（中鐵八局集團有限公司，四川 成都 610000）

摘要：本文分析了不同列車時速通過時產(chǎn)生的氣動力及共振問題對廣珠城際翠亨站站臺梁翼緣板模型體系產(chǎn)生的各種影響，從垂直氣動力驗算、模板系統(tǒng)振動和共振問題、該工藝的具體施工流程（包括鋼筋調(diào)直及綁扎、模板安裝及拆模、混凝土養(yǎng)護要點）等方面介紹了站臺梁翼緣板懸挑模型體系及現(xiàn)澆施工工藝，在施工過程中嚴格把控營業(yè)線施工控制要點，為實現(xiàn)在不封鎖線路且不影響次日列車運行的情況下完成站臺梁后澆帶施工，確保鐵路行車安全。

關(guān)鍵詞：翼緣板；懸挑；氣動力；限界

中圖分類號： U291" " " " "文獻標識碼：A" " " " " " 文章編號：

Construction Technology of Platform Beam Flange Plate Business Line of Guangzhou-Zhuhai Intercity Cuiheng Station

GENG Yijian， ZHAO Yong Song， ZI Weigang

（China Railway No.8 Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 610000，China）

Abstract：This paper analyzes the effects of aerodynamic force and resonance problems on the platform flange plate model system of Guangzhou-Zhuhai Intercity Cuiheng Station.From the aspects of vertical aerodynamic checking，vibration and resonance problems of formwork system，concrete construction process of the process （including steel bar straightening and binding， formwork installation and mold removal，concrete maintenance key points），the platform beam flange plate suspension model system and cast-in place construction technology are introduced.The key points of business line construction control are strictly controlled during the construction process.In order to complete the construction of the station beam after pouring belt without blocking the line and not affecting the next day's train operation， the railway running safety is ensured.

Keywords：flange plate;overhang;aerodynamic force;limit

0 引言

廣珠城際新增翠亨站位于廣珠城際K89+473.17—K89+702.07。站臺梁主體已施工完成，翼緣板因涉及營業(yè)線未施工，部分鋼筋已預(yù)留。翼緣板懸挑長度2.3 m，懸臂末端厚度為15 cm，底面斜度為1：10；上層鋼筋網(wǎng)為縱向φ18 mm@100 mm、橫向φ18 mm@100 mm；下層鋼筋網(wǎng)為縱向φ12 mm@100 mm、橫向φ12 mm@200 mm?；炷敛捎肅50高性能混凝土。混凝土成型面距離軌頂標高1 150 mm。由于站臺梁翼緣板伸入防撞墻內(nèi)側(cè)，距行進中列車車體僅200 mm，施工難度大。為避免列車通過時對現(xiàn)澆混凝土的擾動，故全部采用懸挑的形式進行施工。施工橫斷面詳見圖1。

1 模板體系及受力分析

底模采用1.8 cm竹膠板，模板背面橫橋向采用5 cm×10 cm木方，縱橋向采用鋼管，用14 mm螺桿固定在工字鋼上。主受力桿件采用20號工字鋼，沿行車方向每1.5 m一榀，吊桿直接鋪設(shè)在站臺面之上，站臺梁中心線部位采用M14的膨脹螺栓加壓板固定，防止吊點左右偏位。為防止吊桿傾覆，吊桿尾端配重采用3組壓板扣緊，并用6根M14膨脹螺栓錨固于站臺梁上。側(cè)模采用[25槽鋼，頂部用螺栓連接在工字鋼封頭板上，底部用拉桿固定在已澆筑站臺梁上，防止?jié)仓r側(cè)模跑位，變形侵線。

為確保列車通過時模板體系的穩(wěn)定，采用流體分析軟件Fluent獲得了高速列車在不同速度通過時作用在翼緣板位置的氣動力；并進一步地采用有限元軟件Midas/Civil建立模板系統(tǒng)的有限元模型，考察其在氣動力作用下的動力響應(yīng)，具體包括：檢算混凝土澆筑前模板系統(tǒng)的動力響應(yīng)；評估混凝土養(yǎng)護過程中氣動力擾動對混凝土力學(xué)性能的影響。

