高速铁路大跨度连续梁支架法施工工艺及要点探析

高速铁路大跨度连续梁支架法施工工艺及要点探析

马小非

中交二公局第四工程有限公司

摘 要:随着社会经济的迅猛发展,各区域人们之间的交流逐渐增多,高速铁路运输方面的需求也日益增加。在高速铁路建设过程中，跨度较大的桥梁工程也很常见。大跨度连续梁桥支架法施工有节约工期、线性易监控等优点，国外研究较多，但各种安全、质量事故还是时有发生。国内大跨径连续梁采用支架现浇的例子较少，需进一步研究。本文对（72+128+72）m大跨度混凝土连续梁支架法施工技术应用进行分析，对于类似工程的施工有很大的参考价值。

关键词：高速铁路；大跨径；支架法；要点探析

1.桥梁总体施工流程

高平跨207国道特大桥在DK270+284.74-DK270+558.74 段采用 1-（72+128+72）m连续梁跨越神农客运中心，全长 273.7m，中支点截面中心梁高9.386m，中跨跨中和边跨分别设置9m直线段、13.35m直线段，梁底为二次抛物线变化形式。本工程采用混凝土基础+钢筒柱+贝雷梁+满堂架组合支架法施工，支架现浇法是在桥位上搭设支架，在支架上安装模板、预应力管道、钢筋、预埋件等，然后浇注混凝土，当钢筋混凝土到达设计允许强度范围后完成模板拆除^[1]的施工方法。具体流程如下：

墩身施工→支架施工→对A0段支架进行预压→根据预压所得数据进行底模的调整及侧模的安装→安装A0块段钢筋及预应力管道→浇注A0块段混凝土→养护→A0块段张拉压浆→A1块段施工→边跨现浇段施工→制安边跨合拢段模板、钢筋→安装临时刚性连接构造→预应力束临时张拉→浇筑边跨合拢段→养护→张拉、压浆→中跨合拢段施工→施工连续梁附属工程。

2.连续梁施工工艺及要点探析

2.1支架模板设计的要点

在支撑工程施工过程中,支撑设计工作一般包括了基础施工、支撑、纵梁设计三阶段,并根据施工地点基底情况进行了支承重量、刚性、抗拉强度以及稳定性等测试,确认整个支撑的数量,间距等数值^[2]。在支撑支架受力验算时应当考虑以下几点:一要充分考虑到支撑材料和梁体本身的重量,同时施工人员和配套施工机械设备在搬运和储存材料过程中的负载状况。二是支架在搭设过程中的方式,要考虑支架本身的变形和基地沉降等因素。同时,也要关注在浇筑过程中预应力浇筑后所产生的反力变形问题。模板必须具备相当的硬度和稳定性,能够经受在施工过程中产生的巨大振动^[3]。支架模板工程设计中,模板的结构力求简洁,在现场就可以迅速拼装,然后很快拆除,同时对各个部位的安放定位也应正确,可以经多次试验和不断的使用而不变化,从而确保了梁体的线形达到设计要求。

2.2支架搭建的施工工艺及要点

在中国高速铁路桥梁支架建设的过程中,所使用的钢脚手架主要是以碗扣脚手架的搭设为主,直径48厘米*高3.5Q235的标准杆^[4]。本连续梁支架采用直径1.5m的钻孔桩基础+1.7m*1.2m*14.2m混凝土条形基础 + φ600×12mm钢管+ 1m*1m*2cm钢板+3根I45b工字钢 + 组合式贝雷梁 + 12#工字钢分配梁+梁顶满堂支架形式。

在支撑搭建的时候其相互支撑的纵向,横向间距都要严格地根据已经审核通过的计算书确定设置,并且保证在每一支撑的下面都必须在底方木居中位置,并且必须根据工程的实际需要设置剪刀支撑。立杆的顶部必须采用可调节U形支托,并且必须事先在U形支托内按下横向的方木,又或者根据实际施工设计需要安装纵向的方木^[5]。支架搭建时,施工人员在拼装的过程中必须严密的监控竖杆的垂直程度,并合理的调节剪力强度撑支和扫地杆间的距离。施工人员在安装支架的时候首先必须将碗口放在有限位捎面上,然后再将纵横杠等插在下碗口中,以使上碗口扣压牢。施工时要严格地依照安装顺序实施,并且注意到每一搭接处的牢固程度,使得连接处比较紧密,以保证整个支架的牢固性能。在支架搭设过程中,必须达到以下几点条件:一是支架必须具备相应的抗拉强度,刚性,同时要求稳定性也必须要合格,并且要求整体脱模的简单方便。二是地面支撑浇筑时堆载预压物的重量一定要超过混凝土的重量,如此就可以提高支撑的总体承载强度了。三是在工程建设地点,支撑地基承载的强度必须符合整体建筑条件,因此针对在地面施工中可以采用明挖的方法增加地面的覆盖范围,并稳定钢管础和钻孔桩基础。四是,为可以防止支架在使用过程中发生变形,必须设定预拱度。最后,支架工地要事先作好排水,防止由于地面水分过大而影响施工品质与效果^[6]。

