上跨既有改造鐵路35m現(xiàn)澆PCR箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)研究

張輝輝

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350)

0 引言

以橋梁上跨的方式跨越既有改造鐵路時(shí)，除考慮橋梁選型、設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及普通地段架橋技術(shù)要求外，還應(yīng)考慮上跨橋梁施工時(shí)對(duì)既有鐵路運(yùn)營(yíng)干擾與防護(hù)的各類(lèi)要求[1]。

目前，國(guó)內(nèi)已有諸多學(xué)者對(duì)橋梁上跨鐵路的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了研究。陳鋒[2]研究了橋梁在跨鐵路施工時(shí)，采用新型滑動(dòng)式防護(hù)棚輔助施工，減少了施工對(duì)鐵路行車(chē)的干擾，簡(jiǎn)化了防護(hù)棚的拆除程序。楊凱[3]分析了漸變斷面混凝土連續(xù)箱梁上跨既有鐵路斜交頂推施工技術(shù)在成都經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)線(xiàn)簡(jiǎn)陽(yáng)至蒲江段高速公路上跨成昆鐵路及成昆復(fù)線(xiàn)工程中的應(yīng)用，工程的順利完成驗(yàn)證了該方法具有一定的參考價(jià)值。劉曉明[4]介紹了34m跨門(mén)式墩棚架防護(hù)原位拼裝施工技術(shù)在京滬高鐵城際聯(lián)絡(luò)線(xiàn)南倉(cāng)特大橋125m鋼桁梁橋上跨4條繁忙鐵路干線(xiàn)工程中的應(yīng)用，減少了施工干擾，降低了施工成本，并順利完成施工。周大勇[5]以蒙華鐵路高架橋上跨漢宜高鐵為工程背景，采用連續(xù)箱梁頂推施工滑塊控制技術(shù)解決了箱梁爬行和梁體開(kāi)裂的技術(shù)難題。殷曉波[6]就京張鐵路土木特大橋在DK104+272處上跨大秦鐵路工程，介紹了墩頂轉(zhuǎn)體方法中轉(zhuǎn)動(dòng)體系的支撐、牽引和平衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)與操作，墩頂轉(zhuǎn)體的順利實(shí)施證明其具有減少轉(zhuǎn)體質(zhì)量、縮短工期、降低工程難度及造價(jià)等優(yōu)勢(shì)。

本文介紹的工程實(shí)例采用工程樁+樁頂托梁+鋼管柱+貝雷梁的支架現(xiàn)澆方式實(shí)現(xiàn)35m PCR箱型橋梁上跨小梨線(xiàn)，施工過(guò)程中既不受營(yíng)業(yè)鐵路線(xiàn)的干擾，也對(duì)既有鐵路本身起到了很好的防護(hù)作用，而且該方法在成本控制、施工工期與安全保障等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

石林寺連線(xiàn)橋位于重慶建橋園區(qū)，由于之前進(jìn)行電氣化鐵路改造的小梨線(xiàn)(隸屬渝黔鐵路)從園區(qū)的西側(cè)通過(guò)，阻斷了石林寺及周邊居民的生活出行，因此決定修建一條上跨該鐵路的連線(xiàn)橋。該連線(xiàn)橋設(shè)計(jì)起點(diǎn)位于新規(guī)劃的石林寺大門(mén)入口，終點(diǎn)接建橋園區(qū)C區(qū)的黃桷樹(shù)路，連接通道修好后，將大大方便石林寺及該片區(qū)的居民出行。

根據(jù)施工計(jì)劃及進(jìn)度，小梨線(xiàn)經(jīng)改造開(kāi)通之前已完成防護(hù)棚架搭設(shè)、支架預(yù)壓及橋墩施工，開(kāi)通之后的主要工程之一就是現(xiàn)澆梁梁體施工。

1.2 梁體結(jié)構(gòu)

