鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)研究

張建忠

(長江沿岸鐵路集團(tuán)股份有限公司 湖北武漢 430062)

隨著鐵路客運專線的發(fā)展，橋梁所占的比例越來越大，連續(xù)梁比重也隨之增加。由于連續(xù)梁為超靜定結(jié)構(gòu)，具有跨度大、跨中彎矩?fù)隙刃?，與簡支梁相比在跨越河道、公路上有較大優(yōu)勢，掛籃法懸臂澆筑工藝得到越來越廣泛的應(yīng)用[1]。客運專線橋梁結(jié)構(gòu)、荷載分布具有自身的獨特性，對徐變上拱、橋梁線性、結(jié)構(gòu)尺寸等要求較為嚴(yán)格，同時掛籃構(gòu)件繁多，不同工況各部位受力具有明顯差異，施工工序多，安全威脅大。因此，掛籃施工中對控制點的布控與管理是客運專線連續(xù)梁掛籃施工的重中之重[2]。本文以某客運專線的橋梁施工為例進(jìn)行分析。

1 工程概況

某鐵路工程設(shè)計行駛速度為350 km/h，其中某座連續(xù)梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，梁跨總長為113 m，連續(xù)梁的中跨合攏段和邊跨合攏段的梁體高度均為2.7 m，中支點梁體高度為3.8 m，邊跨直線段的長度11 m，連續(xù)梁端口和支座中心線之間的距離為0.8 m。工程采用掛籃技術(shù)進(jìn)行連續(xù)梁施工，各個節(jié)段混凝土全截面一次性澆筑完成。

2 掛籃施工的控制關(guān)鍵

（1）合理的靜載預(yù)壓及觀測分析是掛籃及支架系統(tǒng)起到良好效果的首要關(guān)鍵，預(yù)壓時模擬梁體重量在單位平面上的分配情況，并考慮適當(dāng)?shù)陌踩ＷC系數(shù)。

（2）掛籃行走時認(rèn)真檢查懸吊系統(tǒng)是否連接穩(wěn)固，檢查行走系統(tǒng)軌道移動是否正常，縱梁滑移均衡一致，同時，“T”構(gòu)上的兩副掛籃應(yīng)整體同步移動、同步錨固[3]。

（3）在進(jìn)行掛籃施工的過程中要配置斜拉梁和斜拉帶，并通過對斜拉帶和斜拉梁的位置進(jìn)行合理的布置來相互進(jìn)行牽制，確保橋梁梁體受力的均衡性，避免出現(xiàn)變形和裂縫。

（4）在使用此技術(shù)進(jìn)行施工時，需要做好結(jié)構(gòu)受力端的加固處理工作，定期檢查錨固構(gòu)件破損程度。

（5）預(yù)應(yīng)力體系是連續(xù)梁受力承重的主要結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力施工對梁體線形影響很大，也關(guān)系到掛籃能否及時卸荷行走、各工序順利循環(huán)等。

3 掛籃總體結(jié)構(gòu)形式探討

3.1 結(jié)構(gòu)組成與要求

組成掛籃結(jié)構(gòu)的各系統(tǒng)包括主桁架、底模平臺、模板系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、走行系統(tǒng)等。掛籃要求各構(gòu)件除滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求外，還必須有足夠的剛度，在澆筑混凝土?xí)r其前段撓度＜20 mm。

3.2 各結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

3.2.1 主桁架

主桁架是掛籃的主要受力結(jié)構(gòu)，由兩榀三角主桁架、豎向聯(lián)結(jié)系和水平聯(lián)結(jié)系組成。桁架主桿件采用槽鋼焊接的結(jié)構(gòu)形式，節(jié)點采用承壓型高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)[4]。

3.2.2 底模平臺

底模平臺直接承受梁段混凝土重量，并為立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工序提供操作場地，其由底模板、縱梁和前后橫梁組成。

3.2.3 模板系統(tǒng)

外側(cè)模采用大塊鋼模板，內(nèi)模采用組合鋼模板拼組而成。

3.2.4 懸吊系統(tǒng)

懸吊系統(tǒng)用于懸吊底模平臺、外模和內(nèi)模。并將底模平臺、外模、內(nèi)模的自重、梁段混凝土重量及其他施工荷載傳遞到主構(gòu)架和已成梁段上。

3.2.5 錨固系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)設(shè)在兩個主桁架的后節(jié)點上，共2組。

3.2.6 走行系統(tǒng)

走行系統(tǒng)包括墊枕、軌道、前支座、后支座和牽引設(shè)備。

4 掛籃施工工藝流程

4.1 0號段施工工藝流程

0號段施工工藝流程具體見圖1。

圖1 0號段施工工藝流程圖

4.1.1 支架施工

在現(xiàn)澆施工時使用的是鋼管柱支架，主要的組成部分包括分配梁、斜撐、平聯(lián)、主橫梁和鋼立柱等，0#段模板使用掛籃模板組拼。立柱的主要材質(zhì)為螺旋管，型號為φ100 cm，在立柱上焊接牛腿時，使用2 cm厚的鋼板進(jìn)行施工，設(shè)置貝雷梁在橫向上，接著將底模縱向放置好，再將分配梁進(jìn)行橫向放置，最后對底模、分配梁和縱向桁架進(jìn)行設(shè)置。

