中国铁路哈尔滨局集团有限公司哈尔滨工务段 黑龙江哈尔滨 150000
摘要:随着我国桥梁建设的发展,整孔连续梁在铁路和公路桥梁中的应用不断增加,促进了混凝土连续梁施工工艺的不断完善和成熟。最常用的连续梁施工方法有悬臂施工和支架施工。根据不同的地址、环境等条件,采用合适的施工方案,能够有效保证工程施工进度,实现工程项目综合目标。通过对某单线48m+80m+48m有砟轨道预应力混凝土连续梁采用悬臂浇筑法以及支架浇筑法的施工工艺、施工工期、施工成本控制等方面进行对比,结合工期进度、现场施工条件等实际情况,优化讨论后确定施工方案。
关键词:连续梁法、悬臂现浇法、支架现浇法、施工工期、施工成本
【正文】
一、工程概况
某单线48m+80m+48m有砟轨道预应力混凝土连续梁,上跨公路,桥梁与公路斜交角度为131°41′。计算跨度为(48+80+48)m连续梁,边支座中心线至梁端0.75m,梁全长为177.5m。梁高沿纵向按二次抛物线变化,中支点处梁高6.4m,边支点及跨中梁高3.6m,中跨跨中直线段长10m,边跨直线段长13.75m。截面采用单箱室直腹板形式,顶板厚度除梁端附近外均为35cm,腹板厚40~60~80cm,底板由跨中的46cm按二次抛物线变化至根部的80cm。桥面宽度7.3m,底板宽度4.4m。箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过度,箱梁悬臂板下设置通长的滴水槽。连续梁主墩(139#、140#)设计为钻孔桩基础,桩长分别为42.5m和36m,直径1.5m,每个墩12根桩,承台底层长14m、宽10.2m、高3.0m,顶层长10m、宽6.0m、高1.5m,桥墩设计为圆端形实体桥墩,两主墩坡比为50:1,墩高分别为8.5m、7.0m。
桥梁连续梁的变形控制较为严格,梁体混凝土强度及弹性模量的要求较高,梁体混凝土龄期较长,基本需5天以上才能达到设计要求进行预应力张拉及压浆,同时铁路连续梁受到征地、交通等因素的影响,尤其是东北地区受天气影响等因素较多,而连续梁多为控制性工程,直接影响整个项目的施工进度。因此,应选择有效的施工方案,保证工程质量及施工安全的前提下,实现施工工期的要求。
二、悬臂现浇和支架现浇施工方案对比分析
1、施工节段划分
(1)支架现浇法:连续箱梁采用支架现浇法施工。边跨梁长48.75m,各分为C、B两个节段;中跨80m,分为两个B节段,139#、140#主墩顶各设一个A节段;中、边跨各设一节合龙段。全梁共计11个节段。如下图所示。
(2)悬臂浇筑法:连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工。边跨梁长48.75m,各分为10节悬浇梁段,2节支架现浇段;中跨80m,分为20节悬浇梁段,68#、69#主墩顶各设一节0#梁段;中、边跨各设一节合拢段。全梁共计47个节段。
2.主要施工流程
(1)支架现浇法:地基处理-支架搭设-底膜安装-支架预压-外侧模安装-端模安装-吊装内膜-混凝土浇筑-养护-拆端模-拆内膜-张拉-养护-压浆-封锚-拆除底膜-拆除支架
(2)悬臂浇筑法:托架安装-挂篮制作 - 0# 块施工 - 挂篮安装-静载实验 - 浇筑悬臂段-边跨托架搭设-安装边跨合拢挂篮-中跨合拢段立模浇筑-混凝土张拉压浆-安装中跨合拢挂篮-中跨合拢段立模浇筑-混凝土张拉压浆-挂篮拆除。
3.主要机械
(1)支架现浇法:HZS120型拌合机组2座、220型挖掘机一台、装载机1台、压路机1台、25吨吊车1台、12m3混凝土罐车6辆、混凝土输送泵(汽车泵)3台、张拉千斤顶8套、高压油泵4套、压浆机2台、电焊机4台、发电机2台、混凝土振捣器20套等。
