鐘興龍

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 前言

我國(guó)鐵路與高速公路建設(shè)快速發(fā)展，公路與鐵路交叉分布這種不可避免的情況也愈來(lái)愈多，因高速鐵路行車速度過(guò)快，而對(duì)于鐵路線型的要求較高。采用大跨徑橋梁解決此類問(wèn)題不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)用，門式墩布置方式靈活，可以解決小角度問(wèn)題，工期短、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，較好地解決了此問(wèn)題并在高速鐵路工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

陳亮介紹了門式墩在高速鐵路上的應(yīng)用，并通過(guò)實(shí)際工程探討了門式墩的結(jié)構(gòu)形式及布置形式；徐鐵衛(wèi)通過(guò)對(duì)冠山溪特大橋跨既有線門式墩鋼蓋梁吊裝施工工藝的探討，總結(jié)了施工中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，并與支架施工進(jìn)行了對(duì)比，指出采用鋼蓋梁吊裝法解決了施工對(duì)既有線運(yùn)輸影響的問(wèn)題，保證了施工和運(yùn)營(yíng)安全；梁?jiǎn)⒔?、吳泥、程志華等以滬昆客運(yùn)專線趙家里特大橋8 號(hào)門式橋墩跨既有滬昆鐵路上行線施工為實(shí)例，結(jié)合相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)施工安全技術(shù)措施等，全面分析跨既有電氣化鐵路線鋼蓋梁門式墩施工安全技術(shù)，確保了施工過(guò)程安全受控。王永超簡(jiǎn)要介紹了門式墩在鐵路、公路上的應(yīng)用，并介紹了門式墩的結(jié)構(gòu)形式、施工方法及其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。鐘慶榮、楊貴龍、胡洪波、張建春等分析表明，鋼管樁支架法能保證長(zhǎng)懸臂蓋梁端部撓度變形不影響蓋梁線形及斷面尺寸，確保長(zhǎng)懸臂蓋梁施工質(zhì)量及安全。

本文結(jié)合幺河2 號(hào)特大橋跨既有公路路線門式橋墩施工為實(shí)例，對(duì)墩身施工、支架布置、計(jì)算分析方法、施工管理進(jìn)行研究，為同類工程提供技術(shù)參考。

2 工程概況

新建鐵力至伊春鐵路工程線路全長(zhǎng)60.277km，其中幺河2 號(hào)特大橋橋梁全長(zhǎng)2841.835m。橋梁形式為簡(jiǎn)支箱梁。其中61#～63#號(hào)墩及76#～77#號(hào)墩為框架墩，61#～63#號(hào)墩橫跨S207 省道伊牡公路；76#～77#號(hào)墩跨既有鶴哈高速翠巒互通立交進(jìn)口匝道?？蚣芏湛缭竭M(jìn)口匝道交角為30 度。橫梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橫梁，采用支架現(xiàn)澆法施工?？蚣芏諜M梁高×寬尺寸為3.2m×5.0m及3.2m×5.4m 規(guī)格，雙柱式框架墩，單孔最大跨度為30m，最小跨徑26.5m。框架墩外形尺寸圖1 所示。

圖1 框架墩結(jié)構(gòu)圖（最大跨徑）

3 施工方法

3.1 墩身施工

墩身模板采用大塊定型鋼模板，本橋墩身采用一次性澆注法，混凝土傾斜安裝串筒。腳手架平臺(tái)搭設(shè)完成后，安裝好模板，高程等各項(xiàng)滿足要求以后固定模板位置，在澆筑混凝土?xí)r，保證模板內(nèi)無(wú)雜物且穩(wěn)定，在可靠穩(wěn)定的地基上安裝好支架。

基地預(yù)埋的鋼筋位置準(zhǔn)確，并滿足保護(hù)層厚度要求，鋼筋可采用搭接電弧焊或邊條焊接，并按照規(guī)范要求錯(cuò)開(kāi)接頭位置。墩柱豎向鋼筋接頭如不可避免，應(yīng)設(shè)置在墩柱中間2m 段內(nèi)。為了更準(zhǔn)確地保證鋼筋的位置和保護(hù)層的厚度，在鋼筋放入墊塊，鋼筋安裝時(shí)，注意接地端子的預(yù)埋。使用用低水化熱水泥，以便控制混凝土入模時(shí)的溫度，混凝土輸送泵或汽車吊提升入模。墩身混凝土澆筑至距頂部1.5m 高度，其余部分同與橫梁一同澆筑完成，澆筑完成以后及時(shí)采用塑料薄膜灑水養(yǎng)護(hù)。

