鐵路客運專線連續梁上跨公路橋施工技術

李樹敬

1 工程概況

廣深港客運專線沙灣特大橋96號～99號墩為32 m+48 m+32 m三跨連續箱梁,梁全長113.3 m,其中48 m跨范圍內斜上跨番禺七號公路干線淺海大橋,斜交角度為78°,跨線距離長13.7 m。梁底與既有公路路面最小凈空為7.2 m,與地面平均高度約13 m。

48 m跨現澆箱梁自重1 200 t,截面類型為單箱單室等截面,頂板寬13.4 m,底板寬5.4 m,翼板懸臂長3.35 m,箱梁梁高3.25 m,標準頂板厚30 cm,底板厚47.5 cm。邊支座中心至梁端0.75 m,橫橋向邊支座中心距為4.4 m,橫橋向中支座中心距為5 m。

2 總體施工方案

由于鐵路客運專線對箱梁的線形控制和撓度等指標要求嚴格,因此選用的支撐結構必須有足夠的剛度和抵抗變形的能力。

本工程上跨公路橋的跨度達13.7 m,原施工方案考慮在公路橋上設置一排支墩,但公路部門考慮到淺海大橋為地方公路橋,承載能力受限,同時將對橋上交通帶來一定影響,故否定了橋上設置支墩方案。為保證在規定工期內高質量的完成施工任務,決定采用墩梁式支撐結構,該結構形式承載力較大,變形小,能滿足大跨橋梁施工要求,故最終采用該方案進行跨越淺海大橋的鐵路客運專線大橋施工,施工示意圖見圖1。采用墩梁式支撐結構直跨淺海大橋的方案,雖門洞搭設后會對其下公路凈空產生一定的壓縮,但可以保證梁底凈空在5.5 m以上,滿足了正常的車輛通行。同時,采取一定的安全防護措施,可以確保跨路施工安全。

3 鋼管貝雷桁架設計

墩梁式支撐結構中采用鋼管貝雷片桁架搭設門洞,鋼管規格為φ 529 mm,壁厚10 mm,預先在場地加工,鋼管頂部焊接60 cm×60 cm×10 cm鋼板,上部與落梁砂箱用螺栓連接;底部支撐于混凝土預制塊上面,用Φ 20 mm螺紋鋼錨筋與之固定。由2根Ⅰ45a工字鋼并聯組成的大橫梁坐落于鋼管立柱頂端砂箱上,工字鋼之間用鋼板連接成整體,大橫梁與砂箱之間采用點焊固定。梁部采用單層貝雷片為主梁,其上設置Ⅰ20a分布橫梁。結構組合如圖所示。

根據《鐵路混凝土工程施工技術指南》和《路橋施工計算手冊》,混凝土豎向荷載分為以下五個部分:

1)模板:q1=1+2.5=3.5 kN/m2;

2)混凝土:q2=26×(0.99+1.58)/3.32=20.12 kN/m2;

3)人群機具:q3=1.5 kN/m2;

4)傾倒混凝土:q4=3.0 kN/m2;

5)混凝土振搗:q5=2.0 kN/m2。

荷載組合采用1)+2)+3)+4)+5),考慮1.3倍安全系數,按照縱梁平均承載:q=84.1 kN/m2。

經驗算:彎矩 Mmax=2 002 kN·m,剪切應力τmax=64.5 MPa,加強型貝雷片參數如表1所示,根據表1數值可以得出,采用單層雙排貝雷片可滿足彎矩及剪應力要求。

表1 加強型貝雷片參數

利用單層雙排貝雷片材料參數,對其撓度進行驗算:

可見亦滿足箱梁施工對支撐結構變形的要求。

4 施工工藝

4.1 基礎處理及支撐結構安裝

貝雷片桁架基礎采用C20混凝土預制塊,預制塊尺寸為150 cm×150 cm×100 cm。預制塊底部基礎換填150 cm道碴且分層壓實,處理范圍為250 cm×250 cm;混凝土塊預制時預埋8根Φ 20 mm螺紋鋼筋(固定鋼管立柱)及4根Φ 25 mm螺紋U形鋼筋(便于吊裝),混凝土振搗密實。基礎處理完畢,根據設計方案采用單層雙排貝雷片進行桁架搭設與安裝。

4.2 模板工程

為保證現澆箱梁的外觀質量光潔度、表面平整度和線形,本工程投入了根據橋梁圖紙制作的相應形式的模板,箱梁外側模采用整體定型鋼模,底模采用竹膠合模板,圓弧倒角、內模、端頭考慮采用拼裝鋼模。

4.3 支架預壓

為保證施工安全、提高現澆梁質量,箱梁支架搭設完畢、箱梁底模鋪好后,對支架進行預壓。預壓目的:1)檢驗支架及基礎承載力是否滿足受力要求;2)消除支架及地基的非彈性變形。

預壓重量為設計荷載(箱梁自重、內外模板重量及施工荷載之和)的130%,通過預壓過程中的觀測和結果分析,測設的各項指標與計算結果基本相符,滿足設計和規范要求。

4.4 鋼筋工程

本橋現澆箱梁鋼筋均在加工場集中加工,用汽車運至現場后全部在模板內綁扎,按照先底板、再腹板、最后頂板的順序進行。鋼筋綁扎過程中,同時固定相應部位的預應力波紋管定位鋼筋網片和波紋管,并安裝好各種預埋件。

4.5 混凝土工程

現澆箱梁混凝土設計為C50耐久混凝土,其主要技術標準應符合100年耐久性混凝土技術要求。為確保混凝土施工質量,混凝土在裝配有自動電子計量系統的拌合站集中拌制,混凝土輸送罐車水平運輸,輸送泵垂直運輸。

4.6 預應力與壓漿

預應力鋼束均采用兩端對稱張拉,其不平衡束最大不超過一束,張拉同束鋼絞線應由兩端對稱同步進行,以油標讀數為準,伸長量作為校核用。張拉順序:安裝錨具、千斤頂→拉到初應力(設計應力的10%)→測量初始長度→張拉至設計應力→持荷2 min→量伸長量→回油錨固→量出實際伸長量并求出回縮值→檢查是否有滑絲、斷絲情況發生。

預應力張拉完成后,采用真空輔助壓漿的工藝進行壓漿。

4.7 安全防護設施布置

安全防護設施主要是對現澆箱梁搭設的門洞在正常行車的情況下,保證門洞和支架安全,防止車輛對施工設施的沖撞破壞。防護設施包括限高限寬門框、雙簧振動帶、減速振動帶、標示牌、防撞水箱等。

5 結語

廣深港客運專線沙灣特大橋96號～99號墩三跨連續梁的安全、順利完成跨越淺海公路大橋施工,使本項目工程取得了重點突破,確保了廣深港客運專線ZH-1標段的整體貫通。在該三跨連續梁上跨公路橋施工過程中,充分考慮對既有公路橋的影響,采用墩梁式支撐結構以滿足大跨箱梁施工,在施工之前對支撐結構形式進行計算,確保了施工安全。

通過對施工過程中各項子工程的技術要求,使該橋梁施工質量得到可靠的保障,此施工方案的成功實施取得了一定的經濟效益和社會效益,同時也為后續的類似鐵路橋梁工程提供了借鑒和幫助。

[1]李建文.鋼管支架在大型現澆箱梁的支撐系統中的應用[J].科技資訊,2007,5(21):12.

[2]莫 悒.青藏鐵路跨拉貢公路連續梁—拱組合結構橋設計[J].鐵道工程學報,2009,26(2):69-71.