鐵路變寬度道岔現(xiàn)澆連續(xù)梁支撐體系設(shè)計與應(yīng)用

張素春

摘要：在鐵路建設(shè)中經(jīng)常會遇到隧道、路基段以及橋梁等搭配，其建設(shè)施工工作具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性的特點。本文根據(jù)上跨毛尖大道大橋3×32m變寬度道岔現(xiàn)澆連續(xù)梁，探討鐵路橋梁施工中的現(xiàn)澆梁施工技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：變寬度道岔；鐵路；現(xiàn)澆連續(xù)梁

DOI：10.12433/zgkjtz.20240349

近年來，隨著鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，變寬度道岔現(xiàn)澆梁施工技術(shù)水平越來越高，而采取合理的施工方案控制施工質(zhì)量對后期運營及工程使用壽命的保障會產(chǎn)生較大影響，因此如何保證鐵路變寬度道岔梁施工質(zhì)量，且合理的發(fā)揮現(xiàn)澆梁施工技術(shù)應(yīng)用效果，則成為鐵路工程施工中重點關(guān)注的問題。

一、工程概況

上跨毛尖大道大橋是新建甕馬鐵路南北延伸線五標(biāo)項目重難點工程，全長229.95m，為（32+48+32）m

連續(xù)梁+3×32m連續(xù)梁橋。其中，3×32m道岔連續(xù)梁，主梁為變寬度梁，采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，主梁采用單箱雙室等高度斜腹板截面，梁高2.8m，頂板寬度為12.3～15.604m，底板寬度為5.74～9.044m。頂板、底板及腹板在支點附近局部向內(nèi)側(cè)加厚，如圖1～圖3所示。

二、現(xiàn)澆梁施工技術(shù)

3×32m變寬度道岔連續(xù)梁其截面寬度多變，跨度大，荷載和結(jié)構(gòu)自重大，對橋梁的剛度和整體性能都要求高，技術(shù)含量高，施工難度也隨之變大，本橋現(xiàn)澆支架采用重型滿堂盤扣腳手支架施工，該支架由盤扣腳手支架系統(tǒng)、底模板、外側(cè)模板、內(nèi)模板及內(nèi)模支撐系統(tǒng)組成。

（一）地基處理

橋址區(qū)上覆土層為人工填土層、粉質(zhì)黏土、角礫土，下伏基巖為中風(fēng)化灰?guī)r、砂巖。在完成橋墩臺基礎(chǔ)施工后，為了在穩(wěn)定的支架基礎(chǔ)上開展梁體施工，需徹底挖除處于作業(yè)地點軟塑性黏土、雜填土，保證地基超過100kPa的承載力，然后運用級配碎石回填挖除部分，采用20T振動壓路機(jī)確保碾壓足夠密實，使用C20混凝土硬化頂面，硬化厚度為20cm，與翼緣板邊緣相比兩側(cè)均應(yīng)超出2m。混凝土面應(yīng)做成單向橫坡，借此將雨水及時排除，防止基礎(chǔ)受到雨季雨水的不良影響，在鄰近支架的地面應(yīng)設(shè)置排水邊溝，確保可順利完成排水工作。

（二）支架搭設(shè)

1.支架布置及材料選擇

滿堂盤扣腳手支架系統(tǒng)由可調(diào)底托、可調(diào)頂托、立桿、水平桿、剪刀支撐及縱梁組成。布置時考慮立桿縱向間距，@90/60cm；盤扣式鋼管，?4.8×2.5mm斜桿和水平桿，?60×3.2mm豎桿。

支架布置：縱距標(biāo)準(zhǔn)段90cm，近支點段加密成60cm；橫矩腹板處60cm，頂?shù)装濉冶厶?20cm；豎向標(biāo)準(zhǔn)步距150cm，頂層步距加密成50cm；支架橫桿于地面以上0.45m布設(shè)一道，以上每1.5m布設(shè)一道，頂部位置0.5m布設(shè)一道。為確保支架的整體穩(wěn)定性，對支架高度超過8m的盤扣支架采用全斜桿布設(shè)。支架頂、底托采用可調(diào)托撐以便調(diào)整標(biāo)高，盤扣式支架如圖4所示。

