復雜工況下高鐵現(xiàn)澆道岔梁施工控制

吳 波 中國鐵路上海局集團有限公司上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司

受皖南地區(qū)多山等地形等條件制約，部分車站設置在高架橋與挖方路基段，道岔布設范圍覆蓋橋梁、隧道與路基。為保證高速鐵路運營安全與舒適度，無砟軌道橋面及軌旁設備安裝預留等，對橋梁的結構形式與專業(yè)接口施工精度等提出了更高的要求。

1 工程概況

新建南昌經(jīng)景德鎮(zhèn)至黃山鐵路(安徽段)CHZQ-3 標段祁門大橋位于安徽省黃山市祁門縣塔坊鎮(zhèn)境內(nèi)，橋梁起訖里程為DK59+035～DK59+279，全長244 m，孔跨布置2-32 m 雙線簡支箱梁+1-4×32m 雙線變四線道岔連續(xù)箱梁+1-40(2 孔)雙線變寬簡支箱梁，其中第二孔簡支梁橫跨皖贛鐵路（貫通線、通信光纜），道岔連續(xù)梁橫跨閶江，40 m 現(xiàn)澆簡支梁橫跨既有S226省道，領近高壓線，線路情況較復雜。

2 施工重難點

祁門大橋道岔連續(xù)梁具有工期緊、工況復雜、結構特殊的特點。祁門南站作為架梁基地，祁門大橋道岔連續(xù)梁作為架梁通道的必經(jīng)之地，道岔連續(xù)梁施工完成是架梁通道貫通的保障；道岔連續(xù)梁橫跨閶江，鋼管支架體系高度19 m，位于河道內(nèi)，模板安裝與混凝土澆筑受場地限制較大，工況較為復雜；截面采用單箱三室～單箱雙室，變截面斜腹板形式，箱梁頂板底板均采用變寬度。模板一次性投入，結構較為特殊；道岔梁段內(nèi)上跨S226省道，臨近皖贛鐵路，做好營業(yè)線防護，確保營業(yè)線安全運行是道岔梁施工的又一挑戰(zhàn)。

40 m 現(xiàn)澆梁橋址位于山體斜坡上，吊車擺放困難，而40m 現(xiàn)澆梁采用軍用梁橋下拼裝后整體吊裝至橋面，涉及到大噸位吊車跨省道吊裝問題。通過方案比選，選擇在里程橋臺背后開挖吊裝平臺，用于吊車擺放，軍用梁吊裝前先試吊，在正式開始吊裝前，向交管部門通知報備，安全員短時封閉道路，專人使用對講機指揮，并事先在橫梁工字鋼上劃線，保證一次就位準確，纜風繩配合吊裝快速定位。祁門大橋道岔梁區(qū)平面圖見圖1。

圖1 祁門大橋道岔梁區(qū)平面圖

3 圖紙會審與設計優(yōu)化

（1）圖紙會審中道岔連續(xù)梁大里程斷面與現(xiàn)澆梁小里程對接時兩側出現(xiàn)27 cm 的錯臺，為保證后期遮板平順施工，經(jīng)設計優(yōu)化，在道岔連續(xù)梁大里程側采用切懸臂施工，保證兩側翼板平順對接。

（2）確定道岔梁軌道心及轉轍機位置，確保線路兩側防護墻位置不影響后期軌道和轉轍機施工，優(yōu)化接觸網(wǎng)線間距，使接觸網(wǎng)不侵入限界，保證行車安全。

（3）原設計考慮張拉空間不足的問題，要求道岔連續(xù)梁張拉壓漿完成后再施做40 m現(xiàn)澆梁。經(jīng)過反復核對圖紙，道岔連續(xù)梁后澆筑段與40 m現(xiàn)澆梁張拉斷面位置，后澆段寬度能滿足張拉空間要求，優(yōu)化設計后，兩側梁段可平行施工，縮短工期，降低成本。

