大型鐵路橋梁的道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工技術(shù)

張 艷

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300000)

在大型鐵路橋梁工程項(xiàng)目施工中，道岔連續(xù)梁支架是各道工序有效開展的關(guān)鍵，支架搭設(shè)完成之后，為驗(yàn)證支架的穩(wěn)定性、安全性、強(qiáng)度和承載力等是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行預(yù)壓施工。道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓和普通支架預(yù)壓相比，技術(shù)更加復(fù)雜，對施工人員的技術(shù)水平以及預(yù)壓施工技術(shù)方案的有效落實(shí)都有很大影響。任何一個(gè)細(xì)節(jié)控制不當(dāng)，都會(huì)影響最終的預(yù)壓效果，甚至?xí){到工序模板搭設(shè)、鋼筋綁扎、混凝土施工的安全性，需要結(jié)合施工中存在的重點(diǎn)、難點(diǎn)，采取有針對性的施工技術(shù)，以提升預(yù)壓效果。故此，以下開展對大型鐵路橋梁的道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工技術(shù)的分析研究。

1 工程概述

石濟(jì)客運(yùn)專線項(xiàng)目一分部承建的是5#～11#橋墩間的混凝土道岔連續(xù)梁。本梁為6跨連續(xù)梁，第1跨長32.6 m，中間4跨分別長32.7 m，最后1跨長32.6 m，預(yù)應(yīng)力混凝土道岔連續(xù)箱梁，梁全長196 m。梁體為等高度、變寬的斜腹板箱梁結(jié)構(gòu)。箱體為單箱單室，梁高2.6 m，高跨比1∶12.6，箱梁頂板12.2～13.2 m，底板寬6.3 m，頂板厚40 cm，底板厚度37 cm，腹板厚度由50 cm變化至75,90 cm。箱梁兩側(cè)腹板與頂板相交處均采用圓弧倒角過渡。梁體在端部和墩頂處共設(shè)置了7道橫隔板，端部橫隔板厚度為1.5 m，墩頂橫隔板厚度為1.8 m,并在橫隔板上均設(shè)過人孔洞。本次預(yù)壓以5#～6#支架及7#～8#支架為代表進(jìn)行試驗(yàn)。支架采用貝雷梁支架施工，下部結(jié)構(gòu)為鋼管立柱及H型鋼橫梁支撐，橫梁上采用單層27排貝雷梁桁架。

2 支架預(yù)壓施工

2.1 施工準(zhǔn)備

和常規(guī)支架預(yù)壓相比，大型鐵路橋梁的道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工對各項(xiàng)施工技術(shù)的落實(shí)和應(yīng)用有嚴(yán)格要求，因此需切實(shí)做好預(yù)壓前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，并組織施工人員學(xué)習(xí)道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工的相關(guān)規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以便對道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工方案和相關(guān)技術(shù)有充足的掌握，同時(shí)做好機(jī)械及材料準(zhǔn)備(表1)，保證施工質(zhì)量和安全。

表1 預(yù)壓鋼筋統(tǒng)計(jì)表

2.2 支架預(yù)壓流程

支架預(yù)壓流程多，質(zhì)量控制難度大，道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工流程圖如圖1所示。從圖1可以看出:本工程道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工工序比較多，而且每道工序都有良好的銜接，如何有效把控每道工序的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)有效“無縫對接”，是本次支架預(yù)壓施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

圖1 道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工流程圖

2.3 支架預(yù)壓加載

案例工程混凝土自質(zhì)量26 kN/m3，加上人員、鋼模板、木模板、施工機(jī)具，其余荷載不計(jì)。布載區(qū)域5#～6#及7#～8#之間跨中兩排立柱之間區(qū)域，長度為28 m。加載前測量班對布置點(diǎn)吊尺進(jìn)行測量、檢查，取得初始數(shù)據(jù)后進(jìn)行加載，主要荷載如表2所示。本工程道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓范圍選擇5#～6#墩、7#～8#墩之間，在此孔梁中間兩排立柱之間28 m，橫向12 m作為預(yù)壓范圍。利用現(xiàn)有盤條、直條鋼筋作為預(yù)壓試件，布載施工分3個(gè)等級，進(jìn)行逐級加載。

