劉漢斌，姚宏生，匡維雄

(中國(guó)建筑股份有限公司滬杭項(xiàng)目部，上海 201611)

1 工程概況

新建滬杭高速鐵路松江特大橋390號(hào)～394號(hào)墩之間設(shè)計(jì)為(40+56+56+40)m的連續(xù)梁，采用支架現(xiàn)澆法施工。上跨既有鐵路結(jié)構(gòu)施工橋梁在393～394號(hào)墩之間跨越既有鐵路新閔線，跨越中心處新閔線里程為K2+170，新建滬杭高速鐵路與既有新閔鐵路大里程方向夾角為141°。既有鐵路兩側(cè)橋墩高度為29.5 m，梁底與既有線鐵路軌頂高差為31 m。

連續(xù)梁中支點(diǎn)處梁高4.35 m、寬跨中梁高3.05 m，梁頂寬12 m、底寬6.7 m，梁體荷載309～506 kN/m。393、394號(hào)墩地面高程在1.5～2.2 m范圍內(nèi)，該段在地面至高程－1.3 m處為雜填土，地基承載力為60 MPa，高程－1.3～－16.5 m為淤泥質(zhì)黏土，呈軟塑－流塑狀，地基承載力為80 MPa，再往下為粉質(zhì)黏土。地質(zhì)條件松軟，承臺(tái)基坑圍護(hù)、支架基礎(chǔ)施工難度大。

2 滬杭高速鐵路上跨新閔鐵路連續(xù)梁施工特點(diǎn)

由于連續(xù)梁支架高、荷載大，跨鐵路高支架的設(shè)計(jì)與施工成為決定本連續(xù)梁施工成敗的關(guān)鍵。

2.1 連續(xù)梁支架設(shè)計(jì)

2.1.1 支架搭設(shè)方案

連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架采用φ48 mm×3.5 mm碗扣式鋼管支架，支架高度為20～22 m，底模下部有縱、橫向方木。支架在每4排縱向立桿和每6排橫向立桿設(shè)置1道剪刀撐，每3.6 m高設(shè)置1道水平剪刀撐。

碗扣架下方荷載分配采用工字鋼，分配工字鋼下方用貝雷梁+鋼管柱的形式做成膺架跨越鐵路。貝雷梁分2層拼裝，縱貝雷梁做成單排單層型，橫橋向共24片，393～394號(hào)墩之間貝雷梁橫向貝雷梁共30排，每2排一聯(lián)，用標(biāo)準(zhǔn)花架聯(lián)結(jié)。

貝雷梁下方工字鋼采用I45a雙拼，鋼管柱采用φ630 mm×10 mm并打入地面以下32 m，以滿足受力要求。鋼管柱間橫橋向用雙［20型鋼設(shè)2道平聯(lián)，順橋向沿最外2排柱各設(shè)1道縱聯(lián)。

2.1.2 支架設(shè)計(jì)說(shuō)明

由于支架的高度超過(guò)30 m，單純采用滿堂式支架已很難滿足施工安全需要，本連續(xù)梁采用膺架式支架。支架的下半部分20 m采用鋼管柱支撐，上半部分搭設(shè)貝雷梁，貝雷梁上方8 m部分搭設(shè)碗扣支架。這樣既避免了鋼管柱過(guò)高容易失穩(wěn)，也避免了碗扣支架過(guò)高節(jié)點(diǎn)安全隱患大的難題。膺架基礎(chǔ)采用振動(dòng)錘將φ630 mm×10 mm薄壁鋼管樁打設(shè)入土，有效避免了土體擾動(dòng)對(duì)新閔鐵路路基的影響。

在膺架部分的設(shè)計(jì)上，為避免結(jié)構(gòu)的不均衡受力，先在鐵路兩側(cè)跨距外軌2.2 m處打設(shè)2排鋼管柱做支撐，上方垂直于滬杭高速鐵路梁體鐵路方向搭設(shè)1排貝雷梁作為類似棚架的支撐體，既起到上方施工時(shí)對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)安全的防護(hù)作用，同時(shí)也起到減小上方體系跨度過(guò)大的承重作用。橫向貝雷梁上方沿滬杭高速鐵路線路方向分布1層縱向貝雷梁，再搭設(shè)碗扣支架。縱向貝雷梁設(shè)計(jì)時(shí)由于避免橫向貝雷梁兩端處剪力過(guò)度集中，故將貝雷梁做成3段簡(jiǎn)支式，這樣不僅安裝拆除方便，同時(shí)使體系受力更加合理，也節(jié)省了貝雷梁的數(shù)量。

跨鐵路部分連續(xù)梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)方案如圖1所示。圖2為施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.1.3 支架關(guān)鍵部位受力分析

連續(xù)梁支架碗扣架部分及管柱管樁的承載力按常規(guī)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)及檢算，本文不再敘述?，F(xiàn)將貝雷梁的計(jì)算模型選擇作簡(jiǎn)要分析，貝雷梁設(shè)計(jì)檢算時(shí)按構(gòu)件位置簡(jiǎn)化成靜態(tài)受力模型。

