鐵路連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用分析
——以魯南高鐵跨濟(jì)徐高速為例

岳俊夫

（山東高速軌道交通集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250101）

1 工程簡介

梁濟(jì)運(yùn)河特大橋位于山東省濟(jì)寧市嘉祥縣及任城區(qū)范圍。本橋跨越G1511 濟(jì)徐高速公路、梁濟(jì)運(yùn)河等河道、道路。沿途地勢平坦，交通較發(fā)達(dá)。其中，在線路394#～395#墩處采用60 m+100 m+60 m 連續(xù)梁跨越，如圖1 所示。

圖1 濟(jì)徐高速與連續(xù)梁位置平面圖

魯南高速鐵路菏澤至曲阜段QHTJ-2 標(biāo)梁濟(jì)運(yùn)河特大橋在里程DK318+700 采用60 m+100 m+60 m 連續(xù)梁跨越濟(jì)徐高速，與高速公路夾角為45°，雙向4 車道瀝青路面，公路為路基段，組成情況為行車道+ 花壇+ 行車道，全寬30 m（含路肩），高速路下穿1 條鄉(xiāng)鎮(zhèn)水泥路，水泥路連接連續(xù)梁兩側(cè)李北村和張坊村2 個(gè)村莊。為了保證施工期間的安全問題以及周邊道路車輛正常的通行和運(yùn)作，本工程計(jì)劃使用連續(xù)梁掛籃技術(shù)施工，掛籃四周使用密目網(wǎng)和鋼筋網(wǎng)做防護(hù)措施，預(yù)防施工期間因操作不慎掉落雜物影響到行車的安全，在掛籃底部預(yù)設(shè)2 m 高的平臺(tái)進(jìn)行兜底，兜底平臺(tái)采用鋼板、防水材料及膠合板組成，連續(xù)梁于6#澆筑節(jié)段正式跨越高速公路，跨越高速處設(shè)計(jì)梁底高程距離路面8.9 m，道路中央距離設(shè)計(jì)梁底高度為10 m。

2 鐵路連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)概述

連續(xù)梁掛籃技術(shù)是1 種沿預(yù)設(shè)軌道行進(jìn)的移動(dòng)型腳手架。澆筑懸臂時(shí)，掛籃技術(shù)的作用就有了體現(xiàn)，對(duì)混凝土澆筑、管道安裝以及鋼管模板架設(shè)都有著輔助功能。在某一梁段的施工完成后，掛籃可以解除懸掛狀態(tài)，移動(dòng)至下一個(gè)梁段接著施工。在連續(xù)梁掛籃懸掛技術(shù)中，掛籃技術(shù)自身就有著結(jié)構(gòu)質(zhì)量小、壓力小的優(yōu)點(diǎn)[1]。通過實(shí)際施工可以總結(jié)到，連續(xù)梁掛籃技術(shù)在鐵路施工中可以有效地提高工程整體的質(zhì)量和效率。掛籃施工技術(shù)在鐵路連續(xù)梁中得到了廣泛的應(yīng)用，還可以使整個(gè)施工項(xiàng)目的安全、效率以及經(jīng)濟(jì)得到大大的提高。鐵路橋梁的整體結(jié)構(gòu)是連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)的基礎(chǔ)，通過此基礎(chǔ)才能保證鐵路橋梁整體的穩(wěn)定性，滿足建設(shè)初期施工設(shè)計(jì)的要求。在鐵路連續(xù)梁施工期間，有必要科學(xué)計(jì)算結(jié)構(gòu)各部分的承載力和主要分析框架的穩(wěn)定性，以實(shí)現(xiàn)配置優(yōu)化。還需要加強(qiáng)對(duì)各個(gè)施工過程的監(jiān)督，做好檢測工作，使鐵路整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。而走行系統(tǒng)的安全搭建，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求合理配置鋼枕木、滑塊、滑軌等主要部件，為掛籃施工技術(shù)的順利應(yīng)用提供保障。

