王振巖,李 琳

(中鐵十九局集團(tuán)有限公司第二工程公司,遼寧遼陽 111000)

1 工程概況

石家莊至武漢鐵路客運(yùn)專線(河南段)東孟姜女河特大橋,其286號(hào)墩～289號(hào)墩的設(shè)計(jì)里程為DK610+215.52～DK610+329.12,其上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁(32+48+32)m,采用懸臂法施工。新荷鐵路從287號(hào)～288號(hào)橋墩間穿過,與橋梁交角97°,既有線左線里程為K16+086。東孟姜女河特大橋287號(hào)墩、288號(hào)墩土質(zhì)主要為粉質(zhì)黏土、粉土、黏土、中砂、細(xì)砂,地質(zhì)承載力200～450 kPa,土壤最大凍結(jié)深度0.21 m。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

2.1 連續(xù)梁懸臂灌注施工

懸澆梁段全部采用菱形掛籃懸臂對(duì)稱灌注,邊跨現(xiàn)澆段采用支架法施工。小型機(jī)具和鋼筋等材料垂直運(yùn)輸采用汽車吊,混凝土澆筑采用泵送法施工。施工順序:中墩處搭設(shè)托架,立模,澆筑現(xiàn)澆段→混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力筋→拆除托架,安裝掛籃,對(duì)稱澆筑每一節(jié)段→搭設(shè)支架,澆筑邊跨直線段→拆除掛籃[1～3]。

連續(xù)梁0號(hào)塊施工。0號(hào)塊采取一次立模整體灌注的施工方案。連續(xù)梁0號(hào)塊施工順序:墩旁支架拼裝→支架預(yù)壓→永久支座、臨時(shí)支座安裝→底模、側(cè)模安裝→底模、腹板、隔墻鋼筋綁扎,預(yù)應(yīng)力筋安裝→內(nèi)模安裝→綁扎頂板鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋安裝→安裝封端模板→混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)→施工縫混凝土鑿毛→預(yù)應(yīng)力施工。

2.2 支架預(yù)壓(圖1)

圖1 托架預(yù)壓示意

為了消除托架和掛籃在混凝土澆筑期間的沉降,防止因彈性變形下沉而造成混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫,并保證梁段的線形與設(shè)計(jì)一致,應(yīng)對(duì)托架和掛籃進(jìn)行預(yù)壓。本工程采用土袋預(yù)壓。具體做法為:在托架搭設(shè)完成以后,應(yīng)對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓,預(yù)壓荷載不小于梁體鋼筋混凝土重力的1.2倍,預(yù)壓采用砂(或土)袋預(yù)壓,其荷載分布與現(xiàn)澆箱梁重力分布情況一致,預(yù)壓期間在每跨設(shè)置5個(gè)斷面15個(gè)觀測(cè)點(diǎn),預(yù)壓前先測(cè)量復(fù)核支點(diǎn)高程,砂袋用吊機(jī)吊放到托架上,預(yù)壓分3次水平加載,第一次預(yù)壓重40%,第二次為40%,第三次全部加完,然后觀測(cè)7 d,卸載按3次進(jìn)行,第一次按預(yù)壓重的20%,第二次為40%,第三次全部卸完,每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在每一次加載(卸載)完畢及全部加載完(卸載完)均要觀測(cè),全部加載完成后先每天觀測(cè)1次,若連續(xù)7 d觀測(cè)結(jié)果在5 mm以內(nèi),則可以認(rèn)為托架或掛籃沉降基本穩(wěn)定[4]。

2.3 模板制備

箱梁內(nèi)外側(cè)模均設(shè)計(jì)成框架式結(jié)構(gòu),主要由模架、模板、橫帶、豎帶等組成。外側(cè)模板面板采用大塊定型鋼模,以提高梁體表面光滑度。內(nèi)模面板采用30 mm厚的木板拼裝而成,設(shè)計(jì)為插板式,澆筑混凝土?xí)r,隨著梁體腹板混凝土澆筑高度的提高,逐步安插內(nèi)模面板。外模和內(nèi)模均可在陸地上預(yù)先拼裝成互為獨(dú)立的整體,既解決梁高立模定位困難,又可減少高空作業(yè),并保證模板精度。

