道岔梁施工技术研究

摘 要：后马庄特大桥桥址范围内地貌为黄淮冲积平原区，底层为第四系全新统人工填筑素填土、冲积粉质黏土、第四系上更新统冲洪积黏土。结合徐盐铁路后马庄特大桥道岔梁的施工，对铁路现浇连续梁施工中支架搭设、支架预压、线型控制、混凝土浇筑工艺、预应力工艺等展开研究。

关键词：混凝土 预应力 支架法施工

中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0017-06

1 工程概况

后马庄特大桥共有4联道岔连续梁（112#墩～136#墩）采用支架现浇法施工，设计为（6×34）+3×（31.8+4×34+31.8）m道岔连续梁。桥址范围内地貌为黄淮冲积平原区，地势宽广平坦，底层为第四系全新统人工填筑素填土、冲积粉质黏土、第四系上更新统冲洪积黏土。

2 施工方案

后马庄特大桥道岔连续梁将分A、B、C三段进行浇筑。

首先浇筑A段，待混凝土强度达到设计值张拉本阶段预应力束，拆除该梁段支架。其次浇筑B段，待混凝土强度达到设计值张拉本阶段预应力束，拆除该梁段支架。再次浇筑C段，待强度达到设计值，张拉本阶段预应力束，拆除支架后张拉后期预应力束，成桥。

第一联道岔连续梁与第二联道岔连续梁相连接位置，考虑张拉端预留位置，梁段55 cm后浇筑混凝土在相邻2孔预应力张拉作业完毕后恢复槽口内钢筋再浇筑混凝土。

施工工艺流程见图1。

2.1 施工准备

（1）管理人员、作业人员进场报审，对作业人员进行安全、技术交底，作业人员培训合格后方可上岗。

（2）机械设备进场后进行检查，合格后进行机械报审，特种操作人员必须持证上岗。

（3）支座、锚具、预应力筋、波纹管、钢筋、钢管、碗扣式支架、扣件等材料进场检验合格。

（4）模板尺寸规格符合要求，对模板进行逐节试拼，检查模板接缝及连接螺栓孔的质量，对焊接质量、平面尺寸、表面平整度、接缝等部位进行详细检查，检查完成后方可使用，最后根据顺序对模板进行编号，标明方向。

（5）土工布、养护水桶、塑料薄膜等养护材料进场齐全。

2.2 基础处理

该段桥梁2～6 m范围内为粉土层，基本承载力为100 kPa。承台施工完成后对基坑进行回填，采用黏土分层（30 cm/层）夯实，上部1 m修筑台阶，振动压路机整体压实，轻型动力触探进行承载力检测。梁底搭设支架范围两侧各加宽1m采用挖掘机将施工范围内表层杂土及部分地段松软土层清除，即可采用振动压路机振动碾压，碾压完成后采用轻型动力触探进行承载力检测（每孔跨检测9个点），计算出承载力，地基承载力不小于150 kPa，表面采用C20混凝土进行硬化，硬化厚度10 cm，硬化宽度为支架搭设范围+双侧各0.5 m。

2.3 支架搭设

支架均采用外径φ48 mm×3.0 mm钢管碗扣架进行组装，杆件有锈蚀，弯曲、压扁或有裂缝的严禁使用，使用的扣件有脆裂、变形、滑丝的扣件禁止使用，立杆连接处外套管与立杆间隙不得大于2 mm，外套管长度不得小于160 mm，外伸长度不得小于110 mm。立杆采用1.2 m、1.8 m、2.4 m、3 m共4种进行搭配，横杆采用0.3 m、0.6 m、0.9 m三种搭设。底托采用KTZ-60和KTZ-75两种型号，顶托采用KTC-60和KTC-75两种型号。从下至上第一层立杆应选用不同长度的立杆以错开接头。

立杆顶端安装可调式，T形支托，先在支托内安装10 cm工字钢横梁再按设计间距和标高安装10 cm×10 cm纵向方木及楔木垫块，为提高支架整体稳定性，设置剪刀撑。

2.4 底模、侧模安装

底模采用2 cm厚竹胶板拼装，侧模采用定型钢模板，当支架搭设完成后先安装横向10#工字钢，再安装纵向方木，调整好标高后再铺设2 cm厚竹胶板，安装底模中线与设计中线重合。底模支座板位置处，保证平整度、横向尺寸和支座板相对高差符合规定要求，均匀涂刷脱模剂。

侧模分节段加工成型每节4.0 m重2.6 t，平板车运输至施工现场，塔吊吊装到位，与底模板的相对位置对准，用顶托调整好侧模垂直度。

2.5 支架预压

为消除地基沉降影响，消除支架的非弹性变形，检验支架的稳定性、安全性，是否满足施工的要求，测出弹性变形数据。确保梁体的线形及质量，钢管支架搭设完成后，梁体施工前对支架进行预压，预压前铺设彩条布对模板进行保护，该桥底模采用混凝土预压块静压法，侧模在第一次预压时采用型钢或钢筋进行稳定性检验。