表2 主要荷載情況表 單位：t

2.3.1 一級加載

一級加載重范圍為0%～60%，加載重至512 t。第1層布設(shè)12 m長的螺紋鋼，每隔40 cm布設(shè)一捆，在吊放鋼筋之前，為保證每捆鋼筋吊放位置的準(zhǔn)確性，提升預(yù)壓的運(yùn)行效果，要提前用墨線做好分格?？稍诳缰?8 m的位置吊放鋼筋，共計(jì)吊放70捆，再從跨中向兩端開始逐步均勻吊放，不平衡的橫捆數(shù)量不能超過3捆。第2層布設(shè)12 m長的螺紋鋼，也是每隔40 cm布設(shè)一捆，吊放到第1層鋼筋空隙中線之上，共計(jì)吊放69 捆，從跨中向兩端均勻吊放，不平衡的捆數(shù)不超過3捆。第3層在中間開始，每隔40 cm吊放一捆，再吊裝其余的30捆12 m鋼筋，需要提前確定好吊放位置邊線，從跨中開始逐步向兩端均勻吊放[3]。但需要保證支架兩端位置能夠空出第2級加載位置，不平衡橫捆數(shù)也不能超過3捆。一級荷載(60%加載重)斷面如圖2所示。3層全部吊裝預(yù)壓完成后，不能立即卸荷，而是需要持續(xù)觀察變形情況，控制持荷的時(shí)間不小于1 h，計(jì)算出沉降量，測量完成后，持荷2 h后，才能進(jìn)行二級加載。

圖2 第一級荷載(60%)斷面圖(單位：cm)

2.3.2 二級加載

二級加載重范圍為60%～100%，增加的加載重達(dá)341.4 t。在梁兩端7.8 m的范圍內(nèi)鋪設(shè)9 m長的螺紋鋼，每隔40 cm布設(shè)一捆，放置在第2層鋼筋的空隙中線之上，每端放置18捆。梁體中間7.5 m處吊放5捆盤條，盤條每隔1.4 m布設(shè)一排，共計(jì)布設(shè)15 排[4]。詳細(xì)標(biāo)記出跨中、縱向中線位置，要盡量從跨中逐步向兩端進(jìn)行均勻吊放，跨中不平衡橫捆數(shù)不超過6捆，同時(shí)在梁部采用墊木、鋼管等邊緣盤條進(jìn)行有效的固定和限位，以免發(fā)生滑落，引發(fā)安全問題，共計(jì)布設(shè)75捆。具體的鋼筋堆載形式如圖3所示。二級預(yù)壓完成后，不能立即卸荷，而是需要持續(xù)觀察變形情況，控制持荷的時(shí)間不小于1 h，計(jì)算出沉降量。測量完成，持荷2 h后，才能進(jìn)行3級加載[5]。

圖3 第2級荷載(100%)斷面(單位：cm)

2.3.3 三級加載

第3級從二級加載到120%的加載重，增加加載重170.6 t。在進(jìn)行第3級加載時(shí)，梁體中間6.0 m的位置吊放4 捆盤條，每隔1.4 m布設(shè)一排，共計(jì)14 排。明確標(biāo)記出跨中、縱向中線位置，從跨中向連段進(jìn)行均勻吊放，不平衡橫捆數(shù)不能超過4捆，共計(jì)布設(shè)56 捆，具體的鋼筋堆載形式如圖4所示。梁體中間6.0 m(中線兩側(cè)范圍)吊放4捆盤條，盤條每隔1.4 m一排放置，共14 排。標(biāo)記出跨中、縱向中線位置，從跨中向兩端均勻吊放，不平衡橫捆數(shù)不超過4 捆，共56 捆。三級預(yù)壓完成后，不能立即卸荷，而是需要持續(xù)觀察變形情況，控制持荷的時(shí)間不小于6 h，計(jì)算出沉降量。測量完成后，再按照和加載順序相反的方向進(jìn)行逐層卸載，在上一層未卸載完成之前，不能進(jìn)行下一層卸載。