可調(diào)底托采用型號為Z-XT-600，可調(diào)頂托采用型號為Z-ST-600，立桿采用型號為Z-LG-3000，規(guī)格為?60×3.2×2500，材質(zhì)為Q345a。水平桿采用B系列水平桿，材質(zhì)為Q235b；剪刀支撐采用?60×2.5材質(zhì)為Q235b，縱梁搭設(shè)在可調(diào)頂托上，并確保每個頂托均勻受力。

2.道岔梁梁支架體系安裝注意事項

（1）插銷外表面與水平桿和斜桿桿端接頭內(nèi)表面吻合，插銷連接應(yīng)保證錘擊自鎖后不拔脫。

（2）立桿采用鑄鋼套管形式的立桿連接套長度不應(yīng)小于90mm，可插入長度不應(yīng)小于75mm。支架架體高度大于8m，滿布豎向斜桿。架體內(nèi)每隔4個標(biāo)準(zhǔn)步距設(shè)置一層水平斜桿或水平剪刀撐。架體外立面設(shè)置剪刀撐，與水平面夾角不大于60°。

（3）在搭設(shè)支架體系的過程中，需要使用臨時爬梯，以此方便人員上下，爬梯踏步應(yīng)保持35cm以內(nèi)高度，30°以內(nèi)坡度，需要將安全網(wǎng)設(shè)置在爬梯兩側(cè)，使用扣件連接支架和爬梯。

（三） 模板工程

1.底模

在本工程中選用優(yōu)質(zhì)膠合板作為箱梁底模，規(guī)格為1.22m×2.44m，16mm厚度，在縱向方木上逐塊拼裝固定。搭建操作平臺其寬度需超過1m，需要設(shè)置1.2m以上的防護(hù)欄桿。在橫向I16工字鋼主分配梁上搭設(shè)縱向方木，寬度和高度均為10cm，縱向保持20～30cm凈間距，工字鋼設(shè)置在鋼管支架頂托上，控制0.9m間距，翼緣板下與跨中底板之間為1.20m跨度。底模竹膠板在鋪設(shè)過程中使用底包側(cè)方式，面板之間必須靠緊，將通長方木安裝在底模竹膠板的縱向拼縫下面，為模板拼縫質(zhì)量提供有效保障，嚴(yán)禁出現(xiàn)面板接頭處懸空的情況。

2.翼緣板模板安裝

鋪設(shè)底模后測量確定梁底兩邊線，之后落實側(cè)模鋪設(shè)，橫向布置10×10方木，縱向布置50mm鋼管，進(jìn)而使側(cè)模變得更加穩(wěn)固。用廠制鋼模板作為翼緣板和外側(cè)模板，逐塊拼裝固定。

3.腹板內(nèi)模

選用木模板作為箱梁腹板內(nèi)模，橫向布置肋木，肋木為10×10規(guī)格尺寸，方木間控制30cm間距，沿著橋梁方向每側(cè)需設(shè)置方木8根，橫橋保持90cm間距，使用?48×3.5鋼管在下部支撐方木，內(nèi)側(cè)、外側(cè)對拉?20螺栓。

4.端模安裝

當(dāng)安裝端模時，必須準(zhǔn)確鎖定位置，同時緊密貼合底模和側(cè)模接縫。在模板安裝過程中重視安裝預(yù)埋件的工作，各項操作均以設(shè)計圖紙為依據(jù)，以此保證預(yù)埋件足夠準(zhǔn)確、全面。