试压的最大加载为设计荷载的1.1倍，按照预压荷载的60%、80%、100%三级进行，预压荷载分布与施工荷载分布基本一致，加载过程中如发生异常情况时立即停止加载，查明原因并采取措施保证支架安全后继续加载。

（1）支架加载前，监测记录各监测点初始值。

（2）每级加载完成1 h后进行支架变形观测，以后间隔6 h监测记录各监测点的沉降量，当测点12 h沉降量平均值小于2 mm时，方可进行后续加载。

（3）部预压荷载施加完毕后，监测并记录各监测点标高；后每间隔12 h，测量各测点的数据。当各测点连续24 h沉降量平均值小于1 mm或最初连续72 h沉降量平均值小于5 mm，可以判定预压合格，进行卸载。

（4）支架卸载6 h后，监测记录各监测点位移量。

（5）预拱度的设置。根据设计图纸，恒载及静活载引起的竖向最大挠度值为6.1 mm，小于15 mm，故不设预拱度。

2.6 支座安装

支座安装要保持梁体垂直，支座上下板水平，不产生偏位。支座与支承垫石间及支座与梁底间密贴、无缝隙。支座四角高差不大于2 mm。支座水平偏差不得大于2 mm。支座安装前不得拆除支座上下面板连接件。支座安装应精确，不得超出允许误差范围。

2.7 底板、腹板钢筋加工、安装

2.7.1 钢筋加工

底板、腹板钢筋均由一号钢筋加工场集中加工。梁体钢筋中的螺纹钢的接头均采用搭接电弧焊焊接工艺，搭接长度严格按照施工规范要求执行。

2.7.2 钢筋运输

钢筋加工成半成品按编号及安装顺序由汽车运至梁体节段旁按品种分别码放，再采用吊车吊至支架上，人工进行安装。钢筋运输应用钢筋运输车运输。

2.7.3 筋现场安装

钢筋放样（在底模上作标记）底部纵向筋箍筋和镫筋（含定位网片）腹板纵向筋安装波纹管端部加强钢筋的顺序进行。钢筋焊接时，要确保两根钢筋的中心线在同一轴线上。钢筋两端及转角处的交叉点均应用铁丝绑扎结实。箍筋接头交错布置，封闭口两端绑扎牢固。绑扎用的铁丝要向里弯，不得伸入保护层内。为保证钢筋混凝土保护层厚度在钢筋与底模、侧模之间，按设计的保护层厚度安装砼垫块，垫块按梅花形布置。

2.8 内模、端模安装及板、翼缘板钢筋加工

内模、端模采用木模拼装，框架采用钢管支架拼装。

顶板、翼缘板钢筋加工、安装同底板、腹板钢筋加工、安装。

2.9 混凝土施工

混凝土浇筑从中间向两端推进，在横断面上，先浇筑腹板与底板相邻的倒角部分，再浇筑底板部分，然后再对称浇筑腹板剩余部分，最后按从翼缘板两侧向中心的顺序浇筑顶板混凝土。

每节段浇筑时两台汽车泵从两端往中间浇筑，应水平分层，斜向分段，整体推进。每个浇筑面都是从中间往两边对称浇筑，按倒角1底板2腹板3顶板4浇筑顺序进行（见图2）。

箱梁底板混凝土浇筑时先从腹板下料，底板混凝土不足部分利用输送泵直接浇筑。首先自箱梁腹板下料，并通过腹板和底板对混凝土进行振捣，混凝土通过腹板流入底板，待腹板混凝土高度超过底板厚度不小于30 cm并确认振捣密实后，停止腹板振捣，再利用输送泵直接对箱梁底板泵送混凝土至底板混凝土浇筑完成。

箱梁腹板混凝土施工时，混凝土下料时按每层30 cm左右分层，混凝土浇筑连续进行。在浇筑腹板混凝土时，派有经验的人在箱内用小锤敲击内模，检查其填充密实情况。

梁端横隔墙混凝土施工时，横隔墙部位的钢筋、预应力管道等比较密集，可用小型插入式振动器施工，尤其是支座上方及锚具所在部位，应反复加强振捣。

梁体表面采用土工布+塑料膜覆盖，保证箱梁混凝土表面湿润，防止混凝土表面开裂，浇水养护不少于14 d。

2.10 预应力张拉及压浆施工

该桥纵向预应力钢束锚具采用预应力钢绞线群锚锚具及配套设备，管道成孔采用金属波纹管，混凝土龄期达5 d以上，同时混凝土强度达到设计强度95%、弹性模量达到设计值100%，方可施加预应力，预应力张拉严格按照设计提供的顺序和控制应力进行。张拉箱梁纵向预应力钢束，预应力钢束均采用张拉应力与伸长量双控。纵向预应力筋的张拉遵循“同步、对称、偏心荷载小”的原则，按设计图顺序和施工顺序逐束张拉。