2.4 混凝土澆筑施工

混凝土采用集中拌和,攪拌車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)泵送。由于梁段較高,在澆筑底板、腹板混凝土?xí)r,均采用減速漏斗下料。底板中因鋼筋布置不多,使用振動(dòng)力大的插入式振搗器搗固,混凝土入模在托架部分由懸臂端向根部方向澆筑。腹板因高度大,厚度薄,且鋼筋密集,混凝土入模、振搗困難,腹板采用水平分層澆筑,分層厚度為30 cm。振搗時(shí)主要以插入式振搗器振搗為主,同時(shí)利用外模附著式振搗器輔助振搗。頂板混凝土入模與振搗,頂板厚度不大,混凝土入模時(shí),先將承托填平,振實(shí)后再由箱梁兩側(cè)懸臂板分別向中心推進(jìn),混凝土振搗可分塊進(jìn)行,根據(jù)具體情況,可啟動(dòng)3個(gè)或6個(gè)振搗器振搗,待表面翻漿流平即屬振實(shí)。對(duì)承托部分混凝土輔以軟管軸插入式振搗器振搗。最后用平板振搗器在整個(gè)頂板面上振搗找平。停留1～3 h,收漿后,再予表面抹平[5]。

3 防護(hù)施工方案

3.1 防護(hù)棚架設(shè)計(jì)

為防止物件從高處墜落這樣的意外發(fā)生,在安全防護(hù)方案上除了對(duì)掛籃全封閉外,還必須在既有鐵路上方設(shè)置防護(hù)棚架,防護(hù)棚架示意如圖2、圖3所示。

圖2 防護(hù)棚架示意

圖3 防護(hù)管棚施工平面、立面布置(單位:cm)

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量情況,掛籃施工前對(duì)既有新荷鐵路安全防護(hù)距離16m,既有頂至防護(hù)棚底垂直距離6.8 m,滿足行車及掛籃施工限界需要。

(2)為保證鋼管支撐的穩(wěn)定,在既有線路兩側(cè)路肩位置澆筑高50cm×寬80cm×1600 cm的混凝土條形基礎(chǔ),混凝土基礎(chǔ)內(nèi)埋設(shè)鋼板與鋼管樁焊接成整體。

(3)棚架防護(hù)采用[30型鋼做承托梁,槽鋼與鋼管樁采有焊接加固形成框架結(jié)構(gòu),槽鋼上設(shè)[12型鋼按間距20 cm布置,槽鋼上與木板連接方式采用鋼絲綁扎。

(4)防護(hù)棚架施工是在鐵路限界內(nèi)進(jìn)行,該防護(hù)工程施工必須要點(diǎn)進(jìn)行。

3.2 防護(hù)棚施工注意事項(xiàng)

(1)線路開通條件必須道床豐滿,并備有充足的道砟。

(2)線路開通后加強(qiáng)巡檢。

(3)鄰線來車時(shí),停止作業(yè),注意瞭望,防護(hù)人員及時(shí)組織下道避車。

(4)在有軌道電路的線路上施工,無論作業(yè)或休息,均應(yīng)注意防止兩股鋼軌由于金屬器件搭連而導(dǎo)電,造成錯(cuò)誤信號(hào)而影響正常行車。

(5)拆卸的材料,要放置在合適的位置,以防侵入限界而影響行車安全。

3.3 防護(hù)棚施工安全措施

東孟姜女河特大橋采用掛籃懸臂現(xiàn)澆施工,有效地減少了對(duì)既有鐵路線路的影響。在跨既有線施工中采取如下作業(yè)安全措施。

(1)為保證基礎(chǔ)施工過程中既有鐵路的運(yùn)營(yíng)安全,施工前先用鋼板樁防護(hù),之后再進(jìn)行基礎(chǔ)的施工。并對(duì)既有線進(jìn)行位移、沉降檢測(cè),發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)采取措施,保證行車安全。

(2)跨既有線施工要與設(shè)備管理單位和行車組織單位分別簽訂施工安全協(xié)議書。安全協(xié)議書要明確雙方的責(zé)任和義務(wù)、施工責(zé)任地段和期限、安全防范內(nèi)容和措施、結(jié)合部安全分工等。當(dāng)施工與行車發(fā)生矛盾時(shí),要嚴(yán)格遵循“安全第一”的原則,服從行車安全的需要。參加施工的職工必須通過《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》、《鐵路行車線上施工技術(shù)安全規(guī)則》、《鐵路行車組織規(guī)則》、《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》等內(nèi)容相關(guān)工種的應(yīng)知應(yīng)會(huì)考核。

(3)橋梁懸臂施工時(shí),編制施工計(jì)劃與方案,并向主管部門和鐵路運(yùn)營(yíng)部門申報(bào),既有線上空作業(yè)時(shí),其凈空滿足鐵路限界要求,設(shè)置駐站和工地防護(hù)員,保證行車安全。施工結(jié)束后要認(rèn)真清理現(xiàn)場(chǎng),斷開臨時(shí)電源。機(jī)械、工具、設(shè)備和材料碼放在安全地帶,廢棄物統(tǒng)一清理干凈裝袋收回,確認(rèn)安全后方可離開現(xiàn)場(chǎng)。

