道岔梁施工技術(shù)研究

黃光輝

摘 要：后馬莊特大橋橋址范圍內(nèi)地貌為黃淮沖積平原區(qū)，底層為第四系全新統(tǒng)人工填筑素填土、沖積粉質(zhì)黏土、第四系上更新統(tǒng)沖洪積黏土。結(jié)合徐鹽鐵路后馬莊特大橋道岔梁的施工，對鐵路現(xiàn)澆連續(xù)梁施工中支架搭設(shè)、支架預(yù)壓、線型控制、混凝土澆筑工藝、預(yù)應(yīng)力工藝等展開研究。

關(guān)鍵詞：混凝土 預(yù)應(yīng)力 支架法施工

中圖分類號：U415 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0017-06

1 工程概況

后馬莊特大橋共有4聯(lián)道岔連續(xù)梁（112#墩～136#墩）采用支架現(xiàn)澆法施工，設(shè)計為（6×34）+3×（31.8+4×34+31.8）m道岔連續(xù)梁。橋址范圍內(nèi)地貌為黃淮沖積平原區(qū)，地勢寬廣平坦，底層為第四系全新統(tǒng)人工填筑素填土、沖積粉質(zhì)黏土、第四系上更新統(tǒng)沖洪積黏土。

2 施工方案

后馬莊特大橋道岔連續(xù)梁將分A、B、C三段進(jìn)行澆筑。

首先澆筑A段，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值張拉本階段預(yù)應(yīng)力束，拆除該梁段支架。其次澆筑B段，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值張拉本階段預(yù)應(yīng)力束，拆除該梁段支架。再次澆筑C段，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值，張拉本階段預(yù)應(yīng)力束，拆除支架后張拉后期預(yù)應(yīng)力束，成橋。

第一聯(lián)道岔連續(xù)梁與第二聯(lián)道岔連續(xù)梁相連接位置，考慮張拉端預(yù)留位置，梁段55 cm后澆筑混凝土在相鄰2孔預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)完畢后恢復(fù)槽口內(nèi)鋼筋再澆筑混凝土。

施工工藝流程見圖1。

2.1 施工準(zhǔn)備

（1）管理人員、作業(yè)人員進(jìn)場報審，對作業(yè)人員進(jìn)行安全、技術(shù)交底，作業(yè)人員培訓(xùn)合格后方可上崗。

（2）機(jī)械設(shè)備進(jìn)場后進(jìn)行檢查，合格后進(jìn)行機(jī)械報審，特種操作人員必須持證上崗。

（3）支座、錨具、預(yù)應(yīng)力筋、波紋管、鋼筋、鋼管、碗扣式支架、扣件等材料進(jìn)場檢驗合格。

（4）模板尺寸規(guī)格符合要求，對模板進(jìn)行逐節(jié)試拼，檢查模板接縫及連接螺栓孔的質(zhì)量，對焊接質(zhì)量、平面尺寸、表面平整度、接縫等部位進(jìn)行詳細(xì)檢查，檢查完成后方可使用，最后根據(jù)順序?qū)δ０暹M(jìn)行編號，標(biāo)明方向。

（5）土工布、養(yǎng)護(hù)水桶、塑料薄膜等養(yǎng)護(hù)材料進(jìn)場齊全。

2.2 基礎(chǔ)處理

該段橋梁2～6 m范圍內(nèi)為粉土層，基本承載力為100 kPa。承臺施工完成后對基坑進(jìn)行回填，采用黏土分層（30 cm/層）夯實，上部1 m修筑臺階，振動壓路機(jī)整體壓實，輕型動力觸探進(jìn)行承載力檢測。梁底搭設(shè)支架范圍兩側(cè)各加寬1m采用挖掘機(jī)將施工范圍內(nèi)表層雜土及部分地段松軟土層清除，即可采用振動壓路機(jī)振動碾壓，碾壓完成后采用輕型動力觸探進(jìn)行承載力檢測（每孔跨檢測9個點），計算出承載力，地基承載力不小于150 kPa，表面采用C20混凝土進(jìn)行硬化，硬化厚度10 cm，硬化寬度為支架搭設(shè)范圍+雙側(cè)各0.5 m。

2.3 支架搭設(shè)

