無砟軌道下承式鋼桁結(jié)合梁拼裝監(jiān)控技術(shù)

苗 陽

（中鐵十四局集團建筑工程有限公司 山東濟南 250014）

1 工程概況

成蘭鐵路甲竹寺中橋0#臺～1#臺，橋形布置為80m雙線下承式鋼桁結(jié)合梁，主跨80m，全長82m。主桁節(jié)間長10m，桁寬13.8m，主桁高度11.5m，橋面板總寬12.76m。主桁采用整體節(jié)點三角形腹桿體系下承式無砟軌道橋面鋼桁結(jié)合梁。主桁上、下弦截面均采用焊接箱形截面，腹桿截面采用焊接箱形截面和焊接H形截面。主桁上下弦桿以控制內(nèi)高、內(nèi)寬為基準(zhǔn)，上弦桿外高為1.35m，內(nèi)寬為0.8m，下弦桿外高為1.8m，內(nèi)寬為0.8m。除端腹桿采用對接式拼接外，其余腹桿均為插入式，與主桁整體節(jié)點相連，弦桿內(nèi)寬和對接式腹桿內(nèi)寬相等，插入式腹桿寬為0.8m。支座采用球型鋼支座，橋面板采用C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主桁結(jié)構(gòu)示意見圖1（支架A、支架B、支架C均為臨時鋼管支架）。

圖1 主桁結(jié)構(gòu)示意圖

2 鋼梁場地布置

2.1 存放場建設(shè)要求

鋼梁存放場地應(yīng)堅實平整，道路通暢，無積水，存梁臺座應(yīng)牢固可靠，避免因不均勻沉降導(dǎo)致桿件倒塌或扭曲變形。場地范圍地面碾壓密實后鋪澆8cm厚混凝土地坪，確保鋼梁構(gòu)件不受地面泥漿或塵土污染。為防止雨季對鋼梁構(gòu)件沖刷浸泡造成銹蝕，構(gòu)件要做到下墊上蓋，并做好存放場地的排水。

2.2 存放場設(shè)置

吊車通道和鋼梁桿件存放場布置在橋兩側(cè)。場地長70m，兩側(cè)各寬15m，占地面積約2100m2，按存放1～2個節(jié)間鋼梁桿件考慮。場地內(nèi)設(shè)置下弦存放臺座2個，上弦存放臺座2個，高均為2.1m。斜桿存放臺座4個，平聯(lián)及橫聯(lián)桿件存放在硬化地面上，桿件底部抄墊方木，抄墊高度不小于50cm。臺座采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)拼臺座高度滿足鋼梁桿件底部距地面不小于0.5m的凈空要求。臺座頂面加墊膠皮或木板，以免損傷構(gòu)件涂裝層。場內(nèi)設(shè)置1臺100t履帶吊機。

3 鋼梁桿件的預(yù)拼

3.1 弦桿預(yù)拼

上、下弦桿截面為箱形，在接縫處填板和拼接板用兩個高強螺栓固定在填板側(cè)桿件端部，螺栓適度擰緊即可。為使拼接板和填板的釘孔重合，可先用兩個射釘沖孔，保證吊裝時整體節(jié)點端套插安裝。

3.2 腹桿預(yù)拼

腹桿為箱形截面（全部帶拼接板）和工字形截面（部分帶拼接板），腹桿兩端填板、拼接板用螺栓連在桿件拼接端部。截面為箱形的腹桿，因安裝角度所限，其與上弦桿相連的拼接板不應(yīng)超出腹桿外緣，以使腹桿對位，其余拼接板按設(shè)計位置連接。

3.3 預(yù)拼要求

（1）按照設(shè)計安裝順序圖進行單元組拼，按組拼圖、釘栓圖來清查桿件編號、方向、數(shù)量、板層密貼情況、栓孔重合率、支承節(jié)點磨光頂緊接觸面縫隙。預(yù)拼時要注意各桿件的拼裝位置，確定好方向及孔眼，各鉆孔若有漏鉆及時補鉆。

