跨既有铁路钢混结合连续梁施工工法

跨既有铁路钢混结合连续粱施工工法一、前言由于新时期交通的迅猛发展，在新建铁路、公路、城市道路等交通工程的选线和设计中，不可避免的要与既有铁路、公路、城市道路、河流等产生立体交叉。在此类工程的桥梁施工中，经常采用的有悬灌、悬拼、顶推、拖拉、转体、吊装、架桥机架设等施工方法。但无论采用何种技术进行此类桥梁的架设施工，都不可避免的要遇到同一个问题，即怎样才能最大限度的减少乃至消除桥梁施工对既有线行车或河流通航的干扰。某公司在XX客运专线跨XX铁路特大桥施工中，采用整体拼装单侧拖拉架设钢梁，利用钢梁自身强度三脚支架立模外模并连续浇注桥面板混凝土，形成了在不影响既有线行车的前提下拖拉架设钢梁施工技术及桥面板混凝土浇筑技术，较为成功的解决了这一施工技术难题。在总结这些施工经验的基础上形成了本工法。二、工法特点5、模板托架的设计充分利用了钢梁自身的强度和刚度，杆件较轻，结构合理，并且便于安装与拆卸，对既有线运营不造成任何干扰，施工安全条件好。三、适用范围本工法适用于公路、铁路及城市道路等跨既有线钢混结合连续梁钢梁架设及桥面板砼的施工。对于施工作业条件净空受限及要求必须不中断既有线行车的钢混结合连续梁桥的施工尤为适用。四、施工工艺（一）工艺原理跨既有线施工的核心问题是必须确保既有线的营运安全，为避免跨线作业，所有钢梁拼装、走行及动力系统的安装及连续拖拉作业均在既有线一侧完成，采用卷扬机+滑轮组进行牵引以及导向。在既有线一侧的桥墩固定两个定滑轮，并设钢丝绳锚固端，另设一转向滑轮将钢丝绳引出端导向地面，在该侧地面上锚固卷扬机，并设钢丝绳走行槽。自动滑轮分别引出钢丝绳牵引两侧支座锚栓孔内的临时挂钩，拖拉跨越既有线另一侧桥墩。针对“钢混结合连续梁”桥面板砼施工作业面积大、厚度小、模板支架及拆卸均为高空作业且作业空间较小等特点，充分利用钢梁自身强度的三角支架立模（外模），把桥面板钢筋砼的荷载大部分传递至钢梁梁体，三角支架与钢梁联为一体，在砼的浇筑过程中，托架、模板、钢梁的变形协调条件较好；实现砼的连续浇筑作业，模板及托架的安装、拆除均在既有线净空限界以外进行，对既有线行车无任何影响。（二）工艺流程见下图1施工场地“三通一平”施工场地“三通一平”搭设杆件棚a段钢梁杆件军用梁顶拼装台座就位起吊a段梁体杆件，拼装，精确调整梁位吊车支座地面硬化搭设墩顶枕木垛、安装钢梁下滑道吊装b段梁体杆件，拼装，连成ab梁段，精调梁位吊装c段梁体，拼接成abc梁段吊装d段梁体，拼接成abcd梁段吊装e段梁体，拼接成abcde梁段，精调梁位，钢梁工地焊钢梁运输钢梁工厂试拼钢梁工厂加工搭设满堂膺架，安装钢混梁支座临时军用墩基础施工2台50t吊车就位整联钢梁连续拖拉，笔记本电脑进行拖拉过程连续监控，直至钢梁纵向精确就位墩顶设枕木垛分层抽换枕木垛千斤顶顶梁落梁就位，锚固支座开工安装卷扬机滑轮组装置千斤顶配合砂袋落梁至滑槽，整联钢梁试拖拉安装托架、模板及安全防护设备绑扎钢筋浇筑混凝土桥面砼养护托架及模板拆除防水层及纤维砼保护层施工桥面系施工拆除主孔防护设备整联钢混粱装潢、保洁竣工验收（三）施工方法和施工要点1、钢梁拖拉架设图2拖拉钢梁就位示意图1—满堂膺架2—卷扬机3—导向滑轮4—滑轮组5—钢梁6—脚手架作业平台7—钢轨连续下滑道8—列车（1）满堂膺架布置采用64式军用梁及65式、83式军用墩在7#-11#墩间搭设满堂膺架。