臨近既有線系桿拱橋施工技術(shù)

摘要：西平鐵路56m跨系桿拱橋按照先梁后拱順序施工，最后安裝梁拱之間吊桿。系桿拱橋與寶中鐵路既有老橋凈距僅15cm，屬臨近營業(yè)線施工。本文主要針對56m跨系桿拱橋的施工技術(shù)及臨近鐵路營業(yè)線的施工防護進行詳細介紹。

關(guān)鍵詞：單線鐵路 系桿拱橋 施工技術(shù) 臨近營運線 安全防護

1工程簡況

1.1 新建鐵路西安至平?jīng)鼍€設(shè)計為單線I級鐵路，電力牽引時速120km。西平全線唯一的一座56m系桿拱橋—吳岳村大橋位于平?jīng)鍪兴氖镤亝窃来甯浇c既有寶中線鐵路并行，新線軌底高出營業(yè)線路10cm，兩線中心距為6.5m，新建橋梁與既有橋的凈距離僅15cm，屬臨近鐵路營業(yè)線施工。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)形式 本橋結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土簡支系桿拱結(jié)構(gòu)，計算跨徑56m，梁長57.4m。主梁采用等高度、單箱雙室箱型截面，高2.5m，在端部梁底加高至3.0m。箱梁底寬7.7m，在端部加寬至8.5m，箱梁頂寬9.65m。梁端設(shè)置厚300cm的橫梁，相應(yīng)吊桿位置設(shè)橫隔墻。箱梁拱座橫向?qū)挾?.30m。梁體采用縱、橫、豎三向全預(yù)應(yīng)力體系。拱肋矢高11.2m，矢跨比1/5。拱肋鋼管直徑φ=800mm、壁厚δ=16mm，拱軸線為二次拋物線，起拱線位于梁頂下1.1m。每道拱肋由單根直徑的鋼管組成，拱腳處漸變?yōu)閵A直線40cm的圓端形截面。兩道拱肋間的中心距為7.2m。拱肋間設(shè)置三道一字橫撐，橫撐鋼管直徑φ=650mm、壁厚δ=16mm，同樣采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。全橋拱肋共設(shè)9對吊桿，除拱腳至第一根吊桿間距為8.0m外，其余吊桿中心間距均為5.0m，吊桿采用PES.HY(FD)7-55成品索體，冷鑄錨錨固，張拉端設(shè)于拱肋頂部。（如圖1）

2 施工方案及工藝

系桿拱橋箱梁采用滿堂碗扣支架現(xiàn)澆施工；拱肋采用箱梁頂面搭設(shè)支架支撐，吊車配合分段吊裝焊接施工。

2.1 滿堂支架搭設(shè)

2.1.1 系桿拱橋上跨312國道，公路地基滿足支架承載要求，路面采用仿木支墊即可。僅對國道至橋墩之間范圍的地基進行處理，采用碎石換填80cm，壓路機壓實，碎石墊層頂澆注20cm厚的C30混凝土，兩側(cè)修排水溝，接入公路排水溝。

2.1.2 底腹板及翼緣板下支架立桿橫距60cm，縱距60cm，橫桿步距120cm。梁端加寬加厚段支架橫距60cm，縱距30cm，步距60cm。頂托上縱橋向設(shè)置15*10cm方木作為縱向承重梁，上鋪10*10cm方木作為橫向分配梁，間距為25cm，底模模板采用14mm厚竹膠板。剪刀撐每間隔3排布置一道，且每道腹板及支架兩側(cè)各布設(shè)一道。

2.1.3 在跨312國道位置設(shè)雙向凈寬3.8m，凈高4.5m的車輛通行門洞，半幅封閉搭設(shè)。施工門洞基礎(chǔ)為混凝土條形底座，底座頂面預(yù)埋鋼板，門洞支墩焊接在預(yù)埋鋼板上。支墩頂縱向架設(shè)工字鋼連為整體，縱向工字鋼頂?shù)乳g距布設(shè)槽鋼，槽鋼上鋪設(shè)竹膠板做為門洞頂部防護，在對應(yīng)槽鋼位置的竹膠板之上搭設(shè)支架與其他部位支架連為整體。為使梁體在拆模后能滿足設(shè)計線形尺寸，在預(yù)壓后底模調(diào)整時根據(jù)觀測得到的支架實際彈性變形值，結(jié)合設(shè)計預(yù)拱度調(diào)整底模標高。

