小角度跨既有線框架墩關(guān)鍵施工技術(shù)

孫川宇

中鐵十二局第四工程有限公司，中國·陜西 西安 710021

小角度；跨越；既有線；框架墩關(guān)鍵施工技術(shù)

1 引言

隨著鐵路工程的迅猛發(fā)展，工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)快速更新，線路交叉情況增多。特別是小角度跨越既有線，門式框架墩因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且對既有線影響較小及施工技術(shù)逐漸成熟從而得到了廣泛的應(yīng)用。

2 工程概況

上王村跨北同蒲鐵路特大橋為單線鐵路橋與韓原線交角為7°36′17′′，34#-41#墩采用門式框架墩，凈跨度均為19.5m，墩頂橫向采用兩片預(yù)制T 梁連接，橫梁底距承力索的最小距離為0.71米，上跨韓原線采用20m、16m 簡支T 梁，其中16m 簡支T 梁全部位于框架墩上、20m 簡支T 梁一端位于框架墩上一端位于實體橋墩上?？蚣芏丈系腡 梁間設(shè)置沿線路方向?qū)挒?.0m的調(diào)跨梁，調(diào)跨梁的橫向跨度根據(jù)人行道、聲屏障、避車臺及接觸網(wǎng)基礎(chǔ)共同考慮。上跨段左側(cè)設(shè)置聲屏障。詳細(xì)如如圖1所示。

圖1 框架墩與韓原線平面關(guān)系示意圖

3 總體施工方案

首先用既有線幫填路基做出施工平臺，進(jìn)行旋挖鉆施工樁基礎(chǔ)，承臺基坑防護(hù)采用四周工字鋼樁防護(hù)，靠近既有線側(cè)工字鋼樁不拔除[1]。橫梁采用場外預(yù)制，T 梁架設(shè)利用天窗點，采用2臺吊車線路同側(cè)吊裝架設(shè)?？v向T 梁采用場外預(yù)制，天窗點內(nèi)架橋機(jī)架設(shè)并施做橋面系。最后進(jìn)行橋墩與橫梁的剛性固結(jié)連接。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 調(diào)跨梁施工

4.1.1 模板及鋼筋安裝

經(jīng)與建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理單位及中國太原局多部門多次現(xiàn)場調(diào)查并上會研究討論，為最大程度減少施工對既有線的影響與干擾，工程決定采用不銹鋼材質(zhì)作為調(diào)跨梁模板，線外加工制作拼裝成型后整體吊裝到位，永久保留，這樣避免采用傳統(tǒng)模板組裝和拆卸施工對既有線的影響，消除了安全隱患。

為提高調(diào)跨梁整體穩(wěn)定，模板內(nèi)設(shè)彎鉤與設(shè)計配筋連接（如圖2、圖3所示）；同時采用型鋼進(jìn)行支撐和懸臂加固，以便吊裝穩(wěn)固和混凝土澆筑時的穩(wěn)定，同時防止吊裝和調(diào)整就位過程的變形。

圖2 調(diào)跨梁不銹鋼模板細(xì)部圖

圖3 調(diào)跨梁不銹鋼模板拼裝整體

4.1.2 模板及鋼筋整體吊裝

模板和鋼筋加固成整體后，采用兩根長度一樣的鋼絲繩分別綁于翼板和直墻交界處的模板外側(cè)，綁鋼絲繩時做到各端長度基本一致，以確保整體的平穩(wěn)；由于模板為不銹鋼，在鋼絲繩與模板倒角處采用橡膠軟管作鋼絲繩保護(hù)套，防止鋼模磨損鋼絲繩。在吊車站位側(cè)綁兩根引導(dǎo)繩，防止模板和鋼筋擺動幅度過大或在空中旋轉(zhuǎn)，以減小對位難度。先整體吊裝提升，高于梁面后再水平就位（如圖4所示）；吊于調(diào)跨梁正上方時，緩慢下放鋼絲繩，兩端T 梁上分別站立兩人進(jìn)行對位扶正控制；框架墩T 梁上安排兩人用撬棍進(jìn)行定位控制。專人指揮吊裝過程，吊車司機(jī)聽從號令和指揮。

圖4 調(diào)跨梁吊裝

根據(jù)施工設(shè)計圖，41#墩調(diào)跨梁鋼筋重=1220+41.75-20.90+59.42=1301kg。不銹鋼模板重=（8.458+5.179×1.15）×0.005×7930×2=1143kg；對拉筋=0.9×2.98×25=67kg，41#墩型鋼支撐重=（8.3×2+0.8×2）×14.2=259kg，螺栓=270÷1000×100=27kg；模板和鋼筋總重2797kg，按照2850kg 考慮。