(4)既有線旁施工作業(yè),應(yīng)設(shè)置距鋼軌外側(cè)不少于2 m的限界標(biāo)志,機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)檢查是否處于良好狀態(tài),并派專人進(jìn)行防護(hù),檢查標(biāo)志是否齊全無誤。對(duì)于在既有線等高的作業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)來往列車瞭望,當(dāng)列車通過時(shí)應(yīng)暫停機(jī)械設(shè)備移動(dòng)伸臂等作業(yè)。防護(hù)人員平時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查限界標(biāo)志的設(shè)置情況,對(duì)作業(yè)中損壞的標(biāo)志應(yīng)及時(shí)修復(fù)或補(bǔ)齊。收工前工地負(fù)責(zé)人應(yīng)組織專人對(duì)本工地進(jìn)行一次詳細(xì)檢查,確認(rèn)無事故隱患,才準(zhǔn)撤除防護(hù)收工。

(5)加強(qiáng)對(duì)員工的安全教育,增強(qiáng)安全意識(shí),提高防范能力。嚴(yán)格按照有關(guān)勞動(dòng)保護(hù)法律、法規(guī)和鐵道部有關(guān)勞動(dòng)保護(hù)條例、規(guī)定及鄭州鐵路局有關(guān)安全生產(chǎn)的要求執(zhí)行,確保安全生產(chǎn)、生產(chǎn)必須安全。施工人員跨越鐵路股道時(shí),一定做到“一站、二看、三通過”,并在兩側(cè)設(shè)警示牌,嚴(yán)禁搶道;上道作業(yè)人員必須穿好黃背心,杜絕人身事故的發(fā)生。

4 連續(xù)梁掛籃懸澆施工工藝

為了加快懸臂施工進(jìn)度,各梁段亦采取全斷面一次澆筑的施工方案。保證梁段混凝土一次澆筑,各梁段澆筑方法及工藝要求同0號(hào)塊。

4.1 掛籃拼裝及試驗(yàn)

在墩頂現(xiàn)澆段現(xiàn)澆施工完成后(含預(yù)應(yīng)力施工及壓漿),采用吊機(jī)進(jìn)行掛籃構(gòu)件起吊和拼裝。安裝時(shí)注意橋墩兩側(cè)的掛籃應(yīng)對(duì)稱同步安裝,按設(shè)計(jì)要求控制不均衡荷載。

新加工的掛籃采用試壓臺(tái)加壓法檢測(cè)桁架的受力性能和狀況,未經(jīng)試壓的掛籃不得吊裝上墩進(jìn)行懸灌施工。通過試壓消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形。試壓可采用在橋位附近(或在工廠)試驗(yàn)臺(tái)加壓法進(jìn)行[6～7]。

對(duì)拼裝就位待灌注混凝土的掛籃,采用水箱試壓法檢查掛籃的性能和狀況。加壓水箱設(shè)于菱形桁架的前上橫梁吊點(diǎn)處,計(jì)算試壓力后,分級(jí)進(jìn)行灌水試壓,記錄全過程掛籃變化情況即可求得控制數(shù)據(jù)。

4.2 掛籃的前移

待已灌注梁段混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,對(duì)縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉并壓漿,鋪設(shè)墊梁和軌道。軌道錨固后,放松底模架前后吊帶并將底模架后橫梁用2臺(tái)10 t倒鏈懸掛在后上橫梁上;拆除后吊帶與底模架的聯(lián)接,先放松所有后吊桿再放松前吊帶,按照同樣的方法松開外側(cè)模。用2臺(tái)5 t倒鏈牽引前支座使菱形桁架帶動(dòng)底模側(cè)模前移,就位后安裝底模后吊帶,將底模吊起。解除外模走行梁的一個(gè)吊帶前移至預(yù)留孔,調(diào)整立模高程進(jìn)入下一循環(huán)施工。

4.3 掛籃底模、側(cè)模高程調(diào)整及位置控制

當(dāng)掛籃安裝完成后,即可進(jìn)行模板高程及中線調(diào)整。模板控制高程=設(shè)計(jì)高程+施工預(yù)留拱度。設(shè)計(jì)高程由設(shè)計(jì)院提供。施工預(yù)留拱度由設(shè)計(jì)院提供的理論預(yù)留拱度結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)掛籃試壓測(cè)試數(shù)值(如彈性變形值)等因素,通過編制的線形控制軟件計(jì)算而得。同時(shí)在每個(gè)承臺(tái)頂面上設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)4個(gè),觀測(cè)群樁的沉降;在墩頂現(xiàn)澆段頂面腹板位置處各設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)4個(gè),觀測(cè)墩身的壓縮[8～9]。

4.4 混凝土施工

本懸灌現(xiàn)澆梁全部采用泵送混凝土,為防止混凝土泵送過程中堵管和能耗加大,混凝土所選原材料的骨料級(jí)配,含砂率要滿足泵送技術(shù)要求,添加泵送劑等外加劑,以增強(qiáng)混凝土的流動(dòng)性和和易性,加快懸灌施工速度。

