无锡市新光路跨越沪宁铁路工程Ⅱ标段,上跨铁路里程为京沪下行K1331+970,以53.5 m大跨度简支T梁跨越沪宁铁路和南门货场。预制梁均为预应力混凝土T梁,宽34.5 m桥面横向共布置14片梁,梁间距2.5 m;预制T梁顶板宽2 m,厚度为15~30 cm,腹板厚度为22~60 cm,马蹄宽60 cm,高28 cm,纵向湿接缝宽50 cm,设置9道横隔板,T梁顶板做成2%的横坡,T梁最大质量达219 t。
无锡市新光路上跨沪宁铁路工程Ⅱ标大跨度T梁利用沪宁铁路围墙与无锡锡旺物业公司之间的场地进行现场预制,在枕头梁上预埋T梁横移钢板轨道,T梁预制好后用自制移梁机通过钢板轨道横移到纵移轨道处,再利用移梁机自带油顶及转向装置将T梁在转换区由横移变为纵移,通过纵移轨道将T梁运到高低龙门吊内,利用高低龙门吊将T梁提到箱梁顶,通过箱梁顶纵向移梁完成喂梁,再利用JQG250 t/55 m型架桥机完成T梁的架设。T梁架设前完成2×34 m和3×30 m两联连续箱梁施工作为喂梁通道。T梁架设完成后利用钢筋挂篮进行横隔板现浇段施工,然后再进行纵缝现浇段的施工。
2.2.1 预制场的建设
跨铁路预制T梁长53.5 m,共14片,由于运输不便,须在现场预制,因此梁预制场建设成为本工程按期完工的重要节点。预制场施工工序叙述如下[1-4]:
1)预制场内垃圾外运及障碍物拆除、迁移。
2)根据设计院提供的T梁图纸和预制场平面布置图对预制场边线、施工通道和台座位置进行准确放样。
3)根据预制场地基加固平面布置图采用φ600 mm高压旋喷桩对预制场进行地基加固。高压旋喷桩施工时严格按照施工工艺和规范要求控制施工质量,地基加固的质量直接影响着T梁预制施工的成败。
4)地基加固施工完成后进行清表、整平并碾压,用灰线撒出移梁轨道基础、枕头梁和台座的位置。
5)台座和枕头梁施工。预制梁台座采用混凝土结构,宽度0.6 m,高度0.22 m,沿台座纵向铺设4根通长φ12 mm钢筋,间距为20 cm,同时每隔0.5 m设置1道φ10 mm水平筋。台座顶面进行打蜡处理作为T梁底模,台座间距4.6 m。移梁轨道处采用砖砌可拆除台座和移动钢底模,在台座侧面距地面10.5 cm处,每35 cm采用PVC管预留φ7.5 cm圆孔,作为预制梁时用来固定模板的对拉螺杆的预留孔(图1)。枕头梁结构宽4 m,采用钢筋混凝土结构,由纵向主筋、架立筋和箍筋组成钢筋骨架(图2)。
6)纵横移轨道。纵横移轨道采用宽1.2 m,厚2 cm的钢板,横移轨道布置在枕头梁中间,轨道中线与枕头梁中线重合,纵移轨道布置在钢筋混凝土基础上,平整度均要求小于5 mm。在钢筋混凝土枕头梁和钢筋混凝土基础浇筑时预埋20 cm×10 cm×2 cm的钢板,用于与横移轨道焊接。
图1 台座示意
图2 枕头梁示意
7)龙门吊施工。高低龙门吊采用贝雷片组装而成,总宽18 m,地面基础采用4 m×2 m×1 m的C30钢筋混凝土扩大基础,布置2层主筋,上层采用φ20 mm钢筋,下层采用φ22 mm钢筋,采用φ10 mm箍筋组成钢筋骨架,连续箱梁桥面上采用6 m×2 m×0.2 m路基箱扩大基础。
2.2.2 T梁的预制
大跨度T梁预制关键是混凝土的浇筑和预应力的施工,T梁严格按照架设顺序进行预制。
1)底模施工。底模采用混凝土台座表面打蜡结构,两侧与腹板模板相接的拼缝处采用双面胶封堵。移梁轨道基础处长1.2 m底模采用活动钢底模,便于T梁移运脱离台座。
2)绑扎钢筋骨架。预制T梁钢筋骨架在台座上绑扎成型,尺寸必须准确,为预应力管道(波纹管)定位提供准确依据。绑扎钢筋时先绑扎马蹄钢筋,再搭设支撑架绑扎腹板钢筋,待侧模板立好后,绑扎面层钢筋;为了满足移梁要求,在53.5 m T梁端部1 m、高度1.7 m处预留φ7.5 cm的预留孔。