支架均采用外徑φ48 mm×3.0 mm鋼管碗扣架進(jìn)行組裝，桿件有銹蝕，彎曲、壓扁或有裂縫的嚴(yán)禁使用，使用的扣件有脆裂、變形、滑絲的扣件禁止使用，立桿連接處外套管與立桿間隙不得大于2 mm，外套管長度不得小于160 mm，外伸長度不得小于110 mm。立桿采用1.2 m、1.8 m、2.4 m、3 m共4種進(jìn)行搭配，橫桿采用0.3 m、0.6 m、0.9 m三種搭設(shè)。底托采用KTZ-60和KTZ-75兩種型號，頂托采用KTC-60和KTC-75兩種型號。從下至上第一層立桿應(yīng)選用不同長度的立桿以錯開接頭。

立桿頂端安裝可調(diào)式，T形支托，先在支托內(nèi)安裝10 cm工字鋼橫梁再按設(shè)計間距和標(biāo)高安裝10 cm×10 cm縱向方木及楔木墊塊，為提高支架整體穩(wěn)定性，設(shè)置剪刀撐。

2.4 底模、側(cè)模安裝

底模采用2 cm厚竹膠板拼裝，側(cè)模采用定型鋼模板，當(dāng)支架搭設(shè)完成后先安裝橫向10#工字鋼，再安裝縱向方木，調(diào)整好標(biāo)高后再鋪設(shè)2 cm厚竹膠板，安裝底模中線與設(shè)計中線重合。底模支座板位置處，保證平整度、橫向尺寸和支座板相對高差符合規(guī)定要求，均勻涂刷脫模劑。

側(cè)模分節(jié)段加工成型每節(jié)4.0 m重2.6 t，平板車運輸至施工現(xiàn)場，塔吊吊裝到位，與底模板的相對位置對準(zhǔn)，用頂托調(diào)整好側(cè)模垂直度。

2.5 支架預(yù)壓

為消除地基沉降影響，消除支架的非彈性變形，檢驗支架的穩(wěn)定性、安全性，是否滿足施工的要求，測出彈性變形數(shù)據(jù)。確保梁體的線形及質(zhì)量，鋼管支架搭設(shè)完成后，梁體施工前對支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓前鋪設(shè)彩條布對模板進(jìn)行保護(hù)，該橋底模采用混凝土預(yù)壓塊靜壓法，側(cè)模在第一次預(yù)壓時采用型鋼或鋼筋進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗。

試壓的最大加載為設(shè)計荷載的1.1倍，按照預(yù)壓荷載的60%、80%、100%三級進(jìn)行，預(yù)壓荷載分布與施工荷載分布基本一致，加載過程中如發(fā)生異常情況時立即停止加載，查明原因并采取措施保證支架安全后繼續(xù)加載。

（1）支架加載前，監(jiān)測記錄各監(jiān)測點初始值。

（2）每級加載完成1 h后進(jìn)行支架變形觀測，以后間隔6 h監(jiān)測記錄各監(jiān)測點的沉降量，當(dāng)測點12 h沉降量平均值小于2 mm時，方可進(jìn)行后續(xù)加載。

（3）部預(yù)壓荷載施加完畢后，監(jiān)測并記錄各監(jiān)測點標(biāo)高；后每間隔12 h，測量各測點的數(shù)據(jù)。當(dāng)各測點連續(xù)24 h沉降量平均值小于1 mm或最初連續(xù)72 h沉降量平均值小于5 mm，可以判定預(yù)壓合格，進(jìn)行卸載。

（4）支架卸載6 h后，監(jiān)測記錄各監(jiān)測點位移量。

（5）預(yù)拱度的設(shè)置。根據(jù)設(shè)計圖紙，恒載及靜活載引起的豎向最大撓度值為6.1 mm，小于15 mm，故不設(shè)預(yù)拱度。

2.6 支座安裝

支座安裝要保持梁體垂直，支座上下板水平，不產(chǎn)生偏位。支座與支承墊石間及支座與梁底間密貼、無縫隙。支座四角高差不大于2 mm。支座水平偏差不得大于2 mm。支座安裝前不得拆除支座上下面板連接件。支座安裝應(yīng)精確，不得超出允許誤差范圍。

2.7 底板、腹板鋼筋加工、安裝

2.7.1 鋼筋加工

底板、腹板鋼筋均由一號鋼筋加工場集中加工。梁體鋼筋中的螺紋鋼的接頭均采用搭接電弧焊焊接工藝，搭接長度嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求執(zhí)行。

2.7.2 鋼筋運輸

鋼筋加工成半成品按編號及安裝順序由汽車運至梁體節(jié)段旁按品種分別碼放，再采用吊車吊至支架上，人工進(jìn)行安裝。鋼筋運輸應(yīng)用鋼筋運輸車運輸。