（4）排水優(yōu)化。原道岔連續(xù)梁施工圖，岔心位置泄水管數(shù)量不足，最近的泄水管距岔心9 m，梁面結構坡度不滿足排水要求，為使道岔梁排水暢通，同時保證順利完成竣工交驗，以及工務段介入提出要求，優(yōu)化排水設計在道岔連續(xù)軌道板間增加泄水孔，避開頂板鋸齒塊位置，在岔心增加泄水管，保證運營期間岔心不積水。40 m 現(xiàn)澆梁因跨越公路，位保證行車安全，優(yōu)化取消翼緣板兩側泄水孔，在橋墩兩側采用集中排水。

（5）優(yōu)化支架設計

①河道內(nèi)為500 kPa 地基承載力板巖，采用擴大基礎施工，優(yōu)于原設計樁基施工，降低成本，加快進度。

②原設計采用螺旋鋼管為立柱，優(yōu)化設計采用強度更高的鋼支撐為立柱，鋼支撐采用高強螺栓連接，優(yōu)化后大大減少了焊接工作量，保證安全的同時，提高了施工進度。

③40 m 現(xiàn)澆梁因跨越S226 省道，跨度較大，為滿足支架彎曲變形要求，原設計為雙層貝雷梁施工，考慮施工成本及吊裝難度，優(yōu)化設計采用單層321型軍用梁整體吊裝施工，降低吊裝安全風險，提高進度。

④支架優(yōu)化，減少外排立柱根數(shù)，在翼緣板受力較小位置，增加斜撐滿足受力要求，同時減少立柱數(shù)量，提高了功效，降低成本。為保證斜撐受力安全，我方進行簡算，跨中橫向工字鋼為2I56b，計算選擇橫向工字鋼受力最大的情況進行檢算。橫梁計算模型圖見圖2，變形圖見圖3，梁單元最大彎曲應力圖見圖4，剪應力圖見圖5，反力圖見圖6。

圖2 橫梁計算模型圖

圖3 變形圖

圖4 梁單元最大彎曲應力圖（kPa)

圖5 剪應力圖（kPa)

圖6 反力圖（kN）

跨中橫向工字鋼的強度及剛度均滿足要求。

4 施工工藝

4.1 支架預壓

祁門大橋道岔梁采用水袋預壓方式，相對以往砂袋預壓和預制塊預壓有著以下優(yōu)點：

①安裝簡潔，保護便利，安裝時用塔吊將水袋吊裝到位，利用3～5人半天時間便可安裝完成。

②取水方便，無壞境污染的風險，道岔梁跨越閶江，預壓時因地制宜在閶江抽水，卸載時直接排入閶江內(nèi)。

③計量準確，水袋預壓采用標定的流量計抽水量，數(shù)量準確，確保支架不超壓不欠壓。

④施工效率高，經(jīng)濟。水袋預壓預預壓一跨的時間為7天，只需兩位工人安裝閥門水泵即可。對比砂袋預壓和混凝土預制塊預壓節(jié)約5～7人，同時節(jié)約吊車等設備。

⑤安全系數(shù)高，卸載快。水袋預壓在支架失穩(wěn)的情況下卸載快，只需將水袋割開就能達到卸載條件，對比砂袋預壓和混凝土預制塊預壓降低安全風險。

4.2 模板安裝

采用定型鋼模板，橋下拼裝完成后，整體吊裝，相較于橋上拼裝更安全高效。測量放樣在分配梁工字鋼上定位側模立模邊線，側模整體吊裝就位后，下底邊嚴格安裝測量點定位，下口定位完成后，再通過條件翼緣板螺旋支持桿件，調(diào)整翼緣板標高，最后復核梁面寬度，定位完成后，側模上下口采用25精軋螺紋鋼對拉，保證側模整體穩(wěn)定。

