道岔梁施工技術研究

黃光輝

摘 要：后馬莊特大橋橋址范圍內地貌為黃淮沖積平原區，底層為第四系全新統人工填筑素填土、沖積粉質黏土、第四系上更新統沖洪積黏土。結合徐鹽鐵路后馬莊特大橋道岔梁的施工，對鐵路現澆連續梁施工中支架搭設、支架預壓、線型控制、混凝土澆筑工藝、預應力工藝等展開研究。

關鍵詞：混凝土 預應力 支架法施工

中圖分類號：U415 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0017-06

1 工程概況

后馬莊特大橋共有4聯道岔連續梁（112#墩～136#墩）采用支架現澆法施工，設計為（6×34）+3×（31.8+4×34+31.8）m道岔連續梁。橋址范圍內地貌為黃淮沖積平原區，地勢寬廣平坦，底層為第四系全新統人工填筑素填土、沖積粉質黏土、第四系上更新統沖洪積黏土。

2 施工方案

后馬莊特大橋道岔連續梁將分A、B、C三段進行澆筑。

首先澆筑A段，待混凝土強度達到設計值張拉本階段預應力束，拆除該梁段支架。其次澆筑B段，待混凝土強度達到設計值張拉本階段預應力束，拆除該梁段支架。再次澆筑C段，待強度達到設計值，張拉本階段預應力束，拆除支架后張拉后期預應力束，成橋。

第一聯道岔連續梁與第二聯道岔連續梁相連接位置，考慮張拉端預留位置，梁段55 cm后澆筑混凝土在相鄰2孔預應力張拉作業完畢后恢復槽口內鋼筋再澆筑混凝土。

施工工藝流程見圖1。

2.1 施工準備

（1）管理人員、作業人員進場報審，對作業人員進行安全、技術交底，作業人員培訓合格后方可上崗。

（2）機械設備進場后進行檢查，合格后進行機械報審，特種操作人員必須持證上崗。

（3）支座、錨具、預應力筋、波紋管、鋼筋、鋼管、碗扣式支架、扣件等材料進場檢驗合格。

（4）模板尺寸規格符合要求，對模板進行逐節試拼，檢查模板接縫及連接螺栓孔的質量，對焊接質量、平面尺寸、表面平整度、接縫等部位進行詳細檢查，檢查完成后方可使用，最后根據順序對模板進行編號，標明方向。

（5）土工布、養護水桶、塑料薄膜等養護材料進場齊全。

2.2 基礎處理

該段橋梁2～6 m范圍內為粉土層，基本承載力為100 kPa。承臺施工完成后對基坑進行回填，采用黏土分層（30 cm/層）夯實，上部1 m修筑臺階，振動壓路機整體壓實，輕型動力觸探進行承載力檢測。梁底搭設支架范圍兩側各加寬1m采用挖掘機將施工范圍內表層雜土及部分地段松軟土層清除，即可采用振動壓路機振動碾壓，碾壓完成后采用輕型動力觸探進行承載力檢測（每孔跨檢測9個點），計算出承載力，地基承載力不小于150 kPa，表面采用C20混凝土進行硬化，硬化厚度10 cm，硬化寬度為支架搭設范圍+雙側各0.5 m。

2.3 支架搭設

支架均采用外徑φ48 mm×3.0 mm鋼管碗扣架進行組裝，桿件有銹蝕，彎曲、壓扁或有裂縫的嚴禁使用，使用的扣件有脆裂、變形、滑絲的扣件禁止使用，立桿連接處外套管與立桿間隙不得大于2 mm，外套管長度不得小于160 mm，外伸長度不得小于110 mm。立桿采用1.2 m、1.8 m、2.4 m、3 m共4種進行搭配，橫桿采用0.3 m、0.6 m、0.9 m三種搭設。底托采用KTZ-60和KTZ-75兩種型號，頂托采用KTC-60和KTC-75兩種型號。從下至上第一層立桿應選用不同長度的立桿以錯開接頭。

立桿頂端安裝可調式，T形支托，先在支托內安裝10 cm工字鋼橫梁再按設計間距和標高安裝10 cm×10 cm縱向方木及楔木墊塊，為提高支架整體穩定性，設置剪刀撐。

2.4 底模、側模安裝

底模采用2 cm厚竹膠板拼裝，側模采用定型鋼模板，當支架搭設完成后先安裝橫向10#工字鋼，再安裝縱向方木，調整好標高后再鋪設2 cm厚竹膠板，安裝底模中線與設計中線重合。底模支座板位置處，保證平整度、橫向尺寸和支座板相對高差符合規定要求，均勻涂刷脫模劑。

側模分節段加工成型每節4.0 m重2.6 t，平板車運輸至施工現場，塔吊吊裝到位，與底模板的相對位置對準，用頂托調整好側模垂直度。

2.5 支架預壓

為消除地基沉降影響，消除支架的非彈性變形，檢驗支架的穩定性、安全性，是否滿足施工的要求，測出彈性變形數據。確保梁體的線形及質量，鋼管支架搭設完成后，梁體施工前對支架進行預壓，預壓前鋪設彩條布對模板進行保護，該橋底模采用混凝土預壓塊靜壓法，側模在第一次預壓時采用型鋼或鋼筋進行穩定性檢驗。