1.1 列車通過氣動力計算

根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》4.3.14中的規(guī)定，垂直氣動力QV的計算公式如下：（1）

式（1）中：QV為垂直氣動力，kN/m2；Qh為水平氣動力，kN/m2；D為作用線至線路中心線距離，m。

從規(guī)范4.3.14條附圖（見圖2）可知，各曲線D的最小值為2.0 m，車速范圍為160 km/h～350 km/h；隨著作用線至線路中心線距離降低，氣動力迅速增大。站臺梁翼緣板末端至軌道中心的距離為1.83 m，對應(yīng)的水平氣動力Qh約為0.9 kN/m2（車速200 km/h），0.6 kN/m2（車速160 km/h）。由此得到垂直氣動力Qv應(yīng)為0.77 kN/m2（車速200 km/h），0.51 kN/m2（車速160 km/h）。

進一步選用k～ε兩方程湍流模型，采用動態(tài)鋪層技術(shù)模擬列車與站臺梁翼緣板的相對運動，計算列車運行時產(chǎn)生的氣動力。根據(jù)檢算，不同車速下氣動力為：

1） 車速200 km/h時，最大正壓為390 Pa（0.39 kN/m2），最大負壓為280 Pa（0.28 kN/m2）。

2） 車速160 km/h時，最大正壓為250 Pa（0.25 kN/m2），最大負壓為180 Pa（0.18 kN/m2）。

3） 車速120 km/h時，最大正壓為142 Pa（0.142 kN/m2），最大負壓為100 Pa（0.1 kN/m2）。

4） 車速80 km/h時，最大正壓為66 Pa（0.066 kN/m2），最大負壓為46 Pa（0.046 kN/m2）。

根據(jù)受力模型底模在氣動力作用下的上浮狀況分析：當車速為80 km/h～160 km/h時，由于底模自重≥氣動力，理論上底模不會上浮，但仍建議采用墊塊進行處理，以防止底模松動。應(yīng)在鋼筋骨架間設(shè)置板凳筋，板凳筋與上下層鋼筋連接，同時在下層鋼筋下綁扎墊塊（4個/m2）用以確保澆筑前模板不上浮。

1.2 模板系統(tǒng)的振動和共振問題

仿真分析結(jié)果及實測資料均表明：高速運行列車引起的氣動力具有強烈的脈動特性，即一節(jié)車廂通過完成一次近似正弦波的脈沖。當模板系統(tǒng)的固有頻率值接近高速列車通行的脈動頻率時，模板系統(tǒng)易于發(fā)生共振，會導(dǎo)致模板系統(tǒng)各部件松動、脫落。高速列車氣動力擾動頻率公式如下[1]：（2）

式（2）中：f為高速列車氣動力擾動頻率，Hz；a為修正系統(tǒng)，考慮因列車車廂長度變化、空氣阻尼等因素導(dǎo)致的擾動頻率變化，一般最低取值0.9，最高取值1.1，以保證能夠涵蓋列車氣動力擾動頻率的范圍；L為一節(jié)車廂的長度，m，由于列車頭車的影響最大，因此L可取列車頭車的長度進行計算；V為列車運行速度，m/s。

根據(jù)式（2），計算200 km/h高速列車氣動力的擾動頻率介于1.96 Hz～2.39 Hz；車速為160 km/h時，該頻率范圍為1.57 Hz～1.91 Hz；車速為120 km/h時，該頻率范圍為1.18 Hz～1.43 Hz；車速為80 km/h時，該頻率范圍為0.78 Hz～0.96 Hz。經(jīng)計算，為避免共振，模板系統(tǒng)的自振頻率應(yīng)遠離0.78 Hz～2.39 Hz。施工階段申請列車通過限速為80 km/h。

2 施工工藝

本工藝主要施工流程為：放線定位，鋼筋除銹→鋼筋調(diào)直及綁扎，安裝吊桿系統(tǒng)→安裝模板→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護→脫模清理，下一循環(huán)。