1.3 建筑材料

梁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，蓋梁及擋塊混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，樁基、橋墩及系梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。預(yù)應(yīng)力筋采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1 860MPa、公稱(chēng)直徑為15.2mm的低松弛高強(qiáng)度鋼絞線(xiàn)。普通鋼筋選用HPB300與HRB400，其中鋼筋直徑≥12mm時(shí)采用HRB400，直徑<12mm時(shí)一般采用HPB300，部分φ10鋼筋采用HRB400。

2 梁體施工總體方案

石林寺連線(xiàn)橋上跨小梨線(xiàn)鐵路，與小梨線(xiàn)鐵路斜交。梁體實(shí)行監(jiān)管施工，部分實(shí)行要點(diǎn)施工。由于場(chǎng)地回填平整后地面發(fā)生變化，1號(hào)墩實(shí)際高度不變(10m)、2號(hào)墩實(shí)際高度為11m。考慮到原地面有較厚的淤泥，以及在原地面直接進(jìn)行了回填，為保證現(xiàn)澆梁支架的穩(wěn)定，決定在1號(hào)墩與2號(hào)墩之間采用3排工程樁+樁頂托梁+鋼管柱+貝雷梁的支架方式現(xiàn)澆。

模板采用木模板，內(nèi)模骨架采用鋼管腳手架，豎向用10cm×10cm方木和鋼管作為背楞，橫向用對(duì)拉桿將內(nèi)模框架加固。鋼筋采用鋼筋加工場(chǎng)集中下料制作，現(xiàn)場(chǎng)綁扎。混凝土由拌合站集中拌制后，混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)到澆筑現(xiàn)場(chǎng)，采用泵車(chē)分層澆筑，插入式振動(dòng)棒振搗密實(shí)。

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 支架法現(xiàn)澆PCR箱梁施工工藝流程

3 梁體施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工程樁施工

各支墩均采取3根樁徑1.2m的樁基礎(chǔ)，樁間距如圖2所示。1號(hào)支墩與1號(hào)主墩中心距為2.6m，樁長(zhǎng)12.5m；2號(hào)支墩與1號(hào)支墩中心距為16.5m，樁長(zhǎng)15.0m；3號(hào)支墩與2號(hào)支墩中心距為12m，樁長(zhǎng)15m。樁基通長(zhǎng)配筋，采用直徑20mm的HRB400螺紋鋼為主筋，主筋間距20cm，根數(shù)為17根，螺旋筋為直徑10mm的HPB300圓鋼，間距20cm。

圖2 工程樁樁間距平面(單位：cm)

3.2 托梁施工

樁基施工完成且樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上后，進(jìn)行托梁施工。基礎(chǔ)開(kāi)挖采用機(jī)械挖掘，人工輔助清理，機(jī)械挖土預(yù)留20cm用人工挖除，嚴(yán)禁超挖。基坑開(kāi)挖完成后鑿除樁頭至設(shè)計(jì)標(biāo)高。樁身伸入托梁底部5cm，樁基主筋伸入1號(hào)(3號(hào))、2號(hào)托梁分別為80，130cm。

要在技工學(xué)校中普及人文精神，首先，教師本人要有深厚的人文精神素養(yǎng)。只有這樣，才能將人文精神滲透到課堂上來(lái)，在教學(xué)過(guò)程中才能旁征博引把內(nèi)容講得深入淺出，繪聲繪色，讓學(xué)生融入濃厚的人文精神之中；其次，在教育教學(xué)過(guò)程中充分運(yùn)用人文精神，將自身融入到學(xué)生當(dāng)中去，培養(yǎng)與學(xué)生之間亦師亦友的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)與學(xué)生民主平等的對(duì)話(huà)。最后，要用人文主義精神關(guān)心學(xué)生生活，只要語(yǔ)文教師在平時(shí)的教學(xué)生活中用愛(ài)對(duì)孩子進(jìn)行感化，信任每一個(gè)學(xué)生，尊重每一個(gè)學(xué)生，定能拉近與學(xué)生之間的距離。學(xué)生定會(huì)樂(lè)于聽(tīng)取老師的教誨，從而親其師，信其道。

