风区及高空条件下简支箱梁节段拼装施工技术.pdf

风区及高空条件下简支箱梁节段拼装施工技术邓有辉（中铁二十局集团第二工程有限公司北京１０００９７）・桥涵工程・摘要在大风频发天气下，在作业最大高度近５２ｍ的高空以１２．５ｄ／孔的施工进度指标将１１个节段箱梁拼装成１７００ｔ重量的４８ｍ双线简支高速铁路箱梁，安全风险极高，国内双线高速铁路施工中为数不多。以红柳河特大桥４８ｍ节段箱梁拼装施工为依托，通过对造桥机比选、设计及改装，以及各工序的探索和实践研究，总结得出风区及高空条件下４８ｍ高速铁路双线简支箱节段拼装的一套独特完善的施工技术，加快了施工进度，降低了施工成本，安全、质量等各项技术性能指标达到预期效果，取得了显著的社会经济效益，可为今后类似桥梁施工提供技术支持及参考。关键词风区高空条件４８ｍ双线简支箱梁节段拼装高速铁路中图分类号ｕ４４５．４６９文献标识码Ｂ———文章编号１００９４５３９（２０１４）增１００７３０４预制箱梁节段拼装技术在跨越深沟峡谷、大江大河等施工条件受限制的地区施工优势越来越明显，采用该项技术，利用移动造桥机节段预制拼装法建造中等跨度预应力混凝土梁，具有对环境交通影响小、对施工的地理位置要求低、施工工期短等优点。新建兰新铁路第二双线红柳河特大桥节段简支箱梁截面面积较大，属大吨位、大截面箱梁，最重节段１５０ｔ，整孔自重１７００ｔ。在大风频发天气下，作业最大高度近５２ｍ的高空以１２．５ｄ／孑Ｌ的施工进度指标将１１个节段拼装成１７００ｔ重量的４８ｍ简支箱粱，安全风险极高，在新疆地区属首次。国内双线高速铁路桥梁施工中也为数不多，无成熟施工经验可以借鉴。通过对本桥节段箱梁拼装施工的实践探索，总结出了一套适合与风区及高空条件下高速铁路双线４８ｍ节段箱梁拼装技术。１技术原理及特点（１）采用以八七式军用梁器材为主的外包式造桥机，利用下托梁等构件形成内封闭作业平台，将各梁段吊装到造桥机腹内，进行湿接缝等工序施工，解决了人员及节段箱粱在高空大风天气下作业拼装的安全隐患，正常施工环境明显改善，受天气——收稿日期：２０１４０３２５铁道建麓技术ＲＡ『ＬＭｙＣＯ～Ｓ丁ＲＵＣ丁『Ｏ～丁Ｅ－ｃＨ～０￡－０Ｇｙ等客观因素制约大幅减小。（２）在研究以往节段拼装技术的基础上，通过对各道施工工艺的合理优化，进度指标得到了提升。（３）采用对箱梁节段实时监控措施，有效保证了梁体线形。２关键技术施工工艺及要点２．１节段拼装总体施工工艺流程红柳河特大桥节段简支箱梁截面面积较大，属大吨位、大截面箱梁，最重节段１５０ｔ，整孔自重ｌ７００ｔ，极大增加了造桥机在承重、吊装、线形控制等方面的要求，采用普通的铁路造桥机，根本无法架设。加之，本桥地处大风区，且多数孔跨墩高近５０ｍ，在高空大风区等多项不利因素下，进行箱梁的拼装作业及湿接缝施工，安全风险极高，施工时外界客观因素干扰大，因此，经过比选及考察，选用由八七军用梁为主要器材的１７００ｔ外包式造桥机，将各梁段吊装到造桥机腹内，进行湿接缝等工序施工，其总体施工流程为：造桥机组装一梁节运输一造桥机摆放梁节一线形调整一湿接缝施工＿÷湿接缝混凝土等强一张拉一过孔一压浆一封锚。２．２施工要点２．２．１梁节的运输及喂梁作业利用制梁场２００ｔ龙门吊将梁节吊运至运梁车，２０１４ｔ增１ｌ＿｝３万方数据・桥涵工程・运梁车采用拼装式。运梁车最大走行速度０～３０ｍ／ｍｉｎ，变频控制，每次运输一个梁节。