3 掛籃施工技術(shù)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

連續(xù)梁掛籃技術(shù)在橋梁施工技術(shù)中的顯著特點(diǎn)是將多個(gè)單元組合成一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)。這些單元都是各種施工方案和關(guān)鍵技術(shù)。隨著這些單位的排列組合，形成了具有不同特點(diǎn)和豐富優(yōu)勢的建設(shè)體系，如圖2 所示的支座體系。這種特殊的安排性質(zhì)使得掛籃施工技術(shù)多樣化、多變，更能適應(yīng)各種變化的地形條件。施工人員的操作過程也不同于傳統(tǒng)的橋梁施工技術(shù)。在施工前，分析計(jì)算相應(yīng)的地形條件，并找到匹配的掛籃系統(tǒng)。這種方法比普通橋梁施工更有針對(duì)性，核心部件的穩(wěn)定性提高到一個(gè)新的水平。

圖2 支座平面布置圖（單位：mm）

4 連續(xù)梁的掛籃鐵路橋梁施工中的問題

4.1 掛籃型號(hào)制定以及在構(gòu)成理解中的難題

合適的掛籃尺寸、材料以及質(zhì)量成本的設(shè)計(jì)是橋梁施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用的原因。第一個(gè)問題難點(diǎn)就是連續(xù)梁掛籃的設(shè)計(jì)。掛籃對(duì)橋梁的重量是否能滿足鐵路設(shè)計(jì)要求起著至關(guān)重要的作用。例如，三角形形狀的平衡式掛籃，依靠著自身的高可靠性已經(jīng)成為掛籃技術(shù)工程師中最常見的選擇。

掛籃設(shè)計(jì)分為3 個(gè)步驟：（1）根據(jù)編制說明書、工程概況、施工周期、施工方案要求以及各種環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)掛籃的一般型號(hào)進(jìn)行說明；（2）根據(jù)施工現(xiàn)場的三維地圖、材料運(yùn)輸路線、機(jī)械加工設(shè)備等，將掛籃施工技術(shù)具體地體現(xiàn)出來；（3）根據(jù)施工保證、施工維護(hù)方法的要求，并與其他高科技材料和高科技工程施工技術(shù)相匹配，確定最終的掛籃設(shè)計(jì)圖紙。

設(shè)計(jì)方案確定后，通過氣焊與相應(yīng)的底籃承重能力及優(yōu)化的掛籃系統(tǒng)相匹配。氣焊不僅要注意焊接溫度，而且要準(zhǔn)確把握焊接距離。只有這樣，掛籃才能與連續(xù)梁成功地結(jié)合為一個(gè)整體，為以后的工程檢查打下基礎(chǔ)。

4.2 掛籃設(shè)計(jì)中非線性數(shù)學(xué)模型的建立

在掛籃施工技術(shù)的設(shè)計(jì)初期，需要先建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。通過精密的計(jì)算，描述出實(shí)際承重的壓應(yīng)力以及內(nèi)力關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式。面對(duì)極高要求的工程，必須建立更為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。線性系統(tǒng)為掛籃工程的可靠性提供了穩(wěn)定的分析計(jì)算[2]。而穩(wěn)定性正是掛籃施工技術(shù)的主要要求，也是它能正常使用的必要條件。當(dāng)外界輸入不穩(wěn)定的壓應(yīng)力時(shí)，掛籃能否迅速恢復(fù)到正常工作狀態(tài)（即原始平衡工作點(diǎn)）以及所需要的時(shí)間是連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)的研究重點(diǎn)。

4.3 掛籃安裝程序難題

掛籃安裝程序是基于掛籃受力的平衡方程的成功設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的。這也是連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)需要面對(duì)的第三個(gè)問題：不僅要考慮項(xiàng)目的可靠性，還要保證掛籃可以在實(shí)際施工使用中發(fā)揮積極作用，如何在極短的時(shí)間內(nèi)承受外界巨大的力，并有效地減少或避免大量的人力和財(cái)力的損耗。不僅如此，在測量領(lǐng)域和配件互換性上，也必須達(dá)到掛籃技術(shù)基本的匹配水平。