1號(hào)、3號(hào)樁基上托梁尺寸為14m(長(zhǎng))×1.5m(寬)×1.0m(高)，設(shè)置雙層鋼筋，主筋采用直徑20mm的HRB400螺紋鋼筋、間距15cm，箍筋采用直徑10mm的HPB300圓鋼、間距20cm，鋼管柱沿托梁長(zhǎng)度方向1.0m范圍內(nèi)采用2層直徑16mm的HRB400螺紋鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)。2號(hào)樁基上托梁尺寸為14m(長(zhǎng))×2.5m(寬)×1.5m(高)，設(shè)置雙層鋼筋，主筋采用直徑20mm的HRB400螺紋鋼筋、間距15cm，箍筋采用直徑10mm的HPB300圓鋼、間距20cm，鋼管柱沿托梁長(zhǎng)度方向1.0m范圍內(nèi)采用2層直徑16mm的HRB400螺紋鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)。混凝土澆筑時(shí)應(yīng)一次性連續(xù)澆筑完成，并在托梁頂面對(duì)應(yīng)鋼管柱位置預(yù)埋4根直徑25mm螺紋鋼連接，螺紋鋼深入托梁混凝土40cm，作為鋼管樁底部連接基礎(chǔ)。

3.3 鋼管柱安裝

托梁施工完成后，等混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，利用25t起重機(jī)安裝鋼管柱。鋼管柱下方焊接750mm×750mm×20mm鋼板，鋼板與預(yù)埋螺栓采用栓接。鋼管柱采用法蘭盤(pán)接長(zhǎng)，接長(zhǎng)時(shí)上下層應(yīng)在同一中心線(xiàn)上，垂直度必須滿(mǎn)足要求。鋼管柱與墩身、鋼管柱間采用[14設(shè)置連接支撐。

高強(qiáng)螺栓連接應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求，普通螺栓連接應(yīng)牢固、無(wú)松動(dòng)。

鋼管柱采用φ630×15鋼管，在安裝前根據(jù)墩高配齊所需鋼管，在配置時(shí)只能比設(shè)計(jì)墩高低并接近墩高，然后不足部分采用鋼板或型鋼支墊調(diào)整標(biāo)高，確保同跨墩柱均在同一標(biāo)高。

鋼管柱和托梁的連接采用預(yù)埋螺栓焊接鋼板形式，以保證鋼管柱與托梁的可靠連接。在鋼管柱安裝時(shí)必須保證垂直度，立柱安裝前，鋼管法蘭下的基礎(chǔ)調(diào)平鋼板采用薄鋼板，并且采用螺栓與基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓連接。

鋼管柱采用汽車(chē)式起重機(jī)吊裝與人工配合方式進(jìn)行安裝。為保證安裝時(shí)的垂直度可調(diào)，吊裝鋼管柱前在鋼管柱頂部3個(gè)方向設(shè)置纜風(fēng)繩(采用直徑14mm鋼絲繩)與地錨連接，每根鋼絲繩與地錨間采用緊繩器連接，以方便鋼管柱垂直度精確調(diào)整。

3.4 分配梁(橫梁)安裝

同一排的鋼管柱安裝完成后，對(duì)鋼管柱標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，檢查合格后，方可吊裝工字鋼分配梁(2號(hào)先安裝縱梁)，分配梁長(zhǎng)度為16m，即每側(cè)伸出梁體2m。工字鋼分配梁在吊裝前在地面按設(shè)計(jì)要求加工完成。起吊時(shí)在分配梁兩端套上繩索人工拉住繩索控制分配梁的方向，就位后及時(shí)與樁頂先點(diǎn)焊連接臨時(shí)固定，之后松開(kāi)吊鉤及繩索。橫梁中心與鋼管柱中心重合。最后將橫梁與鋼管柱頂部焊接牢固。