（2）在基本桿件上畫出栓釘長度區(qū)域線，橋上拼裝的起吊重心位置、單元重量和拼裝方向，在節(jié)點板上標(biāo)出拼裝的螺栓數(shù)目及長度，但標(biāo)線不可進入摩擦面范圍。

（3）螺栓拼裝方向。

①便于螺栓施擰和檢查。

②力求全橋螺栓整齊、美觀、一致。

（4）預(yù)拼單元的重量不得超過吊機的額定起吊重量。

（5）預(yù)拼臺座應(yīng)布置合理，牢固可靠。

（6）預(yù)拼完的鋼梁桿件吊送時，要與架設(shè)相對應(yīng)，按架設(shè)提供的順序編號吊送鋼梁預(yù)拼組件。

（7）桿件預(yù)拼允許偏差和檢驗方法應(yīng)符合《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》中12.2.9條的規(guī)定，見表1。

表1 桿件預(yù)拼允許偏差和檢驗方法

4 臨時鋼管支架施工

4.1 基礎(chǔ)與支架

（1）鋼梁拼裝支架是在各鋼梁節(jié)點下設(shè)置鋼管立柱，鋼管立柱采用Φ325×8mm鋼管，平聯(lián)及剪刀撐采用10#槽鋼與鋼管立柱焊接。以對接及等強連接的方式接長鋼管立柱、平聯(lián)及剪刀撐。拼裝支架采用擴大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面根據(jù)實際地質(zhì)情況進行換填處理，保證地基承載力不小于250kPa。

（2）先對表層進行清理，再準(zhǔn)確放樣基礎(chǔ)的位置，根據(jù)定位的立柱中心點，拉出基礎(chǔ)外邊線，對設(shè)計標(biāo)高進行準(zhǔn)確測量。

（3）基礎(chǔ)施工采用人工作業(yè)。先在基礎(chǔ)四周支立模板，將φ10鋼筋加工成網(wǎng)片，鋪設(shè)在基礎(chǔ)底部并加固模板，隨后埋設(shè)預(yù)埋件。為保證預(yù)埋件的平面位置及標(biāo)高的準(zhǔn)確，預(yù)埋件固定后必須經(jīng)過測量復(fù)核，無誤后方可進行混凝土澆筑。

（4）待混凝土強度滿足要求后，進行鋼管立柱安裝。先對混凝土基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板進行高程復(fù)測，并精確定位出鋼管中心點，由復(fù)測數(shù)據(jù)算出鋼管高度，鋼管要標(biāo)注編號。采用50t吊車對立柱進行安裝，安裝時注意監(jiān)測鋼管的垂直度，管底與預(yù)埋鋼板務(wù)必全面接觸，立柱就位后與預(yù)埋鋼板焊接牢固。在立柱頂端吊裝樁帽和分配梁。樁帽和分配梁之間采用焊接連接，保證焊接質(zhì)量。

（5）支架頂布置主要用于吊梁時節(jié)點或支座處設(shè)置臨時支墊設(shè)施，以便臨時支撐鋼梁或調(diào)整鋼梁標(biāo)高、線型。其次在吊梁完成后支頂鋼梁以便鋼梁順利落放在壓漿完成的支座上。支架頂布置主要包括：支座、剛性墊塊、墊梁、水平千斤頂及豎向千斤頂?shù)?。根?jù)鋼梁安裝需要，在0#、1#橋臺臺頂每片主桁下方設(shè)置1臺500t豎向千斤頂，用于高程調(diào)整，同時設(shè)置80t水平千斤頂，用于調(diào)節(jié)鋼梁縱橫向位移。千斤頂?shù)撞吭O(shè)置墊梁，全部千斤頂必須帶保險箍，具備自鎖功能。