预应力管道真空压浆是后张法预应力混凝土结构施工中的一项关键技术，其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵对预应力孔道进行抽真空，使之产生-0.1 MPa左右的真空度，然后用压浆泵将水泥浆从孔道的另一端压入，直至充满整条孔道，并加以相应的正压力以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。

2.11 支架拆除

梁体张拉压浆完毕后拆除支架。拆除时先移开支架上的模板及杂物。支架拆除顺序为：纵向从跨中向两端，横向左右对称，先上层后下层，“先装后拆，后装先拆”的原则进行。

3 质量控制措施

（1）明确质量目标。符合国家和铁路总公司有关标准、规范及设计文件要求，检验批、分项、分部工程施工质量，检验合格率100%。

（2）实行定期培训教育措施、标准化管理措施、目标检查考核、评定，实行全面质量管理制度：加强班组建设，加强全员（管理人员和操作人员）对该项目工程质量认识，加强对施做人员各项技能培训。对施工全过程、全方位进行检查、监督和控制。

（3）建立三级检查制度：自检、复检、交接检查。自检、复检穿梭于每道工序作业中，严格按照施工技术规范和设计要求进行施工。

（4）施工过程质量控制措施。加强对原材料、半成品使用、施工工艺的控制，对材料质量状况、机具设备状况、施工程序、关键操作、安全条件、新材料新工艺应用、常见质量通病、包括操作者的行为等影响因素列为控制点，作为重点检查项目进行预控。

4 道岔连续梁支架计算

4.1 支架方案概述

该标段共有道岔连续梁4联，跨度组合为（31.8+34+31.8）m，

墩高9.95 m，梁高2.8 m，桥面宽xx～23.4 m，底板宽xx～16.5 m，按设计要求梁段砼分跨灌注。梁段模板支撑均采用Φ48 mm×3.5 mm碗扣式支架，支架布置横向间距30～90 cm，纵向间距30～60 cm，水平布距1.2 m，详见图3～图7。

4.2 计算采用的规范

（1）《钢结构设计规范》GB 50017-2003；

（2）《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205-2001；

（3）《钢结构工程施工规范》GB50755-2012；

（4）《钢结构焊接规范》GB50661-2011；

（5）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130-2011；

（6）《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ 276-2012。

4.3 荷载计算

梁体砼自重按26.5 kN/m3，施工荷载取1.0 kPa；振捣和倾倒混凝土产生的荷载取2.0 kPa。模板荷载取1.7 kPa，箱梁内支架及模板取3.0 kPa，取1.2的荷载分项系数。

4.4 计算模型

（1）计算环境：MIDAS/CIVIL WINDOWS VERSION 7.0.0。

（2）按照所选型材截面进行建模，纵向分配按截面形状进行加载。

（3）计算模型采用整体建模计算。道岔桥梁支架计算模型见图6。

4.5 材料强度标准

钢材弹性模量E=2.1×105 MPa，泊松比取0.3。

材料设计强度见表1。

松木材弹性模量E=1.0×104 MPa；

松木材料顺纹抗弯设计强度f木=15 MPa；

水平布距1.2 m时碗扣支架允许承载力（N）=30 kN。

4.6 计算结果

4.6.1 总体变形

碗口架变形见图7，最大竖向变形3.3 mm

4.6.2 顶部12×10方木

顶部12×10方木组合应力见图8，最大应力9.2 MPa

顶部12×10方木剪应力见图9，最大剪应力3.2 MPa。

4.6.3 碗扣钢管受力

碗扣钢管受力见图10，最大反力29.5 kN

4.6.4 结构稳定性计算

一阶屈曲模态见图11。

一阶屈曲模态系数k=2.16>2。

4.7 地基承载力计算

现场原地面以下地基换填0.2 m碎石，砼硬化0.15 m，最大碗扣架承载力29.5 kN，换填以下地基压力p=29.5/0.3

/0.8=122.9 kPa，小于压实后地基最小承载力150 kPa，满足要求。

4.8 结论

碗扣支架及分布方木强度、刚度、地基承载力满足要求。

5 结语

徐盐铁路后马庄特大桥道岔连续梁施工采用支架法，理解预应力混凝土施工工艺，对设计文件和规范应用和熟悉，对同类型铁路支架法施工连续梁有一定参考意义。

参考文献

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[2] 李万明.浅谈熊渡电站大桥架梁施工方案[J].科技创新与应用，2013（3）：47-48.

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