鐵路客運(yùn)專線連續(xù)梁上跨公路橋施工技術(shù)

李樹(shù)敬

1 工程概況

廣深港客運(yùn)專線沙灣特大橋96號(hào)～99號(hào)墩為32 m+48 m+32 m三跨連續(xù)箱梁,梁全長(zhǎng)113.3 m,其中48 m跨范圍內(nèi)斜上跨番禺七號(hào)公路干線淺海大橋,斜交角度為78°,跨線距離長(zhǎng)13.7 m。梁底與既有公路路面最小凈空為7.2 m,與地面平均高度約13 m。

48 m跨現(xiàn)澆箱梁自重1 200 t,截面類型為單箱單室等截面,頂板寬13.4 m,底板寬5.4 m,翼板懸臂長(zhǎng)3.35 m,箱梁梁高3.25 m,標(biāo)準(zhǔn)頂板厚30 cm,底板厚47.5 cm。邊支座中心至梁端0.75 m,橫橋向邊支座中心距為4.4 m,橫橋向中支座中心距為5 m。

2 總體施工方案

由于鐵路客運(yùn)專線對(duì)箱梁的線形控制和撓度等指標(biāo)要求嚴(yán)格,因此選用的支撐結(jié)構(gòu)必須有足夠的剛度和抵抗變形的能力。

本工程上跨公路橋的跨度達(dá)13.7 m,原施工方案考慮在公路橋上設(shè)置一排支墩,但公路部門考慮到淺海大橋?yàn)榈胤焦窐?承載能力受限,同時(shí)將對(duì)橋上交通帶來(lái)一定影響,故否定了橋上設(shè)置支墩方案。為保證在規(guī)定工期內(nèi)高質(zhì)量的完成施工任務(wù),決定采用墩梁式支撐結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)形式承載力較大,變形小,能滿足大跨橋梁施工要求,故最終采用該方案進(jìn)行跨越淺海大橋的鐵路客運(yùn)專線大橋施工,施工示意圖見(jiàn)圖1。采用墩梁式支撐結(jié)構(gòu)直跨淺海大橋的方案,雖門洞搭設(shè)后會(huì)對(duì)其下公路凈空產(chǎn)生一定的壓縮,但可以保證梁底凈空在5.5 m以上,滿足了正常的車輛通行。同時(shí),采取一定的安全防護(hù)措施,可以確保跨路施工安全。

3 鋼管貝雷桁架設(shè)計(jì)

墩梁式支撐結(jié)構(gòu)中采用鋼管貝雷片桁架搭設(shè)門洞,鋼管規(guī)格為φ 529 mm,壁厚10 mm,預(yù)先在場(chǎng)地加工,鋼管頂部焊接60 cm×60 cm×10 cm鋼板,上部與落梁砂箱用螺栓連接;底部支撐于混凝土預(yù)制塊上面,用Φ 20 mm螺紋鋼錨筋與之固定。由2根Ⅰ45a工字鋼并聯(lián)組成的大橫梁坐落于鋼管立柱頂端砂箱上,工字鋼之間用鋼板連接成整體,大橫梁與砂箱之間采用點(diǎn)焊固定。梁部采用單層貝雷片為主梁,其上設(shè)置Ⅰ20a分布橫梁。結(jié)構(gòu)組合如圖所示。

根據(jù)《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》和《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》,混凝土豎向荷載分為以下五個(gè)部分:

1)模板:q1=1+2.5=3.5 kN/m2;

2)混凝土:q2=26×(0.99+1.58)/3.32=20.12 kN/m2;

3)人群機(jī)具:q3=1.5 kN/m2;

4)傾倒混凝土:q4=3.0 kN/m2;

5)混凝土振搗:q5=2.0 kN/m2。

荷載組合采用1)+2)+3)+4)+5),考慮1.3倍安全系數(shù),按照縱梁平均承載:q=84.1 kN/m2。

經(jīng)驗(yàn)算:彎矩 Mmax=2 002 kN·m,剪切應(yīng)力τmax=64.5 MPa,加強(qiáng)型貝雷片參數(shù)如表1所示,根據(jù)表1數(shù)值可以得出,采用單層雙排貝雷片可滿足彎矩及剪應(yīng)力要求。

表1 加強(qiáng)型貝雷片參數(shù)

利用單層雙排貝雷片材料參數(shù),對(duì)其撓度進(jìn)行驗(yàn)算:

可見(jiàn)亦滿足箱梁施工對(duì)支撐結(jié)構(gòu)變形的要求。

4 施工工藝

4.1 基礎(chǔ)處理及支撐結(jié)構(gòu)安裝

貝雷片桁架基礎(chǔ)采用C20混凝土預(yù)制塊,預(yù)制塊尺寸為150 cm×150 cm×100 cm。預(yù)制塊底部基礎(chǔ)換填150 cm道碴且分層壓實(shí),處理范圍為250 cm×250 cm;混凝土塊預(yù)制時(shí)預(yù)埋8根Φ 20 mm螺紋鋼筋(固定鋼管立柱)及4根Φ 25 mm螺紋U形鋼筋(便于吊裝),混凝土振搗密實(shí)。基礎(chǔ)處理完畢,根據(jù)設(shè)計(jì)方案采用單層雙排貝雷片進(jìn)行桁架搭設(shè)與安裝。