根據(jù)現(xiàn)場測量，地面標(biāo)高852.49m，T 梁梁面上2.3m的標(biāo)高871.61m，高差19.12m，綁扎鋼絲繩長3.5m，吊鉤及起吊鋼絲繩按4m計算，吊車出臂需31.6m；吊車轉(zhuǎn)盤中心位于41#墩西側(cè)的路基坡腳下3.5m 處，根據(jù)現(xiàn)場情況，計劃吊車位置的起吊中心至調(diào)跨梁中心的坐標(biāo)測量出的水平距離為16.22m；理論距離=線路中心距墩柱邊緣2.8m+墩柱邊緣至路肩邊2.5m+路肩邊至坡腳基礎(chǔ)外側(cè)（6.8÷1.81×1.5+0.5）+坡腳外側(cè)至吊車中心3.9=14.9m，吊車選型時作業(yè)半徑按照16.5m 考慮。

采用兩根φ20 鋼絲繩（抗拉強(qiáng)度1670MPa，破斷拉力23950kg）分四股吊裝，鋼絲繩安全系數(shù)=23950÷(2850 ÷4)=33.6，提升力=3.14×10×10×1670÷10=52438kg。根據(jù)70t 吊車的參數(shù)性能圖，作業(yè)半徑間于16～18m 之間；根據(jù)出臂長度，選擇38.31m 臂長，額定起吊重量6.6t；吊車安全系數(shù)=6.6t÷2.85=2.32。

模板吊裝在T 梁架設(shè)間隙進(jìn)行，根據(jù)測量放樣落位，然后檢查兩側(cè)梁縫寬度和模板垂直度，以確保梁縫寬度不少于45mm；同時在T 梁端部塞方木，以確保梁縫寬度和防止混凝土澆筑過程的模板變形。為不影響后續(xù)運梁車經(jīng)過，于兩側(cè)T梁梁端輪胎行進(jìn)位置搭設(shè)2 塊2m×1m×3cm 厚鋼板。同時，施工人員必須要佩戴安全帽等防護(hù)設(shè)施，全面配合指揮人員的現(xiàn)場指揮工作。[2]

4.2 橫梁及橋面濕連接

4.2.1 模板施工

同調(diào)跨梁一樣，為避免傳統(tǒng)模板安拆對既有線運營安全的影響，橫梁及縱向T 梁中隔板、端隔板和濕接縫模板均采用不銹鋼材質(zhì)（如圖5、圖6所示）。模板內(nèi)側(cè)設(shè)置連接掛鉤與內(nèi)部鋼筋連接牢固。

圖5 U型不銹鋼隔板實物圖

圖6 不銹鋼濕接縫底模實物圖

操作人員必須將安全帶系于濕接縫預(yù)埋鋼筋上，由橋面濕接縫預(yù)留鋼筋縫隙下至T 梁箱內(nèi)進(jìn)行模板作業(yè)，為方便作業(yè)人員操作，于已架設(shè)2 片T 梁馬蹄型斜面上搭設(shè)木板，作業(yè)人員站在木板上進(jìn)行施工，木板上打眼并用鐵絲系住，防止掉落至既有線。模板從濕接縫縫隙穿過，須一人始終用安全繩吊住，兩人在下面安裝，整個過程確保模板不掉落。施工期間所有物件需采用鋼絲或繩索固定，避免焊渣及其施工物件掉落在既有線上。

支模方式：將U型槽不銹鋼模板夾在兩片梁隔板混凝土外面，模板間用拉桿拉結(jié)。濕接縫底模用鋼絲吊起，掛在兩梁體頂面，并保證單塊底模不少于4 根鐵線，確保行車安全。模板安裝完成后對模板穩(wěn)定性及尺寸進(jìn)行檢查，保證工后隔板尺寸合格，且不出現(xiàn)跑模、脹模現(xiàn)象。

4.2.2 混凝土施工

（1）重新配置混凝土配比。因韓原線封鎖點十分有限且較固定，每個封鎖點作業(yè)時間僅90 min，如采用設(shè)計普通C55 高性能混凝土等待強(qiáng)度時間長且與封鎖點極難對應(yīng)（有封鎖點強(qiáng)度達(dá)不到，強(qiáng)度達(dá)到無封鎖點）、養(yǎng)護(hù)難度大；為了在固定而有限的天窗內(nèi)完成梁體橫向聯(lián)結(jié)，經(jīng)公司中心試驗室指導(dǎo)，工程采用YH-GJ 支座砂漿和5～10mm 細(xì)碎石配制了C55 補(bǔ)償收縮混凝土，不僅滿足既有線封鎖點施工要求，且其強(qiáng)度和補(bǔ)償收縮、耐久性等性能均滿足施工圖的設(shè)計指標(biāo)及相關(guān)規(guī)定的要求。最后報請設(shè)計院和建設(shè)單位同意按此配比施工。