(1)縱向貝雷梁受力分析

①上方荷載統(tǒng)計(jì)(表1)

②計(jì)算模型選擇

第一種情況:貝雷梁整體拼裝，按整段連續(xù)方式建立模型，受力圖如圖3所示。

圖1 跨新閔鐵路連續(xù)梁跨鐵路部分支架布置(單位:mm)

圖2 施工中的連續(xù)梁支架

表1 梁體分段荷載統(tǒng)計(jì)

第二種情況:分3段拼裝，按中部?jī)牲c(diǎn)簡(jiǎn)支建立計(jì)算模型，受力圖如圖4所示。

通過(guò)對(duì)以上兩種模型進(jìn)行對(duì)比分析，第二種模型的內(nèi)力分布較為合理，且施工方便。貝雷梁整體能承受最大剪力為245 kN、最大彎矩為788 kN·m。結(jié)構(gòu)最大剪力為3 327.3 kN，最大彎矩為7 486.43 kN·m，支座最大反力3 537.64 kN，由于上跨鐵路，根據(jù)設(shè)備管理單位相關(guān)文件的要求，支架安全系數(shù)取2，選用24排貝雷梁滿足要求。

(2)橫向貝雷梁受力分析

橫向貝雷梁除滿足受力要求外，還兼防護(hù)棚架的作用?？紤]到結(jié)構(gòu)荷載在端部集中，所以橫向貝雷梁分端部和中部?jī)刹糠诌M(jìn)行受力分析。

①端部:按2跨簡(jiǎn)支梁建立計(jì)算模型，經(jīng)分析，得出端部結(jié)構(gòu)最大剪力為874.74 kN，最大彎矩為563.32 kN·m，采用3排單層型。

②中部橫向貝雷梁:上方傳遞的最大荷載為604.86 kN，按2跨簡(jiǎn)支梁建立計(jì)算模型，假定荷載集中在梁底7 m范圍，按均布算，荷載集度為86.4 kN/m。經(jīng)建模分析得最大剪力為302 kN，最大彎矩為680.4 kN·m，每米選用2片貝雷梁可滿足要求。貝雷梁布置如圖5所示。

3 連續(xù)梁支架搭設(shè)及拆除控制要素

3.1 連續(xù)梁支架的搭設(shè)

支架搭設(shè)前要對(duì)鐵路周圍的管線進(jìn)行勘察，對(duì)影響施工的管線要提前改遷至安全地帶。

(1)管樁、管柱施工

393～394號(hào)墩跨鋼管柱及管樁采用φ630 mm×10 mm型，打入施工時(shí)用90 t振動(dòng)錘成樁。φ630 mm鋼管柱每節(jié)長(zhǎng)12 m，接長(zhǎng)采用焊接方式對(duì)接，焊接時(shí)先將鋼管柱對(duì)焊，對(duì)焊后再在焊縫處均勻加焊8塊鋼板對(duì)接頭處進(jìn)行加強(qiáng)。鋼管樁打設(shè)施工時(shí)控制要點(diǎn)如下。

①焊接質(zhì)量:施工時(shí)要對(duì)焊接質(zhì)量嚴(yán)格控制，要求焊縫飽滿且不得燒傷樁頭。對(duì)焊縫不飽滿或?qū)︿摴苤袊?yán)重?zé)齻囊畛睾福瑯督娱L(zhǎng)后要等到完全冷卻才能繼續(xù)施打。

②樁位、垂直度偏差:樁位、樁身垂直度的控制是結(jié)構(gòu)承載及穩(wěn)定的一個(gè)重要保證。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，管樁、管柱施工時(shí)樁位偏差不能超過(guò)3 cm，垂直度不能超過(guò)3‰，實(shí)際施工時(shí)控制不能超過(guò)4.5‰。施工前要對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，施工時(shí)逐樁檢查。樁身垂直度采用2臺(tái)經(jīng)緯儀觀測(cè)，在樁中部彈墨線，墨線寬度不得超過(guò)5 mm。每沉樁1 m檢查1次，當(dāng)垂直度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)立即采取糾偏措施。

③地基承載力試驗(yàn)及復(fù)核:施工時(shí)先進(jìn)行試樁，做地基承載力試驗(yàn)，與設(shè)計(jì)計(jì)算值相比較，最終確定施工樁長(zhǎng);打設(shè)結(jié)束后需對(duì)承載力進(jìn)行荷載試驗(yàn)，只有樁基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求才能繼續(xù)施工，否則需增加樁長(zhǎng)或數(shù)量。

圖3 貝雷梁整體拼裝受力圖

(2)支架整體性控制

支架施工時(shí)需嚴(yán)格控制系統(tǒng)的整體性，其中幾個(gè)界面的聯(lián)結(jié)是控制重點(diǎn)。

①貝雷梁與下方工字鋼之間的聯(lián)結(jié):下方工字鋼橫梁施工時(shí)嚴(yán)格控制高程在同一水平面上，保證貝雷梁與工字鋼橫梁之間貼靠密實(shí)并設(shè)限位鋼板固定。