4.3 混凝土

（1）截面采用單箱三室～單箱雙室，變截面斜腹板形式，箱梁頂板底板均采用變寬度。其中，箱梁頂寬21.599 m～12.6 m，底寬14.499 m～5.5 m。頂板厚度除梁端支點處厚度均為0.4m，腹板厚度為0.45 m～0.75 m～1.05m，按折線變化。底板厚度除梁端支點處厚度均為0.35 m。梁體支點處共設5道橫隔板，端橫隔板厚度為1.5 m，3、5 號墩中橫隔板厚度為2 m，4、6 號墩厚度為3 m。箱梁兩側腹板與頂?shù)装逑嘟惶幫鈧染捎脠A弧倒角過度。頂板翼緣在安裝轉轍機處局部加寬1.3 m。

（2）在復雜工況條件下，道岔連續(xù)梁A 節(jié)段單次混凝土澆筑方量位1413.49 m3，A 段道岔連續(xù)梁采用3 臺泵車泵送，每臺泵車先從3#墩、4#墩、5#墩橫隔板處下料澆筑，然后從兩端頭向橫隔板合攏，再從兩個橫隔板向中間合攏，分段澆筑。豎直方向澆筑順序：箱梁混凝土分三步及先底板、后腹板再頂板，第一步：澆筑將地板下倒角覆蓋，待底板混凝土穩(wěn)定后，開始澆筑腹板混凝土，等待時間根據(jù)混凝土坍落度情況確定，但不得大于混凝土初凝時間，防止形成冷縫；第二步：由于腹板較高，嚴格控制每30 cm 澆筑一層，澆筑腹板時，內(nèi)箱照明保證良好，在內(nèi)箱觀察腹板底倒角是否出現(xiàn)冒頂、爆模等情況，出現(xiàn)異常立即通知天泵操作手，停止腹板混凝土泵送；第三步：頂板、翼緣板混凝土澆筑時，嚴格控制混凝土高程和平整度，在架立筋上做好標記。混凝土澆筑前編制混凝土澆筑方案，并對施工作業(yè)及管理人員進行培訓，優(yōu)化澆筑順序，分工明確，保證道岔連續(xù)梁A 節(jié)段1413.49 m3混凝土在18 h內(nèi)順利澆筑完成。泵車擺放位置見圖7。

圖7 泵車擺放位置圖

4.4 預應力

（1）頂板鋸齒塊采用提前預制胎具綁扎的方法，整體吊裝至橋面安裝，對比原位綁扎方法，既能保證預應力孔道位置準確，又能提高鋼筋綁扎效率和綁扎質量。

（2）A 節(jié)段與B，C 節(jié)段邊腹板預應力束采用分離式連接器，在A 節(jié)段張拉時進行安裝，連接器和鋼絞線采用擠壓頭連接，鋼絞線入槽居中，與連接器連接牢固，并安裝防護罩，待混凝土澆筑完成后，再張拉并壓漿。

4.5 冬季施工

祁門大橋道岔梁已進入冬季施工，混凝土保溫采用在外側模貼保溫泡沫板，接縫位置打泡沫劑進行保溫，梁面采用防水篷布加蒸汽發(fā)生器加熱加濕養(yǎng)護，內(nèi)箱采用蜂窩煤燒水進行加熱加濕養(yǎng)護。混凝土心部、表層、環(huán)境埋設測溫元件，養(yǎng)護期間對混凝土溫度和濕度進行量測，養(yǎng)護溫、濕度能滿足混凝土養(yǎng)護要求，三天強度滿足規(guī)范要求。