2.2 模板加工制作及安裝 箱梁外模采用14mm竹膠板，背楞為10cm×10cm方木，間距按30cm布置。箱梁內(nèi)模采用方木作骨架支撐，12mm竹膠板作面板。內(nèi)模上、下面板骨架采用10cm×10cm方木，間距30cm，與竹膠板一起形成內(nèi)模箱型封閉空間骨架。

2.3 鋼筋制作和安裝及波紋管定位 鋼筋在鋼筋加工場地集中加工制作，現(xiàn)場由汽車吊提升協(xié)助施工人員綁扎成型。在安裝并調(diào)好底模后，先進行底板鋼筋綁扎及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋梁底錨固端的安裝；再綁扎腹板鋼筋、豎向波紋管、腹板內(nèi)縱向波紋管的安裝，最后進行頂板鋼筋的綁扎、頂板內(nèi)縱向波紋管的安裝。波紋管定位采用ф8鋼筋加工的U形定位筋焊接在鋼筋骨架上，每50cm加固一道。波紋管接頭采用套接方式，將波紋管從兩端對稱地擰入套管后，用膠帶纏繞密封好，澆筑前穿入塑料內(nèi)襯管。埋設(shè)相應(yīng)的梁體預(yù)埋件。

2.4 混凝土澆注 箱梁混凝土集中拌合，混凝土運輸罐車運至工地，泵車泵送入模。分層振搗，每層厚度控制在30cm以內(nèi)。澆注后及時覆蓋土工布養(yǎng)護。

2.5 預(yù)應(yīng)力施工 鋼絞線采用人工配合卷揚機穿束，混凝土達到設(shè)計強度的100%時進行張拉。按照設(shè)計張拉順序兩端同時對稱張拉，采用張拉力與伸長值雙控，以張拉力控制為主，伸長量作為校核。

張拉后24小時內(nèi)及時進行注漿作業(yè)。按照配合比攪拌好水泥漿，利用壓漿泵向孔道壓入漿液，待排氣端漿體濃度與壓漿泵中的濃度一樣時，封堵排氣孔，持荷2分鐘后關(guān)掉壓漿泵。

2.6 鋼管拱工廠加工及預(yù)拼 吳岳村系桿拱橋的鋼管拱肋委托有資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠家，在工廠按設(shè)計分段加工成便于運輸?shù)墓袄邌卧３鰪S前進行廠內(nèi)預(yù)拼，編號運至工地，工地吊裝焊接成形。工廠預(yù)拼時按照工地架設(shè)和供應(yīng)順序進行預(yù)拼。在工廠加工專用1：1預(yù)拼裝胎架，采用光電經(jīng)緯儀在預(yù)拼現(xiàn)場的硬化地面上分別作出各段的具體數(shù)據(jù)。在每次預(yù)拼完成之后，須對胎型的各種數(shù)據(jù)進行檢測復(fù)核，確認無誤后再進行下一節(jié)段的拼裝。通過預(yù)拼裝胎架設(shè)置的控制點確定鋼管拱的整體線形，特別是相鄰管口的連接尺寸。

2.7 鋼管拱施工

2.7.1 鋼管拱支架采用普通腳手架鋼管進行搭設(shè)，鋼管支架立桿縱橫向間距均為0.6米，橫桿步距設(shè)計1.2米。每隔4排鋼管從支架頂部到底部聯(lián)通設(shè)置剪刀撐，并在支架縱向外側(cè)面設(shè)剪刀撐。吊裝采用兩臺50t汽車吊。吊裝部件單元重量最大3.13噸，最高吊裝高度約20米。

2.7.2 在支架頂用方木縱橫搭設(shè)工作平臺，上鋪δ20mm厚鋼板，焊接拱肋支撐調(diào)整支架，支架可橫向頂移和上下調(diào)節(jié)。先將調(diào)整支架按照設(shè)計拱肋線形設(shè)置到位，再分段吊裝拱肋。先對稱吊裝四個1#拱肋段，精調(diào)至設(shè)計的高程、拱軸線、接口位置，再吊裝2#拱肋段，用連接件鉸接，檢測高程、拱軸線、接口位置、吊桿節(jié)點、拱肋垂直度等，尺寸合格后點焊固定對接口，逐條焊接對接焊縫，每個對接焊縫對稱焊接，減小焊接變形和殘余應(yīng)力，圓弧過渡處進行焊接打磨勻順，后進行焊縫探傷和修整打磨。如此循環(huán)將拱肋1#~3#對稱段吊裝焊接完成。

