京滬高速鐵路支架現澆梁施工及線形控制技術

朱智卓

1 工程概況

北馮特大橋起訖里程為DK889+358.02～DK892+559.6,全長3201.58 m,孔跨結構形式為:25-32 m箱梁+(32+48+32)m連續梁+69-32 m箱梁。該橋位于安徽省定遠縣北馮村,在DK890+223～DK890+256處跨越盱定路(309省道),交角為64°,路面寬12 m,規劃寬度30 m。

現澆梁梁部設計為單箱單室等高度截面箱梁,頂板、底板及腹板局部向內側加厚。橋面寬度:防護墻內側凈寬8.8 m,橋上人行道欄桿內側凈寬為11.9 m,橋面寬度12 m,橋面建筑總寬12.28 m,梁底寬度5.4 m,翼緣板寬度2.65 m。梁全長113.3 m,跨度為(32.65+48+32.65)m,梁高3.25 m。

2 線形觀測的重要性及施工過程中控制措施、要領

橋梁的線形對橋上線路的坡度有直接影響。尤其是對列車的動力沖擊作用、預應力束的形狀和位置、橋梁的外觀、無碴軌道橋梁的軌道系統等影響很大;甚至徐變計算不準和預拱度設置不當,可能導致梁部持續上拱而開裂。對于鐵路橋的跨度越大,墩越高,進度越快,線形控制的重要性就越突出。線形的質量是全橋施工質量的有機組成部分,線形控制是橋梁施工技術的重要內容。直線梁主要是控制梁頂、梁底的高程及支座位置,曲線梁還要監控梁的中線和扭轉角。線形控制工作的內容可分為理論計算和實施兩個方面。理論計算方面:根據設計圖和施工組織設計,可以得到預計的各種計算參數值,并提前進行預拱度及撓度的理論計算,得到立模高程的理論值;制定控制計劃,進行技術交底,指導實施工作;收集、整理、分析測控結果。

3 連續跨施工方案、施工方法

3.1 總體施工方案

該連續梁采用滿堂支架現澆施工,在省道處留設2孔4 m×5 m的門洞,門洞立柱采用φ 325,厚8 mm的鋼管搭設,其余位置均為滿堂碗扣式腳手架,碗口支架鋼管外徑為48 mm,壁厚3.5 mm,支架頂設置頂托,頂托內設Ⅰ10型鋼橫梁,橫梁上鋪10 cm×10 cm方木,方木頂鋪設竹膠板作為底模。施工工藝見圖1。

3.2 現澆連續梁支架及模板施工

1)地基處理方法。首先對連續梁下的地基采用觸探試驗進行地基承載力勘查,找到需處理范圍內地層均勻、合適的持力層,將支架范圍內的松軟地段全部挖除,分層換填AB組料,要求壓實度不低于90%,上覆20 cm厚C20混凝土硬化處理,并做好防排水措施。

2)滿堂支架系統方案。碗口式滿堂支架立柱縱向步距0.6 m,橫向間距在腹板下為0.3 m,翼緣板下為0.9 m。每幅立柱完成后,剪刀撐和水平桿要相繼安裝完畢。水平桿間距1.2 m,縱橫均設。剪力桿在沿橋向每三排立桿設置一道,以增加支架的整體剛性及穩定性。

3)支架預壓。采用模擬梁體澆筑順序對支架實施預壓,先底腹板,后頂板、翼緣板,荷載加載分三級對稱加載,用編織袋裝砂對支架進行預壓,預壓荷載按梁體自重的120%考慮。預壓完成后要根據預壓成果通過可調頂托調整支架的標高,從而達到對箱梁底高程進行修正的目的。在預壓過程中同時觀測支架的強度和穩定性,對變形超過設計變形的要立即停止加載,查明原因處理后繼續施工。

4)模板安裝。支架預壓完成后,先測定箱梁中心線、梁端線及梁底兩側邊線。在支模前,做好高程的控制,先按照設計坡度線高程進行,待底模立完后,調節梁底主梁工字鋼下的頂托,將底板以及翼緣板標高調整至要求的高度,以達到預拱度的設置要求,經標高復測無誤后,將頂托鎖定。

