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

        2021-10-09 05:05:22岳俊夫
        工程建設(shè)與設(shè)計 2021年13期
        關(guān)鍵詞:鐵路橋梁掛籃橋梁

        岳俊夫

        (山東高速軌道交通集團(tuán)有限公司,濟南 250101)

        1 工程簡介

        梁濟運河特大橋位于山東省濟寧市嘉祥縣及任城區(qū)范圍。本橋跨越G1511 濟徐高速公路、梁濟運河等河道、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)梁濟運河特大橋在里程DK318+700 采用60 m+100 m+60 m 連續(xù)梁跨越濟徐高速,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作,本工程計劃使用連續(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 高的平臺進(jìn)行兜底,兜底平臺采用鋼板、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)計梁底高程距離路面8.9 m,道路中央距離設(shè)計梁底高度為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)的移動型腳手架。澆筑懸臂時,掛籃技術(shù)的作用就有了體現(xiàn),對混凝土澆筑、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),移動至下一個梁段接著施工。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[1]。通過實際施工可以總結(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,還可以使整個施工項目的安全、效率以及經(jīng)濟得到大大的提高。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)計的要求。在鐵路連續(xù)梁施工期間,有必要科學(xué)計算結(jié)構(gòu)各部分的承載力和主要分析框架的穩(wěn)定性,以實現(xiàn)配置優(yōu)化。還需要加強對各個施工過程的監(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)計的標(biāo)準(zhǔn)。而走行系統(tǒng)的安全搭建,應(yīng)按照設(shè)計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)中的顯著特點是將多個單元組合成一個有機系統(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性,核心部件的穩(wěn)定性提高到一個新的水平。

        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)計是橋梁施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用的原因。第一個問題難點就是連續(xù)梁掛籃的設(shè)計。掛籃對橋梁的重量是否能滿足鐵路設(shè)計要求起著至關(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)計分為3 個步驟:(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,對掛籃的一般型號進(jìn)行說明;(2)根據(jù)施工現(xiàn)場的三維地圖、材料運輸路線、機械加工設(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)計圖紙。

        設(shè)計方案確定后,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)合為一個整體,為以后的工程檢查打下基礎(chǔ)。

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

        在掛籃施工技術(shù)的設(shè)計初期,需要先建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。通過精密的計算,描述出實際承重的壓應(yīng)力以及內(nèi)力關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式。面對極高要求的工程,必須建立更為復(fù)雜的動態(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,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)以及所需要的時間是連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)的研究重點。

        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)計為基礎(chǔ)的。這也是連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)需要面對的第三個問題:不僅要考慮項目的可靠性,還要保證掛籃可以在實際施工使用中發(fā)揮積極作用,如何在極短的時間內(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,過盈配合是主要的。實際生產(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。對于掛籃施工技術(shù)系統(tǒng)而言,可以采用徑向全跳動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)計要求后,才能對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、應(yīng)力計和溫度計等。預(yù)留孔的位置和孔位是根據(jù)設(shè)計提供的圖紙和規(guī)范布設(shè)的,施工時需嚴(yán)格測量后預(yù)留。預(yù)留孔實施成功后,禁止隨意更改孔位,以免對連續(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。通過對預(yù)留孔內(nèi)安裝的監(jiān)測設(shè)備對其內(nèi)力變化進(jìn)行觀測,計算其內(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)對橋梁進(jìn)行線形觀測,可以在不同的時間,不同的自然環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)測,隨時可以提取到監(jiān)測的數(shù)據(jù),方便快捷,節(jié)省了大量的勞動力。若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?;虼嬖谳^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)向前移動時在移動路徑上的障礙物。為了保證掛籃的平穩(wěn)運動,需要清除路徑上的障礙物。并在掛籃表面涂上潤滑油,減少掛籃滑動時的摩擦,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

        6.1 確保預(yù)埋件的安裝精度

        在對橋架預(yù)埋件進(jìn)行安裝時,需要對預(yù)留位置和設(shè)計圖紙中的位置進(jìn)行對照,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。對橋梁整體的承載能力、位移量和應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測時,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)場的實際情況進(jìn)行計算分析。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)計要求

        在鐵路橋梁的施工中,設(shè)計單位會對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行初步的計算和設(shè)計。因此,在預(yù)應(yīng)力筋張拉施工時,需要對混凝土強度、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,保證各個節(jié)點之間的有效連接,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之上。放置順序是模具,然后是兩邊的法蘭和翼。按照實施方案應(yīng)對稱放置側(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,每一個沙袋都應(yīng)進(jìn)行稱重,并進(jìn)行記錄。加載的過程需要逐級進(jìn)行,每一級加載的時間應(yīng)達(dá)到設(shè)計的時長。同理,卸載的流程也應(yīng)遵循逐級卸載,及時測量觀測點的高程,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

        7 結(jié)語

        本文通過對連續(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,重點研究了鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)的工作要點、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。在實際的施工中,需要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際現(xiàn)狀進(jìn)行合理的分析,計算出掛籃施工技術(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責(zé)任意識,對掛籃施工技術(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)。

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