・桥涵工程・ ．．＿ 同 速铁路现浇箱梁超高支架施工技术研究 口 张部伟 郭艳松 （１．中铁二十五局集团第二工程有限公司湖南衡阳４２１００２；２．广州南方测绘科技股份有限公司广东广州５１０６６５） 摘 要通过现浇支架的设计、检算，指导和组织云桂铁路ＹＧｒｒＪ－２标白腊寨１号四线大桥３＃墩至５＃墩支架现浇简 支箱梁的施工。通过对高速铁路现浇箱梁超高支架施工工艺试验研究，总结形成一套切实可行的高速铁路现浇箱 梁超高支架施工工艺，可为以后的桥梁建设施工提供借鉴。 关键词 高速铁路超高支架受力验算现浇箱梁 中图分类号Ｕ４４５．４ 文献标识码Ａ 文章编号１００９—４５３９（２０１６）１０～００２８—０５ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃａｓｔ－ｉｎ－ｓｉｔｕ Ｂｏｘ Ｂｅａｍ ｉｎ Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ Ｚｈａｎｇ Ｂｕｗｅｉ’。Ｇｕｏ Ｙａｎｓｏｎｇ （１．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ２５ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｈｅｎｇｙａｎｇ Ｈｕｎａｎ ４２１００２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｓｏｕｔｈ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０６６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｓｔ・ｉｎ・－ｓｉｔｕ ｓｕｐｐｏ￣ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｇｕｉｄｉｎｇ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｓｔ－・ ｉｎ—ｐｌａｃｅ ｂｏｘ ｂｅａｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏ．３ ｔｏ Ｎｏ．５ ｐｉｅｒ ｓｕｐｐｏ￣ｏｎ Ｂａｉｌａｚｈａｉ Ｎｏ．１ ｆｏｕｒ－ｌｉｎｅ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｌｏｔ ＹＧＴＪ一２ ｏｆ Ｎａｎｎｉｎｇ－ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ．Ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｃａｓｔ—ｉｎ－ｓｉｔｕ ｂｏｘ ｂｅａｍ ｉｎ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ，ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ；ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ ｓｕｐｐｏｒｔ；ｓｔｒｅｓｓ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｃａｓｔ—ｉｎ—ｓｉｔｕ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ １ 引言 工，如何保证超高支架现浇箱梁施工的安全性、高 效性是本文阐述解决的主要问题。 简支箱梁以其构造简单、受力明确、适应性强、 施工方便等优势备受人们喜欢，已在铁路、公路桥 ２工程概况 梁施工中得到广泛的应用 。