3.3 鋼筋綁扎及混凝土施工

鋼筋綁扎與管道安裝同步進行,預應力管道采用定位鋼筋網片進行固定,定位網片安裝與鋼筋綁扎同步進行。預應力管道采用金屬波紋管成孔。鋼筋及預應力管道首先綁扎底板鋼筋,底板上下兩層鋼筋間采用蹬筋支撐,橫隔板、腹板鋼筋綁扎采用在內側搭設臨時腳手架固定,綁扎成型后拆除。混凝土澆筑采用斜向分段、水平分層、左右對稱一次性連續澆筑成型。灌注順序:先灌注腹板根部,再灌注底板、上部腹板,最后灌注頂板。澆筑完成后對混凝土裸露面應及時進行修整、抹平,在初凝前再抹第二遍并壓光,并蓋養生布灑水養護。養護時間不少于14 d。

3.4 預應力施工

預應力鋼束張拉按初張拉和終張拉兩個階段進行。箱梁縱向預應力束采用兩端張拉,張拉順序嚴格按設計次序進行,施工過程中實行雙控,以油表讀數為主,伸長值為輔。預應力采用雙控制,張拉值的大小以油壓表的讀數為主,以預應力鋼絞線的伸長值加以校核,實際伸長量應不超過理論伸長量的±6%,當伸長量超過±6%時應查明原因。壓漿采用真空輔助壓漿工藝,施工步驟:準備工作→抽真空→拌制灌漿料→灌漿。壓漿泵采用連續式,同一管道壓漿應連續進行,一次完成。

3.5 模板及支架拆除

梁體混凝土澆筑完畢后,端模在3 d后拆除,內模在初張拉完完成后拆除,剩余的翼緣、腹板側模、底板等模板在終張拉后隨支架一起拆除完成。

4 連續梁線形監控

4.1 測點布置

連續梁頂面分別在每跨的兩端、1/4截面、跨中及 3/4截面處布設26個觀測標,監測其預應力施工及支架拆除后梁體發生的上拱及下撓等標高變化情況,并按照觀測方案的周期進行觀測。沉降標布置圖見圖2。

4.2 橋梁預拱度的設置

根據計算得出的跨中拱度值,以跨中為最高點,以兩支座處為“0”建立拋物線坐標,并代入求出拋物線表達式:y=ax2+b,然后根據實際支承墊石間距的相對坐標,求出縱向每個橫斷面的反拱值yx(即距離跨中 x處的反拱值),再減去該斷面處支架的彈性變形值δ1,即為該斷面處需設置的拱度,即:ΔHx=yx+δx。其中,ΔHx為距離跨中x處的拱度值;yx為根據計算得出的距離跨中x處的反拱值;δx為距離跨中x處支架的彈性變形值。

4.3 監測方法

在梁頂面預埋專用觀測標進行詳細觀測。梁頂線形觀測標預埋在頂板混凝土中,圓頭露出梁頂面即可。觀測標布置在兩側防撞墻預埋鋼筋附近,以減少對橋面平整度的影響,但要方便觀測。在其正式使用前,必須與承臺上觀測標聯測,保證原始觀測數據的有效性。必須在日出前固定的時間或固定的溫度下測量,保證準確、及時地掌握支架現澆梁梁面標高的發展變化情況。

4.4 監測頻率

張拉前讀取初始數據,張拉后的第1天,第3天,第5天各讀取一次數據。一周之后,7 d讀取一次數據,持續至張拉后三個月。

4.5 數據分析及線形控制的最終目標

梁的線形是呈動態變化的,梁段的高程將因后續工序的影響而改變,竣工后的長期徐變、收縮、溫變及活載等,將繼續使該梁段的高程產生變化,我們稱竣工后某一時刻的線形為最終線形。在施工過程中,通過正確設置預拱度來控制模板及混凝土的高程,使梁在徐變完成時的最終線形與設計線形一致,這就是線形控制的理想目標。設計線形就是設計立面圖中的梁頂線。

[1]TBJ 2-85,鐵路橋涵施工規范[S].

[2]張繼堯,王昌將.懸臂澆筑預應力混凝土連續梁橋[M].北京:人民交通出版社,2004:3.

[3]段明得,孫東澤,余 量.天生橋 2號大橋線形控制[J].鐵道建筑技術,1995(5):6.