（四）支座安裝

支座安裝前應(yīng)針對支座墊石高程和橋墩中心距離進(jìn)行二次檢查，確保錨栓孔深度和位置與設(shè)計圖紙一致。

首先，將預(yù)留錨栓孔內(nèi)的雜物清理干凈，在支座墊石表面灑水使其處于濕潤狀態(tài)，實施灌漿用模板安裝工作。

其次，在支座四角打入鋼楔塊，保證支座平整，并根據(jù)設(shè)計標(biāo)高調(diào)整支座地面，在支承墊石和支座底面間應(yīng)保持20～30mm空隙，進(jìn)行灌漿用模板安裝工作。

最后，在確認(rèn)支座標(biāo)高和中心位置符合規(guī)范后，灌入環(huán)氧樹脂砂漿。

當(dāng)灌漿材料處于初凝狀態(tài)后，將四角鋼楔塊和模板拆除，并向原本鋼楔塊位置注入環(huán)氧樹脂砂漿，擰緊支座錨栓。

（五）支架預(yù)壓

在安裝完支架后，開展支架預(yù)壓和卸載工作，利用砂袋均勻布載，加載體荷載總重為梁體自重和模板重量的1.2倍。在底模和地基上設(shè)沉降觀測點，在梁端、1/4跨、1/2跨、3/4跨，每排7個點（翼緣板、腹板位置）。

如圖5所示，用25t塔式起重機(jī)均勻堆碼，人工配合擺放。加載順序為縱向低側(cè)橋臺向高側(cè)橋臺依次進(jìn)行，橫向斷面對稱均衡加載，加載順序橫斷面為①→②→③→④。避免造成支架偏心受壓。采取分次分級進(jìn)行預(yù)壓。，在預(yù)壓重量達(dá)設(shè)計荷載1.2倍的60%、80%、100%時均進(jìn)行觀測，并做好相應(yīng)記錄。

圖5? 預(yù)壓堆載示意

每級加載完成后，應(yīng)每間隔12h對支架沉降量進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)支架測點連續(xù)兩次沉降差平均值小于2mm時，方可繼續(xù)加載。全部加載完畢，每24小時觀測

一次，若觀測點連續(xù)3天累計沉量不超過5mm，即認(rèn)為支架已經(jīng)穩(wěn)定。預(yù)壓時間不小于7天后方可逐級卸載，卸載順序與加載順序相反，分級分批卸載。同時在卸載過程中，每批卸載后都應(yīng)再次觀測一次支架變化。通過加載和卸載變化曲線，對比分析支架彈性變形和非彈變形量。在卸載全部完畢后，在支架頂面上予以調(diào)整支架標(biāo)高，消除非彈性變形，預(yù)留彈性變形上拱度。

（六）滿堂盤扣支架結(jié)構(gòu)計算

采用大型結(jié)構(gòu)計算軟件Midas/Civil進(jìn)行整體空間內(nèi)力分析。按允許應(yīng)力法進(jìn)行檢算。

1.滿堂盤扣支架最大綜合變形為3.9mm。

2.滿堂盤扣支架豎桿最大應(yīng)力值σ=148.1MPa＜[ f ]=300MPa，滿堂盤扣支架豎桿的強(qiáng)度儲備足夠。

3.盤扣腳手滿堂支架水平桿最大綜合應(yīng)力值σ=33.4MPa＜[ f ]=205MPa，滿堂盤扣支架水平桿的強(qiáng)度儲備足夠。

4.盤扣腳手滿堂支架斜桿最大綜合應(yīng)力值σ=40.2MPa＜[ f ]=205MPa，滿堂盤扣支架水平桿的強(qiáng)度儲備足夠。

5.縱梁最大綜合應(yīng)力值σ=39.1MPa＜[ f ]=205MPa，縱梁的強(qiáng)度儲備足夠。

6.方木最大綜合應(yīng)力值σ=6.8MPa＜[ f ]=10.0MPa，方木的強(qiáng)度儲備足夠。

7.混凝土用竹材膠合板最大綜合應(yīng)力值σ=3.9MPa＜[ f ]=100MPa，混凝土用竹材膠合板的強(qiáng)度儲備足夠。

8.立桿底座最大支反力N=72.0kN，底座下部基礎(chǔ)為200mm厚鋼筋混凝土基礎(chǔ)，最大支反力所占混凝土面積為1200×900=1080000mm2，基礎(chǔ)最小承載力為66.7kPa，回填后地基承載力不小于100kPa。

