成绵乐铁路客运专线跨既有宝成线门式墩帽梁支架施工技术

汪海旺

(中铁四局集团第五工程有限公司,江西九江 332000)

1 工程概况

成绵乐客运专线青白江双线特大桥37号、38号、39号墩采用门式墩结构,以17°45′角度上跨既有宝成铁路(上行线K625+400、下行线K626+130处)。门式墩承台位于既有铁路路基两侧边坡上,与既有线路中心线最近距离为4.2 m；墩柱为3 m×2.5 m矩形墩；帽梁为C50预应力钢筋混凝土矩形梁,梁宽3.0 m,梁高2.5 m；与墩身进行固结。37号、38号、39号墩净跨分别为：19.5、18.5 m和18.5 m；净空为10～10.5 m；上部结构设计采用24 m+24 m预制简支箱梁。具体施工平面布置如图1所示。

图1 青白江特大桥门式墩平面布置(单位：cm)

2 工程特点和难点

(1)该段位于既有宝成线的曲线上,门式墩与既有线斜交,斜交角度较大,承台基础距既有线挡砟墙最小距离只有0.6 m。施工安全压力大。

(2)既有线行车速度快,行车密度大,行车集中时段约3～5 min一趟车。同时门式墩帽梁跨度大,帽梁底距既有线接触网之间施工空间较小,施工难度大。

(3)既有宝成线是四川省的铁路运输干线,要点施工天窗点时间短,支架和模板的安装时间非常有限,同时因场地狭窄且临近既有线导致一些工序不能采用大型机械同步作业。

3 支架总体设计

在承台顶部设置钢管柱,钢管立柱与墩身之间通过型钢联结；钢管柱顶部安装2根I56a型钢作为横梁,横梁与钢管柱顶部钢板焊接牢固；再在I56a型钢顶面设置15 cm高φ20 cm的砂箱；然后安设6组17片军用贝雷梁作为纵梁,为了方便支架的拆除,同时在贝雷梁上面铺设I16a型钢作为横向分配梁,间距30 cm,然后铺设10 cm×10 cm纵向方木,间距30 cm；最后在方木上面铺设15 mm厚竹胶板作为帽梁底模。帽梁支架构造详见图2～图4。

图2 门式墩支架平面(单位：cm)

图3 门式墩支架正面(单位：cm)

图4 门式墩支架侧面(单位：cm)

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程(图5)

图5 门式墩帽梁支架施工工艺流程

4.2 操作要点

4.2.1 钢管立柱设计及施工

支架立柱设计采用φ630 mm,壁厚14 mm钢管,底面设法兰盘,法兰盘与钢管柱之间焊接三角形加强肋,加强肋采用10 mm钢板,焊缝宽度及高度为8 mm。每个门式墩设计14根钢管柱,钢管柱与承台预埋的钢板连接采用焊接。

立柱按设计尺寸在钢结构加工场加工成型后用平板车运到现场吊装,采用25 t汽车吊起吊人工配合安装,立柱与承台基础预埋钢板之间连接采用焊接。立柱安装时要保证其垂直度,既有线两侧的立柱分别吊装。为了防止立柱在吊装过程中侵入既有线限界内,在立柱吊装过程中设专人指挥,既有线两侧设专人防护。

4.2.2 横梁施工

钢管立柱顶部设置2根I56a型钢,并采用钢板焊接成整体。工字钢顶板设滑道和砂箱,便于贝雷架从帽梁底部脱离并纵向滑移出帽梁底部。横梁采用吊车起吊人工配合安装,吊装过程中设专人指挥,既有线两侧设专人防护。

4.2.3 贝雷梁拼装

贝雷梁在现场吊车起吊配合人工拼装成整体桁架,严格按照设计图纸进行拼装。贝雷梁在拼装时将上下加强弦杆、连接杆、门架一同拼装。贝雷梁分块组装见图6。

图6 贝雷梁分块组装

4.2.4 贝雷梁吊装

在6块贝雷梁中第4块贝雷梁最重,质量约7 800 kg,为确保安全,根据现场实际情况采用130 t汽车吊吊装人工配合,吊装时在贝雷梁两端下面各设一根牵引绳,以控制贝雷梁的摆动。吊装过程中设专人指挥,吊装作业安排在“垂停天窗”条件下进行。施工点及800 m处设置安全防护人员进行防护。