圖4 第3級荷載(120%)斷面(單位：cm)

2.4 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

案例工程在進(jìn)行道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工中，由于規(guī)模比較大，分級加載，每級加載都需要進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，才能獲得道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓效果。如何有效布設(shè)每個(gè)測點(diǎn)，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行全面分析，也是道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一[6]。本工程在道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓試驗(yàn)中，測點(diǎn)主要布設(shè)在支撐鋼管樁的邊緣(縱向)及中點(diǎn)處，具體的監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)情況如圖5所示。

圖5 道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓監(jiān)測點(diǎn)布置圖(單位：m)

在本工程道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工中共布設(shè)了5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，在兩側(cè)翼緣板上及兩腹梁之上各布設(shè)一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，另一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在梁中心線底板之上。在7#～8#橋墩之間的貝雷梁處設(shè)置 35個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)采用3m長鋼筋焊接在貝雷梁頂部。7#～8#墩中間的臨時(shí)支柱監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在支撐鋼管上，每個(gè)承臺(tái)支柱處設(shè)置4個(gè)點(diǎn)，設(shè)置位置同上，共2排8個(gè)點(diǎn)。5#～6#支架監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置與7#～8#支架的監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)一致。

3 道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工質(zhì)量控制

在本次預(yù)壓施工中，為保證施工質(zhì)量，需從以下幾個(gè)方面強(qiáng)化施工效果：1) 在從0% ～120%加載質(zhì)量3個(gè)階段的過程中，每個(gè)階段加載的鋼筋需對稱布置，且每級加載完成后，需持荷1 h進(jìn)行變形觀測。全部加載完成后，每間隔6 h對連續(xù)梁支架沉降量進(jìn)行1次監(jiān)測，當(dāng)連續(xù)2次監(jiān)測的沉降量平均值小于2 mm后，才能終止沉降觀測，進(jìn)行下一級加載。2) 在進(jìn)行箱梁加載時(shí)，要詳細(xì)記錄加載時(shí)間、位置及噸位，并對稱加載，測量人員進(jìn)行現(xiàn)場觀測跟蹤。未經(jīng)觀測不能進(jìn)行下一級荷載。每完成一級加載應(yīng)暫停一段時(shí)間，每2 h觀測1次，并檢查支架，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止加載，及時(shí)分析，采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。3) 每加載一級都要測試所有標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)據(jù)。如發(fā)現(xiàn)局部變形過大時(shí)停止加載，對體系進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)后方可繼續(xù)加載。卸載時(shí)每級卸載均待觀察完成，做好記錄后再卸至下一級荷載，測量記錄支架的彈性恢復(fù)情況。4) 根據(jù)預(yù)壓試驗(yàn)結(jié)果，明確支架的彈性變形和非彈性變形情況，結(jié)合梁部設(shè)計(jì)標(biāo)高及拱度，調(diào)整支架標(biāo)高。

4 結(jié) 語

綜上所述，結(jié)合工程實(shí)例，分析了大型鐵路橋梁的道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工技術(shù)，結(jié)果表明，道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工是大型鐵路橋梁施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是比較重要的工序，對后期施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度的影響比較大。為保證施工質(zhì)量，需要針對技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜、流程多，質(zhì)量控制難度大，監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)和測量結(jié)果分析難度大等問題，采取科學(xué)有效的方法，才能更好地保證支架的穩(wěn)定性，為后期其他工序的順利施工營造良好的條件，值得類似工程在施工中高度重視。