因军用梁标准长度模数不能满足密贴既有墩身需要，为保证能够有效的传递因拖拉钢梁产生的水平力，施工时按军用梁型式自行加工了一定数量的“接头”使之与既有墩顶紧，这样同时也增强了膺架横向的稳定性。满堂膺架顶根据钢梁拼装位置，用枕木、厚木板布设拼粱作业平台，依据粱体的拖拉7.5‰下坡的坡度以及粱体上拱度控制枕木垛标高，精确定位时用薄钢板调节，误差控制到2mm以内。军用梁杆件及钢梁小型构件存放场地设于线路左侧,地面简单硬化；右侧为运输车辆装卸场地及停车场。（2）滑道设置布设滑道前，首先在支承垫石上准确安放盆式橡胶支座。在其周围钉一定高度的枕木垛，按试验数据预留沉降量，以顺坡续接军用梁；在7#-11#墩间军用梁顶上铺设枕木，上钉50kg钢轨，设置拖拉连续滑道。钢轨上倒扣滑槽（根据军用梁相应部位的上拱度在滑槽上焊垫块以调整高度）。滑槽内置聚四氟乙烯滑板，通过高强胶与滑槽顶面粘结,使之相对固定。滑槽顶粘贴橡胶垫作为落粱时钢梁下翼缘的接触面。为减小拖拉摩擦力，钢轨轨头顶面及两侧面、滑槽内面进行抛光处理，拖拉前钢轨表面涂二硫化钼润滑剂。拖拉过程中滑槽与粱体同步进行，11#墩沈侧设脚手架平台，拖拉施工时派专人负责接放滑落的滑槽。12#墩顶搭设不锈钢下滑道，下垫4mm厚钢板，两者焊连在一起，两侧搭设脚手架作为人工接续聚四氟乙烯滑板的作业平台。图3滑槽设置示意图（3）牵引装置采用卷扬机+滑轮组进行牵引。为避免跨既有线拖拉，11#墩固定两个定滑轮，并设钢丝绳锚固端，另设一转向滑轮将钢丝绳引出端导向地面，在第11跨地面上锚固卷扬机，并设钢丝绳走行槽。自动滑轮分别引出钢丝绳牵引两侧支座锚栓孔内的临时挂钩，第一次拖拉跨越既有线，行程40m，到达12#墩，临时挂钩挂于设置在11#支座锚栓孔；第二次到达13#墩，行程32m，挂钩挂于10#支座锚栓孔。经过牵引计算，采用10t卷扬机，平均绳速11.46m/min，配合走十滑轮组，钢梁平均拖拉走行速度为1.1m/min。通过导向滑轮导向地面10t卷扬机通过导向滑轮导向地面10t卷扬机梁片吊装前,在平台上距梁片两端1.5m左右位置（便于梁段拼接作业）钉设方木垛,方木垛前后两侧设层状砂袋。方木垛表面力求平整，并对钢梁腹板中线及下翼缘边线做出标识。用两台50t汽车吊顺次将梁片吊至作业平台的方木垛上，开始临时拼装。即用一定数量的冲钉及普通螺栓连接梁片上下翼缘及下平纵联。完成后，测各控制点的上拱度，梁体线型及各部尺寸，合格后依据《铁路钢梁高强度螺栓连接施工规定》（TBJ214-92）采用高强螺栓进行上下翼缘的连接。施拧前，现场取试件测定连接拴的抗滑移系数（工地要求不小于0.45），并采用经标定的扭矩扳手校正作业用扳手。施拧分初拧和终拧两步进行。初拧扭矩为终拧值的55%，并在一天内完成一个栓群，顺序为先中部后周边；连接板的施拧顺序为先bc、cd连接板，后ab、de连接板。终拧与初拧间隔不得超过24h。梁体横隔板的施焊从整联中部向两端进行。焊接时，枕木上盖铁皮。焊接完成后，打磨焊缝，进行100%超声波无损探伤。