩形式，102#門式墩墩高13.5m（含鋼梁高度4.2m），橫向凈跨度為22m，上部架設(shè)32m簡支箱梁，門式墩橫梁采用鋼蓋梁結(jié)構(gòu)。為確保鐵路正常運營，加快門式墩施工進(jìn)度，滿足架梁工期要求，有必要針對門式墩施工量測進(jìn)行深入研究。

2 門式墩的結(jié)構(gòu)形式、布置形式及計算分析

2.1 門式墩的結(jié)構(gòu)形式

相比于普通雙柱式橋墩，門式墩柱的間距更大，墩梁連接形式多樣，包含蓋梁與立柱固結(jié)、蓋梁與立柱鉸接等。隨著工程技術(shù)的升級，現(xiàn)階段的蓋梁結(jié)構(gòu)形式較豐富，常見有預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)合結(jié)構(gòu)等。根據(jù)立柱截面形狀的不同主要劃分為圓形和矩形兩大類。門式墩的結(jié)構(gòu)形式包括但不限于雙柱式（或三柱式）預(yù)應(yīng)力混凝土門式墩、鋼結(jié)構(gòu)門式墩、預(yù)應(yīng)力混凝土十字梁，各結(jié)構(gòu)形式的適用性及施工特點不同，因此需根據(jù)實際工程情況做合理的選擇。

2.2 門式墩的布置形式

針對新建鐵路與既有鐵路交叉的情況，如與公路路線或鐵路路線正交、基礎(chǔ)與公路路線平行、墩身與鐵路路線正交，需合理優(yōu)化門式墩的布置方式，盡可能降低不良影響。各布置方式均有優(yōu)缺點，需結(jié)合實際情況進(jìn)行可行性分析，選擇最合適的布置形式。

2.3 門式墩計算分析

雙柱式預(yù)應(yīng)力混凝土門式墩在鐵路工程領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，因此本文著重以此類門式墩為對象展開分析。門式墩屬于三維空間結(jié)構(gòu)，立柱用于承受彎矩、軸力，蓋梁用于承受彎矩、剪力，通過立柱、蓋梁及基礎(chǔ)的結(jié)合構(gòu)成穩(wěn)定可靠的固結(jié)體系。若要計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，則需將立柱、蓋梁及基礎(chǔ)視為整體，此時較為可行的方法是建模計算。具體而言，可分為門式墩平面內(nèi)和平面外兩個部分，前者按框架式結(jié)構(gòu)建模，后者按懸臂結(jié)構(gòu)建模。

3 門式墩施工工藝要點

3.1 支架的搭設(shè)

梁柱支架搭設(shè)時取適量鋼管，將其放置在承重臺上，鋼管的間距約為12m，按照該距離要求布設(shè)3排。鋼管原材料以工字鋼為宜，應(yīng)確保材料的質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在貝雷架上部設(shè)工字鋼，布設(shè)間距約為60cm。于工字鋼的上部設(shè)碗扣架，于架托上設(shè)三排鋼管。在梁柱結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)施工中，需注重對外部加固支架的測算，保證設(shè)置的合理性。通常外部防護(hù)時材料可選用15mm左右的竹膠板，沿豎直方向有序鋪設(shè)到位。取適量質(zhì)量達(dá)標(biāo)的模板用于加固防護(hù)結(jié)構(gòu)的底層鋼筋，保證該部分鋼筋在后續(xù)的施工中無偏位現(xiàn)象。受外力的作用，防護(hù)支架可能會偏移，因此可用方木進(jìn)行捆綁處理，使其具有穩(wěn)定性。橫向支架靠在橋墩處，能減小地基受力，避免地基失穩(wěn)。

3.2 支架的預(yù)壓

支架搭設(shè)成型后進(jìn)入預(yù)壓環(huán)節(jié)，在此期間應(yīng)確定支架的各基本參數(shù)，包括平面位置、彎曲度、頂層高度等，此外支架應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性。支架在確保其承重性能達(dá)到要求后方可投入使用。支架預(yù)壓前需重點做好如下工作：