試壓的最大加載為設計荷載的1.1倍，按照預壓荷載的60%、80%、100%三級進行，預壓荷載分布與施工荷載分布基本一致，加載過程中如發生異常情況時立即停止加載，查明原因并采取措施保證支架安全后繼續加載。

（1）支架加載前，監測記錄各監測點初始值。

（2）每級加載完成1 h后進行支架變形觀測，以后間隔6 h監測記錄各監測點的沉降量，當測點12 h沉降量平均值小于2 mm時，方可進行后續加載。

（3）部預壓荷載施加完畢后，監測并記錄各監測點標高；后每間隔12 h，測量各測點的數據。當各測點連續24 h沉降量平均值小于1 mm或最初連續72 h沉降量平均值小于5 mm，可以判定預壓合格，進行卸載。

（4）支架卸載6 h后，監測記錄各監測點位移量。

（5）預拱度的設置。根據設計圖紙，恒載及靜活載引起的豎向最大撓度值為6.1 mm，小于15 mm，故不設預拱度。

2.6 支座安裝

支座安裝要保持梁體垂直，支座上下板水平，不產生偏位。支座與支承墊石間及支座與梁底間密貼、無縫隙。支座四角高差不大于2 mm。支座水平偏差不得大于2 mm。支座安裝前不得拆除支座上下面板連接件。支座安裝應精確，不得超出允許誤差范圍。

2.7 底板、腹板鋼筋加工、安裝

2.7.1 鋼筋加工

底板、腹板鋼筋均由一號鋼筋加工場集中加工。梁體鋼筋中的螺紋鋼的接頭均采用搭接電弧焊焊接工藝，搭接長度嚴格按照施工規范要求執行。

2.7.2 鋼筋運輸

鋼筋加工成半成品按編號及安裝順序由汽車運至梁體節段旁按品種分別碼放，再采用吊車吊至支架上，人工進行安裝。鋼筋運輸應用鋼筋運輸車運輸。

2.7.3 筋現場安裝

鋼筋放樣（在底模上作標記）→底部縱向筋→箍筋和鐙筋（含定位網片）→腹板縱向筋→安裝波紋管→端部加強鋼筋的順序進行。鋼筋焊接時，要確保兩根鋼筋的中心線在同一軸線上。鋼筋兩端及轉角處的交叉點均應用鐵絲綁扎結實。箍筋接頭交錯布置，封閉口兩端綁扎牢固。綁扎用的鐵絲要向里彎，不得伸入保護層內。為保證鋼筋混凝土保護層厚度在鋼筋與底模、側模之間，按設計的保護層厚度安裝砼墊塊，墊塊按梅花形布置。

2.8 內模、端模安裝及板、翼緣板鋼筋加工

內模、端模采用木模拼裝，框架采用鋼管支架拼裝。

頂板、翼緣板鋼筋加工、安裝同底板、腹板鋼筋加工、安裝。

2.9 混凝土施工

混凝土澆筑從中間向兩端推進，在橫斷面上，先澆筑腹板與底板相鄰的倒角部分，再澆筑底板部分，然后再對稱澆筑腹板剩余部分，最后按從翼緣板兩側向中心的順序澆筑頂板混凝土。

每節段澆筑時兩臺汽車泵從兩端往中間澆筑，應水平分層，斜向分段，整體推進。每個澆筑面都是從中間往兩邊對稱澆筑，按倒角1→底板2→腹板3→頂板4澆筑順序進行（見圖2）。

箱梁底板混凝土澆筑時先從腹板下料，底板混凝土不足部分利用輸送泵直接澆筑。首先自箱梁腹板下料，并通過腹板和底板對混凝土進行振搗，混凝土通過腹板流入底板，待腹板混凝土高度超過底板厚度不小于30 cm并確認振搗密實后，停止腹板振搗，再利用輸送泵直接對箱梁底板泵送混凝土至底板混凝土澆筑完成。

箱梁腹板混凝土施工時，混凝土下料時按每層30 cm左右分層，混凝土澆筑連續進行。在澆筑腹板混凝土時，派有經驗的人在箱內用小錘敲擊內模，檢查其填充密實情況。

梁端橫隔墻混凝土施工時，橫隔墻部位的鋼筋、預應力管道等比較密集，可用小型插入式振動器施工，尤其是支座上方及錨具所在部位，應反復加強振搗。

梁體表面采用土工布+塑料膜覆蓋，保證箱梁混凝土表面濕潤，防止混凝土表面開裂，澆水養護不少于14 d。

2.10 預應力張拉及壓漿施工

該橋縱向預應力鋼束錨具采用預應力鋼絞線群錨錨具及配套設備，管道成孔采用金屬波紋管，混凝土齡期達5 d以上，同時混凝土強度達到設計強度95%、彈性模量達到設計值100%，方可施加預應力，預應力張拉嚴格按照設計提供的順序和控制應力進行。張拉箱梁縱向預應力鋼束，預應力鋼束均采用張拉應力與伸長量雙控?？v向預應力筋的張拉遵循“同步、對稱、偏心荷載小”的原則，按設計圖順序和施工順序逐束張拉。

