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铁路桥梁工程现浇道岔连续箱梁施工技术

 摘要:以某铁路特大桥工程为背景,根据现浇道岔连续箱梁施工要求,提出与之相适应的技术方案,含基础处理、支架工程、混凝土浇筑等环节,最终取得了良好的施工效果,可以为类似工程提供参考,助力铁路工程事业的发展。

关键词:铁路桥梁;现浇道岔;连续箱梁
1.工程概况
某铁路特大桥总长8453.81m,根据线路走向与列车通行需求,于175-180#墩处设置双线道岔连续箱梁,此段施工梁总长163.3m(除基础结构外还包含梁端至支座中心的部分,共计1.5m)。预应力混凝土为主要施工材料,经现浇工艺后形成直腹板箱梁结构,具备等高、变宽的特点,梁高3.0m,顶板宽7.0~12.314m。
2.现浇法道岔连续箱梁的施工特点
(1)为满足施工要求搭建碗扣式脚手架,根据箱梁线形变化对脚手架形式作出调整,满堂支架法的优势在于灵活性较强,可适应于施工需求。(2)支架预压环节可实现对箱梁线形的精确控制;经分析计算后可围绕应力、变形情况等参数做全方位的监测。(3)实行预应力体系的施工方式,无须投入过多的张拉设备,具备成本低、施工质量良好的特点。
3.现浇道岔连续箱梁施工技术
3.1地基处理
于承台上搭建支架底座并将其作为基础平台。部分结构超出承台,为提升整体稳定性首先对原地面下方1m内的土层加固处理,即使用3:7灰土夯填并提升其平整性,经此环节后应满足承载力≥150kPa的要求,随后再浇筑C15混凝土,形成厚25cm的结构层,此部分即为支架基础。施工过程中支架要维持在稳定的状态,从而避免出现不均匀沉降。此外排水沟可避免雨水堆积问题,宜设置在支架两侧。
3.2支架搭设
支架验算:钢筋砼自重8251.3/186.7×26/30=38.3kN/m2模板及方木荷载0.3kN/m2弧形钢管拱架荷载53×(4.14+1)/2×3.84/3000=0.17kN/m2钢管支架自重102×12.22/2.4×8.19+30×2×2.7/0.6+53×1×3.86/0.9+107×3.84/3000=1.72kN/m2施工活荷载N5=2.5kN/m2振捣砼产生的荷载N6=2.0kN/m2每根立杆承受的荷载为1.2×(38.3+0.3+0.17+1.72+2.5+2.0)×0.54=29.15kN,满足要求。经上述分析,支架立柱选择Ф630mm、Ф820mm2种规格的钢管且均支立在基础上,采取单排设置的方式,钢管横桥向为4根并预埋至基础钢板中。基础施工时通过稳定措施确保钢管不发生移动。顶面使用特质落模砂箱,在结构的上方以横桥向的方式设置I63工字钢,总量为2根,此部分作为横梁而使用。横梁上增设贝雷梁,彼此稳定连接形成整体结构。结束所有贝雷梁铺设作业后在顶部满铺I25工字钢,在各处标高保持一致且均与设计要求相符后铺设方木,再设置竹胶板将其作为底模。
3.3支架预压
支架搭设完毕进行加载预压。端横梁采取水袋堆压预压的方式,以设计重量为基准,施工中最大预压量为该值的1.2倍。预压分三级进行,分别为50%、100%、120%。观测点布设:具体分布在梁端、1/4跨、1/2跨、3/4跨处,所有测点均采取纵向布设的方式,同时在断面底板的边线及中线处也应分布测点。沉降观测频率:首次加载结束后维持该荷载1d,此阶段应加强对沉降的观测;并依次完成第2次、第3次加载。为确保支架预压效果在此之前应全面观测断面;预压过程中检验荷载值,若提升至计算荷载的50%以及100%时,均要安排人员进行全断面观测;当预压达到120%时则标志着加载作业已经结束。后续4、8、12、24、48、72h依次观测,获得实际沉降值并完整记录,创建“沉降-时间”图形。以实际检验结果为准,若各点24h沉降在1mm内、72d沉降在5mm内,并且经过连续3次监测后所得结果的均值在5mm内,则满足卸载条件,可安排人员卸载作业。此时依然要进行全断面观测,具体发生在卸载至计算荷载的1/2时。
3.4箱梁模板
现浇箱梁含多类模板,如底板、外侧板以及翼板等,此类结构的外露部分质量必须得到保证,可使用竹胶板对其拼接。底模下方设置规格为10cm×10cm的方木,采取横桥向布设方式,超出翼板边缘的部分需达到50cm,翼缘板支架搭设过程中兼并组织底板下支架的搭设作业,通过可调顶托可以灵活调节翼缘板底面坡度。外腹板侧模处设置5cm×10cm的方木背楞,在此基础上设置10cm×10cm的方木横肋,通过翼缘板下支架内钢管扣件顶住该方木,并辅φ18以对拉杆固定,拉杆间距按照60cm一道梅花形布置。