3)安装预应力筋。根据图纸进行波纹管的准确定位并使用定位钢筋固定,在台座侧面直线段每50 cm、曲线段每30 cm标识波纹管的纵横距,以便于波纹管精确定位。为防止浇筑混凝土时漏浆,波纹管接头处采用接头管并用胶带包裹。
4)安装侧模。侧模和横隔板模板采用500 kN汽车起重机进行安装,模板组合拼缝处用发泡剂封堵,防止漏浆影响预制梁的外观质量。加强模板的支撑,防止混凝土浇筑时产生跑模或倾斜。
5)混凝土浇筑与养护。预制T梁混凝土浇筑时使用串筒,以防止混凝土离析,将混凝土落差控制在2 m以内。混凝土分层、阶梯形入模浇筑,分层厚度40 cm。混凝土浇筑前先预算混凝土入模数量所浇筑的长度,然后再浇筑。混凝土振捣采用插入式振动棒和附着式振动装置相结合的方式,共布置7根振捣棒,在侧模板上设置附着式振动装置,距梁底部50 cm和150 cm处各设置1道,间距3 m,模板两侧和上下2排均梅花形布置。混凝土采用自然养护,浇捣完成后立即覆盖土工织物,由专人浇水养护,保持混凝土表面湿润。混凝土达到拆模强度后进行模板拆除,先拆除横隔梁处模板,拆除后利用枕木抄垫其下部并用大头塞塞紧。拆除侧模和翼模后用枕木支撑T梁,保证T梁稳定,支撑及抄垫见图3。
图3 支撑及抄垫示意
6)预应力张拉和压浆。预应力筋张拉采用张拉力和张拉伸长量双控,油泵千斤顶和压力表配套使用,按照设计要求顺序进行张拉,测量各分级加载时的累计伸长量,并作好现场张拉记录;预应力筋张拉完毕后48 h内进行真空压浆,压浆前采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气,使孔道内产生-0.06 MPa的真空度,然后用压浆泵将水泥浆从孔道的另一端压入,当排气阀流出的水泥浆稠度与压入孔道内的浆体相当并持压l~2 min后即完成压浆。
本工程大跨度T梁架设需同时封锁桥下所有铁路线路,架桥机整机过孔3次、14片T梁架设14次,架梁共需车站、工务、电气化等部门配合封锁线路17次。
2.3.1 架桥机过孔
JQG250 t/55 m型架桥机拼装长度为98 m,整机质量328 t,架桥机过孔时悬臂挠度38 cm,架桥机悬臂底与电气化电缆承力索的距离>2 m,满足安全要求,过轨施工需封锁桥梁下方所有铁路。
2.3.2 T梁纵横移及提梁
T梁横向运输利用新制的移梁机承梁(图4),推动力为液压顶推机,横移和纵移时的顶推机同步运动,当产生偏差时,利用顶推机单动进行调整。T梁横移至纵移轨道处,利用移梁机自带油顶及转向装置将T梁在转换区处由横移变为纵移,并通过轨道纵移至高低脚龙门吊内。T梁移动前先将钢板轨道铺设并固定在混凝土基础上,再根据安装液压顶推机时的移动中心线位置在钢板上安装固定P43钢轨,2条P43钢轨的中心线平行铺设,P43钢轨为液压顶推机提供支点并起到限位的作用。在换向区域处设置短钢轨,便于频繁的拆卸安装工作,纵移方向长2 m,横移方向长4 m。T梁经横纵移至高低龙门吊内后,利用高低龙门吊提梁上桥(图5)。
2.3.3 T梁架设
喂梁轨道轨距2.36 m,钢轨中心选择在现浇箱梁左侧第1、2条腹板中间,以满足运梁小车及T梁的荷载。喂梁时,每台运梁小车用2个50 kN拉链葫芦将T梁捆扎固定在台车上,并用三角钢支架支撑牢固。
图4 移梁机示意
图5 高低龙门吊示意
跨越沪宁铁路架梁前,做好封锁架梁前的各项准备工作,封锁开始后,前天车和后端运梁平车同步向前纵移,当T梁后端到达后置天车下方时,停止前移,后置天车吊T梁后端,吊起后继续前移直至到位,缓慢将T梁下落至支座上5 cm左右时再横移并精确对位,T梁准确就位并做好支撑固定后再卸钩。
2.3.4 横隔板及纵缝后浇带施工
