跨既有線特大橋門式墩施工技術(shù)與管理

鐘興龍

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 前言

我國鐵路與高速公路建設(shè)快速發(fā)展，公路與鐵路交叉分布這種不可避免的情況也愈來愈多，因高速鐵路行車速度過快，而對于鐵路線型的要求較高。采用大跨徑橋梁解決此類問題不經(jīng)濟也不實用，門式墩布置方式靈活，可以解決小角度問題，工期短、經(jīng)濟性好等優(yōu)點，較好地解決了此問題并在高速鐵路工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

陳亮介紹了門式墩在高速鐵路上的應(yīng)用，并通過實際工程探討了門式墩的結(jié)構(gòu)形式及布置形式；徐鐵衛(wèi)通過對冠山溪特大橋跨既有線門式墩鋼蓋梁吊裝施工工藝的探討，總結(jié)了施工中的難點、重點，并與支架施工進行了對比，指出采用鋼蓋梁吊裝法解決了施工對既有線運輸影響的問題，保證了施工和運營安全；梁啟杰、吳泥、程志華等以滬昆客運專線趙家里特大橋8 號門式橋墩跨既有滬昆鐵路上行線施工為實例，結(jié)合相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范和現(xiàn)場施工安全技術(shù)措施等，全面分析跨既有電氣化鐵路線鋼蓋梁門式墩施工安全技術(shù)，確保了施工過程安全受控。王永超簡要介紹了門式墩在鐵路、公路上的應(yīng)用，并介紹了門式墩的結(jié)構(gòu)形式、施工方法及其優(yōu)點和缺點，有關(guān)經(jīng)驗可供相關(guān)專業(yè)人員參考。鐘慶榮、楊貴龍、胡洪波、張建春等分析表明，鋼管樁支架法能保證長懸臂蓋梁端部撓度變形不影響蓋梁線形及斷面尺寸，確保長懸臂蓋梁施工質(zhì)量及安全。

本文結(jié)合幺河2 號特大橋跨既有公路路線門式橋墩施工為實例，對墩身施工、支架布置、計算分析方法、施工管理進行研究，為同類工程提供技術(shù)參考。

2 工程概況

新建鐵力至伊春鐵路工程線路全長60.277km，其中幺河2 號特大橋橋梁全長2841.835m。橋梁形式為簡支箱梁。其中61#～63#號墩及76#～77#號墩為框架墩，61#～63#號墩橫跨S207 省道伊牡公路；76#～77#號墩跨既有鶴哈高速翠巒互通立交進口匝道。框架墩跨越進口匝道交角為30 度。橫梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橫梁，采用支架現(xiàn)澆法施工。框架墩橫梁高×寬尺寸為3.2m×5.0m及3.2m×5.4m 規(guī)格，雙柱式框架墩，單孔最大跨度為30m，最小跨徑26.5m?？蚣芏胀庑纬叽鐖D1 所示。

圖1 框架墩結(jié)構(gòu)圖（最大跨徑）

3 施工方法

3.1 墩身施工

墩身模板采用大塊定型鋼模板，本橋墩身采用一次性澆注法，混凝土傾斜安裝串筒。腳手架平臺搭設(shè)完成后，安裝好模板，高程等各項滿足要求以后固定模板位置，在澆筑混凝土?xí)r，保證模板內(nèi)無雜物且穩(wěn)定，在可靠穩(wěn)定的地基上安裝好支架。

基地預(yù)埋的鋼筋位置準(zhǔn)確，并滿足保護層厚度要求，鋼筋可采用搭接電弧焊或邊條焊接，并按照規(guī)范要求錯開接頭位置。墩柱豎向鋼筋接頭如不可避免，應(yīng)設(shè)置在墩柱中間2m 段內(nèi)。為了更準(zhǔn)確地保證鋼筋的位置和保護層的厚度，在鋼筋放入墊塊，鋼筋安裝時，注意接地端子的預(yù)埋。使用用低水化熱水泥，以便控制混凝土入模時的溫度，混凝土輸送泵或汽車吊提升入模。墩身混凝土澆筑至距頂部1.5m 高度，其余部分同與橫梁一同澆筑完成，澆筑完成以后及時采用塑料薄膜灑水養(yǎng)護。

