孔小麗

中鐵上海工程局集團(tuán)第三工程有限公司 合肥 230000

引言

某特大橋主要為跨既有線而設(shè)。該橋29#～30#墩設(shè)計采用1-49.2槽型梁斜跨既有既有線，槽型梁設(shè)計采用支架現(xiàn)澆法施工。

既有既有線雙線電氣化鐵路行車密度大，受空間限制，需進(jìn)行高位現(xiàn)澆槽型梁再落梁?？缭郊扔芯€槽型梁是本項目中安全防護(hù)的重點和施工控制的難點，安全風(fēng)險大，需采用防護(hù)措施以保護(hù)接觸網(wǎng)及行車安全。

1 施工準(zhǔn)備

施工前，對線路兩側(cè)的地埋管線采用人工挖十字探溝進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，獲得管線具體位置資料、管線現(xiàn)狀及使用狀況，并與管線管理單位聯(lián)系簽訂協(xié)議進(jìn)行遷改。

2 施工方案

2.1 接觸網(wǎng)改造方案

因065#電化柱位于29#承臺位置、072#電化柱位于槽型梁底部，影響承臺及槽型梁支架現(xiàn)澆施工，需將065#電氣化柱西移5m、072#電氣化柱東移5m。

根據(jù)槽型梁對應(yīng)065#、067#、070#接觸網(wǎng)處梁底標(biāo)高、既有線軌面標(biāo)高、工作支承力索及非工作支承力索的標(biāo)高，按照鐵路技規(guī)最小絕緣距離0.5m考慮，需對065#、067#、070#接觸網(wǎng)承力索高度降至49.996m，并對承力索加絕緣護(hù)套。

2.2 防護(hù)排架設(shè)置

防護(hù)排架的設(shè)置，是為了把施工區(qū)和既有線隔離開，預(yù)防施工過程中的一些工器具和施工人員侵限。在距營業(yè)線鐵路建筑限界0.8m處設(shè)置防護(hù)排架。防護(hù)排架搭設(shè)長度15m，采用隔離欄柵進(jìn)行隔離[1]。

2.3 槽型梁跨線現(xiàn)澆施工技術(shù)要點

槽型梁現(xiàn)澆支架采用鋼管立柱支架進(jìn)行施工，因梁底距接觸網(wǎng)承力索高度最小只有0.5m，無施工空間搭設(shè)支架，需采取高位現(xiàn)澆后落梁施工工藝，支架結(jié)構(gòu)厚度0.95m，考慮支架撓度、防電板厚度、施工誤差0.15m，支架底部距接觸網(wǎng)安全距離0.6m，現(xiàn)澆施工時槽型梁跨中段梁底標(biāo)高為：49.996+1.7=51.696m，對應(yīng)29#墩梁底標(biāo)高51.421m，30#墩梁底標(biāo)高51.471m，29#墩支撐墊石標(biāo)高為49.981m，30#墩支撐墊石標(biāo)高為50.03m，支座及砂漿層厚度0.25m，則兩端落梁高度均為1.19m。

2.3.1 鋼管立柱支架設(shè)計。支架系統(tǒng)自下而上結(jié)構(gòu)分別為：2.0m×1.0m混凝土條形基礎(chǔ)、630×10mm鋼管立柱、雙拼I45a工字鋼系梁、I63a工字鋼作為橫梁、I20a工字鋼作為縱梁、10cm×10cm調(diào)整方木、槽型梁膠合模板；其中鋼管立柱平行于既有線間距4m（局部加密至3m），垂直既有線間距12.0m，兩立柱間用75×75×5角鋼做斜撐。鋼管立柱上設(shè)置雙拼50工字鋼系梁進(jìn)行連接，系梁上再布置I63a工字鋼橫跨既有線，間距1.5m；I63a工字鋼上布置I20a工字鋼橫梁，按平行某特大橋方向布置，腹部下間距0.6m，底板下間距0.8m。支架結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖1 鋼管立柱支架結(jié)構(gòu)圖

鋼管立柱邊緣距曲線內(nèi)側(cè)線路中心最小距離為2.9m，距曲線外側(cè)線路中心最小距離為2.75m，鐵路基本建筑限界為2.44m，該段既有線為曲線地段，需考慮曲線加寬。根據(jù)計算，曲線內(nèi)側(cè)加寬261mm，曲線外側(cè)加寬110mm。

2.3.2 支架預(yù)壓。為確保梁體質(zhì)量和線型，并準(zhǔn)確掌握現(xiàn)澆梁施工過程中支架各工況下的實際撓度、剛度和穩(wěn)定性，支架使用前在現(xiàn)場做靜載預(yù)壓試驗，通過模擬支架在梁體混凝土施工過程中的加載來分析、驗證支架及其附屬結(jié)構(gòu)的彈性變形，消除其非彈性變形，檢驗支架的安全性，計算施工荷載作用下的彈性變形。以此來指導(dǎo)混凝土分層澆筑的順序，以確保支架在投入使用后能正常工作和安全使用。

