鐵路便橋耳板鉸接法型鋼剪刀撐施工技術研究

詹亞橋

(中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司, 上海 200122)

1 工程概況

寧波站改建工程上跨深基坑鐵路便橋結構形式為國內首例，為加快整個工程的施工進度，利用地鐵深基坑內工程樁、國鐵站房工程樁及鋼格構柱修建橫跨地鐵深基坑梁板式鋼筋混凝土結構臨時鐵路便橋，營業線利用便橋在深基坑上方通行，同步實施地鐵深基坑的開挖，節約工期約2年，加快進度。

鐵路便橋長133.6m，寬12.9m，橫跨地鐵深基坑43.7m，深基坑開挖20.8m。基礎采用鉆孔灌注樁，共91根，其中新增立柱樁57根，利用工程樁34根，樁長約80m，樁徑為φ1000mm、φ1500mm，灌注樁內插等邊L200×20 mm角鋼加工成的格構柱，插入深度6 m，格構柱伸入梁體85 cm，便橋上部縱、橫向采用1000 mm×1000 mm、600 mm×800 mm、350 mm×600 mm鋼筋混凝土連梁及[28a將鋼格構連接成整體，梁頂部以下350 mm為鋼筋混凝土板結構。深基坑內便橋范圍采用三軸攪拌樁加固，加固寬度18 m，深度24.3 m，深入地鐵深基坑底板3 m，P·O42.5水泥,強加固區摻量20 %，弱加固區10 %，便橋和深基坑承垂直交叉結構形式[1]。

2 工程重難點

(1)便橋下方為軟土地鐵深基坑，通行車輛期間，深基坑必須進行土方開挖，邊挖邊進行支撐的施工；

(2)受限于鐵路運營安全的考慮，便橋下深基坑土方開挖時遵循“通車不動土、動土不通車”的要求，路局在評審和批復方案時，便橋下土方開挖時間僅僅給90 min，每日施工時間短，工作量大。

(3)受開挖深度、便橋面板及支撐影響，剪刀撐安裝不能采用吊車吊裝，必須全部采用人工安裝，因采用為[28a，重量為38.22 kg/m，安裝困難，施工空間狹小；

(4)鋼格構柱因空孔部分較長，格構柱吊裝時容易造成一定方向偏轉，導致剪刀撐焊接連接困難，原設計連接方式會導致工作時間加長。

3 施工工藝及效果分析

3.1 施工原理

在樁基施工過程中，內插埋深6 m長度不一的鋼格構柱，在鐵路便橋運營后，以‘格構柱’作為‘橋洞’支撐，鋼筋混凝土澆筑成‘橋面’，待下部開挖時暴露出鋼格構柱，利用事先加工好的[28a剪刀撐，通過耳板鉸接法連接鋼格構柱與剪刀撐這種簡單易操作的方法將橫、縱向剪刀撐與鋼格構柱連成一體，確保安裝速度、鐵路便橋的穩定、臨時正線正常運營[2]。

3.2 施工工藝流程

3.2.1 剪刀撐制作

剪刀撐材質使用[28a，施工開挖到在單元格構底部節點部位后，相關人員量測人字形剪刀撐具體尺寸，保證安裝工藝順利實施[3]。

3.2.2 耳板焊接：

鉸點及耳板安裝格構柱角鋼露出后，先將節點鋼板焊接在兩格構柱內側對立面，再焊接鉸點連接耳板，掛線確定鉸點耳板焊接的位置和連接方向，耳板采用σ=12 mm鋼板，A板450 mm×400 mm×12 mm，B板400 mm×300 mm×300 mm×300 mm×12 mm，鉸點鋼板橢圓形螺栓孔在安裝方向確定后現場制作；槽鋼一端提前留好螺栓孔，螺栓采用M14×70 mm六角螺栓。另一端孔位置根據現場所量尺寸打孔；天窗點內先將槽鋼采用螺栓連接固定，點外再進行滿焊[4]。

3.2.3 剪刀撐安裝

利用便橋梁底作為固定點，采用倒鏈將加工好的槽鋼吊起，人工移動其至待焊格構柱附近，安裝時槽鋼大面與耳板密貼，精確對準耳板，螺栓固定槽鋼，恢復通車后，點外將槽鋼與耳板結合縫滿焊連接。具體步驟如下：

(1)運輸和清點現場施工所需材料；

(2)點內量測出耳板實際方向，確定剪刀撐長度和螺栓孔位置，現場切割連接槽鋼，加工螺栓孔；

(3)點內焊接耳板，并用螺栓將槽鋼連接；

(4)點外節點連接處補焊；

(5)總結當日施工情況，分析不同工況監測結果，優化下一步施工方案。

圖1～圖4為耳板鉸接法平立面、施工工藝試驗和現場照片。

圖2 剪刀撐工藝性試驗

圖3 第一層剪刀撐安裝現場照片

圖4 第三層剪刀撐安裝后的照片

4 施工效果

4.1 連接速度快

由于連接耳板為提前預加工，構件小，焊接和安裝耳板勿需太大的空間，可在土方開挖過程提前進入焊接耳板的工序，確保了焊接耳板的時間，耳板焊接完畢，將預留螺栓孔的耳板和剪刀撐采用螺栓連接到一起。

4.2 構件安裝方便

鉸接法將構件自格構柱邊斷開為兩個連接段，減輕了剪刀撐重量，人工安裝較為輕便調整耳板角度，修正連接方向，加快進度。可根據現場情況，連接鋼格構柱腹板的耳板可根據相鄰鋼格構柱的剪刀撐連接方向調整角度，確保相鄰鋼格構柱剪刀撐連接方便。

4.3 節約工序時間

構件可提前進行預加工，減少現場加工時間，給工序創造更多的現場安裝時間。

4.4 減少鋼格構柱焊接熱損傷

鋼格構柱上焊接腹板，然后在焊接耳板，減少了對承重鋼格構柱角鋼的熱焊影響，確保營業線的安全。

耳板鉸接法整體實施加快整個工程的施工進度，也減少對承載鋼格構柱的熱損傷，確保了便橋上鐵路營業線的安全。

5 結束語

面對工程重難點，迫切需要解決時間、空間不足等問題，耳板鉸接法連接剪刀撐和鋼格構柱應用而生，焊接可分塊施做，同開挖同步實施，焊接面小，充分利用了時間和空間，有效的提高了工作效率，加快整個工程的施工進度，也減少對承載鋼格構柱的熱損傷，確保了便橋上鐵路營業線的安全。該法取得了良好的經濟效益和社會效益，為類似橫跨深基坑鋼格構柱鐵路臨便橋施工積累了經驗，值得深究和推廣。