鐵路大跨度現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土槽型梁施工技術(shù)

李光豪/大唐華銀攸縣能源有限公司

鐵路大跨度現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土槽型梁施工技術(shù)

李光豪/大唐華銀攸縣能源有限公司

本文以跨常德大道鐵路特大橋槽型梁施工為例，對(duì)其施工要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，尤其是鋼管樁加工字鋼的支架方案較適合既有線上的大跨度橋梁施工，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

槽型梁；鋼管樁；支架預(yù)壓；預(yù)應(yīng)力張拉

槽型梁，是一種板梁組合的橋梁型式，雖然結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，但在特定的地形和交通環(huán)境下，具有其它橋型無法比擬的優(yōu)勢(shì)：與上承式的預(yù)應(yīng)力梁相比，可以增加橋下凈空，顯著降低建筑高度和路基高度，節(jié)省土石方工程投資，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便， 降低了工程造價(jià)；與同跨度鋼梁相比，能夠節(jié)省鋼材，減少噪音，抗震性能遠(yuǎn)超過鋼梁，尤為適用市區(qū)跨線交通，是中等跨度橋梁中有可能替代鋼梁的一種低高度梁型。本文以一座單跨48m的鐵路槽型梁為例，介紹大跨度現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土槽型梁的施工技術(shù)。

1.工程概況

湖南華電常德一期2×660MW項(xiàng)目鐵路專用線上跨常德大道特大橋5#～6#跨為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆48m槽形梁，跨中梁高4m，支點(diǎn)處縱向1.1m范圍內(nèi)加高至4.65m；梁總寬11.4m，內(nèi)側(cè)凈寬7.2m；擋碴墻高度0.70m，底寬0.25m，頂寬0.2m；頂板厚0.6m，道床板厚0.6m；支點(diǎn)處設(shè)置橫梁，高0.65m，寬1.1m。全橋在兩端支點(diǎn)處隔墻設(shè)置1m高進(jìn)入孔。

常德大道為城市主干道，道路寬29.8m，與鐵路線路大里程方向夾角60°，來往車流量大，重車大車多，該橋施工期間需保證原有道路的車輛暢通，施工干擾大；同時(shí)，橋梁跨度大，路面距梁底高度只有5.85米，工期要求緊，施工難度高。

該類橋梁施工的關(guān)鍵工序是支架的設(shè)計(jì)和施工，經(jīng)過多種技術(shù)方案的分析及比較，最終采用鋼管樁加工字鋼分配梁搭設(shè)支架法施工。

2.槽型梁施工方案

2.1總體施工方案

經(jīng)當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T同意，施工路段公路實(shí)行半封閉，設(shè)置雙向門洞行車道6個(gè)，門洞車道凈寬4.0米，限高4.7米，兩側(cè)為超高車道凈寬4.0米，限高5.0米。門洞支架采用鋼管樁加工字鋼分配梁，支架經(jīng)過計(jì)算后保證有足夠的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性。正式澆筑梁體混凝土前對(duì)支架進(jìn)行不小于箱體自重120％的荷載預(yù)壓，以消除支架的非彈性變形。梁體混凝土一次澆筑成型，施工時(shí)水平傾斜分層，從中支點(diǎn)處延梁縱向向兩側(cè)澆筑，層間間隔時(shí)間不超過混凝土的初凝時(shí)間。鋼束張拉兩端及左右同步對(duì)稱進(jìn)行。

本工程總體施工流程見圖1：

圖1 槽型梁施工流程圖

2.2基礎(chǔ)處理

2.2.1門洞支架部分。

門洞支架基礎(chǔ)采用C30素混凝土基礎(chǔ),中間5排鋼管擴(kuò)大基礎(chǔ)截面尺寸為100cm×80cm，端部起第2排鋼管擴(kuò)大基礎(chǔ)截面尺寸為140cm×80cm，在基礎(chǔ)中預(yù)埋管樁基礎(chǔ)底坐鋼板。

由于門洞支架部分的支架為不可調(diào)高支架，因此，在門洞基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)依據(jù)管柱長(zhǎng)度和方木及模板的厚度精確確定基礎(chǔ)底座板的標(biāo)高。

2.2.2槽型梁兩端公路路面以外部分。

清除基坑里的軟土及雜物，用混碴填筑。當(dāng)填至承臺(tái)頂標(biāo)時(shí)高時(shí)，挖除承臺(tái)邊至公路邊的原狀土，填筑較好的A組填料，在填筑前對(duì)基底進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，滿足要求后方可進(jìn)行填筑。填筑后采用20T壓路機(jī)進(jìn)行靜壓，壓路機(jī)碾壓時(shí)應(yīng)考慮對(duì)墩身的影響，防止墩身偏壓過大。每層填筑最高厚度不大于30cm。填筑完畢后頂面采用15cmC30混凝土硬化，其標(biāo)高與公路路面一致。