运梁车托运梁节至造桥机尾部，利用造桥机上的２组起重小车，通过吊具和吊杆将梁节吊起，运梁车退回，起重小车沿造桥机喂梁结构系统的轨道，将梁节吊至相应的设计位置。造桥机喂梁作业见图１。图１造桥机喂梁作业２．２．２梁节摆放通过造桥机的起重小车将梁节吊装，在造桥机腹内摆放至造桥机的下托梁系统，造桥机下托梁系统提供了节段箱梁在造桥机腹内的摆放平台和湿接缝浇筑时的模板支撑平台，其结构由下托横梁和纵梁，以及工作平台和两侧的走台板等组成。每道下托横梁中间是由４个销轴连接，横梁两端通过销轴和主桁下弦上的连接耳板进行连接。纵梁通过螺栓和横梁进行连接，纵梁上设丝杠支撑调节结构。２．２．３梁节线形调整采用分段预制拼装法施工，需要经过几个施工阶段，各阶段相互影响，这种影响在各阶段又有差异。为保证成桥线形良好，整孔梁的全部节段摆放就位后，进行线形的精确调整。梁段的平面位置通过造桥机的起重小车进行调整，高程通过每个节段箱梁底的４台１００ｔ的液压千斤顶和造桥机下托梁系统纵梁上的丝杠支撑进行调整和保持。高程调整必须对该桥梁体的施工控制参数作出规定，在不同阶段实施观测，对施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定了各节段的支撑高程，同时根据挠度监测成果对误差分析，确定误差产生原因，从而进一步预测调整节段支撑高程。高程线形计人：（１）造桥机在摆放梁节前整机自重状态下的下△托梁挠度为ｌ；（２）梁节摆放好后，下托梁再次发生变形挠度△为２。７４（３）现浇湿接缝混凝土后，下托梁再次发生变△形挠度为３。△（４）造桥机下托梁支点的初始上拱度值为ｌ＋△△２＋３。此值应在首孔梁拼装完成后进行修正调整。△（５）梁体预设反拱度值为４。△△△△△此时跨中的预留拱度：＝１＋２＋３一４以固定支座为坐标原点，梁轴线为ｘ轴，竖向为Ｙ轴，按照二次抛物线进行计算，设置各个梁节支点的预拱度。为防止梁体张拉预应力时，造桥机下托梁反弹而造成梁体上翼缘开裂，采用梁体边张拉下托梁边卸载的施工工艺。梁体纵向预应力分３批张拉，则卸载分３次进行，每次降低支撑丝杠的支撑点高度，△降低值为造桥机下托梁总回弹值的ｌ／３，即１／３（２△△＋３一４）。造桥机的下托梁系统结构提供了节段箱梁在造桥机腹内的摆放平台和湿接缝浇筑时的模板支撑平台。造桥机下托梁结构由下托横梁和纵梁，以及工作平台和两侧的走台板等组成。每道下托横梁中间是由４个销轴连接，横梁两端通过销轴和主桁下弦上的连接耳板进行连接。纵梁通过螺栓和横梁进行连接，纵梁上设丝杠支撑调节结构。造桥机下托梁系统见图２。图２造桥机下托梁系统２．２．４节段箱梁湿接缝施工（１）准备工作梁段在从存梁场地移至运梁车之前，将梁段端部进行凿毛。为避免节段箱梁外伸钢筋在梁段就位过程中相互干扰，将外伸钢筋一端理顺调直，另一端进行弯折，同时将各湿接缝所用Ｕ型主筋提前焊接好，挂在调直端外伸钢筋相应位置处，并将波纹管插入预留孔道，这样大大节约了节段箱梁上桥后的钢筋绑扎、焊接及穿波绞管时间。铁道建笥技术尺ＡｆＬｗＡｙＣＯ～Ｓ丁尺ＵＣ订０～丁ＥＣＨ～０ＬＯＧｙ２Ｄ７４ｆ增７Ｊ万方数据・桥涵工程・（２）连波纹管及穿钢绞线梁段在造桥机上线形调整结束后，开始连接波纹管、穿钢绞线。为了提高穿钢绞线的效率，采用人工和机械牵引相结合的方式穿钢绞线。底板钢束设计全部为平直段，采用人工穿束；腹板钢绞线弯角较大，人工穿束速度缓慢且难度较大，因此，我们在箱梁靠造桥机后支腿一端梁面上放置５ｔ卷扬机ｌ台，根据锚口位置设计倒向滑轮架，防止钢绞线与喇叭口接触，增大摩阻力，将牵引绳穿入预应力孔道进行牵引穿束，极大地提高了穿束工作效率，达到每束用时ｏ．