3.2 支架施工

（1）地基處理。預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆橫梁支架基礎(chǔ)均位于均位于原地面上，基坑挖方完成后，進行地基承載力檢測。施工前已對地基承載力進行檢測，檢測結(jié)果大于等于222kPa，滿足施工要求。條形基礎(chǔ)澆筑完成后，周邊開挖排水溝，鋪設(shè)塑料布，防止雨水侵蝕。

（2）支架立柱安裝。支架采用φ630mm 及φ820mm鋼管作為支撐立柱，將所受荷載傳遞到鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，然后傳遞給地基。鋼管應(yīng)在加工廠加工成型，鋼管立柱安裝時，應(yīng)與預(yù)埋底鋼板焊接牢固。

（3）鋼管砂箱安裝。砂箱在立柱頂設(shè)置砂箱，作為落架、脫模的措施。砂箱總高度36cm。砂盆由20mm厚鋼板卷制而成，其內(nèi)徑為792mm，高度24cm，底板為20mm 厚鋼板。砂盆內(nèi)支撐墩采用內(nèi)徑為754mm 的鋼管，壁厚14mm，頂板為20mm 鋼板，高度20cm，支撐墩內(nèi)部填充C30 混凝土。砂箱內(nèi)設(shè)置10cm 厚中粗砂，并在砂箱底部兩側(cè)分別設(shè)置掏砂口。砂箱設(shè)置于支架立柱頂部和橫向分配梁之間。砂箱用砂采用潔凈的中粗砂，曬干，在設(shè)置砂箱過程中，利用砂箱內(nèi)砂子的厚度精確調(diào)整標(biāo)高，要用水準(zhǔn)儀測定砂箱頂面高程（圖2）。

圖2 砂盆示意圖

（4）施工平臺安裝?？v橫梁均采用雙拼工字鋼，砂盆安裝完成后吊放橫梁，然后用油漆將縱梁的吊放位置涂畫在橫梁上，縱梁在工字鋼橫梁上按0.45m 間距布置，縱梁吊裝到位后，及時將縱梁焊接在橫梁上?？v梁安裝完成后，鋪設(shè)木方及底模，木方尺寸為100×100mm間距200mm 布置，底模采用竹膠板鋪裝。施工平臺寬度為7.5m 即橫梁兩側(cè)預(yù)留3.0m 作業(yè)平臺。平臺兩側(cè)間隔3m 焊接鋼管立柱，用于懸掛密目網(wǎng)。縱梁長度為27.5m。每根縱梁的焊縫位置應(yīng)避免跨中，相鄰縱梁的焊縫位置相互錯開。

3.3 支架有限元計算

（1）有限元模型的建立。采用有限元軟件Midas/Civil 對支架計算進行校核，模型的X 軸正向與里程增大順橋向一致，Z 軸正向為豎橋向上，縱橋向為Y 軸方向。模型中各個單元均采用梁單元進行模擬，支架立桿底部的節(jié)點邊界條件為固定三個方向的自由度，并且邊界條件使用一般支撐模擬，所建立有限元模型如圖3 所示。

圖3 有限元模型

（2）有限元分析結(jié)果。有限元分析計算得出整體結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力值，通過觀察位移等直線和應(yīng)力值來評價結(jié)構(gòu)的安全性，整體結(jié)構(gòu)豎向位移如圖4 所示，雙拼工字鋼縱梁應(yīng)力如圖5 所示。

