鐵路大跨度現澆預應力混凝土槽型梁施工技術

【摘 要】本文以跨常德大道鐵路特大橋槽型梁施工為例，對其施工要點進行了總結，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，具有一定的推廣應用價值。

【關鍵詞】槽型梁；鋼管樁；支架預壓；預應力張拉

槽型梁，是一種板梁組合的橋梁型式，雖然結構受力復雜，但在特定的地形和交通環境下，具有其它橋型無法比擬的優勢：與上承式的預應力梁相比，可以增加橋下凈空，顯著降低建筑高度和路基高度，節省土石方工程投資，養護簡便， 降低了工程造價；與同跨度鋼梁相比，能夠節省鋼材，減少噪音，抗震性能遠超過鋼梁，尤為適用市區跨線交通，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，介紹大跨度現澆預應力混凝土槽型梁的施工技術。

1.工程概況

湖南華電常德一期2×660MW項目鐵路專用線上跨常德大道特大橋5#～6#跨為預應力鋼筋混凝土現澆48m槽形梁，跨中梁高4m，支點處縱向1.1m范圍內加高至4.65m；梁總寬11.4m，內側凈寬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；支點處設置橫梁，高0.65m，寬1.1m。全橋在兩端支點處隔墻設置1m高進入孔。

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，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。

該類橋梁施工的關鍵工序是支架的設計和施工，經過多種技術方案的分析及比較，最終采用鋼管樁加工字鋼分配梁搭設支架法施工。

2.槽型梁施工方案

2.1總體施工方案

經當地交通管理部門同意，施工路段公路實行半封閉，設置雙向門洞行車道6個，門洞車道凈寬4.0米，限高4.7米，兩側為超高車道凈寬4.0米，限高5.0米。門洞支架采用鋼管樁加工字鋼分配梁，支架經過計算后保證有足夠的剛度、強度、穩定性。正式澆筑梁體混凝土前對支架進行不小于箱體自重120%的荷載預壓，以消除支架的非彈性變形。梁體混凝土一次澆筑成型，施工時水平傾斜分層，從中支點處延梁縱向向兩側澆筑，層間間隔時間不超過混凝土的初凝時間。鋼束張拉兩端及左右同步對稱進行。

本工程總體施工流程見圖1：

2.2基礎處理

2.2.1門洞支架部分。

門洞支架基礎采用C30素混凝土基礎，中間5排鋼管擴大基礎截面尺寸為100cm×80cm，端部起第2排鋼管擴大基礎截面尺寸為140cm×80cm，在基礎中預埋管樁基礎底坐鋼板。

由于門洞支架部分的支架為不可調高支架，因此，在門洞基礎施工時應依據管柱長度和方木及模板的厚度精確確定基礎底座板的標高。

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。當填至承臺頂標時高時，挖除承臺邊至公路邊的原狀土，填筑較好的A組填料，在填筑前對基底進行試驗檢測，滿足要求后方可進行填筑。填筑后采用20T壓路機進行靜壓，壓路機碾壓時應考慮對墩身的影響，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，其標高與公路路面一致。

2.3支架搭設

鋼管支架共設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（橫向聯系）焊接，以分散應力。鋼管柱采用人工配合16t 吊車進行安裝， 鋼管柱豎立后，調測垂直度，滿足要求后進行柱底焊接固定。柱底完成固定前，吊車不松鉤，防止發生意外。當同排鋼管柱達到2根以上時，及時焊接槽鋼平聯及斜撐，然后繼續進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，作為施工時的防墜落物板，四周設防護護欄，高出槽型梁頂面1m，兩側用防拋網形成全封閉施工。

2.5 支架預壓

預壓目的是檢驗支架及地基的強度及穩定性，以消除整個支架的非彈性變形，并測量支架的彈性變形。

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

預壓觀測的測點布置：縱向按架空段和滿堂支架段分別設置。在架空距離L的1/2、1/4、1/8、1/16分別布置觀測點。加載前，先準確確定各測點位置，用紅漆做記號，橫向觀測點按下圖進行布置。

預壓加載方法：預壓前，先測量各點標高。按混凝土重量的分配情況，分級加載至120%槽型梁自重。砂袋堆放按順序先底板，后翼板，均要對稱進行。為防止砂袋壓載時碰上陰雨天氣，砂袋吸濕重量增加而引起支架失穩，所以砂袋全部上完后及時用彩條布覆蓋防雨。砂袋堆放完畢后，測量各點標高。每天觀測兩次，待前后兩天的測量數據在2mm以內，并報監理工程師簽認合格后，確定支架穩定后方可卸栽，卸載前測量各點標高。卸除順序為先翼板后底板，對稱進行。卸載完畢后，測量各點標高。

測量人員用專用表格對每次測量數據進行詳細記錄，根據現場實測數據及時計算、分析、處理、修正，得出系統變化值。根據實質施工荷載及監測情況，重新計算預拱度值，確定立模高程，做好線型控制。預拱度設置方法為跨中向上16.9mm， 按二次拋物線由中間過度到支點位置。

2.6 模板工程

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

（1）支架預壓結束后，全面檢查各部位支撐和梁的底模、外模，梁端變截面處加強模板自身剛度，拼裝完成后必定存在平整度、錯臺、整體尺寸等方面質量問題，為保證梁體混凝土澆筑質量，對其進行修整，保證其滿足施工規范要求。

（2）模板要求接縫嚴密，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，以確保梁體外觀質量。在模板安裝過程中，必須對模板接縫寬度、錯臺、平整度進行檢查修整，對模型的長度、寬度等幾何尺寸進行檢查，偏差超限時必須進行改正。支座周邊的模型根據施工實際效果，需要改進加固和支撐方式，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錯臺漏漿等現象。

2.7支座安裝

支座采用LPZ-8000系列盆式橡膠型支座，按支座安裝圖設置梁底預埋件并檢查梁體支座加強鋼筋網片尺寸。橫向及多向活動支座設于曲線外側，固定支座設于下坡端。安裝前，將支座相對滑動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計要求。

支座安裝要求：

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

（2）固定支座安裝時，上、下座板應相互對正，上座板中心應對準梁體支承中心，縱、橫向允許偏差為3mm，平面扭轉不得大于1mm。

（3）活動支座上、下座板橫向應對正，縱向的錯動量應根據安裝支座時的溫度與設計溫度差及未完成收縮、徐變量進行計算確定，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整體不分段同時進行；現澆混凝土槽型梁橫向施工順序先澆筑底板，養護達到強度要求后再澆筑兩側腹板。

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

底板混凝土澆筑：下料時，一次數量不宜太多，并且要及時振搗，尤其注意邊角處與內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、穩定、連續、可靠的方式一次澆筑成型，過程中隨機取樣制作混凝土強度和彈模試件，試件數量應符合規定要求，試件應分別從梁的底板、腹板同時取樣，留足夠數量的試件做同條件養護。

3.結語

對于橋下凈空較低的跨線橋采用槽型梁是一種較合理的設計方案，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，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，還節約了施工成本，加快了施工進度，為類似橋梁應用及施工提供了寶貴經驗。