鋼管貝雷梁高支架體系在鐵路現澆梁施工中的應用

周 興

(中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北 涿州 072750)

0 引言

某鐵路工程中南山大橋跨越村道、河流，起伏明顯，共13跨，42孔簡支梁與1孔連續梁?，F澆梁位于車站道岔區，由五線漸變為二線，其中張家界臺-7#跨為五線梁，7#～9#跨為變寬簡支梁。五線梁由左右到發線梁、左右站臺梁、正線梁組成。各梁型不統一、標高不統一、變寬簡支梁和連續梁梁截面與標高漸變、工期緊張，因此，需要一套更安全、更經濟、更高效的方法，以保障施工順利開展。

1 施工方案的選取及優化

1.1 方案的選取

逐段懸臂掛籃現澆、移動模架現澆、支架現澆是目前鐵路現澆梁施工常見的3種施工工藝[1]。其中，傳統的支架現澆工藝又分為滿堂支架現澆與鋼管貝雷梁支架現澆。結合本工程條件對這幾種施工方法進行對比分析。

1)若使用掛籃或移動模架現澆工藝，桁架軌道間需平行，平移推進模板。本工程中大橋存在變截面梁，無法使用掛籃或移動模架標準段模板，且不能平行推進。

2)移動模架占地大，拆卸不便，僅可施工該橋7孔梁，經濟效率低。

3)該橋存在多種梁型，使用掛籃或移動模架需要多套定型鋼模板，經濟不可行。

4)該橋五線梁作業場地局限性大，站臺梁、到發線梁、正線梁相互制約，移動模架或掛籃僅能滿足一個工作面施工，施工周期長。

5)該工程場地勢起伏明顯，單跨高差可達25 m，跨越村道、河流，梁底距地面高度約60 m，無法使用滿堂支架體系。

綜合各現澆梁工藝，從經濟性、實用性、操作便利性、工期及可靠性等方面進行對比，選用鋼管貝雷梁支架體系。

1.2 方案的優化

鋼管貝雷梁支架體系亦存在施工速度慢、成本高的問題，有一定的實施困難[2]，需對其進行深度優化。

1)在傳統鋼管貝雷梁支架體系的基礎上加設盤扣支架，調整各梁底部標高，可實現五線梁鋼管貝雷梁支架同步搭設與共用，減少鋼管使用量，使架體搭設與梁部施工形成流水作業，加快施工進度。同時，加設盤扣支架以解決同跨五線梁標高不統一、梁型不統一、梁截面與標高漸變的問題，運用靈活多變。

2)采用墩身頂部預埋雙拼工字鋼代替傳統墩旁2排鋼管支架，可減少31%鋼管使用量，降低材料成本。

3)采用抱箍螺栓連接代替傳統方案中純焊接形式，使支架體系實現裝配化循環使用。

4)五線梁共用一套支架體系，加強其整體性，實現大跨度、超高墩施工。

2 實施方案

2.1 施工工藝

鋼管貝雷梁及盤扣支架方案的實施分為4個階段，即基礎處理階段、鋼管立柱安裝階段、貝雷梁安裝階段和盤扣支架安裝階段。實行流水作業，每個階段驗收完成后進入下階段施工。鋼管貝雷梁高支架施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 鋼管貝雷梁高支架施工工藝流程圖

2.2 施工流程

2.2.1測量控制

測量定位鋼管立柱基礎位置，當現場承載力不滿足要求時需要換填壓路機將其壓實平整。根據梁底標高、原地面標高計算鋼管立柱高度及沙箱高度(提前計算及加工)，在經濟條件允許下，根據現場調節鋼管數量、原地面高差(存在硬巖不易破碎，需要加高基礎)及排水情況，保證綜合調整換填后的地面高程及鋼立柱高度。

2.2.2鋼立柱基礎施工

基礎砼采用C30混凝土，設計截面尺寸為1.8 m×0.8 m。鋼筋骨架安裝，四周設水平筋，采用Φ20螺紋鋼，間距為30 cm，箍筋采用C10 mm螺紋鋼，間距為25 cm。鋼筋安裝完成后進行法蘭盤預埋，準確測量定位法蘭盤位置。法蘭盤直徑為830 mm，盤底鋼筋保證焊接質量，法蘭盤頂平整度應控制在2 mm以內，確保后期鋼管立柱安裝時與法蘭盤密貼，受力均勻且垂直。在法蘭盤中心開孔，直徑稍大于手提式振搗棒，混凝土澆筑時插入法蘭盤預留孔，確保法蘭盤與混凝土的連接性。鋼立柱基礎混凝土澆筑過程應完整，充分養護。條形混凝土基礎周圍設置40 cm×30 cm排水溝，將地表水引排并遠離支架基礎[3]，防止積水浸泡地基，經過驗收后進入下道工序施工。