圖4 整體結(jié)構(gòu)豎向位移

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋼管排架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的最大下?lián)狭繛?8.6mm；雙拼I45 工字鋼縱梁最大值為131.1MPa，最大剪應(yīng)力為28.4MPa，滿足規(guī)范要求；雙拼I45 工字鋼主橫梁的彎曲應(yīng)力最大值為79.9MPa，其應(yīng)力最大值為86.3MPa，滿足規(guī)范要求；172.6MPa 為鋼管排架的組合應(yīng)力最大值，鋼管排架軸向應(yīng)力最大值為95.7MPa，滿足規(guī)范要求。鋼管立柱軸向壓應(yīng)力為101.2MPa，小于Q235 的應(yīng)力強度設(shè)計值190MPa；N=1970kN ≤[N]=3340kN， 穩(wěn) 定 性 滿 足 規(guī) 范 要 求；σ=119.2MPa ≤f=190MPa 抗風(fēng)穩(wěn)定性滿足要求；支架變形計算值為6.2mm。鋼管支架底部的C40 鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，[σ]=18.7MPa>3.7MPa，支架底鋼筋混凝土局部承壓力滿足要求。通過對新建鐵力至伊春鐵路工程幺河2 號特大橋框架墩進行計算，結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4 施工管理

4.1 工期保證措施

安排下部結(jié)構(gòu)施工隊進行龍門架墩蓋梁施工。在相應(yīng)的墩柱施工完成后，按照梁的順序組織蓋梁施工。構(gòu)建一隊管理能力強、結(jié)構(gòu)合理的領(lǐng)導(dǎo)小組來協(xié)調(diào)組織各項工作，控制好每一步施工進度，配備優(yōu)秀的技術(shù)工人是保證工期的前提。

4.2 質(zhì)量通病及預(yù)防措施

（1）出現(xiàn)水紋。當(dāng)出現(xiàn)水紋情況時，其原因可能是混凝土下料過厚，分層厚度較大，過厚的混凝土層使得振搗不充分，或在振搗過程過長，使混凝土出現(xiàn)輕微離析。出現(xiàn)這種情況時，嚴(yán)格控制混凝土下料量，并控制好振搗時間，不可過長也不可過短。

（2）預(yù)埋件偏差。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)埋件偏差情況時，其原因可能是墊石位置的偏差導(dǎo)致的。對于放樣后位于空位處的預(yù)埋鋼筋，要用鋼板輔助，在蓋梁鋼筋上焊接鋼板，然后在鋼板上焊接預(yù)埋鋼筋并且注意在振搗過程中，振搗棒不可觸碰到鋼筋，以免引起偏差。

（3）缺角掉塊。出現(xiàn)缺角掉塊的現(xiàn)象的原因可能是脫模過早，出現(xiàn)這種情況時要注意，根據(jù)需要涂抹涂膜劑以輔助脫模，并且合理控制脫模時間，脫模過程要輕輕脫模，避免對混凝土造成破壞。

4.3 安全保證措施

為保證施工的安全，首先定下安全目標(biāo)，即無安全責(zé)任事故發(fā)生。可以成立安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組隨時對施工進行督查，建立健全安全保證體系，定期分發(fā)施工過程中用到的保護用品，實行逐級安全技術(shù)交底制，所有施工人員必須經(jīng)過安全教育方可入場工作，定期檢查機械器材的功能正常。對于易燃易爆物品例如乙炔設(shè)備分開存放、立放，支撐體系施工完畢后，在鋼管柱掛上安全網(wǎng)。

5 結(jié)語

（1）以幺河2#特大橋跨既有公路路線門式橋墩施工為實例，簡要介紹了墩身施工方法。

（2）對支架施工流程進行了簡要概括，并采用Midas 對支架計算進行驗算，鋼管排架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的最大下?lián)狭繛?8.6mm；雙拼I45 工字鋼縱梁最大值為131.1MPa，最大剪應(yīng)力為28.4MPa 等，各項結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

（3）針對保證施工安全、施工質(zhì)量提出施工管理方法，全面分析跨既有公路特大橋門式墩施工安全技術(shù)，確保了施工過程安全實施。