軟土地區鐵路箱梁施工淺談

【摘 要】根據甬臺溫鐵路工程、杭甬鐵路客運專線工程箱梁施工實踐，介紹在沿海軟土區域鐵路橋梁上部箱梁的主要施工方法，強調不同施工方法的注重點及優劣，作為以后類似工程施工的借鑒。

【關鍵詞】軟土地區；箱梁；施工

1 概述

甬臺溫鐵路、杭甬鐵路客運專線工程均為沿海大通道的一部分，地處沿海深厚軟土區域，地質條件很差，表層多為軟塑淤泥，承載力大都在30~50kPa，抗擾動能力極差。沿海鐵路穿越于眾山群嶺，隧道、橋梁交錯分布，決定了橋梁上部結構箱梁施工的方式多樣化，標準簡支箱梁主要施工方法有梁場的預制架設、移動模架原位現澆、支架原位現澆，部分連續梁因受工期控制或整體施工組織設計安排，也采用支架現澆施工。梁場的預制架設施工工序已規范，且通用性很強，在此不做介紹，本文著重介紹在沿海軟土地區使用移動模架法和支架法施工箱梁的主要工法及其適用性、優劣比較。

2 主要施工方法

2.1 移動模架法

移動模架利用橋梁端部、承臺和橋墩安裝支腿，支腿支撐主梁系統，外模及模架吊掛在主梁系統上，形成一個可以縱向移動的橋梁制造平臺，完成橋梁的施工。移動模架下落脫模，橫向開啟使其能夠通過橋墩，向前縱移過孔到達下一施工位，橫向合攏再次形成施工平臺，完成下一孔橋梁施工。

移動模架可以分為上行式和下行式兩類。

上行式移動模架主要特點為：承重的主梁系統位于橋面的上方，外模系統吊在承重主梁上，主梁系統支腿支撐在梁端、墩頂或橋臺上。過孔時外模系統橫向開啟以避開橋墩，外模系統隨主梁系統一同縱移，支腿可自行向前倒裝。移動模架占用橋下空間小，對低矮橋墩具有很強的適應性，且施工首跨和末跨或連續梁更方便（不需拆除主梁），能滿足過高壓線等障礙物的凈空要求。主梁系統短距離轉場方便，拆除外模系統可直接通過隧道。

下行式移動模架主要特點為：承重的主梁系統位于橋面的下方，外模系統支撐在主梁上，主梁系統通過支腿（也叫支撐架）支撐在承臺上（橋墩較高時也可支撐在橋墩上部，墩身設置預埋件），并利用高強精軋螺紋鋼筋將支撐托架對拉在橋墩上。下行式移動模架外模模架隨主梁一同橫向開啟或單獨橫向開啟以避開橋墩。支腿可自行向前倒裝或利用輔助吊機倒裝。外模系統隨主梁系統一同縱移。下行式移動模架占用橋下空間大，對橋墩的高度有要求，一般大于4.5m，對高橋墩更具適應性。對橋上空無限制，主梁系統無法直接通過隧道（因主梁系統位于橋面下方）。

移動模架制梁的主要施工步驟：模架拼裝、模架預壓、鋼筋綁扎、內模拼裝、砼澆筑、砼養護、預應力施工、移動模架過孔。其重點施工步驟是移動模架的拼裝和移動模架的過孔。

移動模架的拼裝，根據現場施工條件可采取在橋頭路基或已澆筑箱梁上（兩種拼裝方式工序一樣）拼裝后再縱移到位。

2.2 支架法

支架法原位現澆箱梁主要分為滿堂支架法、支墩法兩種。滿堂支架法與支墩法施工的主要區別在于地基處理的方式不同，滿堂支架法的地基處理主要采用換填、滿布碾壓預壓對地基進行全平面處理，支墩法的地基處理主要采用樁基的方式。支墩法施工支架體系主要構造包括地基處理的樁基、豎向支墩鋼管或其他型材、縱橫向承重體系（型鋼、貝雷梁）。

支架原位現澆箱梁施工主要工序包括：地基處理、支架搭設、支架預壓、模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、混凝土養護、預應力張拉、支架、模板拆除。

支架法施工的重點工序是地基處理，尤其是軟土地基的處理，本文著重介紹支架法施工的地基處理。

2.2.1 一般地基處理

（1）提前規劃，編制實施性施工組織設計時，確定箱梁預制所采用的施工方法，對于具備滿堂支架施工條件的橋梁孔位處，鉆孔及墩臺施工時，盡量不破壞原狀土。鉆孔樁泥漿池盡量設置在橋梁孔位之外，對于沖擊鉆孔的礫石碎碴可以作為基坑回填料或者滿鋪地基，回旋鉆孔的泥漿應及時出場。