加載按最大施工荷載的60%、100%、120%分三級加載，每級加載完畢1h后進(jìn)行支架的變形觀測，加載完畢后每6h測量一次變形值。預(yù)壓卸載時間以支架地基沉降變形穩(wěn)定為原則確定，最后兩次沉落量觀測平均值之差不大于2mm時，即可終止預(yù)壓卸載。

2.3.3 支座安裝。本橋槽型梁采用PZ-6000球形支座，安裝支座前先對混凝土墊石濕潤，再用鋼楔調(diào)整支座標(biāo)高，在支座底板與墊石之間預(yù)留2cm空隙，立模并在預(yù)留空間及螺栓孔中采用重力方式灌注專用灌漿劑。

2.3.4 模板、鋼筋、混凝土施工

2.3.4.1 模板施工：為保證現(xiàn)澆梁的線型滿足設(shè)計要求，按照支架預(yù)壓確定的彈性變形值設(shè)置預(yù)拱度，預(yù)拱度的設(shè)置主要考慮簡支梁承重后引起的彈性變形值和梁體設(shè)計給定的預(yù)應(yīng)力引起的變形值。

2.3.4.2 鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋施工：鋼筋在加工場內(nèi)集中加工，現(xiàn)場綁扎。預(yù)應(yīng)力孔道采用鋼制波紋管成型，定位鋼筋控制線型，預(yù)應(yīng)力筋采用后穿，利用塑料管作為預(yù)應(yīng)力筋的護(hù)套，防止波紋管意外損壞、漏漿，影響預(yù)應(yīng)力施工。橡膠套管應(yīng)伸出兩端30-50cm?；炷翉?qiáng)度達(dá)到100%且養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到10天時進(jìn)行張拉，先縱向，再橫向張拉后拆除模板。

2.3.4.3 混凝土施工：混凝土澆筑采用快速、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠的方式一次澆筑成型，過程中隨機(jī)取樣制作混凝土強(qiáng)度和彈模試件。澆筑完成后及時養(yǎng)護(hù)，防止裂紋。

2.3.5 落梁施工

2.3.5.1 臨時支墩和落梁平臺設(shè)置。支架應(yīng)設(shè)有可靠的落梁裝置，在梁體每端設(shè)立四個臨時支墩，其中兩個設(shè)置在支撐墊石上，并在支架搭設(shè)的同時須在29#、30#墩側(cè)承臺上各澆筑2個落梁平臺，落梁平臺采用3*直徑630mm鋼管，在鋼管內(nèi)填筑C30砼。臨時支墩采用12節(jié)10cm鋼墊塊支撐梁體，鋼墊塊外側(cè)設(shè)夾片形成整體，鋼支撐與墩頂之間采用膨脹螺栓連接，在搭設(shè)支架的同時，將高度最大的臨時支墩分別布置于墩頂支承墊石上和落梁平臺上。

2.3.5.2 落梁千斤頂設(shè)置。落梁千斤頂?shù)念~定起重能力宜大于實際起重量的1.5倍，以保證在不平衡受力時落梁安全，槽型梁全橋重1200噸，落梁施工計劃采用4臺500噸液壓油頂。每個梁端的兩臺千斤頂應(yīng)采用雙頂單泵并聯(lián)形式，確保落梁端兩臺千斤頂同步運行，并應(yīng)在每個千斤頂上設(shè)置截流閥，與油泵上的截流閥共同對落梁過程進(jìn)行雙控，保證兩個支點的梁底高差在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

千斤頂和上下混凝土接觸處設(shè)置0.8m×0.8m鋼板支墊，以分散應(yīng)力。其中上部鋼板預(yù)埋在梁體，鋼板范圍內(nèi)梁體鋼筋進(jìn)行加設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片。

2.3.5.3 限位鋼軌預(yù)埋。墩頂支撐墊石兩側(cè)預(yù)埋落梁限位鋼軌，每側(cè)2根P50鋼軌，埋深1m，落梁過程中由專人觀測梁體與限位鋼軌間的距離, 如發(fā)現(xiàn)梁體有橫向位移, 立即停止頂稿供油，檢查壓力表及供油情況。

兩梁端應(yīng)交替落梁，每端每次下落約10cm，保持兩端高差在5cm左右。用落梁平臺支墩千斤頂頂起梁體后，應(yīng)立即將墩頂臨時支墩上層墊塊更換為不同厚度組合的鋼墊板，并隨著梁體下落逐漸拆除鋼墊板，使鋼墊板與梁底始終保持約2cm距離。