3.5 貝雷梁安裝

縱梁采用單層雙排加強(qiáng)型貝雷梁，間距0.9m，梁體腹板處2組貝雷梁間距為0.20m。貝雷梁安裝采用在地面拼裝1個(gè)單孔跨徑后用起重機(jī)整體吊裝。

3.6 支撐系統(tǒng)安裝

貝雷梁施工完成后，貝雷梁上滿(mǎn)鋪3mm厚鋼板；鋼板之上橫橋向鋪設(shè)10cm×10cm方木，縱向凈距為20cm；方木上滿(mǎn)鋪15mm厚竹膠板作為底模。翼緣板處方木上采用0.6m×0.9m碗扣件做支撐，碗扣件頂托上順橋向鋪設(shè)10cm×10cm方木，間距0.6m；其上橫橋向鋪設(shè)10cm×10cm方木，間距0.2m。方木上滿(mǎn)鋪竹膠板作為底模。

3.7 模板施工

模板由底模、外側(cè)模、內(nèi)模和端模4大部分組成，梁體模板安裝按底模→外側(cè)模→內(nèi)模→端模的順序進(jìn)行；梁體模板的拆除應(yīng)按照與安裝相反的順序進(jìn)行。梁體的底模和外側(cè)模結(jié)合預(yù)壓成果設(shè)置施工預(yù)留高度。梁體模板外模采用厚度15mm厚竹膠板，內(nèi)模采用木膠板。模板在安裝時(shí)，所有的拼縫均設(shè)雙面膠帶貼緊，以防漏漿。

1)底模 模板尺寸2 440mm×1 220mm×15mm，長(zhǎng)度方向順橋向布置，用釘固定在支架頂部縱向方木上。為使支架具有較好受力性能，頂托上橫橋向分配梁采用10cm×10cm方木，橫梁間距隨立桿間距變化。橫梁頂部采用10cm×10cm方木縱向通長(zhǎng)布置支撐連續(xù)梁底模，方木中心間距20cm。

2)外側(cè)模 豎肋為10cm×10cm方木，方木間距20cm；橫肋采用10cm×10cm方木或2×φ48鋼管，間距60cm。

3)內(nèi)模 采用15mm厚木膠板，水平縱向背帶采用10cm×10cm方木，間距20cm；橫向背帶采用10cm×10cm方木或2×φ48鋼管，縱橫向間距60cm；內(nèi)支撐采用碗扣立桿對(duì)撐，縱向間距6cm，豎向間距60cm。其中內(nèi)底模不安設(shè)，澆筑時(shí)先澆筑底板，待底板混凝土流動(dòng)性能降低后澆筑腹板。澆筑箱梁頂板時(shí)頂部距每跨支點(diǎn)1/4～1/3跨徑處預(yù)留1 000mm×1 000mm的進(jìn)人孔，用作內(nèi)模拆除及人員通道。

4)端模 面板采用15mm厚竹膠板，水平背帶采用10cm×10cm 方木，間距20cm；豎向背帶采用2×φ48雙鋼管，間隔60cm，與內(nèi)模采用對(duì)拉方法加固。

3.8 預(yù)拱度設(shè)置

預(yù)拱度計(jì)算公式為f=f1+f2，其中f1為貝雷架或支架彈性變形(由預(yù)壓得出數(shù)據(jù))，f2為梁片設(shè)計(jì)預(yù)拱度值，并按斜線(xiàn)通過(guò)木楔對(duì)底模和翼緣板進(jìn)行調(diào)整。

3.9 鋼筋施工

鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)地制作，采用閃光對(duì)焊機(jī)焊接。鋼筋綁扎順序：梁體底部、梁體腹板、梁體頂部、預(yù)留鋼筋埋設(shè)。

