變截面連續(xù)箱梁跨鐵路多股道高大模板應(yīng)用研究

王高哲WANG Gao-zhe

（中鐵二十五局集團第四工程有限公司，柳州 545007）

0 引言

為同時滿足跨越或穿越鐵路線、符合安全限界要求、工期節(jié)點要求、投資要求等，結(jié)合現(xiàn)場實際地形情況設(shè)計方案均為橋梁跨越或框架穿越，本文主要以上跨連續(xù)箱梁為主進行闡述，在符合工期、質(zhì)量要求及營業(yè)線安全的前提下，符合設(shè)置墩臺條件通常采用簡支加連續(xù)梁橋，場地受限無法設(shè)置墩臺時采用連續(xù)箱梁橋、轉(zhuǎn)體梁橋等施工方式進行跨越，以上多種施工方法中支架、高大模板成為施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在橋梁施工方法及工藝發(fā)達的今天，根據(jù)施工現(xiàn)場條件為滿足工期、安全、投資控制目標通常采用連續(xù)箱梁橋，而跨越多股鐵路施工，采用簡支加連續(xù)梁橋無法實現(xiàn)，在連續(xù)箱梁橋的多種施工方法中采用懸臂澆注對工期要求較長、安全風(fēng)險較大，轉(zhuǎn)體梁橋投資較大，本著環(huán)保先行、安全第一、工期最優(yōu)的理念，本文就變截面連續(xù)箱梁跨鐵路多股道一次成型高大模板施工的關(guān)鍵技術(shù)及施工要點進行闡述。

1 工程概況

主梁中心線位于圓曲線上，其曲線半徑R=1000m。梁體采用直腹板單箱三室變高預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋梁按兩幅橋布置，主要跨越區(qū)域布置為3*54m，按正交設(shè)置。箱梁跨中頂板厚28cm，底板厚25cm 漸變至85cm，邊、中腹板寬度均為50cm，懸臂板根部厚度65cm，端部厚度20cm。端橫梁厚度2.0m，中橫梁厚度3.5m，跨越站場鐵路門洞最大凈寬度27m 和高度8m。

2 高大模板施工技術(shù)總體方案

本橋跨鐵路多股道采用35+3*54+35m 預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆變高連續(xù)梁形式通過，其中跨線路段為3*54m，高大模板施工時設(shè)置承重門洞作為高大模板支承體系（同時形成棚架具有防護作用）以確保門洞下鐵路行車安全及為兩側(cè)站場提供通行通道，支承體系上設(shè)置模板系統(tǒng)。

跨鐵路股道有三處，分別為貨運5 線、貨1-貨4 線、貨10 線，結(jié)合行邊安全距離及站場通道要求依次布置三個門洞分別為24m、27m、24m，門洞按線路縱向設(shè)置，寬度按梁面最外側(cè)正投影每側(cè)各加寬2m。門洞基礎(chǔ)采用截面為1.5m×1m 的條形基礎(chǔ)；門洞立柱為φ609×16mm 高度7m 鋼管柱，立柱頂橫梁設(shè)置工字鋼（雙拼63A 型），工字鋼頂沿線路方向設(shè)置加強弦桿貝雷梁，長度符合門洞設(shè)計長度要求，與鐵路線路成76.1°夾角，兩側(cè)預(yù)留拆除平臺2m，滿鋪在立柱頂橫梁上，并用Φ22 加長型U 型螺栓與橫梁固定。貝雷梁安裝定位并加固完成后，位于鐵路線路上方貝雷梁上滿鋪竹膠板（厚度10mm），竹膠板上部布置盤扣式滿堂支架。