目前，国内高速铁路 云桂铁路白腊寨１号四线大桥位于文山州广南 箱梁的施工工艺根据桥梁的地址、环境因素不同而 县八宝镇境内，全长４１２．４８ ｍ。设计时速：客货共 多种多样，主要有满堂支架法 Ｊ、移动模架法 Ｊ、预 线为２００ ｋｍ，预留２５０ ｋｍ客专条件。正线数目：桥 制吊装法和钢管、型钢与贝雷梁组合支架法 Ｊ，但 上线路共四线，中间Ｉ、Ⅱ为正线，两侧３线、４线为 满堂支架法主要适用于地基好、施工空间不受限的 到发线（安全线），相邻线间距均为５．０ ｍ，设计纵坡 地方，移动模架法和预制吊装法主要适用于大批 度：３％ｏ。设计桥跨布置形式为（３２＋４８＋３２）ｍ挂篮 量、制式大体积混凝土施工。但高速铁路桥梁建设 连续梁＋８ Ｘ３２ ｍ＋１ Ｘ２４ ｍ简支箱梁。其中简支梁 经常遇到山区桥梁施工，桥墩较高，现场又不具备 体结构为单箱一室，箱梁标准断面梁高２．８９ ｍ，底板 以上常用制梁条件，研究采用组合式支架现浇施 厚０．３ ｍ，顶板厚０．３４ ｍ，腹板厚０．４８ ｍ，在支承 处，箱梁顶、底、腹板局部加厚，梁高为３．０９ ｍ。白 收稿日期：２０１６—０６—２０ 基金项目：中铁二十五局集团公司科技开发计划课题（２０１５－２．００２） 腊寨１号四线大桥支架现浇简支箱梁统计见表１。 铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６ ｌｌＯ） ・桥涵工程・ 该桥梁施工重难点： （１）本桥桥址位于山间峡谷，桥墩多处于高边 坡地段，施工场地条件有限，施工条件较为困难。 结构的稳定性，每排支撑采用双排钢管柱，形成格 构体系，增加结构的整体稳定性。通过采用ｍｉｄａｓ ｃｉｖｉｌ建模，模拟实际施工荷载及最不利工况等荷载 情况，计算出安全系数可以满足规范要求。 （１）基底处理。。 （２）本桥墩身最高６６ ｍ，本桥工期紧、工程量 大，在有限的施工时间内，加快施工进度是本工程 施工的重点。 表１ 白腊寨１号四线大桥支架现浇简支箱梁统计 序号 １ ２ 单位工程 白腊寨１号 四线大桥 现浇支架梁 施工部分 ３＃～４＃梁 ４＃一５＃粱 支架施工 箱梁跨 最大墩高／ｍ 度／ｍ ５１．７ ６２．８ ３２ ３２ 根据设计地质及现场地形地貌的调查情况，３ 个墩台位置的钢支墩直接安装在主体承台上，其余 钢支墩采用钢筋混凝土条形基础作承力结构。 （２）支架设计 ３＃墩～４＃墩现浇简支箱梁支架体系，从上至下 采用Ｉ２０ａ工字钢分配梁＋贝雷桁架＋Ｉ４５ａ工字钢 ＋活动端＋钢管立柱＋承台基础或Ｃ２５钢筋混凝 土条形基础，条形基础尺寸为２．２×１．０ ｍ。支架采 ３总体施工方案 本桥简支箱梁设计采用移动模架现浇施工，由 于本桥第４跨、第５跨墩设计为两幅箱梁布置，两幅 箱梁净距只有１０ ｃｍ，且桥梁高度达５１．７—６２．８ ｍ。 若用移动模架施工，需对移动模架进行改造，无法 用最大施工荷载的１ １０％荷载对其进行预压，测定 弹性变形，消除非弹性变形，为现浇箱梁线性控制 提供技术参数 Ｊ。 白腊寨１号四线大桥现浇支架下部采用钢管贝 雷梁结构形式，贝雷片上放置Ｉ２０ａ作为分配梁，下部 用钢管柱支撑。边上两排钢管柱直接支撑在承台上， 通过预埋件与承台相连。中间设置支墩的，采用扩大 基础或挖孔桩和承台２种方案，如图１所示。 Ｉ２０ａ￣字都Ｉ颇， 啦 触巢部ｍ一Ⅲ截面３ 鞋 ４ 墩巢部Ⅲ一ｍ截面 保证满足整体工期要求 Ｊ。根据桥梁地形地质条 件及公司可利用资源，通过方案优化和经济比选， 决定支架结构采用螺旋管＋贝雷梁的梁柱式组合 支架法施工。由于支架较高，达到６６ ｍ，为了保证 贝雷桁架＼ —＾ １４５ａ＊字钢（双拼）／ 一 ＿＿ 一 ＿＿ －ｌ ●＿ ＿＿ ＿＿ 活动端与立柱／（ ．， ’ ，。 ‘’ ， 、． 螺栓连接／ ０６０９￣１６ｍｍ／ １２０， ’ ，。 。～ ， 、 ， ０ ａ￣字钢／ ．钢管柱 Ｊ 一 一 一 一 高 一 横向连接系／ ３（ Ｉｊ（ ３《 ３ｃ 由顶端０．