4.2 模板工程

為保證現(xiàn)澆箱梁的外觀質(zhì)量光潔度、表面平整度和線形,本工程投入了根據(jù)橋梁圖紙制作的相應(yīng)形式的模板,箱梁外側(cè)模采用整體定型鋼模,底模采用竹膠合模板,圓弧倒角、內(nèi)模、端頭考慮采用拼裝鋼模。

4.3 支架預(yù)壓

為保證施工安全、提高現(xiàn)澆梁質(zhì)量,箱梁支架搭設(shè)完畢、箱梁底模鋪好后,對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓目的:1)檢驗(yàn)支架及基礎(chǔ)承載力是否滿足受力要求;2)消除支架及地基的非彈性變形。

預(yù)壓重量為設(shè)計(jì)荷載(箱梁自重、內(nèi)外模板重量及施工荷載之和)的130%,通過(guò)預(yù)壓過(guò)程中的觀測(cè)和結(jié)果分析,測(cè)設(shè)的各項(xiàng)指標(biāo)與計(jì)算結(jié)果基本相符,滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4.4 鋼筋工程

本橋現(xiàn)澆箱梁鋼筋均在加工場(chǎng)集中加工,用汽車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后全部在模板內(nèi)綁扎,按照先底板、再腹板、最后頂板的順序進(jìn)行。鋼筋綁扎過(guò)程中,同時(shí)固定相應(yīng)部位的預(yù)應(yīng)力波紋管定位鋼筋網(wǎng)片和波紋管,并安裝好各種預(yù)埋件。

4.5 混凝土工程

現(xiàn)澆箱梁混凝土設(shè)計(jì)為C50耐久混凝土,其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合100年耐久性混凝土技術(shù)要求。為確保混凝土施工質(zhì)量,混凝土在裝配有自動(dòng)電子計(jì)量系統(tǒng)的拌合站集中拌制,混凝土輸送罐車水平運(yùn)輸,輸送泵垂直運(yùn)輸。

4.6 預(yù)應(yīng)力與壓漿

預(yù)應(yīng)力鋼束均采用兩端對(duì)稱張拉,其不平衡束最大不超過(guò)一束,張拉同束鋼絞線應(yīng)由兩端對(duì)稱同步進(jìn)行,以油標(biāo)讀數(shù)為準(zhǔn),伸長(zhǎng)量作為校核用。張拉順序:安裝錨具、千斤頂→拉到初應(yīng)力(設(shè)計(jì)應(yīng)力的10%)→測(cè)量初始長(zhǎng)度→張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力→持荷2 min→量伸長(zhǎng)量→回油錨固→量出實(shí)際伸長(zhǎng)量并求出回縮值→檢查是否有滑絲、斷絲情況發(fā)生。

預(yù)應(yīng)力張拉完成后,采用真空輔助壓漿的工藝進(jìn)行壓漿。

4.7 安全防護(hù)設(shè)施布置

安全防護(hù)設(shè)施主要是對(duì)現(xiàn)澆箱梁搭設(shè)的門洞在正常行車的情況下,保證門洞和支架安全,防止車輛對(duì)施工設(shè)施的沖撞破壞。防護(hù)設(shè)施包括限高限寬門框、雙簧振動(dòng)帶、減速振動(dòng)帶、標(biāo)示牌、防撞水箱等。

5 結(jié)語(yǔ)

廣深港客運(yùn)專線沙灣特大橋96號(hào)～99號(hào)墩三跨連續(xù)梁的安全、順利完成跨越淺海公路大橋施工,使本項(xiàng)目工程取得了重點(diǎn)突破,確保了廣深港客運(yùn)專線ZH-1標(biāo)段的整體貫通。在該三跨連續(xù)梁上跨公路橋施工過(guò)程中,充分考慮對(duì)既有公路橋的影響,采用墩梁式支撐結(jié)構(gòu)以滿足大跨箱梁施工,在施工之前對(duì)支撐結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行計(jì)算,確保了施工安全。

通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中各項(xiàng)子工程的技術(shù)要求,使該橋梁施工質(zhì)量得到可靠的保障,此施工方案的成功實(shí)施取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,同時(shí)也為后續(xù)的類似鐵路橋梁工程提供了借鑒和幫助。

[1]李建文.鋼管支架在大型現(xiàn)澆箱梁的支撐系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊,2007,5(21):12.

[2]莫 悒.青藏鐵路跨拉貢公路連續(xù)梁—拱組合結(jié)構(gòu)橋設(shè)計(jì)[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2009,26(2):69-71.