3 各工序施工關(guān)鍵技術(shù)及施工要點

3.1 組合支架安裝工程

3.1.1螺旋鋼管立柱安裝

在門洞基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板（長×寬=80cm×80cm）頂部焊接220 根Φ609×16mm 高6m 的螺旋鋼管立柱，焊接前進行立柱底處理確保平整，焊接過程中嚴格控制垂直度及水平度以保證垂直受力，為確保安全及焊接質(zhì)量，在立柱底部與預(yù)埋鋼聯(lián)接處均勻布置4 塊楔形鋼板加固。依次完成每個條形基礎(chǔ)上的立柱安裝，相鄰立柱中心間距設(shè)置為2m。立柱安裝完成后對同一條形基礎(chǔ)上相領(lǐng)立柱設(shè)置橫聯(lián)及剪刀撐，采用20 型槽鋼，在高度方向每3～4m 高度設(shè)置，均采用滿焊，剪刀撐與立柱焊接處采用背貼式。（圖1）

圖1 螺旋鋼管立柱示意圖

3.1.2工字鋼橫梁安裝

立柱安裝完成后進行頂部橫梁安裝工序，首先對同一條形基礎(chǔ)上的立柱頂部進行切割整平確保其處于同一水平面，其次進行立柱頂部增大受力面設(shè)置，既在每根立柱頂部焊接厚為10mm 的鋼板（1.2m*1.2m），在鋼板與立柱頂部焊接位置提前放樣做好標識確保立柱焊接于鋼板中心部位。之后進行橫梁安裝，橫梁為工字鋼（雙拼63A型），橫梁與立柱頂鋼板進行焊接，間隔1m。焊縫長度為15cm。為確保穩(wěn)定性設(shè)置限位裝置，即在每根立柱頂部加設(shè)4 根20cm 長14 型工字鋼焊接固定。

3.1.3貝雷縱梁設(shè)置

貝雷梁安裝：每塊貝雷片之間使用貝雷銷連接，必須確保銷子完全到位并安裝貝雷銷鎖銷，上下加強弦桿通過弦桿螺栓與貝雷片連接，并錯接頭拼裝，貝雷片與與支撐架采用支撐架螺栓連接，縱梁采用加強弦桿貝雷片。所有梁片均在拼裝場地上完成，并采用鐵路封鎖點進行吊裝作業(yè)滿鋪在立柱頂橫梁上，并用Φ22 加長型U 型螺栓與橫梁進行固定，完成貝雷縱梁設(shè)置。（圖2）

圖2 貝雷梁示意圖

3.1.4鋼管支架搭設(shè)

鋼管支架設(shè)置在貝雷梁頂竹膠板上并根據(jù)梁體變高利用支架進行調(diào)坡，采用盤扣式Φ60*3.2mm 支架。結(jié)合箱梁各部位重量不同對立桿橫距及縱距進行分別設(shè)置，根據(jù)驗算結(jié)果分別設(shè)置如下：腹板、底板、翼板處橫距分別為0.6m、0.9m、0.9m，縱距為1.2m，步距按1.5m。上下分別設(shè)置頂托與底托，底托立于處理后的地面并加設(shè)防落板，頂托上采用14 型工字鋼設(shè)置主楞與次楞并進行外模安裝。

剪力撐設(shè)置：每4m 沿橫向設(shè)置一道，底托以上、頂托以下30cm 處各設(shè)置一道。

當搭設(shè)滿堂支架時，架體底部有高低臺階時，在連接處上層臺階的掃地桿應(yīng)伸入下一層臺階內(nèi)部不少于2 排立桿。

3.2 模板工程

3.2.1模板工程設(shè)計

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁模板由底模、外側(cè)模、內(nèi)模、端模及堵頭板組成。箱梁底模、內(nèi)模、側(cè)模及端模均采用膠合木模板，模板背部采用方木進行加固。

3.2.1.1箱梁底模設(shè)計

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁底模板擬采用厚度為1.5cm 清水木模板，由面板和支撐系統(tǒng)組成，具有尺寸準確、安裝牢靠、接縫密嚴、安拆便捷等優(yōu)點。

模板承重系統(tǒng)是確保及固定面板位置和傳遞并承受上部荷載的結(jié)構(gòu)部分，由截面尺寸為10×10cm 的方木組成。膠合木模板釘在方木上，橫橋向布置，軸線間距20cm。