2.7.3 筋現(xiàn)場安裝

鋼筋放樣（在底模上作標(biāo)記）→底部縱向筋→箍筋和鐙筋（含定位網(wǎng)片）→腹板縱向筋→安裝波紋管→端部加強(qiáng)鋼筋的順序進(jìn)行。鋼筋焊接時，要確保兩根鋼筋的中心線在同一軸線上。鋼筋兩端及轉(zhuǎn)角處的交叉點均應(yīng)用鐵絲綁扎結(jié)實。箍筋接頭交錯布置，封閉口兩端綁扎牢固。綁扎用的鐵絲要向里彎，不得伸入保護(hù)層內(nèi)。為保證鋼筋混凝土保護(hù)層厚度在鋼筋與底模、側(cè)模之間，按設(shè)計的保護(hù)層厚度安裝砼墊塊，墊塊按梅花形布置。

2.8 內(nèi)模、端模安裝及板、翼緣板鋼筋加工

內(nèi)模、端模采用木模拼裝，框架采用鋼管支架拼裝。

頂板、翼緣板鋼筋加工、安裝同底板、腹板鋼筋加工、安裝。

2.9 混凝土施工

混凝土澆筑從中間向兩端推進(jìn)，在橫斷面上，先澆筑腹板與底板相鄰的倒角部分，再澆筑底板部分，然后再對稱澆筑腹板剩余部分，最后按從翼緣板兩側(cè)向中心的順序澆筑頂板混凝土。

每節(jié)段澆筑時兩臺汽車泵從兩端往中間澆筑，應(yīng)水平分層，斜向分段，整體推進(jìn)。每個澆筑面都是從中間往兩邊對稱澆筑，按倒角1→底板2→腹板3→頂板4澆筑順序進(jìn)行（見圖2）。

箱梁底板混凝土澆筑時先從腹板下料，底板混凝土不足部分利用輸送泵直接澆筑。首先自箱梁腹板下料，并通過腹板和底板對混凝土進(jìn)行振搗，混凝土通過腹板流入底板，待腹板混凝土高度超過底板厚度不小于30 cm并確認(rèn)振搗密實后，停止腹板振搗，再利用輸送泵直接對箱梁底板泵送混凝土至底板混凝土澆筑完成。

箱梁腹板混凝土施工時，混凝土下料時按每層30 cm左右分層，混凝土澆筑連續(xù)進(jìn)行。在澆筑腹板混凝土?xí)r，派有經(jīng)驗的人在箱內(nèi)用小錘敲擊內(nèi)模，檢查其填充密實情況。

梁端橫隔墻混凝土施工時，橫隔墻部位的鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道等比較密集，可用小型插入式振動器施工，尤其是支座上方及錨具所在部位，應(yīng)反復(fù)加強(qiáng)振搗。

梁體表面采用土工布+塑料膜覆蓋，保證箱梁混凝土表面濕潤，防止混凝土表面開裂，澆水養(yǎng)護(hù)不少于14 d。

2.10 預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿施工

該橋縱向預(yù)應(yīng)力鋼束錨具采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線群錨錨具及配套設(shè)備，管道成孔采用金屬波紋管，混凝土齡期達(dá)5 d以上，同時混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度95%、彈性模量達(dá)到設(shè)計值100%，方可施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力張拉嚴(yán)格按照設(shè)計提供的順序和控制應(yīng)力進(jìn)行。張拉箱梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，預(yù)應(yīng)力鋼束均采用張拉應(yīng)力與伸長量雙控?？v向預(yù)應(yīng)力筋的張拉遵循“同步、對稱、偏心荷載小”的原則，按設(shè)計圖順序和施工順序逐束張拉。

預(yù)應(yīng)力管道真空壓漿是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項關(guān)鍵技術(shù)，其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵對預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行抽真空，使之產(chǎn)生-0.1 MPa左右的真空度，然后用壓漿泵將水泥漿從孔道的另一端壓入，直至充滿整條孔道，并加以相應(yīng)的正壓力以提高預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實度。

2.11 支架拆除

梁體張拉壓漿完畢后拆除支架。拆除時先移開支架上的模板及雜物。支架拆除順序為：縱向從跨中向兩端，橫向左右對稱，先上層后下層，“先裝后拆，后裝先拆”的原則進(jìn)行。

3 質(zhì)量控制措施

（1）明確質(zhì)量目標(biāo)。符合國家和鐵路總公司有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及設(shè)計文件要求，檢驗批、分項、分部工程施工質(zhì)量，檢驗合格率100%。