2.2.3鋼立柱安裝

鋼管立柱安裝以垂直度和整體性為控制原則。鋼管立柱標準節段長度為6 m，規格為Φ609×16 mm(帶法蘭，可裝配，連接采用8.8級高強螺栓Φ25×90 mm)，鋼立柱垂直度不大于1%，在吊裝前確定抱箍位置并安裝，鋼管立柱間每6 m設置順橋向連接桿、橫橋向連接桿及剪刀撐，連接桿件均采用16a槽鋼與抱箍螺栓連接，順橋向連接桿采用16a槽鋼焊接桁架或150鋼管。鋼立柱同步搭設梯籠、作業平臺及防護通道。根據基礎施工時控制得到的鋼管立柱高程，完成鋼支柱安裝前加工沙箱(直徑70 cm，高40 cm，厚2 cm，上下鋼板為2 cm)。沙箱盡可能采用干燥、潔凈、粒徑均勻、流動性強的砂子。鋼立柱安裝完成后復測標高，根據復測標高往沙箱內注入砂子，并多填入2 cm左右厚度，為后期預壓、預拱度設置提供操作空間。鋼管立柱立面連接如圖2所示。

圖2 鋼管立柱立面連接

從經濟性方面考慮，優化傳統方案，減少鋼管立柱用量，每跨梁跨中設置2排鋼支撐，墩身施工時埋設雙拼40b槽鋼挑梁代替原墩旁鋼柱，間距為90 cm，每側22個，墩內埋入深度90 cm，外露70 cm，每道挑梁槽鋼內設置3組肋板。鋼立柱安裝驗收完成后進入下道工序施工。

2.2.4貝雷梁安裝

鋼管立柱頂上以雙拼45a工字鋼為大橫梁，在大橫梁兩側設置限位板，避免貝雷梁吊裝作業時橫梁側傾。橫梁上布置縱梁(單層普通型321貝雷梁)，貝雷梁位于鋼立柱上方處采用20槽鋼做加強桿，U型螺栓做連接件抱緊貝雷片。

正線梁、到發線梁、站臺梁梁縫為2 cm，需在正線梁模板拆除后進行到發線梁施工。正線、到發線梁、站臺梁梁底存在高差，后續梁底布設方式如下。

1)正線梁布設時，在貝雷梁上布置小橫梁(16工字鋼，縱向間距90 cm)；在小橫梁16工字鋼上鋪設10 cm×10 cm方木，方木在腹板的區間距為15 cm，在箱式區的間距為30 cm；最后在縱向方木上鋪設1.6 cm竹膠板作為箱梁底模，進行支架預壓。

2)到發線梁布設時，在貝雷梁上布置分布梁(40工字鋼，縱向間距90 cm)；在分布梁上方布置小橫梁(16工字鋼，縱向間距90 cm)；在小橫梁16工字鋼上鋪設10 cm×10 cm方木，方木在腹板區的間距為15 cm，在箱式區的間距為30 cm；最后在縱向方木上鋪設1.6 cm竹膠板作為箱梁底模，進行支架預壓。

3)站臺梁布設時，在貝雷梁上搭設盤扣架，盤扣鋼管支架具有組拆方便、整體穩定性好、變形小的特點，可根據現場的施工要求，組成不同的組架尺寸、形狀和承載能力的單雙排腳手架，支撐架，支撐柱等多種功能的施工裝備。接頭靠自身重力具有雙向自鎖能力，作用在橫桿上的荷載通過盤扣傳遞給立桿，盤扣具有很強的抗剪能力[4]。立桿連接是同軸心承插，節點在框架平面內，接頭具有抗彎、抗剪、抗扭力學性能，結構穩定，承載力大。盤扣架高2 m，頂托拉線調至梁底標高。在盤扣架頂托鋪設10 cm×10 cm方木，方木在腹板區間距為15 cm，在箱式區的間距為30 cm。最后在縱向方木上鋪設1.6 cm竹膠板作為箱梁底模，進行支架預壓。

4)預壓完成后出具預壓成果報告，分析支架搭設是否合理，支架強度、剛度、穩定性是否滿足要求。通過預壓可有效消除支架與地基的非彈性變形。測定支架與地基彈性變形，根據預壓結果設置預拱度，通過沙箱預留高度放沙調整支架整體高度至適合高程后進行梁部施工[5]。

3 質量控制要點

4 安全保護措施

鋼管貝雷梁高支架體系施工危險系數高，高空作業時，要設置爬梯及安全防護網進行封閉。搭設平臺作業，佩戴安全帶，掛好安全帶鉤，并安裝好安全防護欄桿和防護網。作業平臺的腳手板要固定牢靠，防止挑頭板出現。梁頂作業平臺外圍設置1.2 m高欄桿，并加設防護網，底部設檔腳板[6]。高空作業人員要定期進行作業前體檢，高空作業時嚴禁拋物，6級以上雨雪、大風天氣嚴禁作業。禁止酒后上崗作業。

5 結束語

鋼管貝雷梁高支架體系采用墩身預埋方案使鋼管立柱使用量減少31%。鋼管立柱加設盤扣支架解決了道岔多線梁標高不統一、梁型不統一的難題，操作簡單、穩定可控，使同跨多線梁支架同時整體安裝，分段施工，大大縮短工期形成流水作業面。鋼管立柱連接桿件通過抱箍螺栓連接形成裝配式施工，避免焊接質量不可控、連接桿件一次性使用造成的浪費。對比傳統鋼管貝雷梁、掛籃及移動模架，在車站道岔區、變截面梁體、跨度大、高差起伏明顯、使用量大的條件下更安全、高效、經濟，為今后高支架體系在鐵路現澆梁中的施工提供重要參考。