铁路便桥耳板铰接法型钢剪刀撑施工技术研究

詹亚桥

(中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司, 上海 200122)

1 工程概况

宁波站改建工程上跨深基坑铁路便桥结构形式为国内首例，为加快整个工程的施工进度，利用地铁深基坑内工程桩、国铁站房工程桩及钢格构柱修建横跨地铁深基坑梁板式钢筋混凝土结构临时铁路便桥，营业线利用便桥在深基坑上方通行，同步实施地铁深基坑的开挖，节约工期约2年，加快进度。

铁路便桥长133.6m，宽12.9m，横跨地铁深基坑43.7m，深基坑开挖20.8m。基础采用钻孔灌注桩，共91根，其中新增立柱桩57根，利用工程桩34根，桩长约80m，桩径为φ1000mm、φ1500mm，灌注桩内插等边L200×20 mm角钢加工成的格构柱，插入深度6 m，格构柱伸入梁体85 cm，便桥上部纵、横向采用1000 mm×1000 mm、600 mm×800 mm、350 mm×600 mm钢筋混凝土连梁及[28a将钢格构连接成整体，梁顶部以下350 mm为钢筋混凝土板结构。深基坑内便桥范围采用三轴搅拌桩加固，加固宽度18 m，深度24.3 m，深入地铁深基坑底板3 m，P·O42.5水泥,强加固区掺量20 %，弱加固区10 %，便桥和深基坑承垂直交叉结构形式[1]。

2 工程重难点

(1)便桥下方为软土地铁深基坑，通行车辆期间，深基坑必须进行土方开挖，边挖边进行支撑的施工；

(2)受限于铁路运营安全的考虑，便桥下深基坑土方开挖时遵循“通车不动土、动土不通车”的要求，路局在评审和批复方案时，便桥下土方开挖时间仅仅给90 min，每日施工时间短，工作量大。

(3)受开挖深度、便桥面板及支撑影响，剪刀撑安装不能采用吊车吊装，必须全部采用人工安装，因采用为[28a，重量为38.22 kg/m，安装困难，施工空间狭小；

(4)钢格构柱因空孔部分较长，格构柱吊装时容易造成一定方向偏转，导致剪刀撑焊接连接困难，原设计连接方式会导致工作时间加长。

3 施工工艺及效果分析

3.1 施工原理

在桩基施工过程中，内插埋深6 m长度不一的钢格构柱，在铁路便桥运营后，以‘格构柱’作为‘桥洞’支撑，钢筋混凝土浇筑成‘桥面’，待下部开挖时暴露出钢格构柱，利用事先加工好的[28a剪刀撑，通过耳板铰接法连接钢格构柱与剪刀撑这种简单易操作的方法将横、纵向剪刀撑与钢格构柱连成一体，确保安装速度、铁路便桥的稳定、临时正线正常运营[2]。

3.2 施工工艺流程

3.2.1 剪刀撑制作

剪刀撑材质使用[28a，施工开挖到在单元格构底部节点部位后，相关人员量测人字形剪刀撑具体尺寸，保证安装工艺顺利实施[3]。

3.2.2 耳板焊接：

铰点及耳板安装格构柱角钢露出后，先将节点钢板焊接在两格构柱内侧对立面，再焊接铰点连接耳板，挂线确定铰点耳板焊接的位置和连接方向，耳板采用σ=12 mm钢板，A板450 mm×400 mm×12 mm，B板400 mm×300 mm×300 mm×300 mm×12 mm，铰点钢板椭圆形螺栓孔在安装方向确定后现场制作；槽钢一端提前留好螺栓孔，螺栓采用M14×70 mm六角螺栓。另一端孔位置根据现场所量尺寸打孔；天窗点内先将槽钢采用螺栓连接固定，点外再进行满焊[4]。

3.2.3 剪刀撑安装

利用便桥梁底作为固定点，采用倒链将加工好的槽钢吊起，人工移动其至待焊格构柱附近，安装时槽钢大面与耳板密贴，精确对准耳板，螺栓固定槽钢，恢复通车后，点外将槽钢与耳板结合缝满焊连接。具体步骤如下：

(1)运输和清点现场施工所需材料；

(2)点内量测出耳板实际方向，确定剪刀撑长度和螺栓孔位置，现场切割连接槽钢，加工螺栓孔；

(3)点内焊接耳板，并用螺栓将槽钢连接；

(4)点外节点连接处补焊；

(5)总结当日施工情况，分析不同工况监测结果，优化下一步施工方案。

图1～图4为耳板铰接法平立面、施工工艺试验和现场照片。

图2 剪刀撑工艺性试验

图3 第一层剪刀撑安装现场照片

图4 第三层剪刀撑安装后的照片

4 施工效果

4.1 连接速度快

由于连接耳板为提前预加工，构件小，焊接和安装耳板勿需太大的空间，可在土方开挖过程提前进入焊接耳板的工序，确保了焊接耳板的时间，耳板焊接完毕，将预留螺栓孔的耳板和剪刀撑采用螺栓连接到一起。

4.2 构件安装方便

铰接法将构件自格构柱边断开为两个连接段，减轻了剪刀撑重量，人工安装较为轻便调整耳板角度，修正连接方向，加快进度。可根据现场情况，连接钢格构柱腹板的耳板可根据相邻钢格构柱的剪刀撑连接方向调整角度，确保相邻钢格构柱剪刀撑连接方便。

4.3 节约工序时间

构件可提前进行预加工，减少现场加工时间，给工序创造更多的现场安装时间。

4.4 减少钢格构柱焊接热损伤

钢格构柱上焊接腹板，然后在焊接耳板，减少了对承重钢格构柱角钢的热焊影响，确保营业线的安全。

耳板铰接法整体实施加快整个工程的施工进度，也减少对承载钢格构柱的热损伤，确保了便桥上铁路营业线的安全。

5 结束语

面对工程重难点，迫切需要解决时间、空间不足等问题，耳板铰接法连接剪刀撑和钢格构柱应用而生，焊接可分块施做，同开挖同步实施，焊接面小，充分利用了时间和空间，有效的提高了工作效率，加快整个工程的施工进度，也减少对承载钢格构柱的热损伤，确保了便桥上铁路营业线的安全。该法取得了良好的经济效益和社会效益，为类似横跨深基坑钢格构柱铁路临便桥施工积累了经验，值得深究和推广。