跨水塘高墩道岔連續梁施工技術

李 強

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司，天津 301700）

1 工程概況

長株潭城際鐵路地處長沙、株洲、湘潭城市群中心地帶。線路走向大體為北南向“人”字形，以京廣鐵路長沙站為中心，易家灣特大橋是其連接樞紐。

易家灣大橋位于湖南省湘潭市易家灣鎮，分湘潭左線和湘潭右線2座橋，右線在里程XYDK29+143.32～XYDK029+182.66處接入左線，左右線交匯處采用3×32 m道岔連續梁過渡為雙線，左線暮云臺～26號墩為單線段，27號墩～湘潭臺為雙線段，左線在里程XDK28.921處跨越長株潭城際正線的鐘家塘特大橋，在里程XDK29+370處跨越既有京廣鐵路。道岔連續梁沿中心線（32.65+32.7+32.65）m共一聯橋，橋長98 m。箱梁采用C50混凝土，設計方量為1 005 m3。箱梁斷面為單箱雙室，頂寬由15.04 m過渡到12.2 m，全橋一次澆筑完成。

由于橋梁位于水塘回填土，地基處理復雜，橋墩29 m，現場臨近京廣鐵路，施工場地狹小，施工難度較大。橋址處地表水發育，主要為水塘水、水田水，后期為方便施工，對橋址處進行回填，回填厚度約3 m，淤泥層厚度約6 m。

2 施工方案比較與選擇

國內外對現澆道岔梁的施工經驗和做法通常采用支架法，支架形式可采用滿堂支架、梁柱式支架或兩者的組合結構。采用支架法制梁時，對地基要求高，地基處理較關鍵，在本方案設計初期，對施工方案進行比選。因地處魚塘回填土，采用滿堂支架，基礎處理工程量大，易發生不均勻沉降，支架高度大于24 m，采用滿堂支架不合理。本梁橋梁縱坡較小，采用梁柱式和滿堂支架結合法，需要投入的材料種類多、工序復雜、施工時間長、技術難度較大，綜合考慮工期要求、現場的施工條件及安全、質量要求，采用梁柱式支架，施工方便快捷，因此，選擇梁柱式支架方案作為道岔連續梁的施工方案。

3 總體方案

本橋梁體設計為（32.65+32.7+32.65）m單箱雙室預應力混凝土箱梁，支架系統采用“鋼管柱+貝雷梁”結構。在梁體投影范圍內，分別利用每墩承臺作為每跨支架的邊支點基礎，在跨中位置設2排Ф630 mm鋼管組成的鋼管立柱臨時支墩，鋼管支墩每排設5根鋼管。中支點位置處的兩排鋼管立柱縱向間隔3 m（標準321型貝雷梁節段度），橫向根據梁體截面寬度調整，支柱間采用型鋼連接形成格構式支墩，支墩基礎采用C30混凝土樁基加小承臺，承臺高為1 m，寬約為5 m，下方布設8顆直徑1.25 m樁基，樁基長為10 m。為防止基礎承臺開裂，對基礎底部和頂部進行配筋加強，鋼管立柱對應位置采用配筋加強。

每處鋼管頂依次自下向上設落模砂箱、橫向I40a工字鋼、標準貝雷梁、橫向I20a工字鋼、縱向方木，完成支架體系。為便于施工采用木模板，面板采用15 mm厚優質竹膠板，鋼管作為加固肋。支架系統完成后按照梁體構造鋪設底模、側模，再綁扎底板、腹板鋼筋、安裝橫向、縱向預應力波紋管，檢查合格后安裝內模板，綁扎頂板鋼筋和相關預埋件，穿波紋管。驗收合格后澆筑混凝土，采用泵送混凝土連續灌注。達到設計要求后，進行鋼絞線張拉，張拉采用“雙控”，張拉完成后及時進行真空壓漿操作。通過放出落模砂箱中的砂子，達到拆除貝雷梁的目的，鋼管立柱應在貝雷梁被拆除后再逐根拆除。支架縱向單跨布置圖如圖1所示，支架橫向布置圖如圖2所示。

圖1 支架縱向單跨布置圖

圖2 支架橫向布置圖

4 具體施工方法

（1）分配梁設計。

I20a工字鋼承受上部荷載分別有梁體荷載、模板自重荷載、扣件式鋼管腳手架荷載、施工人員、施工設備荷載及振搗時產生的荷載。按實際支架布置方式與梁體位置關系建立模型，采用Midas Civil軟件分析得到I20a工字鋼的最大彎曲應力86.4 MPa，最大剪應力為33.4 kN，最大變形為0.8 mm，滿足相關要求。