2.3支架搭設(shè)

鋼管支架共設(shè)9組鋼管柱，鋼管為Φ600×10mm 鋼管。單根鋼管樁上部橫橋向采用2根Ⅰ45b工字鋼并連焊接。工字鋼焊接在樁頂封端鋼板上，并用10mm鋼板扣件將封端鋼板與Ⅰ45b工字鋼焊接，保證工字鋼穩(wěn)定。順橋向布置Ⅰ56b工字鋼，Ⅰ56b工字鋼落在Ⅰ45b工字鋼上，箱型梁板下間距40cm，軌道板下間距60cm。橫橋向每間隔60cm用Φ20螺紋鋼將Ⅰ56b工字鋼連接。

每排鋼管柱之間用[10槽鋼 槽鋼作剪刀撐（橫向聯(lián)系）焊接，以分散應(yīng)力。鋼管柱采用人工配合16t 吊車進(jìn)行安裝， 鋼管柱豎立后，調(diào)測(cè)垂直度，滿足要求后進(jìn)行柱底焊接固定。柱底完成固定前，吊車不松鉤，防止發(fā)生意外。當(dāng)同排鋼管柱達(dá)到2根以上時(shí)，及時(shí)焊接槽鋼平聯(lián)及斜撐，然后繼續(xù)進(jìn)行下根鋼管柱的安裝。支架橫向布置見圖2.

圖2 槽形梁支架橫斷面布置圖

2.4安全防護(hù)板

在槽型梁板下的縱梁上先鋪橫向5cm 厚的木板，作為施工時(shí)的防墜落物板，四周設(shè)防護(hù)護(hù)欄，高出槽型梁頂面1m，兩側(cè)用防拋網(wǎng)形成全封閉施工。

2.5 支架預(yù)壓

預(yù)壓目的是檢驗(yàn)支架及地基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，以消除整個(gè)支架的非彈性變形，并測(cè)量支架的彈性變形。

預(yù)壓材料為編織袋裝砂，預(yù)壓荷載為槽形梁體自重的120％。分三級(jí)加載，第一次50％，第二次100％，第三次120％。

預(yù)壓觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)布置：縱向按架空段和滿堂支架段分別設(shè)置。在架空距離L的1/2、1/4、1/8、1/16分別布置觀測(cè)點(diǎn)。加載前，先準(zhǔn)確確定各測(cè)點(diǎn)位置，用紅漆做記號(hào)，橫向觀測(cè)點(diǎn)按下圖進(jìn)行布置。

預(yù)壓加載方法：預(yù)壓前，先測(cè)量各點(diǎn)標(biāo)高。按混凝土重量的分配情況，分級(jí)加載至120％槽型梁自重。砂袋堆放按順序先底板，后翼板，均要對(duì)稱進(jìn)行。為防止砂袋壓載時(shí)碰上陰雨天氣，砂袋吸濕重量增加而引起支架失穩(wěn)，所以砂袋全部上完后及時(shí)用彩條布覆蓋防雨。砂袋堆放完畢后，測(cè)量各點(diǎn)標(biāo)高。每天觀測(cè)兩次，待前后兩天的測(cè)量數(shù)據(jù)在2mm以內(nèi)，并報(bào)監(jiān)理工程師簽認(rèn)合格后，確定支架穩(wěn)定后方可卸栽，卸載前測(cè)量各點(diǎn)標(biāo)高。卸除順序?yàn)橄纫戆搴蟮装澹瑢?duì)稱進(jìn)行。卸載完畢后，測(cè)量各點(diǎn)標(biāo)高。

測(cè)量人員用專用表格對(duì)每次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)計(jì)算、分析、處理、修正，得出系統(tǒng)變化值。根據(jù)實(shí)質(zhì)施工荷載及監(jiān)測(cè)情況，重新計(jì)算預(yù)拱度值，確定立模高程，做好線型控制。預(yù)拱度設(shè)置方法為跨中向上16.9mm， 按二次拋物線由中間過度到支點(diǎn)位置。

2.6 模板工程

梁底模板為20mm厚竹夾板,易于控制標(biāo)高及線形,且底模板支撐較好不易變形。邊模板及內(nèi)模板采用組合鋼模,易于控制梁直線線形。槽型梁模板外模板采用木模板。為保證模板安裝質(zhì)量，采取了以下措施：