3.2.1.2內(nèi)模設(shè)計

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁中腹板鉛錘，厚度為0.5～1.15m，內(nèi)模擬采用1.5cm 厚的紅模板。木模板背面設(shè)置6×8cm 方木用以固定模板，使板面平整。

3.2.1.3箱梁側(cè)模設(shè)計

側(cè)模受力主要受砼施方法、工藝、澆筑高度等因素影響，經(jīng)箱梁梁體結(jié)構(gòu)分析，本工程箱梁邊腹板與中腹板高度一致，在砼灌注中，邊腹板側(cè)模所受荷載與中腹板側(cè)模板一致，所以，箱梁內(nèi)模板采用1.5cm 紅模板，背楞采用6×8cm 方木間距20cm 布置。

3.2.2模板安裝工藝

安裝模板前，需清除面板灰塵及雜物，并涂刷隔離劑，隔離劑不得污染鋼筋及砼接頭。在澆筑混凝土前，木模板澆水濕潤，但模板內(nèi)不得有積水，按設(shè)計要求設(shè)置相關(guān)預(yù)埋件及孔洞并加固牢靠。

3.2.2.1箱梁內(nèi)模板安裝及固定

本工程腹板高度較大，模板采用外拉內(nèi)撐加固形式，在腹板模板豎直高度方向上每0.6m 設(shè)置1 道水平拉桿，順橋向間距為0.4m。為保證梁體外觀質(zhì)量，箱梁側(cè)模不采用對拉螺桿，而采用鋼管與斜向支撐結(jié)合的加固方式防止側(cè)模變形。

腹板模板采用10×10cm 的方木作為背部加強楞，豎向布置，凈間距20cm，與腹板模板采用鋼釘連接，然后采用φ16 鋼筋作為對拉桿，模板外側(cè)預(yù)留長度≧15cm 設(shè)置鋼墊板及雙螺母加固。

箱室的內(nèi)撐采用φ48mm 焊管加頂托做支撐，間距100×100cm 布置，鋼管底端支撐在底板內(nèi)加設(shè)的馬凳筋伸出的鋼筋頭上，不伸入底板砼表面。側(cè)面及頂面面板下采用10×10 方木做背肋，鋼管上安裝自由段頂、底托后直接支撐在模板的背楞方木上。

3.2.2.2箱梁外模板安裝及固定

箱梁底模按設(shè)計高程與坡度進行鋪設(shè)，支架頂設(shè)可調(diào)高度頂托，頂托鋪10×15cm 縱向方木分配梁，在其上橫向放置10×10cm 方木，與箱梁底模內(nèi)模采用鐵釘連接固定，防止木模在受力時產(chǎn)生橫向位移。

側(cè)模采用厚度為1.5cm 清水模板，背楞6×8cm 方木，間距20cm，側(cè)模板不使用對拉螺栓，根據(jù)實際情況增加斜撐，且每側(cè)不少于三個支撐點。

3.2.2.3梁端模板安裝及固定

梁端模板是為保證梁端錨板及孔道位置準確。端模采用木模，由于梁端縱向預(yù)應(yīng)力管道分布較多且集中，根據(jù)施工要求及制作條件，外側(cè)模、內(nèi)模間用拉桿螺栓從內(nèi)部連接加固，外部采用鋼管架支承加固，確保砼施工時不發(fā)生位移及形變。

3.2.2.4墩頂模板設(shè)置

受空間影響墩頂區(qū)域無法采用支架進行支撐，本項目采用三角塊配合方木設(shè)置支撐。

在墩頂部墊石外鋪設(shè)井字型方木（10×10cm）間距0.15～0.2m，根據(jù)測量標高利用三角塊在墩頂與方木下進行調(diào)整，符合要求后在方木上安裝15mm 厚模板并固定使之成為整體，支座四周采用同厚度模板進行封閉并采用密封膠封縫。