（5）拼装落梁采用抽换枕木配合千斤顶落梁。逐步抽除两端方木垛直至钢梁落至滑槽上。4个支点交替间隔落梁，垫塞厚度不等的钢板，相临支点每次下落高度不大于5cm。（6）拖拉就位正式拖拉之前先进行试拖拉,以检查动力系统与牵引装置的机械性能。量测最大起动牵引力及其对11#墩的作用力。准备工作力求周密，主要是在7#、14#墩顶设全站仪观测站,监测钢梁的纵向走行、横向偏移，以及竖向挠度是否符合理论计算值；在11#墩侧地面上设经纬仪观测站，观测11#墩顶偏移；在11#墩身底部最大弯矩截面及钢梁最大悬臂时弯曲应力最大截面处布置应力—应变量测仪，以观测墩身及梁体的内力；在牵引挂钩上贴应变片（排除钢丝绳的松弛），测算最大起动力。使用滑轮组与一台10t的卷扬机组成的拖拉动力系统进行整联钢梁的拖拉作业。依据拖拉钢梁滑道布置图将滑槽安装到连续滑道上，牵引钢梁的挂钩首先悬挂于11#墩顶支座锚拴孔位置，拖拉到达12#墩顶时，粱体前端用千斤顶起顶，解除钢梁未端挠曲。牵引挂钩移至10#墩顶支座孔，继续拖拉；12#墩顶搭设不锈钢板作为下滑道，两侧人工续接聚四氟乙烯滑板，继续纵向拖拉到13#墩就位。钢梁支座锚固后，清洁垫石，用防尘围裙将支座围护起来。（7）落粱就位纵向拖拉到位后的再次落梁，采用4台200t三维千斤顶（分别置于11#、12#墩）与4台100t千斤顶（分别置于10#、13#墩）配合，交替起粱，抽换枕木。操作方法和控制标准与拖拉前的落梁要求相同，间隔交替落梁，10#、12#支点千斤顶首先同时下落5cm，然后11#、13#支点千斤顶同时下落10cm；接着是10#、12#千斤顶同时下落10cm……，这样使相邻支点高差始终控制在5cm以内，直至钢梁落至盆式橡胶支座上。在10#、13#墩顶支承垫石顶放置聚四氟乙烯滑板，用4个10t手拉葫芦进行粱体的横向就位。最后利用钢梁自身的温度应力，进行了粱体纵横向位置的精确调整。调整满足设计要求后，拴接钢梁与支座，并在适宜的温度（5℃～10℃）条件下，用C50高强砂浆锚固支座螺栓。2、桥面板砼浇筑桥面板砼浇筑,难点在于模板与支架的架立,特别是主孔跨既有线,稍有不慎即可能发生危及行车安全的事故,因此在外模及其支架设计上：外模采用了特制的钢模，方便于装拆；采用的托盘型的支架主要受力斜承杆生根于钢梁加工时预留的拴孔上，该设计充分利用了钢梁自身的支承能力。不但保证了足够钢度及稳定性,而且支架自身重量减轻。满足了混凝土施工需要并且保证了既有线的行车安全和施工安全。可参阅图5“桥面板砼立模示意图”图5桥面板砼立模示意图1—模板2—托架3—方木4—钢梁5—安全防护栏6—桥面板无收缩砼7—传剪器（剪力钉）8—托架支脚9—托架-钢梁结点板10—工字钢内模托架11—托架纵联12—人检步行板（注：图示所有联结均为栓接）图6托架支脚大样图内模板的支立,则利用横隔板的临时拼接孔栓接型钢,上铺方木、钢模板；为使砼外露面美观，外模板衬铺一层装饰板。连续梁面板500m3500#无收缩砼要求一次性浇筑完成。根据工期及施工时的气温，提前进行了十余种配比选配，使砼具有缓凝性，抗冻性、泵送、微胀、和易性好的特点。现场施工使用2台泵车，14台搅拌车，3座砼拌和站，共11小时完成了面板的砼浇筑。