4.2 防止支架基礎(chǔ)下沉措施

（1）在支架基礎(chǔ)設(shè)計時已預(yù)留2倍安全系數(shù)，即使地基承載力小于250kPa也不易造成地基下沉。

（2）采用對地基四周設(shè)置導(dǎo)水槽，把雨水及地表水引至其他低洼處，防止泡軟支架周圍地基。

（3）在鋼梁組拼過程中每天對支架基礎(chǔ)標(biāo)高進行測量，如果發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)下沉，通過在支架頂設(shè)置的液壓油頂來保證鋼梁標(biāo)高，同時觀測地基持續(xù)沉降情況，如果沉降高度達到50mm以上，采取在支架基礎(chǔ)四周二次澆筑混凝土填充，防止支架基礎(chǔ)繼續(xù)下沉。

5 鋼桁結(jié)合梁拼裝監(jiān)測與控制

5.1 控制網(wǎng)復(fù)測

為保證鋼桁結(jié)合梁施工質(zhì)量，架梁前首先要對標(biāo)段內(nèi)施工控制網(wǎng)進行復(fù)測。平面控制網(wǎng)復(fù)測采用GPS靜態(tài)模式，按照《鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101-2016）中二等精度指標(biāo)施測；高程控制網(wǎng)采用水準(zhǔn)測量方法進行，按照國家二等水準(zhǔn)精度指標(biāo)施測。復(fù)測結(jié)果與原值相差在1cm之內(nèi)的延用原值，差值大于1cm的采用新復(fù)測結(jié)果。

5.2 高程上橋

利用Trimble電子水準(zhǔn)儀“中間點測量”功能，測出各鋼管支架頂面梁縫處的高程?！爸虚g點測量”應(yīng)選用兩個水準(zhǔn)點對高程結(jié)果進行檢核，確定無誤后方可作為鋼桁結(jié)合梁高程控制的依據(jù)。

5.3 橋臺墊石測量

鋼桁結(jié)合梁施工前，要對臺頂支撐墊石做竣工測量。墊石頂面上用全站儀精確放樣出墊石及支座的中心線和設(shè)計里程線并彈墨線標(biāo)識。用電子水準(zhǔn)儀對墊石頂面高程進行復(fù)測，并將測量結(jié)果及時報送工程部，以便對墊石進行調(diào)整。支撐墊石施工要滿足《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》中7.3.6條的規(guī)定，見表2。

表2 支承墊石允許偏差

5.4 臨時支架垂直度復(fù)測

鋼桁梁拼裝前要對臨時支架的垂直度進行復(fù)測，即利用全站儀在互為90°的兩個平面方向上觀測臨時支架頂端和底端是否在一條直線上，并吊錘球進行復(fù)核，確保其垂直度在設(shè)計要求范圍內(nèi)。

5.5 主桁中線放樣

在鋼桁結(jié)合梁臨時支架安裝完畢后，要在各支架分配梁頂部精確放樣出距橋中線6.4m的主桁下弦桿中心線，并測量分配梁頂面高程，用于主桁拼裝時下弦桿的精確定位。

5.6 臨時支架的變形監(jiān)測

（1）在鋼桁結(jié)合梁臨時支架安裝完畢后，要在每個支架基礎(chǔ)上做沉降監(jiān)測點，在每個分配梁頂部做位移監(jiān)測點，即對臨時支架進行位移與沉降監(jiān)測。位移監(jiān)測的初始值以正線里程和左線偏距表示，沉降監(jiān)測的初始值以電子水準(zhǔn)儀實測高程表示。每次位移監(jiān)測所用的控制點與沉降監(jiān)測所用的水準(zhǔn)點要固定不變，且均應(yīng)經(jīng)過復(fù)測。

（2）臨時支架的變形監(jiān)測應(yīng)分別在每個節(jié)間兩下弦桿安裝后和每個節(jié)間閉合后進行測量。支架基礎(chǔ)的沉降監(jiān)測點布設(shè)在每個矩形基礎(chǔ)的對角線處，共設(shè)兩點。每次測量完成后，應(yīng)及時計算出本次的沉降、位移量和累計的沉降、位移量并填寫監(jiān)測記錄表，報送工程部，工程部根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)制定補償方案。