3.2 支架施工

（1）地基處理。預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆橫梁支架基礎(chǔ)均位于均位于原地面上，基坑挖方完成后，進(jìn)行地基承載力檢測(cè)。施工前已對(duì)地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果大于等于222kPa，滿足施工要求。條形基礎(chǔ)澆筑完成后，周邊開(kāi)挖排水溝，鋪設(shè)塑料布，防止雨水侵蝕。

（2）支架立柱安裝。支架采用φ630mm 及φ820mm鋼管作為支撐立柱，將所受荷載傳遞到鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，然后傳遞給地基。鋼管應(yīng)在加工廠加工成型，鋼管立柱安裝時(shí)，應(yīng)與預(yù)埋底鋼板焊接牢固。

（3）鋼管砂箱安裝。砂箱在立柱頂設(shè)置砂箱，作為落架、脫模的措施。砂箱總高度36cm。砂盆由20mm厚鋼板卷制而成，其內(nèi)徑為792mm，高度24cm，底板為20mm 厚鋼板。砂盆內(nèi)支撐墩采用內(nèi)徑為754mm 的鋼管，壁厚14mm，頂板為20mm 鋼板，高度20cm，支撐墩內(nèi)部填充C30 混凝土。砂箱內(nèi)設(shè)置10cm 厚中粗砂，并在砂箱底部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置掏砂口。砂箱設(shè)置于支架立柱頂部和橫向分配梁之間。砂箱用砂采用潔凈的中粗砂，曬干，在設(shè)置砂箱過(guò)程中，利用砂箱內(nèi)砂子的厚度精確調(diào)整標(biāo)高，要用水準(zhǔn)儀測(cè)定砂箱頂面高程（圖2）。

圖2 砂盆示意圖

（4）施工平臺(tái)安裝?？v橫梁均采用雙拼工字鋼，砂盆安裝完成后吊放橫梁，然后用油漆將縱梁的吊放位置涂畫(huà)在橫梁上，縱梁在工字鋼橫梁上按0.45m 間距布置，縱梁吊裝到位后，及時(shí)將縱梁焊接在橫梁上?？v梁安裝完成后，鋪設(shè)木方及底模，木方尺寸為100×100mm間距200mm 布置，底模采用竹膠板鋪裝。施工平臺(tái)寬度為7.5m 即橫梁兩側(cè)預(yù)留3.0m 作業(yè)平臺(tái)。平臺(tái)兩側(cè)間隔3m 焊接鋼管立柱，用于懸掛密目網(wǎng)?？v梁長(zhǎng)度為27.5m。每根縱梁的焊縫位置應(yīng)避免跨中，相鄰縱梁的焊縫位置相互錯(cuò)開(kāi)。

3.3 支架有限元計(jì)算

（1）有限元模型的建立。采用有限元軟件Midas/Civil 對(duì)支架計(jì)算進(jìn)行校核，模型的X 軸正向與里程增大順橋向一致，Z 軸正向?yàn)樨Q橋向上，縱橋向?yàn)閅 軸方向。模型中各個(gè)單元均采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，支架立桿底部的節(jié)點(diǎn)邊界條件為固定三個(gè)方向的自由度，并且邊界條件使用一般支撐模擬，所建立有限元模型如圖3 所示。

圖3 有限元模型

（2）有限元分析結(jié)果。有限元分析計(jì)算得出整體結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力值，通過(guò)觀察位移等直線和應(yīng)力值來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的安全性，整體結(jié)構(gòu)豎向位移如圖4 所示，雙拼工字鋼縱梁應(yīng)力如圖5 所示。

