張 艷
(中鐵十八局集團第四工程有限公司,天津 300000)
在大型鐵路橋梁工程項目施工中,道岔連續(xù)梁支架是各道工序有效開展的關(guān)鍵,支架搭設(shè)完成之后,為驗證支架的穩(wěn)定性、安全性、強度和承載力等是否達到設(shè)計要求,需要進行預(yù)壓施工。道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓和普通支架預(yù)壓相比,技術(shù)更加復(fù)雜,對施工人員的技術(shù)水平以及預(yù)壓施工技術(shù)方案的有效落實都有很大影響。任何一個細節(jié)控制不當,都會影響最終的預(yù)壓效果,甚至會威脅到工序模板搭設(shè)、鋼筋綁扎、混凝土施工的安全性,需要結(jié)合施工中存在的重點、難點,采取有針對性的施工技術(shù),以提升預(yù)壓效果。故此,以下開展對大型鐵路橋梁的道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工技術(shù)的分析研究。
石濟客運專線項目一分部承建的是5#~11#橋墩間的混凝土道岔連續(xù)梁。本梁為6跨連續(xù)梁,第1跨長32.6 m,中間4跨分別長32.7 m,最后1跨長32.6 m,預(yù)應(yīng)力混凝土道岔連續(xù)箱梁,梁全長196 m。梁體為等高度、變寬的斜腹板箱梁結(jié)構(gòu)。箱體為單箱單室,梁高2.6 m,高跨比1∶12.6,箱梁頂板12.2~13.2 m,底板寬6.3 m,頂板厚40 cm,底板厚度37 cm,腹板厚度由50 cm變化至75,90 cm。箱梁兩側(cè)腹板與頂板相交處均采用圓弧倒角過渡。梁體在端部和墩頂處共設(shè)置了7道橫隔板,端部橫隔板厚度為1.5 m,墩頂橫隔板厚度為1.8 m,并在橫隔板上均設(shè)過人孔洞。本次預(yù)壓以5#~6#支架及7#~8#支架為代表進行試驗。支架采用貝雷梁支架施工,下部結(jié)構(gòu)為鋼管立柱及H型鋼橫梁支撐,橫梁上采用單層27排貝雷梁桁架。
和常規(guī)支架預(yù)壓相比,大型鐵路橋梁的道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工對各項施工技術(shù)的落實和應(yīng)用有嚴格要求,因此需切實做好預(yù)壓前的各項準備工作,并組織施工人員學習道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工的相關(guān)規(guī)范和驗收標準,以便對道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工方案和相關(guān)技術(shù)有充足的掌握,同時做好機械及材料準備(表1),保證施工質(zhì)量和安全。
表1 預(yù)壓鋼筋統(tǒng)計表
支架預(yù)壓流程多,質(zhì)量控制難度大,道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工流程圖如圖1所示。從圖1可以看出:本工程道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工工序比較多,而且每道工序都有良好的銜接,如何有效把控每道工序的質(zhì)量,實現(xiàn)有效“無縫對接”,是本次支架預(yù)壓施工的重點和難點。
圖1 道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工流程圖
案例工程混凝土自質(zhì)量26 kN/m3,加上人員、鋼模板、木模板、施工機具,其余荷載不計。布載區(qū)域5#~6#及7#~8#之間跨中兩排立柱之間區(qū)域,長度為28 m。加載前測量班對布置點吊尺進行測量、檢查,取得初始數(shù)據(jù)后進行加載,主要荷載如表2所示。本工程道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓范圍選擇5#~6#墩、7#~8#墩之間,在此孔梁中間兩排立柱之間28 m,橫向12 m作為預(yù)壓范圍。利用現(xiàn)有盤條、直條鋼筋作為預(yù)壓試件,布載施工分3個等級,進行逐級加載。
表2 主要荷載情況表 單位:t
2.3.1 一級加載
一級加載重范圍為0%~60%,加載重至512 t。第1層布設(shè)12 m長的螺紋鋼,每隔40 cm布設(shè)一捆,在吊放鋼筋之前,為保證每捆鋼筋吊放位置的準確性,提升預(yù)壓的運行效果,要提前用墨線做好分格??稍诳缰?8 m的位置吊放鋼筋,共計吊放70捆,再從跨中向兩端開始逐步均勻吊放,不平衡的橫捆數(shù)量不能超過3捆。第2層布設(shè)12 m長的螺紋鋼,也是每隔40 cm布設(shè)一捆,吊放到第1層鋼筋空隙中線之上,共計吊放69 捆,從跨中向兩端均勻吊放,不平衡的捆數(shù)不超過3捆。第3層在中間開始,每隔40 cm吊放一捆,再吊裝其余的30捆12 m鋼筋,需要提前確定好吊放位置邊線,從跨中開始逐步向兩端均勻吊放[3]。但需要保證支架兩端位置能夠空出第2級加載位置,不平衡橫捆數(shù)也不能超過3捆。一級荷載(60%加載重)斷面如圖2所示。3層全部吊裝預(yù)壓完成后,不能立即卸荷,而是需要持續(xù)觀察變形情況,控制持荷的時間不小于1 h,計算出沉降量,測量完成后,持荷2 h后,才能進行二級加載。
圖2 第一級荷載(60%)斷面圖(單位:cm)
2.3.2 二級加載