2.1 放線定位，鋼筋除銹

為盡量減少營業(yè)線施工內(nèi)容，提前在橋下將模板按每一單元組裝。利用天窗點在站臺梁面上放至吊桿位置線，并以墨線進行標識。同時以線路中心線為基準在站臺梁面以墨線彈出縱向控制線?？刂凭€距離線路中心線4.8 m，主要用于模板安裝的粗調(diào)，確保站臺限界。對原站臺梁翼緣板鋼筋打磨除銹，為后續(xù)施工進行準備。

2.2 鋼筋調(diào)直及綁扎，安裝吊桿系統(tǒng)

人工將鋼筋調(diào)直，部分鋼筋焊接接長（鋼筋焊接前需將電纜槽內(nèi)用砂填充滿，并在上面滿鋪防火石棉布）。綁扎鋼筋骨架。采用吊車將工字鋼吊桿吊裝至站臺梁面，并沿位置線擺放完畢。在站臺梁中心線部位采用M16的膨脹螺栓加壓板固定吊桿，防止其左右偏位。依次將工字鋼壓桿吊裝上橋并安裝。工字鋼按1.5 m間距布置，并將尾部錨固系統(tǒng)安裝緊固，見圖3。

為確保行車安全，鋼筋調(diào)直、綁扎及吊桿安裝后均應(yīng)采用標定合格的專用站臺限界尺按50 cm距離逐點進行檢測。

2.3 安裝模板

將模板吊裝至站臺梁面后，人工進行安裝。安裝時將加工好的木模板整體推入翼緣板下方緩緩升起就位。通過M14螺栓固定在工字鋼吊桿上。底模就位后，將側(cè)模槽鋼安裝就位并緊固，見圖4

混凝土澆筑前為避免天窗外行車氣動力造成模板上浮，在鋼筋骨架間設(shè)置板凳筋，板凳筋與上下層鋼筋連接，同時在下層鋼筋下綁扎墊塊（4個/m2）用于固定底模板防止移動。模板安裝時，應(yīng)嚴格控制站臺梁限界，確保列車行車安全。

模板安裝時應(yīng)檢查對穿拉桿是否上下均按要求采用雙螺帽固定；螺桿是否持力，螺帽有無松動；最外側(cè)拉桿下方是否采用扎絲固定，防止振動時螺帽滑落；工字鋼頂面鋼管是否采用鐵絲與鋼筋骨架綁扎牢固防滑移；側(cè)模是否上下均已固定牢固。

2.4 混凝土澆筑

在翼緣板模板下方增設(shè)豎向支撐用于輔助抵抗懸挑系統(tǒng)產(chǎn)生的彈性變形，確保施工安全。支撐應(yīng)與底模板保證1 cm左右的間隙，避免受力過大造成軌道梁偏載。

采用清水對混凝土交界面進行沖洗，將灰塵及浮渣清理干凈。在混凝土交界面涂刷界面劑，增強混凝土接茬面的連接質(zhì)量?；炷敛捎帽密囍苯颖盟椭粱凵?，滑落至模型內(nèi)，避免沖擊力造成模型變形，同時也確保泵送管與接觸網(wǎng)線的安全距離≥2 m。混凝土入模后，采用插入式振動棒進行人工振搗?；炷翝仓^程中應(yīng)對模板變形情況及與線路中心線的距離進行監(jiān)控，振搗完成后及時復(fù)查，發(fā)現(xiàn)模板變形或超限的及時進行處理。

2.5 混凝土養(yǎng)護

混凝土采用自來水自然養(yǎng)護。在站臺梁中部縱向固定φ20 mm的PVC管，每隔1？m在PVC管上開設(shè)一個孔，并通過橋下閥門控制。待澆筑完成后定期打開閥門對混凝土進行灑水養(yǎng)護。

2.6 脫模步驟

底模拆除需確?；炷琉B(yǎng)護≥10 d，且強度≥設(shè)計強度的80%。拆模時先拆除側(cè)模槽鋼，再拆除底模[2]。模板拆除以每榀為一施工單元，松除螺絲后必須將模板拆除完畢，嚴禁將松脫的模板遺留在天窗。拆除側(cè)模時應(yīng)上下配合，先將側(cè)模與工字鋼吊桿的連接拆除，用手錘輕輕向外側(cè)敲擊側(cè)模，待與混凝土脫離后將其取下放置于站臺梁面，集中吊運至橋下。拆除底模時應(yīng)先將工字鋼壓板及模型連接螺栓拆除，隨后拆除底部及頂部縱向鋼管，再拆除底模，最后拆除工字鋼，割斷外露的對穿拉桿。