（1）測算支架的尺寸，將實測數(shù)據(jù)與設(shè)計圖紙對比進(jìn)行分析。

（2）檢查支架的穩(wěn)定狀態(tài)，并密切關(guān)注支架所在現(xiàn)場的基礎(chǔ)是否有足夠的平整性和穩(wěn)定性。

（3）檢查支架的各連接部件，保證構(gòu)件連接的穩(wěn)定性。

（4）檢查支架的模板和橫梁兩部分結(jié)構(gòu)，判斷兩者是否結(jié)合為完整、穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。

（5）檢查支架的位置，若其偏離預(yù)定方向需校正，直至實測位置滿足要求。

（6）檢查支架周邊是否配套防護(hù)網(wǎng)或其他安全防護(hù)設(shè)施，以保證施工的安全性。

（7）加強(qiáng)對作業(yè)人員的安全教育，使每位員工均正確認(rèn)識到規(guī)范作業(yè)的重要性，再以科學(xué)的方法施工。

經(jīng)前述檢查后，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理，然后在底模上進(jìn)行支架預(yù)壓。選用沙袋作為預(yù)壓加載物，先鋪設(shè)一層底模，于該處放置支架，經(jīng)過檢測后獲得支架的各項尺寸參數(shù)，再根據(jù)預(yù)壓方案加載沙袋。預(yù)壓過程中加強(qiáng)觀察，注重信息的采集與記錄，以便根據(jù)信息判斷支架預(yù)壓情況，加深對支架使用特性的認(rèn)識。

3.3 模板的安裝

以吊車為主要施工裝置，由專員操作，將墩蓋梁的模板組合于一體，構(gòu)成完整的模板結(jié)構(gòu)體系。模板安裝時需注重如下幾點：

（1）提前鋪設(shè)一層底模，于該處放置墩蓋梁。

（2）由施工人員根據(jù)工程要求將模板安裝到位，檢測板間縫隙的寬度，以免因縫隙過大而影響模板的連接穩(wěn)定性（后續(xù)可能還會出現(xiàn)板縫處漏漿的現(xiàn)象）。

（3）用雙面膠對模板重疊部位作穩(wěn)定的粘貼處理，以防因前期處理不到位而導(dǎo)致混凝土澆筑時漏漿[1]。

（4）對模板表面適度打磨，也可采取刷涂油性液體的方法，使模板平整、光滑。

3.4 預(yù)應(yīng)力管道的安裝

鋼筋綁扎后開始安裝預(yù)應(yīng)力管道，首先準(zhǔn)確定位，再根據(jù)測量放樣結(jié)果將管道安裝至指定位置，具體要點有：

（1）加強(qiáng)對安裝位置的檢測，若與設(shè)計要求有偏差應(yīng)及時調(diào)整。

（2）靈活調(diào)整支撐板，確保其與管道垂直。

（3）選材方面以金屬波紋管為宜，在使用前加強(qiáng)對材質(zhì)、尺寸等的檢查。

（4）合理設(shè)置錨頭，有效控制張拉。

3.5 混凝土的澆筑及振搗

混凝土施工是門式墩蓋梁施工全流程中的重點環(huán)節(jié)，施工要點包括：

（1）加強(qiáng)對鋼筋位置的檢測與調(diào)整，同時檢查模板的安裝位置、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等，確認(rèn)無誤后方可安排混凝土澆筑施工。

（2）以現(xiàn)場施工要求為準(zhǔn)，由混凝土罐車將拌制好的混凝土運送至現(xiàn)場，及時用于澆筑，盡可能做到隨拌隨用。

（3）混凝土澆筑時輔以振搗措施，可提高混凝土材料的密實性。振搗時，嚴(yán)格控制各點位的振搗時間和振搗設(shè)備的單次移動距離。

（4）混凝土澆搗后，安排抹面收光處理，提高表觀質(zhì)量。

（5）注重養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的溫度、濕度均具有合理性，以便混凝土在良好的條件下有效成型。