（MPa）=66.7（kPa）

（七）鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道及錨具安裝

鋼筋加工以設(shè)計圖紙為依據(jù)確定每種型號鋼筋的下料長度，使用雙面搭接焊的方式，控制0.8d以內(nèi)焊縫寬度、5d以內(nèi)焊接長度、0.3d以內(nèi)焊縫厚度，呈現(xiàn)出水紋狀平整外觀，嚴(yán)禁存在氣泡、夾渣等情況。在結(jié)束鋼筋制作工作后需要根據(jù)用途分類存放，并設(shè)置標(biāo)識牌。

鋪設(shè)波紋管根據(jù)設(shè)計曲線制作管道，運用坐標(biāo)法進(jìn)行控制，并在鋼筋骨架上沿箱梁縱向以100cm設(shè)置形狀為“井”字形?10鋼筋定位網(wǎng)片，在曲線段應(yīng)將間距控制為50cm。密封波紋管接頭部位，避免在澆筑混凝土?xí)r滲入水泥漿。使用一次壓漿的方法建設(shè)預(yù)應(yīng)力孔道，必須在預(yù)應(yīng)力孔道上布設(shè)排氣孔。

在安裝完預(yù)應(yīng)力管道后且安裝錨墊板前，應(yīng)仔細(xì)檢查各項參數(shù)，嚴(yán)禁灌漿管伸入喇叭管內(nèi)。錨墊板安裝在模板上后必須足夠牢固，擰緊定位孔螺栓，孔道中心應(yīng)與墊板中心保持一致，防止出現(xiàn)錯位。在模板與錨墊板之間布設(shè)一層泡沫塑料或橡膠墊，在連接波紋管和喇叭口的位置纏上塑料膠布，避免漏漿堵孔的情況。

（八）混凝土施工

本梁采用全預(yù)應(yīng)力體系，鋼筋、管道密集且變截面處都應(yīng)注意加強(qiáng)振搗，采用?50mm與?30mm插入式振搗棒。在使用插入式振搗棒的過程中應(yīng)遵循快插慢拔的原則，同時應(yīng)將振搗作業(yè)半徑的1.5倍作為最大的移動距離，每點都應(yīng)控制30s以內(nèi)振搗時間。在確定梁體混凝土振搗時間時，應(yīng)以無氣泡溢出、表面泛漿、混凝土不再下沉、取得良好密實度為準(zhǔn)，預(yù)防過振、漏振、欠振等不良問題。

（九）預(yù)應(yīng)力張拉及模板支架拆除

在本工程預(yù)應(yīng)力張拉中采取的是數(shù)控張拉技術(shù)。預(yù)應(yīng)力鋼索預(yù)先下料、編束，在同一鋼束的兩頭對稱張拉的情況下，同時均勻地施加載荷。張拉程序為0→初始應(yīng)力（10%～25%σcon）→2×初始應(yīng)力→σcon（持荷5min后錨固），采用張拉應(yīng)力與伸長量雙項控制。張拉完成后，孔道必須在48h內(nèi)開展注漿，避免出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力松懈及腐蝕現(xiàn)象。根據(jù)設(shè)計要求，水泥漿強(qiáng)度不低于M50，試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，7d齡期的抗壓強(qiáng)度不低于40MPa，28d的抗壓強(qiáng)度不低于58MPa。

三、結(jié)語

本文根據(jù)新建甕馬鐵路南北延伸線上跨毛尖大道大橋?qū)嶋H情況探討了現(xiàn)澆梁各個施工環(huán)節(jié)以及需要掌握的施工要點，保證了工程施工的安全性、穩(wěn)定性和高效性，從而提升橋梁施工的整體效益，進(jìn)一步提高鐵路橋梁現(xiàn)澆梁施工水平和質(zhì)量。

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