（2）實行定期培訓(xùn)教育措施、標(biāo)準(zhǔn)化管理措施、目標(biāo)檢查考核、評定，實行全面質(zhì)量管理制度：加強(qiáng)班組建設(shè)，加強(qiáng)全員（管理人員和操作人員）對該項目工程質(zhì)量認(rèn)識，加強(qiáng)對施做人員各項技能培訓(xùn)。對施工全過程、全方位進(jìn)行檢查、監(jiān)督和控制。

（3）建立三級檢查制度：自檢、復(fù)檢、交接檢查。自檢、復(fù)檢穿梭于每道工序作業(yè)中，嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行施工。

（4）施工過程質(zhì)量控制措施。加強(qiáng)對原材料、半成品使用、施工工藝的控制，對材料質(zhì)量狀況、機(jī)具設(shè)備狀況、施工程序、關(guān)鍵操作、安全條件、新材料新工藝應(yīng)用、常見質(zhì)量通病、包括操作者的行為等影響因素列為控制點，作為重點檢查項目進(jìn)行預(yù)控。

4 道岔連續(xù)梁支架計算

4.1 支架方案概述

該標(biāo)段共有道岔連續(xù)梁4聯(lián)，跨度組合為（31.8+34+31.8）m，

墩高9.95 m，梁高2.8 m，橋面寬xx～23.4 m，底板寬xx～16.5 m，按設(shè)計要求梁段砼分跨灌注。梁段模板支撐均采用Φ48 mm×3.5 mm碗扣式支架，支架布置橫向間距30～90 cm，縱向間距30～60 cm，水平布距1.2 m，詳見圖3～圖7。

4.2 計算采用的規(guī)范

（1）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017-2003；

（2）《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50205-2001；

（3）《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50755-2012；

（4）《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB50661-2011；

（5）《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ 130-2011；

（6）《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》JGJ 276-2012。

4.3 荷載計算

梁體砼自重按26.5 kN/m3，施工荷載取1.0 kPa；振搗和傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載取2.0 kPa。模板荷載取1.7 kPa，箱梁內(nèi)支架及模板取3.0 kPa，取1.2的荷載分項系數(shù)。

4.4 計算模型

（1）計算環(huán)境：MIDAS/CIVIL WINDOWS VERSION 7.0.0。

（2）按照所選型材截面進(jìn)行建模，縱向分配按截面形狀進(jìn)行加載。

（3）計算模型采用整體建模計算。道岔橋梁支架計算模型見圖6。

4.5 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

鋼材彈性模量E=2.1×105 MPa，泊松比取0.3。

材料設(shè)計強(qiáng)度見表1。

松木材彈性模量E=1.0×104 MPa；

松木材料順紋抗彎設(shè)計強(qiáng)度f木=15 MPa；

水平布距1.2 m時碗扣支架允許承載力（N）=30 kN。

4.6 計算結(jié)果

4.6.1 總體變形

碗口架變形見圖7，最大豎向變形3.3 mm

4.6.2 頂部12×10方木

頂部12×10方木組合應(yīng)力見圖8，最大應(yīng)力9.2 MPa

頂部12×10方木剪應(yīng)力見圖9，最大剪應(yīng)力3.2 MPa。

4.6.3 碗扣鋼管受力

碗扣鋼管受力見圖10，最大反力29.5 kN<（N）=30 kN。

4.6.4 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算

一階屈曲模態(tài)見圖11。

一階屈曲模態(tài)系數(shù)k=2.16>2。

4.7 地基承載力計算

現(xiàn)場原地面以下地基換填0.2 m碎石，砼硬化0.15 m，最大碗扣架承載力29.5 kN，換填以下地基壓力p=29.5/0.3

/0.8=122.9 kPa，小于壓實后地基最小承載力150 kPa，滿足要求。

4.8 結(jié)論

碗扣支架及分布方木強(qiáng)度、剛度、地基承載力滿足要求。

5 結(jié)語

徐鹽鐵路后馬莊特大橋道岔連續(xù)梁施工采用支架法，理解預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝，對設(shè)計文件和規(guī)范應(yīng)用和熟悉，對同類型鐵路支架法施工連續(xù)梁有一定參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 李綱，稅清彬，龍飛，等.山區(qū)橋隧相接條件下架梁施工快速安全方案[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2012（11）：48- 50.

[2] 李萬明.淺談熊渡電站大橋架梁施工方案[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（3）：47-48.

[3] 莊乾國.上跨鐵路干線架梁施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2011（11）：73-76.