時間:2020年07月31日 分類:科學技術論文 次數:
內容提要:蒙華鐵路三門峽黃河公鐵兩用大橋為蒙華鐵路的控制性工程。本文對該橋北引橋公路連續梁高墩支架施工進行討論分析,提高支架施工安全性,合理優化工期,提出技術經濟性優良的施工方案。
關鍵詞:高墩,支架,安裝,拆除
1.工程概況
三門峽黃河公鐵兩用大橋設計范圍為蒙西通道DK639+106.184~DK644+769.938段,橋梁全長5663.754m;公路僅設計公鐵合建部分,公路中心線長1763.21m。北岸公鐵合建段公路起止里程為K4+025.884~K4+352.250,為4聯16單幅孔混凝土連續箱梁。右幅第一聯跨度布置為42.135+41.367+40.985+40.827m,右幅第二聯跨度布置為40.739+40.707+40.7+40.7m,左幅第一聯跨度布置為38.233+,41.587+41.073+40.831m,左幅第二聯跨度布置為40.74+40.707+40.7+40.7m。主梁采用等高度預應力混凝土結構,C50混凝土,設單向橫坡。截面為單箱單室斜腹板截面,單幅橋主梁梁頂寬15.75m,梁底寬7.25m,梁高2.5m。
2.支架總體施工方案
現澆支架為大橋桿件梁柱式支架體系,使用鋼管柱作支撐立柱,鋼管型號為φ630×10、φ820×10、φ1020×10及1220×14mm,在待澆連續梁跨前、中、后設置多處臨時鋼管柱,北岸引橋主橋0#~N08#處于公鐵合建段,鐵路及公路均處于曲線內,鋼管柱支撐點隨公鐵線路逐步分離而造成在跨與跨間及單跨之內存在多種支撐點位置。主橋0#~N03#鐵路梁位于公路梁下方,0#~N03#(N02#~N03#下游除外)和N03#~N07#上游公路現澆支架管樁立柱通過臨時混凝土支墩支立于鐵路梁腹板正上方,N03#~N07#以及N07#~N08#由于公路線路與下層鐵路線路逐步分離,部分管樁立柱不能剛好立于鐵路梁腹板正上方的,公路梁與鐵路梁重合部分仍然通過過渡橫梁立于鐵路梁腹板上方,不能利用鐵路梁的,鋼管柱直接落地,立于承臺或者地面鉆孔樁基礎上。樁頂設置調節砂箱,砂箱頂放置橫橋向分配梁,根據公路梁孔跨及支架布置形式,分別使用雙拼工560、雙拼HN700型鋼雙拼HN1000型鋼?v梁采用新型大橋桿件I型組合梁,標準節分別為4m、2m及1.5m,每組縱梁橫向通過1350mm、900mm、450mm支撐架連接成整體。
3.施工難點:
主橋0#~N03#上層公路梁與下層鐵路梁基本重合,支架支立于鐵路梁上,需要調整支架鋼管柱支撐位置來達到對鐵路梁腹板荷載不得超過鐵路設計荷載,N03~N06#墩公路梁與鐵路梁逐步分離,下游跨公路梁支架存在支點在鐵路梁上(鐵路墩頂上)和落地并存的情況,不同支撐基礎的沉降及支架對鐵路梁的偏載影響是支架施工一大難點,落地管樁與非落地管樁長度相差較大,梁體施工時變形不一致是支架施工又一大難點,N06~N08#墩下游跨由于公路梁與鐵路完全分離,支架需落地,70m高支架施工的精確度及拼裝質量是整個工程的另一個難點。
4.施工組織
公路連續梁總共四聯16單幅孔,為方便施工及保障支架搭設工期要求,支架搭設分部位分類型由兩支隊伍同時進行施工,其中一隊主要施工有落地管樁的孔跨,任務為N02#~N03#下游跨、N03#~N04#下游跨、N04#~N05#下游跨、N05#~N06#下游跨、N06#~N07#下游跨、N07#~N08#上游跨、N07#~N08#下游跨共7跨支架管樁+連接系+分配梁+砂箱加工及安裝;另一隊主要施工管樁支撐在鐵路橋面的孔跨,施工任務為主橋0#~N02#上下游跨、N02#~N03#上游跨、N03#~N04#上游跨、N04#~N05#上游跨、N05#~N06#上游跨、N06#~N07#上游跨共9跨支架管樁+連接系加工及安裝、分配梁+砂箱安裝及所有孔跨大橋桿件組合梁安裝。
5.施工順序及流程
支架首先搭設0#-N04#上下游共8孔,搭設順序為從大里程→小里程,從下游→上游,此8孔完成后由于N04#-N07#下游幅為落地支架,由模板一隊N04#→N07#逐孔向前搭設支架,同時橋梁四隊施工N04#→N07#上游幅支架管樁立柱,連接系使用按0#→N04#下游幅已施工完成支架倒運,N07#-N08#上下游由于N07#-N08#下游與鐵路梁完全分離,先施工N07#-N08#上游,最后施工N07#-N08#下游。
6.重點工程施工技術方案
6.1支架基礎施工