铁路跨53.5 m T梁每片均有9道横隔梁,横隔梁高2.75 m,湿接缝宽度为0.5 m,横隔梁最低处距梁底面9.4 cm,横隔板布置在铁路正线建筑限界之外,最大横隔板间距为12 m。横隔板湿接缝采用钢筋挂篮的施工方法,待T梁架设完毕后,在相邻2片T梁的内侧对称设置2个挂篮,挂篮长度超过T梁底10 cm,挂篮顺线路方向用木板或绝缘板进行封闭,垂直线路方向用密目网进行封闭,横隔梁模板用对拉螺杆固定。
横隔板湿接缝施工完成并拆除模板后施工纵缝后浇带,由于在电气化铁路上方施工,后浇带模板在混凝土浇筑完后底模无法拆除,纵缝后浇带施工采用镀锌钢板底模并与混凝土同时浇筑,合为一体。
一片53.5 m梁重为2 200 kN;钢筋混凝土重度26 kN/m3;台座素混凝土重度25 kN/m3。高压旋喷桩基础平均压力取值为280.7 kN/m2,则:
1)台座基础受力为3 594.5 kN,则基础平均压力设计值为3 594.5÷53.4÷0.8=84.1 kN /m2。考虑安全系数为1.3,台座下每平方米布置1根桩满足承载力要求。
2)枕头梁移梁时受动荷载,安全系数取1.5,受力面积为2.3 m×4 m×2 m,平均压力为4 080.6 kN,则基础平均压力设计值为4 080.6÷2.3÷4÷2=221.8 kN/m2,枕头梁下每平方米设置1.5根桩满足承载力要求。
1)桥机过孔时抗倾覆力矩计算:根据架桥机55 m的最大工作跨度计算得抗倾覆系数为2.185,符合要求。
2)边梁架设配重计算:考虑到T梁架设时的稳定性,配重以肋板宽22 cm处的中横隔板计算,边梁每个横隔板钢筋质量为0.134 t;边梁每个横隔板混凝土质量为1.117 t;则横隔板处每块混凝土配重为0.134+1.117=1.251 t。
无锡市新光路Ⅱ标大跨度T梁跨铁路施工的顺利完成,为今后类似工程的施工积累了经验,现将施工中的技术要点总结如下[5-8]:
1)在T梁预制场建设中,综合考虑后续架梁的要求,做好预埋件和预留孔的设置工作,并采取活动底模和打蜡底模的新型台座形式,在满足施工的同时,既加快了工期,又节约了成本。
2)在T梁预制施工中采取了预应力管道精确定位的技术措施和插入式与附着式振捣器相结合的混凝土振捣工艺,保证了大跨度T梁现场预制的质量。
3)在预制T梁纵横向运输和提梁施工中,使用了自制的移梁机和高低龙门吊,实现了T梁纵横移的转换和提梁上桥,减少了大型机械设备的投入和施工工序,进而节约了成本。
4)在T梁跨铁路架设施工中需重点做好盖梁全长、横向空间余量、对应支座间距离和梁长等复核工作和封锁的安全防护工作。
5)T梁横隔板后浇带施工采用自制的钢筋挂篮,安全可靠且施工方便,T梁纵缝后浇带施工底模采用镀锌钢板,避免了拆模的安全风险,这些措施既方便了施工,又缩短了工期。
[1]巩文刚.50 m后张法预应力T梁预制施工技术探讨[J].科技信息,2009(9):309-310,315.
[2]赵国鹏.50 m大跨度T梁预制关键性工序施工技术[J].公路交通科技:应用技术版,2013(6):185-188.
[3]关大壮.跨铁路桥T梁架设方案简析[J].北方交通,2012(1):41-43.
[4]马生龙.大跨度跨河预应力混凝土T梁场内运输及架设施工[J].甘肃科技纵横,2013(5):104-106.
[5]湛龙.斜坡码头大跨度预应力T梁施工技术[J].中国水运:下半月,2014(10):283-284.
[6]董俊锋.浅谈高速公路桥梁大跨度后张法预应力T梁施工技术[J].中国科技博览,2012(6):97.
[7]刘江川.客运专线无砟轨道大跨度预应力混凝土T构墩梁固结处局部应力分析[J].铁道标准设计,2015(3):74-77.
[8]王琨.雪张法预应力T梁的质量控帝[J].交通世界,2014(11):124-125.
Construction Technology for Long-Span T Girder Spanning Above Existing Railway