（2）提前平整，墩臺施工完成后，清理整平場地，周圍開設排水溝，地勢較低的孔位處加填隧道出碴或其他礫石土，使地基不受水浸泡。地基平整后，壓路機碾壓密實。

（3）對于地基條件較好的箱梁孔位處，首先清除鉆孔樁施工所筑泥漿池內泥漿，并換填砂夾卵石，回填承臺基坑，壓路機碾壓密實；地表砂夾卵石層采用18t重型壓路機碾壓壓實，確保承載力滿足150kpa；澆筑10cm~15cm 厚C15砼，砼頂面從橋位縱向中心向兩側做成排水坡，砼寬度超出箱梁兩邊緣各50cm，兩側做排水溝。重點是承臺四周和泥漿池內回填的砂夾卵石必須夯實。

（4）地基條件較好，原狀土受到的破壞較少，地勢相對較高，地下水位較低的橋梁孔位處，可以不做表面混凝土硬化層，而由砂夾卵石代替。

2.2.2 軟土地基處理：

（1）根據施工圖地質資料以及承臺施工基坑開挖時的現場地質實際調查情況，判別地基軟臥層的厚度、軟土的類別、地下水位及含水量大小，并以此作為地基換填深度的依據。

（2）一般以隧道出碴或級配較好的宕碴作為換填填料，換填深度一般在2~4m，換填寬度兩側超出梁邊不少于1m；換填時18t壓路機分層碾壓，分層厚度控制在50cm左右，同時每層做K30試驗檢測其承載力。

（3）換填的表層一般撒鋪一薄層碎石，找平地基頂面，以利于地基的預壓及砼硬化層施工。

（4）地基換填一般的工期需要5d~7d，避開雨天施工。

（5）地基預壓：

軟土地基進行換填處理后，需對地基進行堆載預壓，其目的是為了消除地基的非彈性變形以及觀測地基的彈性變形，同時也是對地基的一種夯實加固。

地基預壓一般采用砂袋和砼預制塊兩種型式，預壓荷載是梁體混凝土重的1.3倍，在梁體范圍內全平面堆載預壓。

預壓時在梁體中心線及兩側縱向布置地基沉降觀測點，在距梁體兩側邊緣1m左右布置地基位移觀測點，在加載中、持載及卸載時觀測地基沉降及水平位移，當日沉降小于1mm時開始進行卸載。

地基堆載預壓一般持續時間在7d左右，卸載后以C20素砼硬化地基表面，砼硬化層厚15cm，橫橋向從中心向兩側做成排水坡，砼硬化層超出梁體兩側邊緣50cm，兩側同時開挖小水溝以排水

3 優缺點比較

3.1 優點比較

3.1.1 滿堂支架法：

（1）地基條件較好時，滿堂支架施工可以全面展開，確保工期按時實現；

（2）滿堂支架法制梁比較靈活機動，可以適用不同高度環境；

（3）當高度小于15m時，滿堂支架發制梁比較經濟適用。

（4）滿堂支架法施工工藝比較成熟，影響施工安全的各主要因素均可預見且可控；

（5）滿堂支架法所用的鋼管材料，在市場上易于租用或購買，施工的前期準備時間相對較短，同時可以根據現場需要快速的進行調整需求量。

3.1.2 支墩支架法：

（1）地基條件不好，箱梁孔數不多時，采用支墩法施工比較經濟；

（2）支墩法施工相對移動模架，一次性投入不大，節省流動資金；

（3）組拼裝相對移動模架簡單，轉場靈活，特別適應于個別地基條件不好的箱梁施工。

3.1.3 移動模架法：

（1）不受地基條件好壞的限制，墩高大于3m的均可使用；

（2）移動模架是支架與模板的合成體，機械自動化程度比較高，操作程序化，勞動力使用較少。

（3）移動模架制梁各施工工序比較集中，程序作業，文明施工程度較高。

3.2 缺點比較

3.2.1 滿堂支架法：

（1）受地基條件影響較大，當地基應力小于120kPa，或跨越河溝時不宜采用；

（2）高度控制不宜超過20m，否則投入太大，不經濟；

（3）必須逐孔預壓，若不能形成流水作業，將大大降低工效；

（4）由于逐孔立模加固，必須在施工中全面監測；

（5）滿堂支架施工鋼管、扣件、模板等細碎材料眾多，場地文明施工比較難控制。

3.2.2 支墩支架法：

（1）受墩高限制，高度較大時，施工成本不經濟，且安全性大大降低；

（2）支墩支架法制梁，貝雷為主承重結構，其柔度相對較大，箱梁的線形相對較難控制；

（3）支墩法制梁，貝雷、支墩拆除是在已預制梁下有限空間內進行，起吊受限較多，安全隱患較大。

3.2.3 移動模架法：

（1）設備一次性投入較大，如果制梁數不多，施工組織不到位，利用率較低，其設備攤銷成本較大；

（2）設備的組塊件尺寸、重量較大，進出場受道路交通限制；

（3）移動模架制梁逐孔前行，對橋型的變化適應性不強；

4 結束語

箱梁施工的工法較多，且多較成熟。沿海地區地質條件較差，在比選采用箱梁施工方法時，綜合考慮安全、工期、經濟等各方面的因素，本文對方案的選擇有一定的參考價值。