4.1.2 臨時錨固施工

當(dāng)0#段預(yù)應(yīng)力施工完成后，即可進(jìn)行墩梁之間臨時錨固施工，錨固支墩使用螺旋管進(jìn)行制作，其型號為φ1 000 mm，將支墩下部和承臺上面的螺紋鋼筋進(jìn)行焊接，焊接采用雙面焊。臨時支墩上部預(yù)埋的鋼筋一定要伸入底板中，還要從鋼管柱頂伸入管中，并與鋼管內(nèi)壁進(jìn)行焊接，將粗砂灌輸?shù)戒摴苤校⑹褂盟练▽⑵湔駬v密實。

4.2 懸臂澆筑節(jié)段施工工藝流程

懸臂澆筑節(jié)段施工工藝流程如圖2所示。

圖2 懸臂澆筑節(jié)段施工工藝流程圖

4.2.1 靜載預(yù)壓試驗

0#段全部施工完成后即開始進(jìn)行掛籃組拼，組拼完成使用預(yù)壓塊和底模逐級加載的辦法來對掛籃靜載進(jìn)行試驗，或者采用千斤頂對掛籃主桁節(jié)點逐級加壓的方式進(jìn)行靜載預(yù)壓試驗。加載結(jié)束后對變形點每隔1 h觀測一次，連續(xù)預(yù)壓的最佳時間為4 h。

4.2.2 懸澆段施工

懸澆段施工時其鋼筋、混凝土、預(yù)應(yīng)力等工序與0#段基本相同，關(guān)鍵工藝是對掛籃的走行、錨固、桿件調(diào)整等方面的控制。掛籃走行前應(yīng)檢查掛籃安裝預(yù)留孔洞的位置、尺寸、垂直度偏差是否符合掛籃安裝要求。兩端的掛籃應(yīng)同步行走，不同步距離應(yīng)符合設(shè)計文件的規(guī)定。掛籃接近預(yù)定位置時應(yīng)放慢走行速度，緩慢逼近，防止掛籃超越預(yù)定位置。懸吊底模平臺后橫梁的兩側(cè)的鋼絲繩必須等長，以防止底模平臺的扭轉(zhuǎn)。鋼絲繩接頭處繩卡不得少于4 個，且繩卡型號必須與鋼絲繩直徑相匹配。除直接受力的懸吊鋼絲繩外，還必須設(shè)置保險鋼絲繩。掛籃后錨拆除前檢查確認(rèn)后支座與主桁架的連接螺栓、軌道與墊枕和后錨下扁擔(dān)梁的連接螺栓是否已全部擰緊。

4.3 合龍段施工工藝流程

合龍段施工工藝流程見圖3。合龍順序采用先邊跨、再中跨的順序進(jìn)行合攏段的施工，合龍溫度應(yīng)符合設(shè)計要求，合龍時間選擇在一天溫度變化較小的時刻。

圖3 合龍段施工工藝流程圖

合龍施工時使用掛籃底模來進(jìn)行吊架操作，并將走行梁及模板系統(tǒng)由牽引設(shè)備拉至對向節(jié)段，再將前吊桿從預(yù)留孔中穿越，將其錨固，形成整個模板吊架。最后，將臨時固結(jié)進(jìn)行拆除，從而實現(xiàn)對整個體系的有效轉(zhuǎn)換。

5 掛籃管理中的質(zhì)量控制

5.1 掛籃的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計

選擇掛籃是設(shè)計和建造鐵路橋的第一個技術(shù)主題。建造連續(xù)梁的關(guān)鍵是確保實際箱梁橋適合掛籃[5]。掛籃有很多類型，如菱形、三角形、斜拉等。其中，平衡三角籃最強(qiáng)大，穩(wěn)定性最高。

掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計主要集中在主桁架系統(tǒng)，也就是說，負(fù)責(zé)人要全面、周密地計算橋梁整體荷載結(jié)構(gòu)，確定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，確定項目最大荷載，交叉設(shè)計規(guī)劃的可能性。同時完成安裝系統(tǒng)的設(shè)計。為獲得合適的成品孔直徑，需將籃式錨固定在連接成功的孔下。最后，籃子底部區(qū)段的標(biāo)準(zhǔn)承載能力由切割鋼焊接方法確定。

5.2 清除懸浮籃路徑的障礙

在安裝鐵路橋連續(xù)梁時，掛籃應(yīng)向前方均勻移動。一方面要清除所有進(jìn)入籃筐的障礙物，另一方面要提高滑動靈敏度。例如：在某些情況下，通過在薄膜表面涂布潤滑油，可以使籃子順暢地前進(jìn)，顯著提高其柔軟性[6]。如果發(fā)現(xiàn)掛籃移動有偏差，建議技術(shù)人員進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)整，以確保鐵路橋梁的順利建造。

6 結(jié)語

在鐵路橋梁施工中，合理應(yīng)用連續(xù)掛籃施工技術(shù)，并在施工過程中注意質(zhì)量控制，有助于提高橋梁整體施工質(zhì)量。鐵路連續(xù)梁施工技術(shù)具有效率高、投資少、操作方便等優(yōu)點，應(yīng)用非常廣泛。結(jié)合該技術(shù)，可在施工階段控制系統(tǒng)平衡和確定結(jié)構(gòu)負(fù)荷，顯著提高吊籃的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，確保施工效率，提高鐵路橋梁的安全性、發(fā)展性和繁榮性。掛籃可防范安全風(fēng)險，從而提高混凝土澆筑質(zhì)量，確保連續(xù)梁施工順利進(jìn)行，提高施工質(zhì)量，降低投入運行后維護(hù)成本，獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。