為縮短工期,加快進(jìn)度,確保一段梁體的施工周期在8～10 d,梁體混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)摻入早強(qiáng)減水劑。由于梁段鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道較密,選用的混凝土配合比的坍落度控制在14～18 cm。

為了使后澆混凝土不引起先澆混凝土的開裂,箱梁梁段混凝土一次澆筑成型,并在底板混凝土凝固以前全部澆筑完畢,也就是要求掛籃的變形全部發(fā)生在混凝土塑性狀態(tài)之間,即可避免裂紋的產(chǎn)生[10]。

混凝土澆筑前,每個(gè)梁段均搭設(shè)工作平臺(tái),人員和機(jī)具均在平臺(tái)上操作,以免壓壞鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道。灌注采用先梁節(jié)前端,后梁節(jié)后端,并從腹板向中間推進(jìn)的方法。

4.5 預(yù)應(yīng)力筋施工

縱、橫向預(yù)應(yīng)力筋穿束前用通孔器疏通預(yù)應(yīng)力管道,縱向預(yù)應(yīng)力筋穿束時(shí)先將導(dǎo)線穿過孔道與預(yù)應(yīng)力筋束連接在一起,由卷揚(yáng)機(jī)牽引穿束;橫向預(yù)應(yīng)力筋采用人工穿束。穿束后檢查預(yù)應(yīng)力筋外露情況,保證兩端外露長(zhǎng)度基本相同,滿足張拉要求,然后安裝錨具、千斤頂。

豎向預(yù)應(yīng)力筋按設(shè)計(jì)下料直接加工成型,并在梁段混凝土灌注前直接安放在梁體豎向波紋管中。

鋼絞線的張拉在梁段混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)后,按設(shè)計(jì)要求的張拉方法和順序進(jìn)行張拉。張拉程序?yàn)?0→初應(yīng)力(0.10σcon)→σcon(持續(xù)3 min錨固)。

豎向預(yù)應(yīng)力筋在縱橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉完成,掛籃前移后進(jìn)行張拉,張拉程序?yàn)?0→初應(yīng)力(0.10σcon)→σcon(錨固)。

孔道壓漿在預(yù)應(yīng)力張拉完成、掛籃前移之前進(jìn)行,壓漿采用真空輔助壓漿工藝施工,水泥選用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,水灰比為0.40～0.45。為增強(qiáng)其流動(dòng)性,可摻入FDN-5高效減水劑,摻量約為水泥用量的0.6%,此時(shí)水灰比可減小到0.35。為減少收縮,可摻入0.1%水泥用量的鋁粉作微膨脹劑。

4.6 邊跨現(xiàn)澆段施工

邊跨直線段支架安裝完成之后,必須做靜載壓重試驗(yàn),以消除結(jié)構(gòu)殘余變形。立模調(diào)整高程后綁扎鋼筋,安裝預(yù)應(yīng)力管道及預(yù)埋件,澆筑混凝土。直線段混凝土應(yīng)在懸臂段倒數(shù)第二節(jié)段施工結(jié)束前完成,以利控制最后節(jié)段的施工放樣高程,確保合龍段的施工精度和成橋設(shè)計(jì)線型。

4.7 連續(xù)梁合龍段施工

合龍段采用吊架法進(jìn)行施工,按照先合龍邊跨、后合龍中跨的順序施工。施工步驟如下。

(1)焊接安裝合龍段體外固結(jié)勁性骨架,綁扎鋼筋,連接預(yù)應(yīng)力管道并定位,并使勁性骨架與周圍鋼筋焊接,對(duì)中間跨合龍段須設(shè)體外鋼結(jié)構(gòu)勁性骨架及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并張拉鎖定。

(2)安裝吊架于合龍段上方,并調(diào)整就位,再安裝內(nèi)模,在梁體懸臂端采用磚砌水池充水配重,選擇日溫度最低的夜間澆筑合龍段混凝土,并逐級(jí)解除合龍段壓配重。

(3)待邊跨混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,開始中跨施工。

(4)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度后,按設(shè)計(jì)張拉順序,對(duì)稱張拉梁體預(yù)應(yīng)力束,先長(zhǎng)束后短束,待預(yù)應(yīng)力束張拉完畢后,將管道壓漿封錨。

(5)待中跨合龍完畢后,按設(shè)計(jì)要求張拉所有剩余的預(yù)應(yīng)力束,全部完成體系轉(zhuǎn)換。

5 結(jié)語

石武客運(yùn)線東孟姜女河特大橋現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁已順利完工,施工過程中未發(fā)生任何安全質(zhì)量問題。施工實(shí)踐證明,連續(xù)梁的施工方案和跨既有線路的安全措施是科學(xué)的、合理的,可在類似現(xiàn)澆梁和跨既有線路的施工中可以借鑒。

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