②兩層貝雷梁之間、貝雷梁與上方I10分配工字鋼的聯(lián)結(jié):為保證支架的鋼度，橫向貝雷梁與縱向貝雷梁之間及縱向貝雷梁與工字鋼采用φ10 mm鋼筋做成U形限位螺栓聯(lián)結(jié)。

③碗扣架及上方模板系統(tǒng)的聯(lián)結(jié):碗扣架施工時(shí)嚴(yán)格檢查扣件，有松動(dòng)、破裂的要及時(shí)處理，扣件在預(yù)壓前和混凝土澆筑前分別檢查1次;方木與模板間用鐵釘釘牢;方木之間用鐵絲綁扎固定，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均需綁扎。

3.2 支架預(yù)壓

(1)預(yù)壓方法

支架預(yù)壓采用砂袋堆載預(yù)壓，預(yù)壓荷載為梁體最大重力的1.2倍，按梁重的20%、40%、80%、100%及120%五個(gè)行程分級(jí)加載。預(yù)壓時(shí)間不少于72 h，且等24 h穩(wěn)定期觀測(cè)后為止。預(yù)壓前、預(yù)壓后，預(yù)壓過(guò)程中每隔4 h詳細(xì)測(cè)量支架和地基的變形量和沉降量之和，待沉降基本穩(wěn)定后方可卸載(并觀測(cè)卸載后的觀測(cè)點(diǎn)位變化情況)，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，重新調(diào)整底模高程，并按要求設(shè)置預(yù)拱度。在預(yù)壓過(guò)程中，派專人注意支架變化情況，如發(fā)現(xiàn)較大變形或異常情況，應(yīng)立即停止加載并卸載。

(2)沉降觀測(cè)

為了解支架沉降情況，縱向在跨中、1/4橋跨及靠橋墩側(cè)鋼管柱頂部布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，每排3個(gè)，分別位于橋梁中線及腹板底部處。在加預(yù)壓之前測(cè)出各測(cè)量控制點(diǎn)高程，在加載到40%和100%后均要復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)高程。加荷至全部預(yù)壓荷載并持荷不小于24 h，分3次觀測(cè)各測(cè)點(diǎn)高程，如果最后兩次測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)變化，表明地基及支架已基本沉降到位，可卸載，否則還須持荷進(jìn)行預(yù)壓。卸載完成后，再次復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)高程，以便得出支架彈性變形、永久變形及地基的沉降量，以便調(diào)整模板的高程。

圖4 貝雷梁分3段拼裝受力圖

圖5 貝雷梁布置(單位:mm)

(3)支架預(yù)壓施工安全措施

為保證施工安全，做到精確加載，施工時(shí)采取如下措施。

①砂袋要采取覆蓋措施，防止降雨降雪積水增加負(fù)荷。

②預(yù)壓加載過(guò)程中要控制砂袋自重的檢測(cè)頻次，每一臺(tái)班對(duì)砂袋自重的檢查不得少于5次，做到精確加載，并嚴(yán)格按預(yù)壓荷載的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加載。

③施工過(guò)程中要及時(shí)查看天氣預(yù)報(bào)，在降雨前及時(shí)對(duì)已加載的砂袋采取覆蓋并做好排水措施。

④做好應(yīng)急措施，最后20%的加載量只能在白天完成。若遇降大雨或暴雨防水排水無(wú)效時(shí)要對(duì)荷載進(jìn)行減載，以確保支架系統(tǒng)的安全。

⑤預(yù)壓砂袋、吊車嚴(yán)格按指定地點(diǎn)放置，砂袋堆放后及時(shí)運(yùn)送到梁頂，卸載后及時(shí)運(yùn)出場(chǎng)地。吊車吊裝時(shí)吊臂不得侵入鐵路上方，且在列車經(jīng)過(guò)時(shí)不得進(jìn)行吊裝作業(yè)。

3.3 支架拆除

支架拆除遵循“先搭后拆、后搭先拆”的原則，自上而下逐層、對(duì)稱拆除。支架拆除需采取以下安全措施。

(1)施工人員站位要有堅(jiān)實(shí)的作業(yè)平臺(tái)，確保作業(yè)人員在同一平面上，避免落物傷人。

(2)事先規(guī)劃好材料卸落線路，避開鐵路上方，機(jī)械作業(yè)半徑不得入侵鐵路安全限界，所有的施工作業(yè)在列車經(jīng)過(guò)時(shí)停止施工，并將機(jī)械轉(zhuǎn)移至安全距離外。

(3)材料一旦拆除，立即卸落，嚴(yán)禁吊掛及隨意堆放。

(4)貝雷梁、鋼管柱等大件卸落時(shí)要對(duì)鐵路進(jìn)行封鎖，落實(shí)好相應(yīng)的營(yíng)業(yè)線施工安全措施，并在設(shè)備管理單位的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

松江特大橋跨新閔鐵路連續(xù)梁自2009年9月開始施工，至2010年5月初結(jié)束，施工時(shí)根據(jù)鐵道部、上海鐵路局有關(guān)營(yíng)業(yè)線施工安全方面的文件精神及施工方案的要求嚴(yán)格控制，各安全措施控制良好，在高支架系統(tǒng)跨鐵路施工方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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