韓東來
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鐵路橋梁施工環(huán)節(jié)較多,連續(xù)梁掛籃施工是其中的關鍵一環(huán),選取技術方案的合理與否將成為決定施工質量和進度的關鍵因素。對此,在鐵路工程項目中對連續(xù)梁施工質量提出較高的要求。盡管掛籃施工技術的應用效果較好,但工藝較為復雜,為全面提升施工質量,需對該項技術展開探討,總結技術要點,不僅可以加快連續(xù)梁作業(yè)速度,而且能夠提高結構施工質量,提升橋梁結構的穩(wěn)固性。
掛籃懸臂施工法是指在橋梁工程施工中,從橋梁兩側預先設置工作平臺開始采用懸臂澆筑或懸臂拼裝技術,逐漸向中段進行合龍的施工方法。橋梁掛籃懸臂施工法在施工中因具有能減少支架施工、對橋下通航影響較小、能減少施工材料等多方面優(yōu)勢,而在我國橋梁施工中得以廣泛應用。不過,其橋墩屬于非固結結構,需要在臨時性固結措施配合下施工,因此對施工技術具有較高要求。
掛籃懸臂法在橋梁施工過程中,除具有對通航影響小的優(yōu)勢外,還具有多方面的特點:①由于施工過程中負彎矩同時作用于橋墩位置,更適用于營運狀態(tài)與施工狀態(tài)受力結構較為接近的橋梁項目;②能用于懸臂施工的機具設備類型選擇范圍較為廣泛;③掛籃懸臂法在施工過程中相對于傳統(tǒng)施工方法,能夠有效降低施工成本,具有良好的經濟效益[1]。
掛籃是連續(xù)梁懸臂段施工過程中非常重要的一個環(huán)節(jié),掛籃在設計的時候需要根據橋梁的尺寸以及重量進行設計,主要采用的是鋼結構以及桁架支撐,其對穩(wěn)定性和抗傾覆性有著很高的要求,但是在施工時往往存在掛籃設計不合理,掛籃的尺寸不滿足工程精度的要求、掛籃最大承載力不能滿足重量的要求、掛籃的抗傾覆力矩不能承受傾覆要求等等問題,導致在施工時產生各種不安全的因素,影響了橋梁施工的精度和質量,也對施工安全造成了很大的影響。另外,掛籃在安裝前也沒有進行詳細的檢查和檢測工作,同樣給后期的施工造成了很大的難度。
在橋梁段施工過程中,主要工程就是進行懸臂段鋼筋綁扎和混凝土澆筑工作。但在實際施工中,存在著鋼筋布置不合理、鋼筋直徑不滿足要求、鋼筋綁扎方式不滿足規(guī)范要求、搭接長度不夠等問題。由于懸臂段的混凝土澆筑在施工時難度很大,很多施工現場澆筑質量不到位,振搗密實不滿足要求等,給橋面梁的施工質量帶來很多的不利因素[2]。還有在現澆時由于施工的技術問題,兩邊的橋面高程及平整度不滿足設計要求,給后期的施工增加了難度。
合攏是使橋梁連成整體的一個非常重要的步驟,在橋梁合攏時要求非常高的施工技術。合攏工作對橋梁的高程精度、混凝土的強度和澆筑振搗效果、內部的鋼筋綁扎及連接有很高的技術要求,但是很多施工企業(yè)對合攏部分的工作質量要求不到位,技術也比較落后,造成難以合攏或者合攏結果使兩側橋面板難以連接在一起,給橋梁質量及安全造成隱患。
在施工技術應用初期,最重要的工作內容便是篩選掛籃結構,這也是后續(xù)施工技術能夠順利應用的基礎條件[3]。在具體的工作過程中,需要注意以下幾方面。①做好基礎資料的采集工作,對于鐵路橋梁工程所在的區(qū)位條件、工程質量要求、相關建設規(guī)范等資料進行整合,從而明確工程作業(yè)期間需要遵循的規(guī)范要求。②對于力學參數進行計算,在具體的計算過程中,考慮節(jié)點荷載情況、應力分布狀態(tài)等內容,從而得到所用掛籃結構的相關參數,包括構件材質、直徑、長度等。