蒸汽養(yǎng)護分為靜停、升溫、恒溫、降溫4個階段，當混凝土澆筑完成后，及時覆蓋保溫篷布通入少量的蒸汽，保證棚罩內(nèi)的溫度不低于5 ℃，靜停時間不少于4 h。恒溫養(yǎng)護時間應根據(jù)梁體拆模強度要求、混凝土配合比及環(huán)境等通過試驗確定，拆模強度不小于預張拉強度30 MPa。升溫速度不得大于10 ℃/h，恒溫期間梁體芯部混凝土溫度不宜超過60 ℃，個別最大不得超過65 ℃，降溫速度不得大于10 ℃/h，直到混凝土芯部與表層、表層與環(huán)境溫差小于15 ℃后才能拆模。測量出梁體各部位的溫度，具體為：連續(xù)梁棚內(nèi)、混凝土芯部、混凝土表層各布置兩個點，安排專人連續(xù)觀測記錄，升溫階段每1小時觀測一次、恒溫階段每1小時觀測一次并填寫記錄表，當發(fā)現(xiàn)混凝土澆筑溫度、內(nèi)外溫差或升降溫速度出現(xiàn)異常時，立即分析原因，采取相應措施。同時記錄養(yǎng)護環(huán)境的濕度。

4.6 接口技術管理

施工前與設計院接口專業(yè)重點核對轉轍機、接觸網(wǎng)基礎、防護墻位置，反復利用道岔布置反算梁面防護墻等限界尺寸，確保施工萬無一失。施工過程中，測量放樣定位，采用紅油漆標注，現(xiàn)場交底，層層復核，控制其位置準確。

5 鄰近營業(yè)線安全管理

5.1 線路監(jiān)測與列車報警系統(tǒng)

鄰近營業(yè)線施工，為保證施工及行車安全，采用涉鐵施工DKW-3 型無線列車接近報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)作業(yè)時，在列車接近施工工點時開始報警。線路監(jiān)測選用徠卡TS60 全自動測量機器人全站儀，全天候對既有線路沉降變形監(jiān)測，當變形量達到設計要求或鄰近營業(yè)線施工確保工務設備安全規(guī)定的預警值時，系統(tǒng)會立即通知施工單位停止作業(yè)并匯報設備管理單位調(diào)度，設備管理單位調(diào)度立即封鎖線路，并通知車間、工區(qū)進行臨時上道檢查；監(jiān)理立即報告現(xiàn)場相關單位，立即停止施工，原因查明前，未采取有效措施前，變形未穩(wěn)定前和未經(jīng)設備管理單位許可前不得繼續(xù)施工。利用線路監(jiān)測與列車報警系統(tǒng)確保線路穩(wěn)定、列車運營安全。

5.2 優(yōu)化施工組織，確保春運安全

道岔連續(xù)梁C節(jié)段臨近皖贛線，進入春運期，天窗點將關閉，通過優(yōu)化C 節(jié)段施組，面對困難，為了確保工程順利推進，項目部改變了傳統(tǒng)工作方式，晝夜不停的方式組織施工，流水作業(yè)，在天窗點關閉前，澆筑完成C節(jié)段混凝土，并終張拉及壓漿完成。

6 優(yōu)化施工組織，保證架梁關鍵線路

40 m 現(xiàn)澆梁分幅施工，右幅施工完成后即作為運架通道，兩幅現(xiàn)澆梁翼板間距只有10 cm，右幅運梁車運梁通過時對左幅施工產(chǎn)生很大影響，也為模板拆除及安裝帶來很大困難。為方便模板拆除施工，優(yōu)化翼板擋板模，采用竹膠板作為擋板模，方便現(xiàn)場拆卸施工。現(xiàn)澆梁跨越S226 省道，同時臨近12 kV 高壓線，為保證施工及行車安全，現(xiàn)澆梁下設置防護棚架，并在起重吊裝時設專職安全員指揮防護。

7 結束語

通過支架體系設計優(yōu)化，對運營皖贛鐵路的有效監(jiān)控，對梁面細部結構的設計優(yōu)化，結合冬期施工特點，制定并實施了細致的大體積混凝土澆筑措施，優(yōu)化了運架通道施工組織，確保了工程質量與細部功能，滿足了運架通道需求，施工過程安全可控，未發(fā)生安全質量事故。施工過程安全可控，為復雜工況下道岔現(xiàn)澆梁施工提供了借鑒經(jīng)驗。