4.4 掛籃各組件之間工程配合

在工程建設(shè)領(lǐng)域工程之間的通力合作是永恒的話題，在建造大型橋梁時(shí)尤其如此。巨大的工作量和大型的材料加工以及工程技術(shù)的局限性，難以有效保證加工精度。各種間隙配合、過渡配合和過盈配合已成為困擾工程人的問題[3]。經(jīng)過大量的工程實(shí)踐，一些工程學(xué)者得出結(jié)論：在處理掛籃各部件之間的工程協(xié)調(diào)問題時(shí)，過盈配合是主要的。實(shí)際生產(chǎn)必須滿足專業(yè)協(xié)同生產(chǎn)的要求。當(dāng)然，尺寸公差按照相關(guān)的要求可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行改變，需要依據(jù)工程的實(shí)際現(xiàn)狀進(jìn)行細(xì)致的分析。幾何公差的確定應(yīng)該遵循掛籃實(shí)際的性狀結(jié)構(gòu)、功能作用、測試可行性、低成本等綜合考察。掛籃實(shí)際的性狀結(jié)構(gòu)影響著其公差特性，根據(jù)檢測條件進(jìn)行公差特性的分析。對(duì)于掛籃施工技術(shù)系統(tǒng)而言，可以采用徑向全跳動(dòng)來綜合控制圓柱度和同軸度。由于搖床內(nèi)部構(gòu)件種類繁多，功能各異，只有在充分闡明設(shè)計(jì)要求后，才能對(duì)掛籃的幾何公差特征進(jìn)行更合理、更合適的分析[4]。

5 提高連續(xù)掛籃方式施工技術(shù)的方法

5.1 梁端底板和頂板保留孔洞

梁端底板和頂板中的預(yù)留孔是為了方便輔助設(shè)備的嵌入，如位移點(diǎn)、應(yīng)力計(jì)和溫度計(jì)等。預(yù)留孔的位置和孔位是根據(jù)設(shè)計(jì)提供的圖紙和規(guī)范布設(shè)的，施工時(shí)需嚴(yán)格測量后預(yù)留。預(yù)留孔實(shí)施成功后，禁止隨意更改孔位，以免對(duì)連續(xù)梁整體造成不可逆的損害。為保證預(yù)留孔在混凝土澆筑過程不受影響產(chǎn)生移位和形變，需要將預(yù)留孔的鋼管與鋼筋固定在一起。在掛籃施工完成之后，為了確保預(yù)留孔不受影響，可以用千斤頂來調(diào)整梁上端位置，但必須保證錨桿的安全穩(wěn)定性。

5.2 控制橋梁線形

跨度大的鐵路橋梁施工過程中，線形控制是鐵路橋梁提高整體質(zhì)量的施工方法，用來衡量整體的施工質(zhì)量，促進(jìn)橋梁整體的安全施工。在鐵路橋梁的施工中，不同的階段所產(chǎn)生的內(nèi)力變化也有著很大的區(qū)別。通過對(duì)預(yù)留孔內(nèi)安裝的監(jiān)測設(shè)備對(duì)其內(nèi)力變化進(jìn)行觀測，計(jì)算其內(nèi)力變化是否達(dá)到或超出警戒值[5]。利用線形監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)橋梁進(jìn)行線形觀測，可以在不同的時(shí)間，不同的自然環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)測，隨時(shí)可以提取到監(jiān)測的數(shù)據(jù)，方便快捷，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力。若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常或存在較大隱患，應(yīng)立即通知相關(guān)責(zé)任部門進(jìn)行隱患排除，保證橋梁整體的健康安全。

5.3 保證掛籃行進(jìn)路徑無障礙物

障礙物是指在鐵路橋連續(xù)梁的重疊過程中，掛籃連續(xù)向前移動(dòng)時(shí)在移動(dòng)路徑上的障礙物。為了保證掛籃的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，需要清除路徑上的障礙物。并在掛籃表面涂上潤滑油，減少掛籃滑動(dòng)時(shí)的摩擦，使掛籃平穩(wěn)前進(jìn)。施工中如發(fā)現(xiàn)掛籃偏移，應(yīng)立即調(diào)整，調(diào)試成功后才能進(jìn)行施工。

6 鐵路橋梁連續(xù)墻掛籃施工注意事項(xiàng)