（2）混凝土澆筑。為加快施工速度，罐車運至現(xiàn)場分段卸料到梁面，人工鏟運到模板內(nèi)，作業(yè)人員分為梁面、箱內(nèi)2個班組，一處隔板上下同時施工，上下各配置振搗人員一名，布料人員一名，剩余一人隨罐車分段卸料。

振動棒操作時快插慢拔，保證砼密實。振動棒振搗時要避免碰到波紋管及模板，以免弄破波紋管造成漏漿堵塞張拉孔道，砼振搗完畢后，及時收面平整并派人檢查，前后抽動一下鋼絞線，并及時清理施工場地。施工期間避免施工物件掉落在既有線上。

4.3 翼緣板整體移動簡易模架施工

跨線處聲屏障T 梁現(xiàn)澆翼緣板采用鋼吊架和鋼模板組成的可縱向移動滑模進(jìn)行施工；鋼筋統(tǒng)一加工，運輸?shù)浆F(xiàn)場綁扎，鋼筋采取人工搬運到梁面的辦法運輸?shù)阶鳂I(yè)點，混凝土采用汽車式輸送泵進(jìn)行泵送入模，插入式振搗器針刀密實；待強(qiáng)度達(dá)到75%以上后拆模，滑移至下一澆筑點進(jìn)行施工；模板滑移后安裝聲屏障。

每次澆注翼緣板長16.5m，混凝土重約44.6t。根據(jù)翼緣板結(jié)構(gòu)尺寸，鋼吊架采用Q235 鋼材，鋼吊架橫梁為2 根32型鋼，工字鋼上三角支撐采用L100×100×10 角鋼，下部采用20mm 厚鋼板和走形輪，同時采用反勾輪將鋼吊架口扣于鋼軌上。底模采用5mm 鋼板做面板，面板下采用L50×50×5角鋼做背肋、40×60mm

方鋼作為承力骨架，底模外側(cè)和鋼吊架采用鋼吊帶和插銷鉸接，底模內(nèi)側(cè)采用精軋螺紋鋼起吊固定。（如圖7、圖8所示）

圖7 翼緣板簡易移動模架圖

圖8 翼緣板簡易移動模架實物

經(jīng)與傳統(tǒng)采用工字鋼鋼管法相比，應(yīng)用簡易移動模架施工大大提高了施工進(jìn)度，節(jié)省了勞動力，尤其在既有線緊張有限的天窗時間內(nèi)更突顯其施工效率。更為重要的是顯著提高了對既有線施工的安全保障，十分值得在同類工程推廣。

4.4 跨線處聲屏障基礎(chǔ)施工

跨線聲屏障基礎(chǔ)施工中，本設(shè)計創(chuàng)新的采用鋼托架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工(如圖9所示)，在T 梁預(yù)制時預(yù)埋托架連接鋼板及螺栓(如圖10所示)，然后將托架與預(yù)埋螺栓連接牢固，最后安裝聲屏障立柱和板材。

預(yù)埋托架和鋼板和螺栓時一定按設(shè)計位置預(yù)埋準(zhǔn)確，螺栓外漏長度符合要求并保護(hù)好絲口。鋼托架按設(shè)計由專業(yè)廠家加工好后運至梁面，采用人工配合汽車吊進(jìn)行安裝固定。

圖9 跨既有線聲屏障鋼托架設(shè)計圖

圖10 跨既有線聲屏障鋼托架設(shè)計圖

此種做法非常簡單便捷，不僅節(jié)省勞力、縮短工期，從根本上大大降低了傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)施工對既有線的影響，尤其在本線施工中成效顯著，值得推廣。

5 結(jié)語

鐵路工程尤其是高鐵施工在中國發(fā)展異常迅速，線路下穿上跨越來越頻繁。大西聯(lián)絡(luò)線小角度上跨韓原線框架墩工程成功實踐和運用了幾項重要的施工技術(shù)，不僅使施工效率大大提高，節(jié)約的成本，縮短了工期，更為重要的意義是在鐵路既有線施工安全形勢依然嚴(yán)峻的情況下，為上跨既有線框架墩工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗，具有重要的應(yīng)用價值和推廣意義。