按照設(shè)計(jì)圖紙和驗(yàn)標(biāo)要求進(jìn)行鋼筋的綁扎安裝，同時(shí)注意鋼筋接頭按要求錯(cuò)開(kāi)，鋼筋綁扎時(shí)要按設(shè)計(jì)圖紙的鋼筋編號(hào)分順序綁扎，為避免在安裝時(shí)將誤差集中到某一頭，可分成幾段進(jìn)行。保證所有的鋼筋規(guī)格、型號(hào)、間距、數(shù)量及保護(hù)層等滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。鋼筋交接點(diǎn)綁扎均采用十字交叉綁，不允許采用梅花跳綁，且綁扎鐵絲的尾段不應(yīng)伸入保護(hù)層內(nèi)。鋼筋保護(hù)層采用購(gòu)買(mǎi)的同等級(jí)砂漿墊塊，梁體側(cè)面和底面的墊塊至少應(yīng)為4個(gè)/m2。

箱梁施工中主要預(yù)埋件有泄水孔、伸縮縫預(yù)埋件及加強(qiáng)鋼筋、人行道欄桿、綜合接地措施及施工預(yù)埋件等，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行預(yù)埋。

3.10 混凝土施工

混凝土澆筑選用2臺(tái)混凝土汽車(chē)泵從低端向高端澆筑，混凝土澆筑按照水平分層、斜向分段、對(duì)稱(chēng)、連續(xù)澆筑的原則。澆筑混凝土?xí)r，每層混凝土厚度以40cm為宜，不得超過(guò)50cm，混凝土振搗和下料交替進(jìn)行，采用插入式振搗棒振搗。澆筑橋面混凝土?xí)r，先用插入式振搗棒振搗混凝土，再用整平機(jī)振搗成型，人工二次抹面。混凝土澆筑成型終凝后，覆蓋土工布澆水養(yǎng)護(hù)。

澆筑中要有專(zhuān)人檢查模板，檢查拉桿螺栓有無(wú)松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

混凝土澆筑完成后進(jìn)行多次壓實(shí)抹平，消除收縮裂紋，再用土工布將暴露面覆蓋，并及時(shí)采取灑水措施對(duì)混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)7d以上。

3.11 預(yù)應(yīng)力施工

預(yù)應(yīng)力鋼材及預(yù)應(yīng)力錨具進(jìn)場(chǎng)后，分批嚴(yán)格檢驗(yàn)，妥善保管。預(yù)應(yīng)力錨具和預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備配套使用。預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)按規(guī)定對(duì)每批鋼絞線(xiàn)抽檢強(qiáng)度、硬度、彈性模量、截面面積進(jìn)行檢測(cè)，不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁使用。所有預(yù)應(yīng)力鋼材不允許焊接，有缺陷的不準(zhǔn)使用。

縱向、橫向鋼絞線(xiàn)的張拉是控制工期的關(guān)鍵工序，在梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度后即可進(jìn)行張拉，嚴(yán)格按照操作規(guī)程對(duì)千斤頂、油表進(jìn)行檢測(cè)。張拉采用“雙控”法進(jìn)行。以“初張力達(dá)到10%初張力后，量測(cè)千斤頂?shù)幕钊饴堕L(zhǎng)度L1，然后供油達(dá)到控制應(yīng)力的20%，量測(cè)活塞外露長(zhǎng)度L2，再?gòu)埨猎O(shè)計(jì)噸位的油壓值，量測(cè)活塞的外露長(zhǎng)度L”的原則確定實(shí)際伸長(zhǎng)值，即(L+L2-2L1)，并進(jìn)行校核。

4 結(jié)語(yǔ)

石林寺連線(xiàn)橋35m PCR箱梁采用工程樁+樁頂托梁+鋼管柱+貝雷梁的支架現(xiàn)澆方式，桿件約束復(fù)雜，構(gòu)件數(shù)量龐大，不均勻荷載繁多。該施工技術(shù)的成功應(yīng)用為國(guó)內(nèi)大跨度PCR現(xiàn)澆箱梁在既有電氣化改造鐵路環(huán)境下的工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)檢算，各結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均滿(mǎn)足規(guī)范要求，對(duì)類(lèi)似工程有一定的參考價(jià)值。