預應力管道真空壓漿是后張法預應力混凝土結構施工中的一項關鍵技術，其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵對預應力孔道進行抽真空，使之產生-0.1 MPa左右的真空度，然后用壓漿泵將水泥漿從孔道的另一端壓入，直至充滿整條孔道，并加以相應的正壓力以提高預應力孔道灌漿的飽滿度和密實度。

2.11 支架拆除

梁體張拉壓漿完畢后拆除支架。拆除時先移開支架上的模板及雜物。支架拆除順序為：縱向從跨中向兩端，橫向左右對稱，先上層后下層，“先裝后拆，后裝先拆”的原則進行。

3 質量控制措施

（1）明確質量目標。符合國家和鐵路總公司有關標準、規范及設計文件要求，檢驗批、分項、分部工程施工質量，檢驗合格率100%。

（2）實行定期培訓教育措施、標準化管理措施、目標檢查考核、評定，實行全面質量管理制度：加強班組建設，加強全員（管理人員和操作人員）對該項目工程質量認識，加強對施做人員各項技能培訓。對施工全過程、全方位進行檢查、監督和控制。

（3）建立三級檢查制度：自檢、復檢、交接檢查。自檢、復檢穿梭于每道工序作業中，嚴格按照施工技術規范和設計要求進行施工。

（4）施工過程質量控制措施。加強對原材料、半成品使用、施工工藝的控制，對材料質量狀況、機具設備狀況、施工程序、關鍵操作、安全條件、新材料新工藝應用、常見質量通病、包括操作者的行為等影響因素列為控制點，作為重點檢查項目進行預控。

4 道岔連續梁支架計算

4.1 支架方案概述

該標段共有道岔連續梁4聯，跨度組合為（31.8+34+31.8）m，

墩高9.95 m，梁高2.8 m，橋面寬xx～23.4 m，底板寬xx～16.5 m，按設計要求梁段砼分跨灌注。梁段模板支撐均采用Φ48 mm×3.5 mm碗扣式支架，支架布置橫向間距30～90 cm，縱向間距30～60 cm，水平布距1.2 m，詳見圖3～圖7。

4.2 計算采用的規范

（1）《鋼結構設計規范》GB 50017-2003；

（2）《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB 50205-2001；

（3）《鋼結構工程施工規范》GB50755-2012；

（4）《鋼結構焊接規范》GB50661-2011；

（5）《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ 130-2011；

（6）《建筑施工起重吊裝工程安全技術規范》JGJ 276-2012。

4.3 荷載計算

梁體砼自重按26.5 kN/m3，施工荷載取1.0 kPa；振搗和傾倒混凝土產生的荷載取2.0 kPa。模板荷載取1.7 kPa，箱梁內支架及模板取3.0 kPa，取1.2的荷載分項系數。

4.4 計算模型

（1）計算環境：MIDAS/CIVIL WINDOWS VERSION 7.0.0。

（2）按照所選型材截面進行建模，縱向分配按截面形狀進行加載。

（3）計算模型采用整體建模計算。道岔橋梁支架計算模型見圖6。

4.5 材料強度標準

鋼材彈性模量E=2.1×105 MPa，泊松比取0.3。

材料設計強度見表1。

松木材彈性模量E=1.0×104 MPa；

松木材料順紋抗彎設計強度f木=15 MPa；

水平布距1.2 m時碗扣支架允許承載力（N）=30 kN。

4.6 計算結果

4.6.1 總體變形

碗口架變形見圖7，最大豎向變形3.3 mm

4.6.2 頂部12×10方木

頂部12×10方木組合應力見圖8，最大應力9.2 MPa

頂部12×10方木剪應力見圖9，最大剪應力3.2 MPa。

4.6.3 碗扣鋼管受力

碗扣鋼管受力見圖10，最大反力29.5 kN<（N）=30 kN。

4.6.4 結構穩定性計算

一階屈曲模態見圖11。

一階屈曲模態系數k=2.16>2。

4.7 地基承載力計算

現場原地面以下地基換填0.2 m碎石，砼硬化0.15 m，最大碗扣架承載力29.5 kN，換填以下地基壓力p=29.5/0.3

/0.8=122.9 kPa，小于壓實后地基最小承載力150 kPa，滿足要求。

4.8 結論

碗扣支架及分布方木強度、剛度、地基承載力滿足要求。

5 結語

徐鹽鐵路后馬莊特大橋道岔連續梁施工采用支架法，理解預應力混凝土施工工藝，對設計文件和規范應用和熟悉，對同類型鐵路支架法施工連續梁有一定參考意義。

參考文獻

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