５ｈ，３２束钢绞线１．５ｄ即可全部完成穿束。钢绞线穿好后，将插在孑Ｌ道内的波纹管拉出，连通孔道，检查所有波纹管有无损坏。当确定所有波纹管均完好无损后，将两头用砂浆密封，为提高密封效果，我们将节段箱梁两端孔道口设为喇叭型，增大了堵塞空间。（３）钢筋绑扎湿接缝钢筋绑扎按常规方法进行。由于箱梁腹板钢筋密、波纹管多，湿接缝混凝土采用振动棒振捣，为保证波纹管在施工中不被破坏，要求梁段腹板接茬钢筋要上下排列绑扎，以增大振动空间。（４）湿接缝模板安装为缩短湿接缝模板的倒运、装卸时间，底模和侧模均采用整体钢模板，并在造桥机上设置了挂钩，直接将模板固定在造桥机上，同造桥机一起前行。内模采用组合钢模板，安装时，先在箱梁内按编号组拼好，利用梁面上ｌｔ电葫芦进行整体起吊，将模板安装时间大大缩减，１０道湿接缝模板２ｄ即可达到验收条件，同时降低了模板安装劳动强度。湿接缝模板安装见图３。图３湿接缝模板机不均匀受力，湿接缝混凝土施工时对称浇筑，依次从两端向中间进行。每一个湿接缝的浇筑顺序依次为底板、两侧腹板和顶板。湿接缝混凝土采用箱梁内部通蒸汽，外侧以每个湿接缝以外再向两侧各延长４０ｃｍ作为养生范围，以包裹棉被等保温保湿材料的养生办法保证湿接缝混凝土表面始终保持湿润状态，避免出现干湿循环。（６）预应力钢绞线张拉本桥节段箱梁设计为后张法预应力混凝土箱梁，采用单端张拉。箱梁在预应力钢束张拉前，梁的全部重量以多支点弹性支承在造桥机主梁上。每个梁段由４根可调节丝杠承受，用作高程的调整。当预应力钢束开始张拉后，随着张拉的进行，部分自重将转由梁体自身承受，同时造桥机承受的梁段重量将逐渐减轻，主梁反弹受力发生变化。随着预应力钢束逐步张拉，箱梁自承能力越来越大，最后梁的重量由造桥机主梁承受转为箱梁承受。为防止上拖力过大而顶裂梁体，在张拉过程中需及时调整丝杠支撑，以减少造桥机的上托力。２．２．５造桥机过孔利用起重小车解除第一组和第二组下托梁的销轴，并下放至竖直状态；小车回退到第三组下托梁位置；解除中支腿处的锚固连接。利用前支腿的液压缸顶升前导梁，至中支腿处离开墩顶垫石即可；启动拖拉牵引系统，造桥机开始过孔。待第一组下托梁通过桥墩后，暂停过孑Ｌ。起重小车开过来，恢复第一组下托梁，成正常闭合状态。然后，起重小车回退，打开第三组下托梁，呈自由竖直状态，继续整机过孔前行。造桥机过孔见图４。图４造桥机过孔（５）混凝土浇筑及养生由于所有的荷载均由造桥机承托，为防止造桥重复以上操作步骤，直至中支腿到达前方墩顶铁道建筑技术ＲＡＩＬｗＡＹｃＯＮｓＴＲＵｃＴｌ０ＮＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹ２０１４（增１ｌ，｝Ｓ万方数据・桥涵工程・垫石上方时，停下。收缩前支腿液压缸，将中支腿支撑在垫石上，并临时固定。启动前支腿挂轮走行系统，将前支腿移至前方墩顶垫石指定位置，支撑并锚固固定。前支腿液压缸顶升，致使中支腿脱离垫石顶面稍许即可。继续整机过孑Ｌ前行。待中支腿到达（或后支腿到达）指定设计位置时，收缩前支腿液压缸，使中支腿支撑在墩顶垫石上，锚固固定。利用托运后车千斤顶将后支腿落在梁面上，支撑固定。恢复剩余的下托梁成正常闭合状态。过孑Ｌ完毕。