4 門式支架的拆除

4.1 基本拆除流程

按照從北向南的順序依次拆除。首先，松動支架頂托，以使設(shè)置在該處的方木及竹膠板能與蓋梁底脫離，然后將兩者抽出，用吊車轉(zhuǎn)運至指定堆放場所。隨后開始拆除碗扣支架，先拆剪刀撐、后拆支架，并將拆除后的構(gòu)件轉(zhuǎn)至指定堆放場所。最后，清除底托及方木。

4.2 防護(hù)附屬設(shè)施的拆除

先全面檢查門式支架，將附著在該處的混凝土塊、小模板等各類雜物清理干凈，然后正式進(jìn)入附屬設(shè)施的拆除環(huán)節(jié)。實際操作中，僅拆除貝雷梁頂部鋪設(shè)的鋼板，不拆除臨邊防護(hù)設(shè)施，將該部分與貝雷梁共同以吊裝的方法轉(zhuǎn)至地面。鋼板拆除遵循“先裝后拆、后裝先拆”的基本原則，且總體上按自北向南的順序拆除。為保證拆除作業(yè)的安全性，安排兩名員工分別站在貝雷梁兩側(cè)協(xié)同作業(yè)。

4.3 貝雷梁的橫移

分別在東西兩側(cè)配套10t倒鏈葫蘆將貝雷梁橫移。正式橫移前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，將倒鏈葫蘆設(shè)置到位并檢查支撐方架的螺栓，若有松動則予以擰緊。

4.4 貝雷梁的吊移

貝雷梁橫移后，將設(shè)置在該處的橫向連接槽鋼清理干凈。吊移時，先在貝雷梁中部系好φ50mm鋼絲繩，于中間兩片貝雷梁上布設(shè)吊點，使其分布在距貝雷梁中點兩邊各2.25m處，以保證吊裝時被吊構(gòu)件的平穩(wěn)性。為精確控制貝雷梁的方向，在其一端拴一根牽引繩。各項準(zhǔn)備工作落實到位后，開始用130t吊車吊起貝雷梁，將其轉(zhuǎn)移至指定的存放區(qū)域。

5 施工測量

5.1 測量數(shù)據(jù)收集準(zhǔn)備工作

控制點坐標(biāo)及高程應(yīng)滿足施工要求：所用的CPⅠ、CPⅡ點精度均滿足規(guī)范要求，具體如表1所示。

表1 CPI、CPII點精確坐標(biāo)

嚴(yán)格按照本標(biāo)段平曲線及豎曲線要求，使用測量坐標(biāo)軟件進(jìn)行計算，數(shù)據(jù)輸入由多人校核[2]。需注意的是，根據(jù)本標(biāo)段實際情況，結(jié)合圖紙，涉及坐標(biāo)換帶、豎曲線超高等輸入必須經(jīng)多人校核。結(jié)合鋼蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸測量與線路關(guān)系繪制CAD圖形，計算坐標(biāo)成果并核對無誤。

5.2 人員及測量設(shè)備

本工程有具備長期測量經(jīng)驗并熟悉測量圖紙的測量人員5人，測量設(shè)備主要包括TCRA1201+R400全站儀和DINI03電子水準(zhǔn)儀。

5.3 測量方法

本次測量使用2點交會的方法放樣，用第3點作為校核以保證放樣精度。后方交會控制點1CPI082、后方交會控制點2CPI083、檢查點3CPI084符合測量施工及放線作業(yè)要求[3]。

全站儀設(shè)站方法采用后方交會注意事項：①兩點測邊后方交會，一般交會角應(yīng)控制在30～150°；②只測角度可能出現(xiàn)危險圓，角度和距離同測不會出現(xiàn)危險圓；③未知點盡量選在已知三角形內(nèi)。