(2)悬臂浇筑法:HZS120型拌合机组2座、混凝土搅拌运输罐车6台、塔吊2台、吊车2台、汽车泵2台、发电机2台、电焊机6台、张拉千斤顶8套、螺旋千斤顶98台,走行千斤顶10台、高压油泵4套、压浆机2台、灰浆搅拌机2台、卷扬机2台、混凝土振捣器20套等。
4.工程进度工期
(1)支架现浇法:总工期约 190天,主要施工为:基础处理30 天,支架安装预压50天,A段施工25天,B段施工35天,C段施工25天,边跨合龙10天,中跨合龙10天,其他5天,以上工序部分搭接施工。
(2)悬臂浇筑:总工期需约260 天,主要进度指标为:挂篮安
装、调试15 天,0#块施工 50 天,悬浇、直线段施工 145 天,边跨合拢 35 天,中跨合拢 10 天,挂蓝拆除 5 天。以上工序部分搭接施工。
5、施工工艺比较
(1)支架现浇法:该施工方式是在支架施工前对除沥青路面外的地基全部进行换填和加固处理,地基处理后再搭设满堂支架,支架完成后浇筑梁体混凝土,梁体混凝土养护达到混凝土强度后,脱侧模,完成预应力张拉压浆,拆除底膜及支架。支架法施工工艺简单,便于施工,对施工场地要求低,可以平行作业,利于工程进度,施工后由于不中断主筋,梁体整体性好,能最大程度减小施工对交叉路口通车的影响。缺点是预应力混凝土梁会引起较大的应力损失。
(2)悬臂现浇法:该方法是从桥墩开始,进行0#块现浇施工,挂篮施工后,两侧对称节段的梁段现浇施工,全部悬浇梁段施工完毕后,完成边跨合龙段施工以及中跨合龙段施工,最后完成桥梁结构体系转换及桥面附属施工。缺点是桥梁在施工过程中产生负弯矩,桥墩也要承受施工中产生的弯矩,因此悬臂浇筑法施工应在运营状态的结构受力与施工状态的受力比较接近的桥梁中选用。墩与梁非固结的预应力混凝土桥梁,施工过程中存在结构体系转换。
6、经济成本比较
从上表看出,悬臂浇筑法每延米约为41045万元,支架现浇法每延米约为54672万元。悬臂浇筑法较支架现浇法节省成本约241万元,主要原因为支架现浇法虽不需要大型的起吊和运输设备,施工机械设备投入小,但物料和人工的投入较悬臂浇筑法增加较大,混凝土的综合成本较悬臂浇筑法多出约270万元。
三、.综上所述
现浇支架法:工期短,利于赶工期,适于桥高度低、桥下无通行、通航要求,地质情况好,施工工艺简单,搭设及拆除较为简便,操作的空间大,施工无需预制场地,不需大型起吊和运输设备,桥梁整体性好,梁体主筋不中断。缺点是预应力混凝土梁由于混凝土收缩和徐变会引起较大的应力损失,施工中支架模板及混凝土耗用量大,费用较高;预应力孔道较长,预应力张拉及压浆难度较大,需投入较大的人力物力等资源。
悬臂现浇法:工期较长,适用于桥梁高度高,跨公路、江河等各种工况,挂篮投入较大,梁体有接缝,同时对梁体线性控制要求高,预应力张拉压浆次数多,在施工过程中容易产生负弯矩,桥墩也要承受施工中产生的弯矩。墩与梁非固结的预应力混凝土桥梁,采用悬臂浇筑法施工时应采取措施,使墩与梁临时固结,施工过程中存在结构体系转换。但悬浇段挂篮施工标准化施工程度更高,分段悬臂浇筑法施工工艺简便,结构整体性好,施工时不影响桥下交通。
四、结束语
预应力混凝土连续梁在施工时应具备各种施工条件,各桥墩可同时进行施工,既能有效合理的利用资源,同时可以确保施工工期的兑现。
支架浇筑法所用施工天数少于悬臂浇筑法,但其施工投入的人力、物力、财力等资源大于悬臂浇筑法。在工期紧张、条件允许的工程中,连续梁可采用支架浇筑法施工,反之宜采用悬臂浇筑法施工。
参考文献
[1]《铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南》TZ -324-2010
[2]《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》(TB 10110-2011)