2.3分配梁施工与预压的施工要点

高速铁路在桥梁支架的分配梁施工过程中，需要注意每一个分配梁都必须保证在正确位置。高速铁路大桥支架预压力施工是在完成支撑构造完毕以后,为可以使支撑具有适当的支承重量,必须对支撑加以堆载预压,如此便可以确保在支架施工的时候长度和预拱度满足设计需要,增加高铁大桥支撑的强度和稳定性,所以,高铁大桥支撑的堆载预压是可以减少支撑在浇筑过程中由于承载能力所产生的非弹性变形的影响。在对高速铁路桥梁支架进行堆载预压过程中，所采取的方法主要是采用混凝土预压块整体加载的形式来进行的,整个堆载预压的过程的长度，主要是以高铁桥梁支架混凝土现浇两侧的腹层，作为基本长度并与梁重分布相对应,堆载预压次序也和支架施工次序相同,但堆载预压必须经过多个阶段来进行整个的堆载预压施工,根据施工负荷阶段进行调整。如将其设定为60%、100%、110%。每级加载完成后，观察其支撑架变形情况并形成记录。在全部加载完毕后，每6小时观察一次。且根据各阶段实现数据收集以及观察记录，此外施工人员还必须就各加压情况进行分析，以便能够有效的应对支撑变形情况。对支撑沉降速度和变化情况的统计汇总,并进行预压观察,从而数据分析支架究竟是否符合施工的规范。最后,再利用数据通过设置相应的预拱度和沉降量对支撑变形和下沉力加以抵消,最后使支撑满足并能够完成下一步施工的标准

^[7]。

2.4模板安装的要点

本工程模板采用1.8cm厚竹胶板，固定在横桥向方木上，且每块段端头处预留足够长度作为操作平台。模板材料要按受力计算书参数要求采购，进场组织验收并验收合格。模板的安装采取现场布置方式,在模板装配完成以后,作业人员要对装配部分进行严密检测,以避免尺寸偏差^[8]。内模板装配中必须小心加工,并采取对拉的方法,这样可以增加内模板的抗拉性,同时可以使用碗扣和钢管扣的方法对模板加以紧固,可以增加内模板的稳固,同时注意做好内部表面的清理工作,并涂好隔离剂。

2.5钢筋、预应力管道安装的施工要点

当梁体钢筋与预应力钢筋位置冲突时，优先适当调整梁体钢筋。施工时尽可能提前发现和避免此类问题，可采取下列措施：利用绘图软件对设计图纸中的钢筋、预应力管道、预埋部件进行三维呈现，将部件位置冲突问题汇总导出，与设计等单位提前沟通，进行图纸微调，达到实际施工中一次到位的效果；通过绘图软件将连续梁预应力管道建立模型，截取并导出剖面图，作为梁预应力管道的定位交底图，可大幅提高预应力管道的安装定位精度。

主梁钢筋、预应力管道、预埋件位置必须安装准确符合要求。本连续梁施工过程中应用了工厂定制加工的间距定位卡具、端模卡槽两种工装，实现钢筋安装精确定位。定位工装如下图：

图1 钢筋管道安装施工图

2.6混凝土浇筑的要点

混凝土浇注前组织分项工程检查小组依据验收要求进行自检，主要对支架体系的安全性（基础、支撑架、满堂架各种构件）、模板安装牢固程度、钢筋绑扎质量、预应力筋及预埋件位置、施工机具验收情况等多方面进行检查，有不足或存在隐患的地方，立即整改。混凝土浇注前，应在波纹管内插入硬塑管或其它符合要求材料作衬填，以防管道浇注过程中受损；管道的定位筋应严格按设计文件制安，并与梁体主钢筋网焊接形成整体，防止混凝土振捣过程中波纹管道上浮或破损，引起后期预应力筋无法穿束或预应力张拉时产生分力，造成质量事故。混凝土浇注过程中要合理组织好人、料、设备，分工明确，有相应的应急预案。