５ｍ 开始设王间隔 一 卜 ｔｎ ６ｍ设置一道 ’ ，’ 、 ７ 一 ＿Ｉ 一 一 一 一 一 一 一 一 、 ．， 、 ， 苫 －＿ 一 一 ｆ 墩 ｝相 鹅 ｌ ． ＿ ｒ 吉● 承 ＇ ＿９】Ｏ ｌ Ｌ Ｌ ９ｌＯ Ｌ １ ５００ Ｌ 直径ｌＯ０ｃａｎ＇ ’ 图１现浇支架布置 ＼的钻孔桩 ４支架平台安拆方案 ４．１ 现浇支架平台设计 凝土紊 １６／Ｂｉｎ）、活动端、横梁（双拼Ｉ４５ａ）、纵梁（国产贝雷 根据现场情况，考虑到地形纵向起伏较大，地 质较为破碎，无法满足满堂红支架要求地基基础的 平整性要求，同时也综合安全与经济性等方面的要求，现浇支架拟采用梁柱式支架。 钐｝道建筑技术片）、Ｉ２０ａ工字钢分配梁、模板系统等组成。 ４。２支架平台的安装 ４．２．１ 地基处理及基础加固 为了保证现浇梁体不因地基沉降产生大的变 ２９ ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６ ０ｏ） ・桥涵工程・ 接，如图３所示。 形，除要求支架本身具有足够的强度、刚度和稳定 性，还要求支架基础必须坚实可靠，根据检算，钢管 支架法地基承载力不小于２００ ｋＰａ。 根据原地面的情况采取不同的处理方式，地表 软弱层较浅时，采用清表（清淤）及布设碎石垫层处 理；当软弱层较深，或地质条件较差，影响地基稳定 性时采用桩基础的形式进行处理。 施工前，先施工放样，将条形基础的位置确定，由 试验室对地基进行触探试验，测定每处工点的地基实 际承载力，然后结合现场实际情况，选择处理方案。 （１）桩基处理 图２预埋钢板 再 Ｉ２ＱＱ 图３预埋钢板及 大样图 螺栓立面布置 由于本桥现场土质较差，故采用桩基础处理方 式。桩的形式采用４，１．０ ｍ的钻孔桩，桩的施工参 安装时严格控制钢管柱的倾斜度小于０．１％。 照桥梁桩基进行。 先根据现场实际情况及基础方案测放出需要 钢管上面铺横向布置双拼Ｉ４５ａ工字钢作横梁。 承台上植筋深度计算采用《混凝土结构加固设 进行桩基处理的条形基础位置，在条形基础范围 内，根据施工图的地质情况，确定桩的位置及桩长， 确保桩底嵌入强风化岩层Ｗ３，桩基施工时可根据 现场岩样，对桩长进行适当加长或缩短，以确保基 础的稳定性。 桩基施工完毕后，参照桥梁桩基要求对桩头进 行处理，然后清理对应的条形基础范围内的地表， 计规范》中的验算，植筋深度取４００ ｍｍ，满足要求。 （２）活动端设置 活动端主要起到调平钢横梁、脱落模板和贝雷 架作用。活动端高１４５ ｅｍ，由导向支撑和插销组 成，在落模时，通过千斤顶顶住插销，敲出塞铁即可 使工字钢及贝雷梁下落，拆除梁模。根据设计标高 确定活动端的顶面标高，施工时严格控制不同活动 使其与桩顶标高一致，在条形基础位置浇筑１００ ｃｍ 厚的Ｃ２５钢筋混凝土形成冠梁（条形基础），并预埋 钢板及锚栓。 场地基础处理完毕后，在场地周围设置３０ ｃｍ Ｘ ３０ ｅｍ排水沟，用Ｍ７．５砂浆抹面，防止地表水浸入。 ４．２．２支架搭设 （１）钢管立柱安装 支架搭设采用人工配合吊车进行，钢管采用分节 段拼装，钢管上下都设置法兰盘，钢管通过螺栓连接 来接长。两端钢管利用承台，直接布置在承台上，中 间两排钢管支立在条形基础上。为了确保钢管立柱 端间高差，以保证和钢横梁的密贴。 （３）钢横梁安装 钢横梁作为分配梁起着将结构荷载、支架荷载 和施工荷载分配到钢管立柱上同时受力的作用＿８ Ｊ。 分配梁采用２根Ｉ４５ａ工字钢焊接成箱形截面，在支 点处钢横梁两侧采用１０ ｍｍ厚钢板予以焊接加固， 同时在钢横梁的两端焊接挡块，防止贝雷梁移动； 钢横梁要和活动端密贴，以保证钢横梁受力均匀， 活动端顶部与钢横梁采用钢筋点焊的方式固定。 （４）贝雷梁安装 在钢管立柱和钢横梁安装完毕并经过检查验收 的稳定，底部采用预埋４，２４螺栓固定在承台上，采用 钻孑Ｌ植筋的方式固定，植筋数量为８根，植筋深度为 ４００ ｍｍ；若承台面可能存在不平整或不水平的情况， 钢管柱底部与承台面之间填塞钢板，以保证水平。