3、桥面系施工桥面板砼上敷设TQF-1型防水层和4cm厚400#纤维砼保护层,在施作保护层前,对防水层进行了检查,重点是周边密贴及梁端伸缩缝处连续过渡,并试拌试捣纤维砼,以免正式施工时损坏防水层；同时确保伸缩缝边压块榫口密贴,盖板平整。挡碴墙、遮板,人行道栏杆及步行板,均使用钢模板内衬装饰板,使施工的砼工程色泽光亮,模板采用钢筋与钢管内顶外拉,保证成型产品几何了尺寸准确,棱角分明。五、机具设备（见见表1）表1机具设设备序号机具名称称规格数量序号机具名称称规格数量1卷扬机10tt1台2滑轮组 100股11套3汽车吊50tt2台4汽车吊20tt2台5砼搅拌机JJS500066台6砼运输车66m315台7砼输送泵22台8插入式振振动棒166台9平板振动动器3台10电动扭矩矩扳手6台11检查扭矩矩扳手1台12千斤顶2000t4台13千斤顶1000t4台14手拉葫芦110t4个15应变仪3套16钢筋调直直机GJ5--14/441台17钢筋弯曲曲机GW661台18钢筋切断断机GJ55-401台19变压器5000KVA1台20交流电焊焊机2台21对焊机1台22钢轨550kg型型4220m23滑槽（内置聚四四氟乙烯滑滑板）24 全站仪1台25JJ2经纬仪1台26水水准仪1台六、劳动组织（见见表2）表2劳动组织织序号工种人数作业内容1234567891011121314现场指挥技术人员质检员架子工起重工卷扬机司机电焊工模板工钢筋工混凝土工电工测量工实验员安全员3322682122018282422施工组织与管理理技术方案制定，技技术交底、指指导，作各各项施工记记录施工过程监控、工工程质量检检验膺架搭设、滑道道铺设、落落梁就位、高高强螺栓连连接起吊钢梁、落梁梁时千斤顶顶的操作操作卷扬机钢梁横隔板的焊焊接模板、支架的安安装及拆除除钢筋的制作、焊焊接及安装装混凝土的制备、运运输、浇筑筑和养护，桥桥面板防水水层及保护护层施工电力线的安装、日日常检修、拆拆除钢监板时降控聚四氟乙烯滑块块抗压及摩摩擦系数测测定，高强强螺栓抗滑滑移系数测测定，混凝凝土、钢筋筋的常规实实验等安全措施的制定定与落实，安安全生产检检查15合计132七、质量控制1、质质量标准《XXX客运专线线桥梁制造造与架设施施工技术细细则》、《XX客运专线质量检验评定标准》、《XX客运专线质量检验验收标准》、《铁路钢桥高强螺栓连接施工规定》（TBJ214-92）、《桥规》（TBJ203-96）2、质质量控制措措施要点（1）满堂膺架作作为施工作作业平台必必须具有足足够的刚度度,稳定性。轨轨道需顺直直,坡度求一一致。因此此军用墩基基础要牢固固，军用支支墩的连结结要紧固,军用梁与与既有墩之之间要加楔楔密贴以利利于支墩顶顶水平力的的传递；枕枕轨钉紧以以防止落梁梁起时道钉钉被拔出而而影响轨道道的平顺性性；支承千斤斤顶的枕木木垛要考虑虑压缩量及及反弹,一般每层层枕木压缩缩按5mmm预留并计计算层间隙隙。（2）滑道与牵引装置置滑道道除必须平平顺外,重要的是是减小其滑滑动磨擦,为此在滑滑槽内贴聚聚四氟乙烯烯滑块，滑滑块实际容容许承载在在试验室作作摸拟试验验以取得数数据。实施施时,第11孔跨滑道道内的滑块块采用了特特殊加工的的材料。