3.5道岔连续梁预应力布置
设置预应力体系,其构成要素较丰富,以纵向预应力体系最为关键,含腹板、底板等多个部分。双向预应力体系中考虑到钢筋与管道数量多、密度大的特点,因此易出现彼此干扰的情况,此时可对局部做灵活调整,首先调整普通钢筋,若不满足要求则进一步调整横向预应力筋。(1)纵向预应力体系。选择高强低松弛钢绞线,规格方面为直径15.2mm,较关键的是抗拉强度指标应当达到1860MPa。管道方面较为可行的是金属波纹管。设置自锚式拉丝体系,使用到连接器装置以实现腹板钢束的稳定连接。(2)横向预应力体系。选择Ф15.2mm高强低松弛钢绞线,要求原材料具备1860MPa的抗拉强度;管道所用原材料为扁型金属波纹管,根据施工需求还使用到扁型锚具。(3)依次做好预应力筋与波纹管的安装作业,较特殊的是纵横向波纹管,其与钢筋将产生大量交叉点,易出现位置冲突问题。对此可根据实际情况调整普通钢筋位置,主要目的在于使得波纹管保持顺直的状态,无误后再设置预应力锚垫板,使其稳定连接至堵头模板上,将所有紧固螺栓拧紧。
3.6预应力体系施工
3.6.1预应力筋的张拉(1)以设计要求为准,严格控制张拉应力,在此过程中检验预应力张拉值,若出现滑丝或是锚具受损等突发情况需随即暂停作业,分析具体成因并采取处理措施,恢复至原状后再重新张拉;(2)张拉作业可分为4个阶段:初张拉→正式张拉(控制值为初张拉的2倍)→持荷2min→锚固;(3)以设计要求为准依次做好预应力筋张拉作业,优先操作对象为梁体预应力筋,遵循先腹板后顶板的原则,尽可能避免不平衡束,数量不可超过2束;(4)受施工作业的影响各段箱梁易出现变形现象,对此可从竖向挠度与横向偏移两个方面入手,通过灵活的调整手段使偏差稳定在许可范围内,以便为后续节段的施工作业创造良好条件。通过持续性的应力监测工作可评定实际值与理论值间产生的差异,对照工程设计标准,无误后进入到后续施工环节。传感器是重要的检测装置,钢弦计的应用较为广泛,需将其设置在各支点与跨中处。
3.6.2预应力筋孔道灌浆、封锚(1)灌浆:结束终拉作业后,安排人员灌浆(必须在随后的2d内展开此项工作),水泥浆标号至少为M50。充分搅拌原材料,拌制完成至最终压入管道的间隔时间需控制在40s内。工期允许时避免冬季施工,若工期较紧则要采取保温措施,如蒸汽养生等。(2)封锚:预应力筋多余部分要得到有效的处理,可使用手持切断机以提升作业效率,不可采取电弧切割的方式。锚槽若含有混凝土应通过凿毛的方式处理并清理干净,且完成该处钢筋的绑扎作业,无误后支设模板。挑选与封锚作业需求相符的材料,即微膨胀混凝土,通过振捣作业提升材料密实性。
3.6.3钢筋及混凝土施工钢筋进场检验合格后方可使用。若存在钢筋接长需求可以选择双面搭接焊的方式。钢筋产生的交叉点应得到有效的处理,使用铁丝绑扎以提升稳定性,特殊情况下可点焊。拌制并生成混凝土后需在随后的60min内泵送完毕,在初凝前结束浇筑作业。若因特殊情况而中断施工应该尽可能缩短停泵时间,若停泵时间超过15min必须安排专员每隔4~5min开泵一次,使其正转与反转,并同步运行搅拌器以免出现混凝土离析现象。若停泵时间达到45min或更长,必须将管内混凝土清理干净之后再深度清洗。
4.质量问题及处理措施
(1)底板翻浆:根据工艺流程得知,腹板浇筑作业时底板混凝土尚未达到完全凝固状态,依然具备较强的流动性,为有效避免混凝土下落问题采取从侧模内翻浆至底板的方式,对此要注重对混凝土坍落度的控制,可在原基础上降低2~3cm且不可出现过振现象。混凝土卸料时必须做到各处均匀。(2)在波纹管周边进行电气焊操作的过程中,采取合理的措施实现对波纹管的保护,如覆盖湿麻袋等;全面检查波纹管并在确保无误后方可灌注混凝土;施工中要合理振动及调整好振动棒的位置,不可出现碰触波纹管的情况。(3)混凝土裂缝:避免裂缝的关键在于做好各环节的施工作业,如原材料配合、混合料性能、养护方式等。
5.结语
综上所述,本文从工程实例出发,总结现浇道岔连续箱梁施工的要点,针对各环节的注意事项作出较明确的说明,以期给类似工程提供参考,助力铁路工程事业的发展。

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