3.3 各工序施工要點

①鋼管立柱為傳力及受力構(gòu)件，確保在受力情況下不發(fā)生變型影響結(jié)構(gòu)安全，在條形基礎(chǔ)上埋設(shè)的鋼板（長×寬=80cm×80cm）與螺旋鋼管間采用四個⊿10×10×1cm 三角肋加固焊接，立柱安裝完成后對同一條形基礎(chǔ)上相領(lǐng)立柱設(shè)置橫聯(lián)及剪刀撐，采用20 型槽鋼，在高度方向每3～4m 高度設(shè)置，均采用滿焊且焊縫高度要＞6mm，剪刀撐與立柱焊接處采用背貼式。

②盤扣式滿堂支架調(diào)坡：施工時按照設(shè)計梁底標高調(diào)整頂托高度，以便在橋梁縱橫向形成坡度。頂托與底托間采用φ60×3.2mm 盤扣式鋼管架連接，所有間距與步距按支架驗算結(jié)果設(shè)置，采用頂托調(diào)整好坡度后，依次安裝14工字鋼主梁（主梁采用頂托支撐，縱距盤扣架為0.9m，橫距腹板及梁體實心部位均按0.6m 加密，箱室與翼緣板部位按0.9m 設(shè)置，步距為1m），10×10cm 方木次梁，之后安裝模板并與方木次梁加成整體。

③支架預(yù)壓：預(yù)壓采用2 噸標準預(yù)壓塊分三級堆載進行。分三級均勻加載，按照80%-100%-120%的加載總重，根據(jù)現(xiàn)場情況使用4 臺起重設(shè)備，根據(jù)砼施工方向加載（雙側(cè)對稱，由墩頂向跨中推進），每級加載完成后均靜載3 小時分別對預(yù)設(shè)觀測點進行沉降量觀測，做好記錄，根據(jù)實測數(shù)據(jù)及設(shè)計單位提供的梁的張拉起拱度綜合計算確定梁體支架模板預(yù)拱度。

④支撐體系上必須設(shè)置落架裝置。待砼強度達到設(shè)計強度的100%且設(shè)計圖紙要求張拉的預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后方可進行落架。

4 關(guān)鍵部位驗算

4.1 條形基礎(chǔ)驗算

條形基礎(chǔ)寬1.5m，高1m，立柱間距2m，地基為混凝土硬化地面，按45°擴散角計算。

σ=N/S=2853kN/（1.5×1×22）=297kPa，滿足要求。

4.2 貝雷梁擾度驗算

4.2.1非彈性撓度計算

當桁架節(jié)數(shù)為偶數(shù)時fmax=d（n2-1）/8；當桁架節(jié)數(shù)為奇數(shù)時fmax=dn2/8

n-桁架節(jié)數(shù)；d-常數(shù)，對雙層桁架d=0.1717cm

4.2.2彈性撓度計算

f-桁架由活載引起的彈性撓度（cm）；l-桁架的計算跨度（m）；

E-桁架所用材料的彈性模量（N/cm2）；I-桁架截面的慣性矩；

取腹板底板處貝雷梁檢算二十三排雙層加強型貝雷梁慣性矩I=52856935cm4。

滿足要求。

4.3 架體抗傾覆驗算

砼施工前，風(fēng)荷載構(gòu)成傾覆力矩主因，模板及支架自重構(gòu)成抗傾覆力矩主因。

滿足要求。

5 結(jié)束語

采用豎向鋼管立柱、縱向設(shè)加強弦桿貝雷梁聯(lián)合盤扣支架進行高大模板施工，上跨既有鐵路多股道施工時，能有效確保行車安全及既有線的干擾，同時該高大模板體系還具有足夠的剛度、強度、抗傾覆性，施工中所需材料設(shè)備均為常規(guī)材料，便于周轉(zhuǎn)、施工方便，從而實現(xiàn)了工期節(jié)約、成本減少、安全穩(wěn)定、質(zhì)量可靠而被廣泛應(yīng)用于施工中，本工程應(yīng)用此高大模板體系施工確保項目按即定工期目標、安全目標、質(zhì)量目標順利完成，為同類條件橋梁施工提供可靠實效的依據(jù)。