由由于滑槽系系不连续布布设,采取预防防滑块脱出出滑槽的措措施。动滑轮至支座锚锚栓孔的距距离应考虑虑钢梁的横横向压稳及及牵引竖向向分力的影影响,经计算确确定。（3）钢梁栓接根根据计算扭扭矩，使用用标定的电电动或音响响扳手进行行初拧和终终拧,并以不同颜颜色的油漆漆(如白、红)作标识,初、终拧拧间隔不得得超过一天天,并注意避避免在雨湿湿的天气进进行。（4）拖拉就位误差调调整钢梁拖拖拉至133#墩后不可可避免地会会存在纵横横向误差,根据现场场实测,钢梁各支支点处出现现了量值不不等的横向向偏移(系拖拉与与落梁误差差叠加所致致)。采取垫垫大块滑板板水平横向向拖拉的办办法(各墩顶拖拖拉力由计计算确定)纠偏。纵纵向偏差量量较小（实实测为100mm）采采取温度应应力法调整整。其中温温度应力法法基本原理理如下：钢梁受温度变化化影响,其线膨胀胀公式为:ΔLt=α.Δtt.LΔLt—线膨胀（收缩）量量α—线膨胀系数，取取0.00000122Δt—温度变化量L—钢梁总长度依据上述原理,,在支座锚锚固前,在支座下下垫聚四氟氟乙烯滑板板,钢梁两端端梁缝填塞塞调整钢板板,利用钢梁梁自身的温温度应力使使钢梁精确确就位。（调调整前其纵纵向偏移量量为21mmm调整后后其纵向偏偏移量为77mm,完全符合合秦沈《验验标》中有有允许偏差差±10mmm）。（5）桥面板砼浇筑支支架的拆除除支架架的拆除比比其安装难难度更大,,特别是主孔孔支架,要保证一一个螺栓也也不能落到既有线线上。总的的思路是先先松动支架架,再撤模板板和方木,最后自中中孔向边孔孔逐次拆除除支架。（6）现场施工连续监监控施工前进进行钢梁各各拖拉阶段段的各项力力学检算。施工时首先绘出出钢梁跨越越主孔时粱粱体末端理理论挠度值值的变化曲曲线。施工工过程中采采用全站仪仪现场观测测末端挠度度值，与理理论曲线进进行比较。两两者不能拟拟合时，调调整施工参参数，并立立即依据变变化曲线推推算钢梁到到达12#墩顶实际际标高，由由施工人员员迅速对12#墩顶垛进行调整整，并在粱粱体拖到前前调整完毕毕。拖拉过程中对整整联钢梁的的拖拉力、11#墩顶的偏移、承台与墩身界面应力、最大悬臂时最不利界面的应力等进行量测和记录分析。并在7#、14#墩设置观测站分别对拖拉过程中钢梁的方向和挠度进行连续监控。八、安安全措施1、对全体职工进进行安全意意识教育，牢牢固树立安安全第一的的思想；针针对工程的的特点，制制定相应的的安全规章章制度，并并得到加强强落实。2、钢梁拼装时，高高强螺栓终终拧后做出出明显的标标记，设专专人检查，严严防漏拧。3、钢梁拖拉安全全系数2.0以上；在在拖拉过程程中，通过过应变仪加加强对钢梁梁应力动态态监控，进进行信息化化管理。4、在进行桥面板板施工时，钢钢梁周围挂挂设安全网网，采用高高空全封闭闭式安全防防护措施；；高空作业业人员系好好安全带。九、效益分析1、社会效益：本本工法技术术先进，采采用“卷扬机+滑轮组”组成的拖拖拉动力系系统及“钢轨下滑滑道+聚四氟板板滑槽”为走行装装置的拖拉拉架设方案案，该施工工技术成功功的避免了了跨线作业业。在秦沈沈客运专线线跨沈山铁铁路特大桥桥施工中，没没有对沈山山铁路行车车造成任何何影响，产产生了良好好的社会效效益。2、质量效益：钢钢梁在膺架架上拼