３技术应用效果兰新铁路第二双线（新疆段）红柳河特大桥４８ｍ节段简支箱梁最重节段１５０ｔ，因箱梁截面面积较大，属于大吨位箱梁，采用普通的铁路造桥机，根本无法架设箱梁，采用八七军用梁组拼移动式造桥机，省去专用造桥机设计及加工费用约１２００万元；同时，最快施工速率达到１２ｄ／孔，加快了施工进度，降低了施工成本，安全、质量等各项技术性能指标达到预期效果。４结论兰新铁路第二双线（新疆段）红柳河特大桥４８ｍ节段简支箱梁，在目前国内较少出现，尤其是在新疆戈壁荒滩，地处大风干旱地区，地面起伏较大，桥墩高度大于５０ｍ，建造高速铁路双线箱形梁桥，从经济性比较适宜建造跨度较大的简支梁桥，在戈壁滩缺水、大风、高寒及高空作业环境下用该技术建造桥梁，填补了在该地区建造同类桥梁的空白。通过本项目的开展，攻克了在以上诸多不利因素下节段箱梁施工在质量、安全、进度以及组织管理上的技术难题，为今后同类型的桥梁施工提供了强有力的实例借鉴和应用参数。—“———————”——■—”“”””””””””“・卜・卜＊－卜－・卜一－卜一＿卜一卜一卜・卜一一－卜一＋＋一＋＋＋一＋一＋一＋＋・・＋一＋一＋－＋一＋＋＋－＋＋＋＋一＋－＋＋一＋一＋一＋一＋＋＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋（上接第７２页）（３）开挖过程中要注意观察地下水降水情况和土质变化情况，土质不好时及时采取支护措施。（４）机械作业时，施工人员严禁在回转半径内工作，尤其是土方施工配合人员。施工机械要由专人进行指挥。（５）基坑开挖后及时在基坑四周做１．２ｍ高的Ｉ临时围栏，并用密目网封闭，６ｍ以内不得堆土堆料。夜间设红灯及反光警示标志。（６）施工时将基坑边上散土和零星碎石及时清理干净。（７）基坑开挖前完善四周临时排水设施，对现况排水沟渠进行疏通，防止水冲基坑。（８）加强施工现场边坡监控，在基坑周围及路肩上布设位移观测点和沉降观测点。施工期间指派专人负责，每日按时观测做好记录分析，确保在第一时间发现安全隐患。（９）根据铁路局营业线施工安全管理实施细则规定，严格按照下达的临近营业线监督施工计划组织施工，施工前在临近车站设驻站联络员，现场设防护员。发现危及行车安全的险情，立即通知车站，并启动应急预案措施迅速处理，确保行车安全。７６铁道建筑技术５结束语Ｋ１２６＋７４２．５６运河大道框构小桥工期紧，任务重，地下水位高，且临近既有运营线，安全压力巨大。在对工作坑采取了防护桩支护、双轴水泥搅拌桩止水帷幕、管井井点降水等防护开挖及降水措施后，施工中有效保证了既有线路基、线路等设备的稳定，保证了行车和施工人员的安全，按期实现了工期目标，兑现了合同承诺。值得注意的是，在施工前要组织好人力、材料及机械，并考虑适当储备。施工中要集中力量，组织快速、连续施工，争取在最短时间内完成，减小对既有线的影响和安全压力。参考文献［１］建设部综合勘查研究设计院．ＪＧＪ／Ｔ１ｌｌ一９８建筑与市政降水工程技术规范［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９９：４５．［２］江正荣．建筑施工计算手册［Ｍ］．２版．北京：中国建—筑工业出版社，２００７：２０８２１２．［３］中国建筑科学研究院．ＪＧＪ—１２０２０１２建筑基坑支护技术规程［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１２：５６．只Ａ『Ｌｎ，ＡｙＣ０～Ｓ丁开ＵＣ丁ｆＯ～丁ＥＣＨ～０ＬＯＧｙ２０７４’ｆ增Ｊ万方数据