2.7.3 拱肋合龍段（4#段）是拱肋安裝的控制點，安裝合攏段拱肋前對已安裝完成的拱肋體系進行全面的檢測和線形、位置調(diào)整，在天氣變化波動比較恒定時間段內(nèi)，進行連續(xù)三天的合龍口尺寸測量，每隔兩個小時觀測一次，確認較合適的合龍長度和天氣溫度。在確認的合龍溫度時段內(nèi)，按檢測長度快速的對合龍段拱肋現(xiàn)場切割，吊裝合龍段并用固定鋼板連接，安裝合龍段的橫撐。再次對全橋拱肋拋物線、軸線檢測，確認合格后，焊接合龍段拱肋，對接焊縫均采用對稱焊接，防止扭曲變形。

2.8 鋼管拱肋焊縫檢測 每節(jié)鋼管拱肋焊接完成，均須進行焊縫檢查驗收和無損檢測。焊縫的外觀質(zhì)量驗收合格后，由各焊工班組填寫“探傷申請單”，轉(zhuǎn)探傷部門。檢測探傷部門按照設(shè)計要求對環(huán)向及縱向?qū)雍缚p做超聲波探傷以及射線探傷檢驗，拱肋與橫撐等構(gòu)件連接處的角焊縫按50%做超聲波探傷檢驗以及25%做磁粉探傷檢驗。探傷時發(fā)現(xiàn)有超標缺陷時，探傷部門及時開出“焊縫返修通知單”詳細說明缺陷的種類、方位、長度和深度等進行返修，嚴重缺陷要通知焊接工藝員提出專項返修工藝方案。

2.9 鋼管拱內(nèi)混凝土泵送及吊桿安裝

2.9.1 根據(jù)設(shè)計圖紙鋼管拱內(nèi)混凝土采用C55微膨脹混凝土。拱肋內(nèi)混凝土灌注從拱腳對稱頂升，兩片拱肋內(nèi)同時進行，中途不能停頓，待拱肋頂部上端排氣孔冒出正常混凝土后停止泵送。泵送過程中始終對拱橋進行監(jiān)控，并應(yīng)控制頂升速度，保證灌注的密實度。

2.9.2 為保證鋼管拱混凝土在灌注過程中始終保持良好的和易性，施工選擇在晚上氣溫較低時進行，有利混凝土緩凝保塑，同時對泵管及拱肋用濕草袋覆蓋灑水降溫。

2.9.3 拱肋泵管接口按照設(shè)計設(shè)置在靠近拱腳位置，泵送混凝土砼接近拱頂時，嚴格控制泵送速度，緩慢泵送，并通過敲擊判斷混凝土到達位置，使拱頂空氣完全排出，排氣、排漿孔出漿后再間隔泵送，直至出漿孔排出混凝土與入管混凝土一致后拱腳兩臺泵同時再泵送兩下即可停止壓注。

2.9.4 當拱肋管內(nèi)混凝土強度達到設(shè)計強度的90%以上時進行吊桿安裝。吊桿安裝時，利用拱肋支架頂進行吊桿安裝作業(yè)。安裝前將加工好的吊裝聯(lián)結(jié)器安裝于吊桿張拉錨頭頂端，用鋼絲繩從拱肋吊桿套管中吊裝拱肋吊桿，當?shù)鯒U提升至接近拱肋吊桿套管時，錨頭對準套管后緩緩提升，吊桿伸出錨墊板后上好上錨頭錨固螺母并安裝好吊桿防護罩，松開鋼絲繩，拆卸吊裝聯(lián)結(jié)器，再安裝其它吊桿。

2.9.5 吊桿張拉時，兩個拱肋的吊桿沿橋跨中心對稱并左右成對進行，張拉順序嚴格按設(shè)計要求進行，張拉力控制與設(shè)計值相符。首次張拉全部完成后，按照設(shè)計的張拉順序和張拉力再次檢查調(diào)整復(fù)核吊桿索力，嚴格將張拉力控制在設(shè)計值之內(nèi)。

2.10 鋼管拱在橋位上焊接成整體后，進行工地焊縫的補涂裝。工廠對拱肋單元件外表面在出廠前進行除銹涂裝。涂裝工藝為外表面底層噴涂特制環(huán)氧富鋅底漆兩道，每道干膜厚度40μm；噴涂棕紅云鐵環(huán)氧中間漆一道，干膜厚度40μm；最后涂裝氟碳面漆兩道，每道干膜厚度30μm。工地焊縫補涂裝前先采用砂輪機進行焊縫除銹處理，并對鋼管拱運輸、支承、安裝等過程中可能引起的損傷處進行手工打磨，然后按全橋涂裝體系進行修補涂裝。焊縫、磕碰及擦傷部位補涂結(jié)束后，方可進行全橋外表面的最后一次面漆涂裝。