6.1 確保預(yù)埋件的安裝精度

在對(duì)橋架預(yù)埋件進(jìn)行安裝時(shí)，需要對(duì)預(yù)留位置和設(shè)計(jì)圖紙中的位置進(jìn)行對(duì)照，若二者位置相同，方可進(jìn)行安裝，使用量角儀器檢查預(yù)留孔是否為90°角。若在實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)預(yù)留孔與底管的位置存在沖突，應(yīng)在底管位置不受改變的前提下對(duì)預(yù)留孔進(jìn)行合理的更改，以免改變梁底整體受力特性。另外，在掛籃施工過程中，需要盡量保證預(yù)留孔不被移位。

6.2 懸澆掛籃之前做好檢查工作

懸掛式掛籃澆筑施工前，合理分析橋梁的線性承載能力、位移、應(yīng)力和穩(wěn)定性，確保施工的安全可靠。對(duì)橋梁整體的承載能力、位移量和應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，需要根據(jù)預(yù)留的監(jiān)測設(shè)備提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，并結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算分析。通過以上因素的結(jié)合，才能有效地解決掛籃在施工期間出現(xiàn)偏離的現(xiàn)象，進(jìn)而保證掛籃施工技術(shù)的順利使用。

6.3 預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求

在鐵路橋梁的施工中，設(shè)計(jì)單位會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行初步的計(jì)算和設(shè)計(jì)。因此，在預(yù)應(yīng)力筋張拉施工時(shí)，需要對(duì)混凝土強(qiáng)度、管道摩擦力、鋼筋和混凝土的彈性模量以及期限等內(nèi)容進(jìn)行檢測，檢測所得到的數(shù)據(jù)為現(xiàn)場施工提供了參考依據(jù)。

6.4 做好掛籃的預(yù)壓和監(jiān)測工作

預(yù)壓工作可以精準(zhǔn)地掌握掛籃施工技術(shù)的力學(xué)性能，保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的有效連接，消除掛籃的非彈性形變，為鐵路連續(xù)梁混凝土澆筑提供足夠的施工保障。對(duì)掛籃自身的形變進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測，并根據(jù)變形值對(duì)混凝土箱梁的垂直模標(biāo)高進(jìn)行連續(xù)修正，以保證連續(xù)箱梁在施工過程中的直線性[6]。

使用現(xiàn)場沙袋進(jìn)行預(yù)壓縮。新運(yùn)來的沙袋用地面泵稱重。記錄完畢后，直接放置在掛籃的平臺(tái)之上。放置順序是模具，然后是兩邊的法蘭和翼。按照實(shí)施方案應(yīng)對(duì)稱放置側(cè)面的沙袋，盡量保證與混凝土澆筑的順序達(dá)到同步。預(yù)壓過程的荷載力分布盡量與施工荷載達(dá)到一致，嚴(yán)禁沙袋隨意堆放，影響預(yù)壓工作的進(jìn)行。同時(shí)，每一個(gè)沙袋都應(yīng)進(jìn)行稱重，并進(jìn)行記錄。加載的過程需要逐級(jí)進(jìn)行，每一級(jí)加載的時(shí)間應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的時(shí)長。同理，卸載的流程也應(yīng)遵循逐級(jí)卸載，及時(shí)測量觀測點(diǎn)的高程，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

7 結(jié)語

本文通過對(duì)連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)在鐵路橋梁施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)的工作要點(diǎn)、施工期間存在的問題以及連續(xù)梁掛籃技術(shù)施工的改進(jìn)技術(shù)，指出了連續(xù)梁掛籃技術(shù)施工期間的注意事項(xiàng)。在實(shí)際的施工中，需要根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際現(xiàn)狀進(jìn)行合理的分析，計(jì)算出掛籃施工技術(shù)最合理的使用方法，各單位的管理人員和工作人員需要加強(qiáng)責(zé)任意識(shí)，對(duì)掛籃施工技術(shù)中的細(xì)節(jié)做到精準(zhǔn)地把控，保證施工過程的安全，相關(guān)的技術(shù)人員也應(yīng)多研究掛籃施工技術(shù)，完善我國整體的工程建造技術(shù)，為國家鐵路橋梁建設(shè)做出貢獻(xiàn)。