2.7预应力施工要点

预应力施工前，对钢绞线、钢筋、锚具、波纹管等预应力材料，千斤顶、电动油泵及压力表等设备委托有相应资质的检查单位定期进行检验和校验，检验合格后方能使用。预应力钢束在使用前必须做施工图设计说明的各种测试试验，调整实施过程中张拉控制应力参数，保证所预施应力准确。钢绞线穿束前在前端套上锥形套并均匀涂抹润滑油，利用卷扬机牵引穿束，到位后预留足够长度切除锥头。张拉过程中按要求布设测量控制点并按规定进行测量。张拉完成后预应力筋露出锚具长度应符合要求，多余部分采用砂轮机进行切除，严禁使用有损预应力筋方式切割。张拉工艺完成后尽量在24h内完成完成预应力管道压浆，不得超过48h。

3.连续梁监控量测控制要点探析

连续梁监控量测的最终目标是确保施工过程中各构件安全和成桥后结构受力和线形满足设计要求。支架现浇连续梁的监控量测工作内容主要包括理论分析预测、施工监测及施工控制三部分。

理论分析是指对连续梁施工过程中每个阶段进行分析预测。用相应软件进行计算分析，与设计图纸上理论成桥状态和施工状态对比，得出理论分析结论。

施工监测主要包括以下方面：

（1）主梁线形，包含两者的竖向、横向位移情况。主梁上的关键点均布置有测点，通过测量这些测点的标高变化和偏位并结合主墩及支架的变形情况，可以得到主梁各个施工阶段的线形，包括横向的偏位情况。由于大气温度对标高的偏位测量有一定的影响，测量控制时间一般选择在夜晚22:00-早上7:00时间内并应尽快完成。

（2）主墩及支架变形，包含两者关键点、关键截面的变形情况。主墩及支架的变形测量目的是为了更准确的分析主梁在各施工阶段的变形情况，其测量的方法同样是通过全站仪测量相关关键测点的标高进而得到变形值，测量的时间与主梁的测量时间相同，以确保各位置标高的相互校核。

主墩变形测点布置于墩顶的侧面；支架变形测点布置于支墩顶及支架梁体的跨中处，每个截面横向布置3个测点，分别位于梁轴线及外腹板处。

（3）主梁应力，温度，包含大气温度；

（4）预应力摩阻测试，包含孔道摩阻及锚口损失测试。

施工监控是整个桥梁监控的核心任务，施工过程中务必引起足够的重视并严格安装监测方案实施，使结构的线形和内力尽量符合设计要求。它包括以下三个方面的内容。

（1）误差分析和原因判断

支架变形、预应力张拉误差、混凝土弹性模量、混凝土徐变、温度对结构影响分析；水化热对应力测量的影响分析等。

（2）修改设计参数和结构计算

(3) 预告结构下阶段标高

随着施工的逐步开展，通过数据修正等方式能够提前得出主梁施工立模标高。

立模或安装标高计算公式为：

式中： —立模标高；

—桥梁结构设计标高；

—支架所发生的变形；

—某一部分结构由于后续施工阶段的影响使该点产生的变形；

—桥梁竣工后混凝土收缩徐变而引起的变形。

这里规定，正负号以变形向上为正向下为负。

（4）竣工标高

设计标高总体上服从于路线纵断面的线形设计，是桥梁竣工多年(一般为3~5年)以后，混凝土后期收缩徐变大体完成，桥梁不再发生变形，在承受一定静活载情况下的标高。

竣工标高即为桥梁刚刚竣工时的成桥标高。如果没有铺装二期恒载，后期还要发生二期恒载变形。

竣工标高与设计标高的关系可以如下公式表述：

式中： ——桥梁竣工标高；

—桥梁二期恒载产生的变形。

其余符号意义及正负号规定同前。

由于桥梁竣工后的收缩徐变是几年后才完成，所以以桥梁竣工标高来衡量桥梁的线形是比较科学的。

结束语

通过本工程施工过程，总结出大跨度连续梁支架法施工的一些基本控制点。

1）施工前的支架设计应准确，具有可操作性。

2）广泛收集支架搭设过程控制参考材料用于指导施工。

3）合拢施工是连续梁体系转换的重要环节，对保证成桥质量非常重要，施工中必须高度重视。

4）施工过程标准化，重视施工中的监控量测，及时总结。

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