5.7 鋼桁結(jié)合梁的拼裝測量

（1）支架法鋼桁結(jié)合梁拼裝一般應(yīng)用于多孔連續(xù)鋼桁結(jié)合梁中首孔的拼裝或單獨一孔鋼桁結(jié)合梁的拼裝。首先按支座中心線在支承墊石頂面上布置鋼墊塊，鋼墊塊布置完成后再拼接鋼桁結(jié)合梁。

（2）拼裝時，在每個下弦桿兩端做出下弦桿中線，對照分配梁頂放樣出的下弦桿中心線來放置每個下弦桿，之后利用全站儀測量下弦桿中心線進行精確調(diào)整，利用水準(zhǔn)儀進行精確高程調(diào)整，直到下弦桿調(diào)整至設(shè)計要求范圍內(nèi)。

（3）腹桿拼裝時，使用錘球進行垂直度控制，腹桿拼裝完畢后安裝上弦桿，上弦桿同樣使用全站儀測量兩端中心線，調(diào)整到位后進行平聯(lián)、門架的安裝。示意圖見圖2。

圖2 平聯(lián)、門架安裝

根據(jù)設(shè)計要求，為保證線路的平順性，鋼梁設(shè)置預(yù)拱度?？缰蓄A(yù)拱度值為恒載+0.5倍靜活載產(chǎn)生的撓度，主桁上拱度設(shè)置通過改變上弦桿拼接縫尺寸實現(xiàn)。鋼梁拼裝時按實設(shè)上拱度數(shù)據(jù)計算各節(jié)點設(shè)計高程，具體預(yù)拱度值見表3。

表3 主桁上拱度設(shè)置

（4）一個節(jié)間拼裝完畢后，要對上、下弦桿進行平面復(fù)測，對下弦桿頂面進行高程復(fù)測，若超出設(shè)計要求，則必須調(diào)整到位。以上是一個循環(huán)的測量工作，以后每個節(jié)間拼裝都按同樣的方法進行測量控制。

5.8 鋼桁結(jié)合梁的定位測量

待整垮鋼梁拼裝完成后，要再次對每個節(jié)間進行平面及高程測量，對梁體兩端進行里程測量，根據(jù)測量結(jié)果進行整體縱、橫移和起落調(diào)整，直到滿足規(guī)范及設(shè)計要求時才能進行支座安裝。

5.9 支座安裝與定位測量

鋼桁結(jié)合梁支座安裝時要使支座底板縱橫向中心線與墊石頂面標(biāo)識的支座中心線完全重合。上板則要考慮因溫度變化對梁體所產(chǎn)生的位移量，所以在支座上板安裝時要預(yù)先設(shè)置位移量（預(yù)偏值），預(yù)偏值由設(shè)計單位提供。安裝時要精確定位預(yù)偏量的位置并對準(zhǔn)支座中心線。

5.10 鋼桁結(jié)合梁拼裝完成

鋼桁梁全部拼裝完成，待臨時支架拆除后澆筑橋面混凝土。

5.11 橋臺的沉降變形觀測

根據(jù)設(shè)計單位下發(fā)的《線下工程沉降變形觀測與評估實施細(xì)則》的相關(guān)要求，在梁體拼裝完成后，要對0#臺和1#臺進行沉降觀測。0#臺樁基礎(chǔ)為摩擦樁，觀測期至少為6個月；1#臺樁基礎(chǔ)為端承樁，觀測期至少為3個月。觀測頻次：第1～3個月，1次/周，第4～6個月，1次/2周。

6 結(jié)語

經(jīng)過各位技術(shù)人員的精誠合作、不懈努力，克服了現(xiàn)場施工難度大、工作強度高、拼裝條件差等眾多不利因素。最終，甲竹寺中橋鋼桁結(jié)合梁按施工計劃順利拼裝完成。拼裝過程中梁體各節(jié)間的平面和高程偏差均在設(shè)計及規(guī)范允許范圍內(nèi)，施工全過程安全可控，拼裝質(zhì)量滿足設(shè)計要求。事實證明針對該鋼桁結(jié)合梁所采用的拼裝監(jiān)控技術(shù)正確、有效。