圖4 整體結(jié)構(gòu)豎向位移

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋼管排架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的最大下?lián)狭繛?8.6mm；雙拼I45 工字鋼縱梁最大值為131.1MPa，最大剪應(yīng)力為28.4MPa，滿足規(guī)范要求；雙拼I45 工字鋼主橫梁的彎曲應(yīng)力最大值為79.9MPa，其應(yīng)力最大值為86.3MPa，滿足規(guī)范要求；172.6MPa 為鋼管排架的組合應(yīng)力最大值，鋼管排架軸向應(yīng)力最大值為95.7MPa，滿足規(guī)范要求。鋼管立柱軸向壓應(yīng)力為101.2MPa，小于Q235 的應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值190MPa；N=1970kN ≤[N]=3340kN， 穩(wěn) 定 性 滿 足 規(guī) 范 要 求；σ=119.2MPa ≤f=190MPa 抗風(fēng)穩(wěn)定性滿足要求；支架變形計(jì)算值為6.2mm。鋼管支架底部的C40 鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，[σ]=18.7MPa>3.7MPa，支架底鋼筋混凝土局部承壓力滿足要求。通過(guò)對(duì)新建鐵力至伊春鐵路工程幺河2 號(hào)特大橋框架墩進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4 施工管理

4.1 工期保證措施

安排下部結(jié)構(gòu)施工隊(duì)進(jìn)行龍門架墩蓋梁施工。在相應(yīng)的墩柱施工完成后，按照梁的順序組織蓋梁施工。構(gòu)建一隊(duì)管理能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理的領(lǐng)導(dǎo)小組來(lái)協(xié)調(diào)組織各項(xiàng)工作，控制好每一步施工進(jìn)度，配備優(yōu)秀的技術(shù)工人是保證工期的前提。

4.2 質(zhì)量通病及預(yù)防措施

（1）出現(xiàn)水紋。當(dāng)出現(xiàn)水紋情況時(shí)，其原因可能是混凝土下料過(guò)厚，分層厚度較大，過(guò)厚的混凝土層使得振搗不充分，或在振搗過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，使混凝土出現(xiàn)輕微離析。出現(xiàn)這種情況時(shí)，嚴(yán)格控制混凝土下料量，并控制好振搗時(shí)間，不可過(guò)長(zhǎng)也不可過(guò)短。

（2）預(yù)埋件偏差。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)埋件偏差情況時(shí)，其原因可能是墊石位置的偏差導(dǎo)致的。對(duì)于放樣后位于空位處的預(yù)埋鋼筋，要用鋼板輔助，在蓋梁鋼筋上焊接鋼板，然后在鋼板上焊接預(yù)埋鋼筋并且注意在振搗過(guò)程中，振搗棒不可觸碰到鋼筋，以免引起偏差。

（3）缺角掉塊。出現(xiàn)缺角掉塊的現(xiàn)象的原因可能是脫模過(guò)早，出現(xiàn)這種情況時(shí)要注意，根據(jù)需要涂抹涂膜劑以輔助脫模，并且合理控制脫模時(shí)間，脫模過(guò)程要輕輕脫模，避免對(duì)混凝土造成破壞。

4.3 安全保證措施

為保證施工的安全，首先定下安全目標(biāo)，即無(wú)安全責(zé)任事故發(fā)生?？梢猿闪踩a(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組隨時(shí)對(duì)施工進(jìn)行督查，建立健全安全保證體系，定期分發(fā)施工過(guò)程中用到的保護(hù)用品，實(shí)行逐級(jí)安全技術(shù)交底制，所有施工人員必須經(jīng)過(guò)安全教育方可入場(chǎng)工作，定期檢查機(jī)械器材的功能正常。對(duì)于易燃易爆物品例如乙炔設(shè)備分開(kāi)存放、立放，支撐體系施工完畢后，在鋼管柱掛上安全網(wǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）以幺河2#特大橋跨既有公路路線門式橋墩施工為實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹了墩身施工方法。

（2）對(duì)支架施工流程進(jìn)行了簡(jiǎn)要概括，并采用Midas 對(duì)支架計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算，鋼管排架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的最大下?lián)狭繛?8.6mm；雙拼I45 工字鋼縱梁最大值為131.1MPa，最大剪應(yīng)力為28.4MPa 等，各項(xiàng)結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

（3）針對(duì)保證施工安全、施工質(zhì)量提出施工管理方法，全面分析跨既有公路特大橋門式墩施工安全技術(shù)，確保了施工過(guò)程安全實(shí)施。