清理天窗點內(nèi)的全部雜物，將模板、配件等運到指定地點堆放，安全員及時跟進檢查清理情況。

3 施工要點控制

為確保施工安全，確保天窗作業(yè)能順利完成當班作業(yè)，對天窗各工序施工時間進行分解，施工中應(yīng)嚴格把控作業(yè)時間，嚴禁超時施工。

嚴格按營業(yè)線相關(guān)規(guī)定組織施工，嚴格遵循“行車不施工，施工不行車”的原則，做到每日報送施工按時完成計劃，經(jīng)批準后方可組織施工。需接觸網(wǎng)停電作業(yè)的項目，應(yīng)待供電配合人員確認接觸網(wǎng)停電，并做好接地措施后方可組織施工。模板、工字鋼、鋼筋等工器具及材料搬運過程中應(yīng)平放，嚴禁豎立拿放，材料與接觸網(wǎng)帶電體之間必須保持2 m以上的安全距離。施工過程中應(yīng)加強對站臺限界的監(jiān)控，定時復(fù)測，避免造成模板侵線。

施工過程日安全檢查內(nèi)容：

1） 吊車及吊具：吊車、吊具、吊繩、安全裝置是否完好，通話指揮系統(tǒng)是否順暢，每日吊裝前按起吊物最大重量進行試吊。

2） 施工用電及照明：施工用電是否按規(guī)范布置、電纜和電線有無破皮、施工照明是否滿足施工要求。

3） 施工人員及機具：檢查施工人員是否按要求持證上崗；帶班人員是否按要求進行上班前安全講話；作業(yè)人員是否正確穿戴勞保用品；作業(yè)工機具是否按要求粘貼反光標識并登記[3]；現(xiàn)場盯控防護、配合等關(guān)鍵人員是否就位。

4） 施工過程驗收：作業(yè)人員是否按要求完成了當日天窗作業(yè)；站臺限界是否滿足要求；模板支撐體系是否穩(wěn)固、錨固螺栓是否松脫、焊點是否牢固、工字鋼橫梁是否移位；模板是否存在嚴重變形影響結(jié)構(gòu)安全；施工區(qū)域內(nèi)軌道中是否有遺落物、站臺層是否有小塊松動物體、小塊及不易固定的物件是否已運送至橋下庫房存放、站臺層存放的大型施工機具及材料是否碼放整齊并固定牢固。

5） 施工巡檢：檢查施工模板體系是否穩(wěn)固、錨固螺栓是否松脫、焊點有無脫落、工字鋼有無傾斜移位；桿件連接有無松動；混凝土是否存在松動及其他危及列車運行的不安全狀態(tài)。

4 結(jié)語

廣珠城際新增翠亨站站臺梁翼緣板施工位于高速鐵路已開通區(qū)間，施工完全在夜間天窗點內(nèi)進行且不封鎖線路，施工次日需正常行車，在國內(nèi)營業(yè)線施工尚屬首例。采用本文所述懸挑模型體系及現(xiàn)澆施工工藝，2個月內(nèi)完成了14榀站臺梁翼緣板施工。列車通過后未發(fā)生模板、螺栓松動，新舊混凝土聯(lián)結(jié)根部無振動開裂，且未發(fā)生一例營業(yè)線侵線事故。這為其他類似營業(yè)線施工提高了很好參考價值。

參考文獻

[1]施洲，楊仕力，蒲黔輝，等.350～400 km·h-1高速列車作用于聲屏障的脈動風(fēng)荷載特性研究[J].中國鐵道科學(xué)，2018，39（2）：103-111.

[2]廖永忠.底模及支撐拆除時機的選擇[J].當代建設(shè)，2003（5）：71-72.

[3]實施HSE管理體系建立安全生產(chǎn)長效機制[J].安全、健康和環(huán)境，2003（9）：2-5.

編輯：劉 巖

作者簡介：耿乙建（1984～），男，江蘇省徐州市人，工程師，從事建筑施工方面的工作。