3 既有線沉降及水平位移觀測

為保證既有線行車和設(shè)備安全，提供信息反饋，為各方?jīng)Q策提供依據(jù)，確保周邊建筑物安全，需對既有線沉降劑水平位移進(jìn)行實時觀測。主要觀測內(nèi)容有：既有滬昆上下行及牽出線軌頂沉降、接觸網(wǎng)柱位移、施工期間地表裂紋及沉降、施工期間周邊建筑物沉降、開裂。通過合理的監(jiān)測方法和監(jiān)測頻率，得到實時觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析提出分析報告，需按日報形式同時報工區(qū)工程部、安質(zhì)部，發(fā)生較大變化時立即與工務(wù)段研究對策。

4 結(jié)構(gòu)受力檢算

4.1 鋼管立柱支架結(jié)構(gòu)檢算

計算荷載考慮混凝土及模板自重、人員機(jī)具施工荷載、混凝土的傾倒沖擊荷載以及振搗荷載。梁重分配原則為：假定槽型梁的重量梁下的模板承受，頂板和底板的重量之和僅由底板下的模板承受，建立模型如下：

按《鐵路混凝土梁支架現(xiàn)澆技術(shù)規(guī)程》計算公式，通過手算輔助Midas有限元軟件建模，由上到下依次檢算模板、方木分配梁、工字鋼縱梁、工字鋼橫梁、雙拼工字鋼系梁的強(qiáng)度、剛度，檢算鋼管立柱的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，檢算支架下的地基承載力。通過檢算驗證了支架設(shè)計的安全性、合理性[2]。

圖2 梁重分配圖

圖3 支架受力有限元模型

4.2 落梁檢算

4.2.1 梁體橫向穩(wěn)定檢算。落梁時取橫向最大位移為5cm，槽型梁總重為：1200t，支座中心距離5.84m。

梁體與水平線所成的夾角：H= arctan( 5/584) =0.490534

下滑力：F= 12000kN ×sin(0.490534) =102.74kN，鋼軌樁與混凝土接觸面距下滑力距離為：0.35+0.25+1.2+0.8=2.6m

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M1=102.74×2.6=267.124kN·m

P50鋼軌樁與混凝土握裹力查規(guī)范取f=4170kN/m2，P50鋼軌樁截面周長0.5m，q=2085kN/m，鋼軌樁預(yù)埋1m深。

M2=ql2/2=2085/2=1042.5kN·m

M1＜ M2，抗傾覆性符合要求。

P50鋼軌Ix=2037cm4 Wx=287.2cm3，抗彎強(qiáng)度f=295N/mm2

σ= M/nWx＜295N/mm2

n＞267.124×106/（287.2×103×295）=3.15

支撐墊石每側(cè)預(yù)埋2根P50鋼軌，埋深1m，滿足要求。

4.2.2 梁體縱向穩(wěn)定檢算。落梁時梁體兩端最大高差為5cm，槽型梁總重為：1200t，鋼與混凝土的摩擦系數(shù)為：0.2。

梁體與水平線所成的夾角：H= arctan( 5/4920) =0.05823

因此靜摩擦力f=μN=0.2×1200×10×cos（0.05823）=2400kN

下滑力：F= 12000kN ×sin(0.05823) =12.2kN

F＜ f，符合要求。

4.2.3 混凝土受壓檢算。取最不利工況，即一端頂鎬頂起梁體，另一端落在臨時支墩上時千斤頂下方混凝土受力檢算[3]。

(1200t×10) /2/ (0.8×0.8) = 9.38MPa

梁體混凝土標(biāo)號為 C50，臨時支墩混凝土為C30，均滿足要求。

5 結(jié)束語

某特大橋1-49.2m槽型梁跨越既有既有線梁體施工前，對影響現(xiàn)澆施工的既有線電氣化柱及接觸網(wǎng)承力索進(jìn)行遷移改造，確保了既有線行車安全。為了預(yù)防施工過程中的施工設(shè)備及工器具和施工人員侵限，根據(jù)營業(yè)線鐵路建筑限界設(shè)置了防護(hù)排架，將施工區(qū)和既有線隔離開。

槽型梁采用搭設(shè)鋼管立柱支架現(xiàn)澆施工，因梁底距接觸網(wǎng)承力索間距過小，無施工空間搭設(shè)支架，因此本方案采用高位現(xiàn)澆法施工，待梁體強(qiáng)度達(dá)到要求后通過設(shè)置的臨時支墩和雙泵單軸并聯(lián)液壓千斤頂系統(tǒng)將梁體降落至設(shè)計標(biāo)高。