(1)支架預(yù)壓結(jié)束后，全面檢查各部位支撐和梁的底模、外模，梁端變截面處加強(qiáng)模板自身剛度，拼裝完成后必定存在平整度、錯(cuò)臺(tái)、整體尺寸等方面質(zhì)量問題，為保證梁體混凝土澆筑質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行修整，保證其滿足施工規(guī)范要求。

(2)模板要求接縫嚴(yán)密，相鄰模板接縫平整，接縫處雙面膠密封，防止漏漿，并在模板面板上涂刷專用脫模劑，保證混凝土表面的光潔和平整度，以確保梁體外觀質(zhì)量。在模板安裝過程中，必須對(duì)模板接縫寬度、錯(cuò)臺(tái)、平整度進(jìn)行檢查修整，對(duì)模型的長(zhǎng)度、寬度等幾何尺寸進(jìn)行檢查，偏差超限時(shí)必須進(jìn)行改正。支座周邊的模型根據(jù)施工實(shí)際效果，需要改進(jìn)加固和支撐方式，支座周邊的模型和支架模型連成整體，支撐充分考慮混凝土的壓力和沉落，防止支座周邊的混凝土在拆模后出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)漏漿等現(xiàn)象。

2.7支座安裝

支座采用LPZ-8000系列盆式橡膠型支座，按支座安裝圖設(shè)置梁底預(yù)埋件并檢查梁體支座加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)片尺寸。橫向及多向活動(dòng)支座設(shè)于曲線外側(cè)，固定支座設(shè)于下坡端。安裝前，將支座相對(duì)滑動(dòng)面和其它部分用丙酮或酒精擦洗干凈，安裝支座必須滿足設(shè)計(jì)要求。

支座安裝要求：

（1）支座安裝應(yīng)保持梁體垂直，支座上、下鋼板水平，不產(chǎn)生偏位。支座與支承墊石間及支座與梁底間應(yīng)密貼、無縫隙。支座四角高差不應(yīng)大于2mm。

（2）固定支座安裝時(shí)，上、下座板應(yīng)相互對(duì)正，上座板中心應(yīng)對(duì)準(zhǔn)梁體支承中心，縱、橫向允許偏差為3mm，平面扭轉(zhuǎn)不得大于1mm。

（3）活動(dòng)支座上、下座板橫向應(yīng)對(duì)正，縱向的錯(cuò)動(dòng)量應(yīng)根據(jù)安裝支座時(shí)的溫度與設(shè)計(jì)溫度差及未完成收縮、徐變量進(jìn)行計(jì)算確定，允許偏差為3mm。

（4）支座安裝后，錨固支座螺栓，灌漿固定。

2.8混凝土澆筑順序

混凝土的縱向澆筑順序是由中間向兩側(cè)整體不分段同時(shí)進(jìn)行；現(xiàn)澆混凝土槽型梁橫向施工順序先澆筑底板，養(yǎng)護(hù)達(dá)到強(qiáng)度要求后再澆筑兩側(cè)腹板。

腹板混凝土澆筑：兩側(cè)腹板混凝土要同步進(jìn)行，以保持模板支架受力均衡。開始時(shí)分層不宜超過20cm，以確保倒角處混凝土振搗密實(shí)，一定要保證混凝土從內(nèi)倒角處翻出。腹板每層混凝土澆筑厚度不得超過30cm，每層均要振搗密實(shí)，嚴(yán)禁漏振和過振現(xiàn)象，振搗器采用插入式振搗器。

底板混凝土澆筑：下料時(shí)，一次數(shù)量不宜太多，并且要及時(shí)振搗，尤其注意邊角處與內(nèi)翻混凝土的銜接振搗。底板不需分層澆筑。

混凝土澆筑采用快速、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠的方式一次澆筑成型，過程中隨機(jī)取樣制作混凝土強(qiáng)度和彈模試件，試件數(shù)量應(yīng)符合規(guī)定要求，試件應(yīng)分別從梁的底板、腹板同時(shí)取樣，留足夠數(shù)量的試件做同條件養(yǎng)護(hù)。

3.結(jié)語

對(duì)于橋下凈空較低的跨線橋采用槽型梁是一種較合理的設(shè)計(jì)方案，本工程具有單孔跨度大、橋下凈空低、施工期需保證橋下車輛通行等特點(diǎn)，采用的鋼管樁加工字鋼門洞支架方案不但較好的解決了施工安全與橋下通行的矛盾，還節(jié)約了施工成本，加快了施工進(jìn)度，為類似橋梁應(yīng)用及施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。