采用I20a工字鋼作為分配梁材料應力較小，應縮減其截面，考慮到本項目特點，存在隧道施工，I20a工字鋼可作為初支鋼架使用，材料可周轉使用。

（2）貝雷架的選型依據。

本橋采用不加強型貝雷桁架搭設，采用3組三排單層以及4組雙排單層貝雷架搭設，分別按最不利荷載考慮。

受力最大一組三排單層貝雷架最大彎矩為937.7 kN·m，剪力為568.5 kN，小于321型貝雷架容許應力、撓度，符合設計要求。

受力最大一組雙排單層貝雷架最大彎矩為599.2 kN·m，剪力為363.3 kN，小于321型貝雷架容許內力、撓度，符合設計要求。

貝雷架最大彎矩為3 968.41 kN·m，剪力為2 406 kN，小于321型貝雷架容許內力，符合設計要求。

因此，選擇321型貝雷片。

（3）縱向水平推力克服。

本橋存在縱向坡度，施工時會產生水平推力，造成支架不穩定，在各橋墩高位埋設拉結筋，與貝雷梁采用U形鋼筋拉結，在低位設置支頂結構，平衡水平向分力。

（4）I40a工字鋼橫梁驗算。

采用有限元分析軟件分析上述梁體及人員、機械、模板、分配梁、主梁荷載，考慮最不利荷載情況，可得I40a工字鋼上橫梁的彎矩為294.54 kN·m，剪力為427.69 kN，最大變形為8.2 mm（1、5單元外側），在橫向布置3根I40a工字鋼做橫梁，強度驗算通過，撓度滿足要求。

（5）安裝落模砂箱。

安裝前首先計算砂箱內裝入標準砂的高度，裝砂過程采用流水灌筑達到水夯密實的目的。為了保證施工要求，裝砂水沉后，采用反力架+千斤頂的方式給落模砂箱施加反力，反力值按照最不利荷載進行計算，保證安裝后砂箱頂部與標高一致。

砂箱與鋼管柱頂采用法蘭盤栓接，每根鋼管柱接長位置及底部位置焊接830 mm×830 mm×16 mm鋼板1塊。

（6）臨時支墩檢算。

按結構最不利荷載計算，按照整體與單根鋼管分別驗算，計算公式采用軸心受壓構件的整體穩定計算。

臨時支墩采用Ф630 mm鋼管，鋼管壁厚為10 mm，計算高度采用兩端鉸接的方式驗算高度，按a類截面軸心受壓構件的穩定系數表，計算穩定系數為136.8。

單根鋼管支墩軸向承載力為1 550 kN，大于單根最大支反力為893 kN，單排5根鋼管立柱承載力為7 750 kN，大于最大支反力即2 972.2 kN。

因此，鋼管支墩承載力符合要求。前后兩排鋼管立柱安裝完畢后及時焊接縱向[20槽鋼，提高穩定性。

（7）基礎設計施工。

中支點基礎采用C30混凝土樁基加承臺，每個承臺高為1 m、寬5 m，下方布設8顆直徑1.25 m樁基，樁基長度10 m；單樁承載力特征值為1 456.285 kN，側摩阻力為474.538 kN，在總承載力中占比為32.6%，端阻力為981.748 kN，占總承載力67.4%。為了防止基礎承臺開裂，對基礎底部、頂部鋼管立柱對應部位進行配筋加強。

為了確保與鋼管柱有效焊接，提高鋼管柱的穩定性，應根據圖紙進行施工，鋼板需要在平臺澆筑時預埋，應避免支架基礎浸泡在水中，做好基礎周圍的排水溝，保證水流暢通。

（8）施工注意事項。

砂箱頂應設置固定工字鋼措施，3根I40a工字鋼在兩側端部滿焊鋼板，采用綴板在中部連接，使3根工字鋼形成一個整體，提高穩定性。

I20a工字鋼縱向設置整體連接裝置，并與貝雷梁上弦桿采用U形卡固定連接，采用U形卡扣將貝雷片下弦桿與分配梁三拼I40a工字鋼連接，形成整體。

5 支架系統預壓

鋼管支架采用堆載預壓施工工藝，通過加載標準砂袋或渣土袋，以達到檢驗支架及地基的強度、穩定性的目的，并以支架沉降量為依據調整底模、側模高度，保證施工質量。

預壓按照原位支架法預壓，預壓荷載取最大施工荷載的1.1倍，預壓材料采用沙袋或渣土袋，每個重量約1.6 t（采用統一標準裝袋稱量），共需1 976個，累計重量3 162 t。

6 結語

本文結合長株潭城際鐵路的施工經驗，以高墩道岔連續梁支架施工為研究核心，闡述了支架選型依據及計算要點，介紹高墩格構式支架的搭設方式，在長株潭城際鐵路的順利實施，證明本方案安全有效，可為后續施工提供經驗。