鉆孔樁施工采用的標準與主體鉆孔樁的標準相同,共計14根摩擦樁,設計摩擦樁長45m,樁徑1.6m,采用與主體樁基相同標號C30水下混凝土,施工參考主體鉆孔樁方案,鉆孔樁施工結束后采用低應變進行樁身質量檢測,并根據計算書支點反立進行同等荷載壓載試驗。
6.1.1鉆孔樁樁頭預埋
鋼管樁與鉆孔樁連接在樁基檢測合格后,鋼管樁底與混凝土樁頭連接通過在混凝土樁頭預埋樁頭“井”字預埋板,板厚32mm,“井”字肋板板厚16mm,預埋板高48.2cm,將原混凝土樁頭鋼筋高于此高程的鋼筋向內彎曲成水平“7”字形要低于預埋件頂高程1cm,將樁頭預埋板中心與樁位中心重合,用水平尺測平預埋板頂面,如有不平,通過底部支墊找平。
測量預埋板頂部四角控制高程(預埋板頂部控制高程見下表)高差不大于2mm,中心位置與放樣中心位置通過鉛垂線吊放復核重合后,由測量班再次對預埋板中心位置和預埋板高程進行復核,確認無誤后將預埋板與架立筋籠焊接固定,原混凝土樁頭鋼筋與預埋板及肋板進行焊接,焊縫高度不低于10mm,焊接固定完成后,對焊縫質量進行外觀檢查,確認合格后,用鼓風機吹干凈混凝土樁頭表里雜物,吊放接樁用鋼護筒(利用舊護筒改造,鋼筋保護層不少于45mm),鋼護筒底腳要深入原樁身不少于12cm,焊接固定鋼護筒豎縫封口,檢查合格后,再次清理干凈混凝土樁頭表面雜物,清理干凈后,用干凈水濕潤混凝土表面(不允許有積水)用料斗澆筑接樁C40混凝土,安排有責任心振搗工務必振搗密實,注意振搗時不要挪動預埋板位置,完成樁頭預埋板預埋。
預埋完成后,待樁頭混凝土通過養生強度達到設計強度的100%后,清理干凈預埋板表面浮銹及雜物,將落地鋼管樁吊放至樁位位置,底座板與預埋板進行全焊接,焊縫高度不低于10mm,完成落地管樁與鉆孔樁基礎的連接。
6.1.2承臺、墩頂基礎施工
承臺、墩頂支架基礎采用水鉆在墩(承臺)頂打孔植筋錨固,打孔孔徑φ40mm,孔深30cm,植筋采用φ28×50cm精軋螺紋鋼,植筋膠采用TLS-303(GB50728-2011)并嚴格按使用說明操作(植筋前錨孔必須干燥無任何雜物),錨板采用σ=25mm鋼板,錨板環向等間距布置20根精軋螺紋鋼,與鋼管柱底座板通過單螺母緊固,植筋垂直度不超過1%,平面偏差不超過2mm,錨板需要水準儀精平,四角高差不大于2mm。
7.支架檢查驗收及監控
根據《鐵路混凝土梁支架法現澆施工技術規程》(TB10110~2011)等文件相關要求,檢查驗收支架施工結構設施完整的設計文件、設計檢算復核資料、設計方案評審資料、安全專項方案的編制與審批、原材料質量檢驗、構(配)件制作、出廠合格證、安裝質量評價、檢驗試驗(預壓、試運行)資料、監測方案、簽證資料、專家評估(論證)資料等。按《Q∕CR9211~2015鐵路鋼橋制造規范》要求,支架施工所有焊縫按設計焊縫等級要求進行第三方探傷。
支架進行施工時須監控支架基礎、傾斜度、高程、不同分配橫梁高程、新型大橋桿件I型組合梁變形等。進行箱梁施工時,模板支撐系統在搭設、鋼筋安裝、混凝土澆搗過程中及混凝土終凝前后模板支撐體系位移的監測監控措施等,須進行支架沉降監測及傾斜度監測。支架應力應變監控分別在支架管樁焊縫處、連接系連接處、砂箱與分配梁支點處、分配梁跨中、新型大橋桿件I型組合梁與分配梁節點處的豎桿、腹桿、新型大橋桿件I型組合梁跨中、模板支撐受力集中部位(以計算書中數據為準)設置應力應變計,在在支架搭設過程中進行預附著固定,在支架加載試驗、使用過程中持續通過監控軟件實時監控收集分析數據。同時在上述位置,根據現場實際測量情況,設置永久測量觀測光標,在支架搭設、加載試驗、使用過程中連續觀測整體變形、沉降情況,測量數據記錄成冊供分析。
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8.支架拆除
本支架材料考慮其經濟性要循環利用,在梁體強度和彈性模量達到設計100%時進行預應力張拉,梁體預應力張拉完成后進行支架拆除作業。拆架程序應基本遵循“由上而下,先搭后拆”的原則,但此支架拆除時,先將砂箱鑿破,取出全部砂子。使支架與梁體脫離,完成體系轉換。然后再進行支架拆除的其他作業。
9.結論
蒙華鐵路三門峽黃河公鐵兩用大橋為蒙華鐵路的控制性工程,直接關系到線路鋪架施工能否按期進行。經多方案比選,結合現場已有材料,采用支撐于鐵路梁面及落地兩種形式組合的支架方案。支架施工時采用履帶吊與塔吊配合,落地管樁與非落地管樁分類施工,多施工面同時作業,從而為后續施工創造有利條件,并保證工程順利實施。
作者:李鵬飛