4.2.5 底模安装

在贝雷梁顶面铺设I16a型钢作为横向分配梁,间距30 cm,再在其顶面铺设10 cm×10 cm纵向方木,间距30 cm；最后在方木上面铺设15 mm厚竹胶板作为帽梁底模。为了方便底模的拆除,底模分块制作(与方木连为整体),制作成390 cm×160 cm标准块,拆模时用倒链从帽梁两侧拖出。详见图3、图4。

4.2.6 安全防护

贝雷梁桁架拼装完成后,在其底部安装绝缘防电板,防电板在接触网上方4 m范围内满铺,防止帽梁施工过程中雨水、施工用水直接流到接触网上,同时将门式墩前后各10 m范围内用绝缘套管将承力索包裹,防止坠物而烧毁接触网。贝雷梁两侧的施工平台采用密目网满挂,角钢做立柱,钢筋做横向栏杆,栏杆顶高出帽梁顶面1.2 m。

4.2.7 支架预压

为消除支架非弹性变形,同时取得支架弹性变形各非弹性变形的实际数值,并作为门式桥墩帽梁立模的抛高预拱值数据设置的参考。必须对支架进行预压,但考虑到在既有线上方预压风险高,为保证支架受力安全,在贝雷架拼装现场模拟贝雷梁受力工况,预压方法依据支架正上方梁段混凝土重力分布情况,在搭好的支架上堆放荷载1.3倍的砂袋。

4.2.8 支架拆除

支架拆除作业安排在“垂停天窗”条件下进行。拆除顺序和搭设顺序相反,先搭的后拆后搭的先拆。

详细拆除步骤如下所述。

(1)拆除两侧防护围栏。

(2)掏除砂箱内的砂,掏除时要两端同时慢慢进行,使支架慢慢下落；移去砂箱,使贝雷梁落在I56型钢的滑道上。

(3)底模拆除。人工将底模和方木分块从帽梁两侧拖出,采用两侧的人行道作为支撑平台,然后人工配合25 t汽车吊分别将底模吊离支架。

(4)I16a型钢横向分配梁拆除。人工将I16a型钢横向分配梁从帽梁底拖出,采用人行道作为支撑平台,然后用25 t汽车吊将其吊离支架。

(5)贝雷梁拆除。采用130 t汽车吊先将第1块、第6块贝雷梁拆除,然后分别将第5块、第4块、第3块、第2块拆除,拆除时每侧采用1台10 t倒链将贝雷梁从帽梁底横向拖出,用130 t汽车吊分别将分块贝雷梁吊离横梁。

(6)I56型钢横梁拆除。采用2台25 t汽车吊将I56a型钢横梁从帽梁底部吊起,垂直下放到地面,用装载机拖出。

(7)钢管柱拆除。人工配合25 t汽车吊将φ630 mm钢管立柱拆除。

5 结语

本门式墩帽梁施工技术由于具有下述特点,在成绵乐沿线门式墩中被广泛推广使用。

工期短：贝雷梁桁架可在场外拼装,不占用主导工期、不占用施工场地,可提供立体交叉作业的条件。

周转材料省：利用贝雷梁桁架和钢管立柱组成的平台,将高支架模板转换成普通模板支撑系统,大量节省了钢管脚手架材料的投入,其中贝雷梁可以重复利用。

安全可靠：贝雷梁桁架、平台受力明确、性能可靠,而钢管脚手架一次搭设到位后,还存在安全隐患,不利于检查发现隐患,现将高空作业的高支模转换成具有可靠安全防护的作业条件。

经济适用：支架基础充分利用承台,减少了搭设满堂支架需要硬化地面及钢管立柱基础的费用,基础沉降更容易控制。

[1] 中华人民共和国建设部.GB50205—2001 钢结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2001.

[2] 中华人民共和国铁道部.TB10401.1—2003 铁路工程施工安全技术规程上、下册[S].北京：中国铁道出版社，2003.

[3] 中华人民共和国建设部.GB5007—2002 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4] 陈 伟,李 明.桥梁施工临时结构设计[M].北京：中国铁道出版社,2002.

[5] 黄绍金,刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京：人民交通出版社,2001.

[6] 周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社,2001.

[7] 毛建红.跨既有线现浇门式刚架墩墩帽梁施工技术[J].长江大学学报(自然科学版)·理工卷，2010(3).

[8] 耿庆军.跨既有线门式墩施工技术[J].黑龙江科技信息,2009(4).