測量組精確定位，控制承臺內(nèi)墩柱、外包鋼板及預(yù)埋鋼板位置，吊裝前測量組提前在門式墩第一次澆筑混凝土面上測放墩柱十字線和頂面高程，同時測設(shè)墩頂預(yù)埋的實際坐標(biāo)，計算出實際坐標(biāo)與設(shè)計坐標(biāo)的偏差，并根據(jù)計算結(jié)果修整鋼梁。施工測量應(yīng)精確放樣，放樣時將中心十字線、輪廓線及高程標(biāo)記在承臺頂及墩頂上，指導(dǎo)現(xiàn)場安裝。認(rèn)真檢查預(yù)埋件尺寸、結(jié)構(gòu)位置等是否符合設(shè)計要求。

5.4 落梁過程的控制工作

（1）指揮吊車整體吊裝，時刻注意吊車工況及其與鋼蓋梁間的夾角、高度，并用對講機(jī)指揮司機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)，平面誤差不得超過±5mm（中心軸位置）和5mm（高程）。

（2）墩身埋設(shè)沉降觀測標(biāo)連續(xù)觀測架梁前后的沉降量變化，如有異常立即向上級匯報，以及時采取措施。

（3）鋼蓋梁焊接完畢后進(jìn)行預(yù)拱度監(jiān)測，在鋼蓋梁兩端及梁中進(jìn)行標(biāo)記，觀測變形量是否正常。

5.5 墩柱施工測量

（1）墩身放樣。墩身施工時用全站儀坐標(biāo)法進(jìn)行放樣。架設(shè)好全站儀、設(shè)站后，根據(jù)墩身設(shè)計坐標(biāo)將墩身的十字軸線放出來。施工隊作業(yè)人員根據(jù)十字軸線彈好墩身的邊線。

（2）墩身高程放樣。首先在承臺或挖井基礎(chǔ)頂面上測量標(biāo)高是否符合墩底設(shè)計高程，如有偏差可采用墊鋼板或剔鑿的方法使標(biāo)高符合要求。墩帽高程用全站儀三角高程法控制，模板安裝完畢后要進(jìn)行檢查，有偏差要調(diào)整至合格為止。

（3）墩身復(fù)核。作業(yè)隊彈出墩身墨線后，用鋼尺按設(shè)計尺寸檢查墩身平面位置，合格后才能立模板。模板支設(shè)完成后，對于直墩可用全站儀測量模板的垂直度，墩身放樣容許偏差為±10mm，高程允許誤差為±10mm，確保模板垂直度符合設(shè)計要求。

5.6 支撐墊石、支座施工測量

在墊石、支座放樣前，首先根據(jù)設(shè)計圖紙計算墊石和支座的設(shè)計坐標(biāo)。墊石放樣須確保準(zhǔn)確，否則可能會導(dǎo)致支座錨栓預(yù)留孔位置錯誤。墊石平面的水平度要在±1mm內(nèi)，高度控制在-4～0mm。墊石和支座允許偏差和檢驗方法如表2所示。

表2 墊石和支座允許偏差

5.7 鋼蓋梁架設(shè)允許偏差和檢驗方法

鋼蓋梁架設(shè)允許偏差和檢驗方法如表3所示。

表3 鋼蓋梁架設(shè)允許偏差和檢驗方法

6 結(jié)語

大跨度預(yù)制鋼蓋梁在臨近既有線施工中應(yīng)以快速、高效、精準(zhǔn)、時效性為主要目的。其中工程測量的作用顯得尤為重要。因此，在門式墩墩柱及鋼蓋梁施工過程中必須對鋼蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行驗收；對墩柱的平面位置及高程精準(zhǔn)測量，標(biāo)記出十字軸線及高程；測量支撐墊石及錨栓孔位置是否滿足精度要求，從而確保蓋梁焊接在天窗時間內(nèi)完成，保證既有線施工安全。