采 用条形基础时通过预埋在基础表面的钢板及螺栓与 钢管柱相连接，预埋钢板大样见图２。 合格后，进行贝雷梁的安装。在吊装前，首先在场地 上按翼板、腹板、底板处的贝雷梁结构布置拼装贝雷 桁架，在工字钢横梁上按设计间距，将各组贝雷架的 位置用油漆标好，采用吊车吊装就位；安装顺序为先 吊装中间，后对称吊装两边的贝雷片，贝雷梁安装加 固完成后，再安装钢模板。另外为防止贝雷梁移动， 相邻钢立柱间横纵向用Ｉ２０ａ工字钢连接，增强 钢管柱的横向和纵向稳定性，横向连接采用螺栓连 ３Ｏ 铁道建筑技术采用ｕ型卡扣把贝雷梁和钢横梁抱箍起来。 吊装作业必须有专人指挥，起吊和下落必须平 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧｙ ２０１６仃０Ｊ ・桥涵工程・ 稳，避免对立柱等结构造成冲击，以确保安全。 ４．２．３支架平台的拆除与周转 ５超高支架受力分析 住］ （１）模板拆模 采用大型有限元计 当梁体混凝土施工完毕，并且强度达到设计强 算软件ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ２００６ 度的６０％后，拆除端模、内模和侧模。气温急剧变 进行建模计算建立模型 化时不宜进行拆模作业。拆除前先检查卷扬机等 如图４所示。 设备的性能，并按规定的顺序进行拆模。 ５．１贝雷梁检算 ①先拆除端模，然后拆除内模骨架，内模将自 贝雷梁杆件特性见 动脱落，并由两端进行出模。 表２。 图４超高支架模型 ②张拉完成后，利用活动端落模，使底模与梁 表２贝雷梁杆件特性 底混凝土面脱离１０～２０ ｃｍ。先拆除侧模，由吊车 杆件名称 材料 断面型式 断面面积／ｃｍ 理论容许承载能力／ｋＮ 吊至指定位置。人工将底模从梁底侧移出底板，再 弦杆 １６Ｍｎ ２［１０ ２×１２．７４ ５６０ 利用吊车将移出的模板吊至指定位置。 竖杆 １６Ｍｎ Ｉ８ ９．５２ ２１０ （２）支架拆除 斜杆 １６Ｍｎ Ｉ８ ９．５２ １７１．５ 分配梁拆除：底模拆除完毕后，继续拆除分配 上下弦杆最大轴力：Ｆ ＝１７４．３ ｋＮ，小于 梁，拆除前应先将连接用的ｕ型卡扣拆卸，用汽车 ［ ］＝５６０ ｋＮ，满足要求，如图５ａ所示。 吊配合倒链将分配梁逐个横向抽出。 竖杆最大轴力：Ｆ ＝１４４．５ ｋＮ，小于［ ］＝ 贝雷梁拆除：由于场地，只能从梁的一侧 ２１０ ｋＮ，满足要求，如图５ｂ所示。 拆除贝雷梁，逐个解除贝雷梁间的横向连接，利用 斜杆最大轴力：Ｆ ＝１２９．９ ｋＮ，小于［ ］＝ 倒链将贝雷梁慢慢地平放在横梁上，然后横向拖 １７０ ｋＮ，满足要求，如图５ｃ所示。 出，采用汽车吊将其分组吊放至地面，及时安排工 人将拆下的贝雷梁打散，堆码整齐后循 环使用。在拆除最后两排贝雷梁时，在 其横向连接拆除前，先采用钢筋头把最 Ｉ匡 委 “ 鹰 后一排贝雷梁固定在横梁上，防止贝雷 Ｃ．贝雷梁斜杆轴 力 梁倾覆。另外为了防止拆除贝雷梁时横 梁单端受压失稳，拆除前应先将横梁跟 砂箱顶板用Ｕ型卡扣扣紧。 吊装时派专职安全员进行监控，吊装过程中用 缆风绳牵住贝雷梁两头，防止吊装时贝雷梁的摆动 幅度过大。部分吊装不到的，采用滑轮组拖拉至可 吊装位置进行吊落。 横梁的拆除：先用倒链将横梁下放２—３ ｍ，然 后利用吊车下放到地面。 钢管柱的拆除：从上至下逐个拧开螺栓，采用 吊机吊住钢管柱上的法兰盘。 ４．２．４人行通道的搭设 在３＃墩左侧设置一道人行爬梯，作为人员上下 桥的通道，爬梯优先选用组装式的专用安全爬梯。 安全爬梯的框架主要杆件在每隔４～５ ｍ必须与墩 身联接¨ 。 铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