二級加載重范圍為60%~100%,增加的加載重達341.4 t。在梁兩端7.8 m的范圍內(nèi)鋪設(shè)9 m長的螺紋鋼,每隔40 cm布設(shè)一捆,放置在第2層鋼筋的空隙中線之上,每端放置18捆。梁體中間7.5 m處吊放5捆盤條,盤條每隔1.4 m布設(shè)一排,共計布設(shè)15 排[4]。詳細標記出跨中、縱向中線位置,要盡量從跨中逐步向兩端進行均勻吊放,跨中不平衡橫捆數(shù)不超過6捆,同時在梁部采用墊木、鋼管等邊緣盤條進行有效的固定和限位,以免發(fā)生滑落,引發(fā)安全問題,共計布設(shè)75捆。具體的鋼筋堆載形式如圖3所示。二級預(yù)壓完成后,不能立即卸荷,而是需要持續(xù)觀察變形情況,控制持荷的時間不小于1 h,計算出沉降量。測量完成,持荷2 h后,才能進行3級加載[5]。
圖3 第2級荷載(100%)斷面(單位:cm)
2.3.3 三級加載
第3級從二級加載到120%的加載重,增加加載重170.6 t。在進行第3級加載時,梁體中間6.0 m的位置吊放4 捆盤條,每隔1.4 m布設(shè)一排,共計14 排。明確標記出跨中、縱向中線位置,從跨中向連段進行均勻吊放,不平衡橫捆數(shù)不能超過4捆,共計布設(shè)56 捆,具體的鋼筋堆載形式如圖4所示。梁體中間6.0 m(中線兩側(cè)范圍)吊放4捆盤條,盤條每隔1.4 m一排放置,共14 排。標記出跨中、縱向中線位置,從跨中向兩端均勻吊放,不平衡橫捆數(shù)不超過4 捆,共56 捆。三級預(yù)壓完成后,不能立即卸荷,而是需要持續(xù)觀察變形情況,控制持荷的時間不小于6 h,計算出沉降量。測量完成后,再按照和加載順序相反的方向進行逐層卸載,在上一層未卸載完成之前,不能進行下一層卸載。
圖4 第3級荷載(120%)斷面(單位:cm)
案例工程在進行道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工中,由于規(guī)模比較大,分級加載,每級加載都需要進行準確監(jiān)測,才能獲得道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓效果。如何有效布設(shè)每個測點,并對監(jiān)測結(jié)果進行全面分析,也是道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工的重點和難點之一[6]。本工程在道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓試驗中,測點主要布設(shè)在支撐鋼管樁的邊緣(縱向)及中點處,具體的監(jiān)測點布設(shè)情況如圖5所示。
圖5 道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓監(jiān)測點布置圖(單位:m)
在本工程道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工中共布設(shè)了5個監(jiān)測點,在兩側(cè)翼緣板上及兩腹梁之上各布設(shè)一個監(jiān)測點,另一個監(jiān)測點布設(shè)在梁中心線底板之上。在7#~8#橋墩之間的貝雷梁處設(shè)置 35個監(jiān)測點。監(jiān)測點采用3m長鋼筋焊接在貝雷梁頂部。7#~8#墩中間的臨時支柱監(jiān)測點設(shè)置在支撐鋼管上,每個承臺支柱處設(shè)置4個點,設(shè)置位置同上,共2排8個點。5#~6#支架監(jiān)測點設(shè)置與7#~8#支架的監(jiān)測點布設(shè)一致。
在本次預(yù)壓施工中,為保證施工質(zhì)量,需從以下幾個方面強化施工效果:1) 在從0% ~120%加載質(zhì)量3個階段的過程中,每個階段加載的鋼筋需對稱布置,且每級加載完成后,需持荷1 h進行變形觀測。全部加載完成后,每間隔6 h對連續(xù)梁支架沉降量進行1次監(jiān)測,當連續(xù)2次監(jiān)測的沉降量平均值小于2 mm后,才能終止沉降觀測,進行下一級加載。2) 在進行箱梁加載時,要詳細記錄加載時間、位置及噸位,并對稱加載,測量人員進行現(xiàn)場觀測跟蹤。未經(jīng)觀測不能進行下一級荷載。每完成一級加載應(yīng)暫停一段時間,每2 h觀測1次,并檢查支架,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止加載,及時分析,采取相應(yīng)補救措施。3) 每加載一級都要測試所有標記點的數(shù)據(jù)。如發(fā)現(xiàn)局部變形過大時停止加載,對體系進行補強后方可繼續(xù)加載。卸載時每級卸載均待觀察完成,做好記錄后再卸至下一級荷載,測量記錄支架的彈性恢復(fù)情況。4) 根據(jù)預(yù)壓試驗結(jié)果,明確支架的彈性變形和非彈性變形情況,結(jié)合梁部設(shè)計標高及拱度,調(diào)整支架標高。
綜上所述,結(jié)合工程實例,分析了大型鐵路橋梁的道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工技術(shù),結(jié)果表明,道岔連續(xù)梁支架預(yù)壓施工是大型鐵路橋梁施工的重點和難點,也是比較重要的工序,對后期施工質(zhì)量、安全、進度的影響比較大。為保證施工質(zhì)量,需要針對技術(shù)要求高,工藝復(fù)雜、流程多,質(zhì)量控制難度大,監(jiān)測點布設(shè)和測量結(jié)果分析難度大等問題,采取科學有效的方法,才能更好地保證支架的穩(wěn)定性,為后期其他工序的順利施工營造良好的條件,值得類似工程在施工中高度重視。