3 臨近營業(yè)線施工防護

3.1 按照新建西平線吳岳村1-56m系桿拱橋和既有寶中線鐵路老橋的位置關(guān)系，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，將系桿拱橋臨近營業(yè)線施工防護方案分為三步進行實施：第一步為拆除既有線老橋的人行步板和支架后，對擋碴墻進行的加固處理和施工防護；第二步為鋼管拱座模板施工時作業(yè)人員臨時侵入營業(yè)線安全限界內(nèi)的安全防護；第三步為鋼管拱肋支架搭設(shè)、拱肋安裝時防止落物和機具人員侵入營業(yè)線安全限界所進行的施工防護。

3.2 在系桿拱橋箱梁施工時，先對既有寶中線老鐵路橋右側(cè)靠近施工區(qū)域范圍內(nèi)的人行步板及支架進行拆除，拆除時從既有線老橋小里程橋臺開始，按照每拆一孔防護一孔的原則進行。

3.3 既有線老橋右側(cè)擋碴墻在人行步板及支架拆除后，采用角鋼架進行加固。縱向設(shè)置兩道60×60×6mm等邊角鋼，順橋向貫通拆除部分，下部縱向角鋼與既有線橋梁上預(yù)埋的U型螺栓連接緊固，上部縱向角鋼卡住擋碴墻外沿，等間隔采用短角鋼立柱將上、下兩根縱向角鋼焊接連接為整體。由于支架拆除及擋碴墻加固作業(yè)侵入行車安全限界，須向蘭州鐵路局申請線路封鎖，封鎖要點計劃每天拆除和加固10m，共需申請6個封鎖點，每個點需60min，全部拆除、加固完成系桿拱橋箱梁施工施工區(qū)域范圍既有線老橋右側(cè)的支架及擋碴墻。

3.4 新建西平鐵路1-56m系桿拱橋左側(cè)拱座外側(cè)與營業(yè)線中心距離為2.45m，靠近營業(yè)線路左側(cè)的拱座模板施工時人員機具將臨時侵入營業(yè)線安全限界內(nèi)。為了確保營業(yè)線行車及施工人員安全，拱座施工前上報蘭州鐵路局申請封鎖點及慢行計劃。結(jié)合施工實際情況，在拱座側(cè)模安裝、吊裝拱座預(yù)埋鋼構(gòu)件時需申請4個封鎖點，每個封鎖點需120min；并在拱座側(cè)模拆除時需要申請1個封鎖點，也為 120min。在拱座模板安裝、拱座預(yù)埋件吊裝施工封鎖點之外，按照臨近營業(yè)線施工的防護要求申請列車60Km/h慢行計劃10天，慢行期間按照臨近營業(yè)線防護標準做好施工安全防護。

3.5 拱肋拼裝前在箱梁頂面搭設(shè)支架，支架左側(cè)臨近營業(yè)線接觸網(wǎng)2.7m，須采用雙層封閉式絕緣防護措施。即靠營業(yè)線支架內(nèi)側(cè)采用綠色密目網(wǎng)封閉防護，外側(cè)用絕緣布進行緊密包裹絕緣防護，直至拱肋全部施工完成。支架搭設(shè)時安全風險較高，需要申請列車60Km/h慢行，施工計劃5天。

3.6 支架搭設(shè)到位后，按照高空作業(yè)臨邊防護要求在支架頂搭設(shè)施工作業(yè)平臺，并在平臺四周設(shè)置安全圍欄。鋼管拱吊裝采用兩臺50t汽車吊對稱進行安裝，鋼管拱吊裝前根據(jù)拱肋吊裝施工計劃向蘭州路局申請16個封鎖點，每個點需120min，并需接觸網(wǎng)同步停電；其次在拱肋及橫撐焊接時申請列車45Km/h慢行，施工計劃為16天。在施工期間安排專人監(jiān)控施工材料、機具、人員不得侵入既有鐵路安全限界內(nèi)。

3.7 新線系桿拱橋施工完成后，新橋與老橋道碴槽之間留有15cm空隙，為確保橋下公路行車安全，采用焊制鐵蓋板對其封堵防護。至此全橋主體施工和防護完成，轉(zhuǎn)入橋面附屬及后續(xù)鋪軌作業(yè)。

4 結(jié)束語

經(jīng)過方案細化，精心組織，有效防護，西平線56m系桿拱橋按期順利完工，確保鋪架施工如期進行，為實現(xiàn)西平鐵路鋪架節(jié)點工期爭取了寶貴的時間，得到了業(yè)主和蘭州鐵路局相關(guān)施工配合單位的一致好評，取得了較好的社會效益。

參考文獻：

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