在鐵路橋梁連續(xù)梁工程施工過程中,結束連續(xù)梁0號塊混凝土澆筑任務之后,需要開展掛籃拼裝操作,應預先做好特定組件的預埋、預留孔洞處理工作,包括外模板吊梁、后錨和后懸吊預埋孔。在預埋操作時,必須要保證預埋組件的位置非常精準,且預留孔洞處于豎直狀態(tài),應嚴格按照標準規(guī)定設計孔洞大小和位置。按照連續(xù)梁掛籃施工操作流程,首先應對軌道系統(tǒng)進行安裝,將軌道錨安裝固定于橋面豎向錨筋之上。將5個間距50cm的錨固點放在軌道下方,并對主桁系統(tǒng)進行安裝。按照圖紙組裝菱形桁架,組裝好后進行吊裝,借助扁擔梁,對掛籃尾端開展錨鋼筋、豎向預應力鋼筋同橋墩的連接操作,并安裝懸掛系統(tǒng)。在對掛籃的懸掛系統(tǒng)安裝時,應先將中門架、豎桿進行連接,并利用側面吊架、銷軸把將懸掛系統(tǒng)同豎桿兩面耳板連接起來,同時通過螺栓還能夠把前橫梁、上弦桿的連接板連接起來。安裝護欄時,將平臺板安設在護欄中。在吊掛掛籃時需要借助兩根倒鏈(重量為10t),連接底托系統(tǒng)中前后托梁銷軸、吊桿兩大部分,之后需要對模板系統(tǒng)進行安裝,同時吊裝外側模板、外側模吊梁?;谕鈧饶_B接吊起的扁擔梁,運用的是3根精軋螺紋鋼(直徑為32mm)。
為保證連續(xù)梁掛籃設計合理,需要針對主要參數進行設計,其中包含了梁高變化范圍、最大梁寬、梁段頂板和底板單側加寬量、梁段最大重量和長度,此外,還有掛籃重量、走形系統(tǒng)、掛籃撓度、掛籃重量等。在實際設計過程中,需要達到掛籃各部件強度、剛度、穩(wěn)定性、抗傾覆等方面的要求,與此同時,還需要充分考慮到行、退簡潔性需求,按照梁體設計圖紙要求,合理把控總質量。其中菱形掛籃,在結構上受力均勻、容易拆裝錨固,具有較大的作業(yè)空間,不會對鋼筋作業(yè)造成較大影響,其變形量控制合理,這些優(yōu)點使得菱形掛籃應用較為廣泛[4]。
作業(yè)連續(xù)梁掛籃施工中,掛籃的承載力和彈性形變決定最后的施工效果,在連續(xù)梁掛籃施工中也有一定的難度,施工人員要注意三個問題:第一,如果墩頂兩側部位的施工進度相同,建議及時采用底膜加掛水箱推載的施工方式;第二,確定施工現場受力試驗點時,荷載分配要考慮鋼絲滑輪設備,當荷載數據在120%以內可以進行掛籃試驗;第三,組織彈性形變試驗,應該選擇逐級加載的方法,最大階段重點以50%為最佳,逐級增加至100%,當達到120%時可以結束。荷載加載期間要對掛籃變形進行觀察,詳細記錄觀察所得的數據[5]。
在橋梁工程中,模板系統(tǒng)組成較為系統(tǒng)復雜,具體包括以下組成部分:①底模。該部分采用橋梁模板生產廠定制的定型鋼模板,直接鋪設在底籃之上。②外模。也是采用橋梁模板生產廠定制的定型鋼模板,主要由滑梁、支撐固定骨架、外模板組成,滑梁前端懸吊在主桁上,滑梁后端吊在已澆筑完成的上段箱梁翼板上。在實際進行混凝土澆筑施工中,需要在上段已澆箱梁翼板設置錨桿,做好錨固處理。當掛籃需要向前移動時,外?;阂矔S之一同移動。后續(xù)隨著施工不斷進行,箱梁高度也在不斷變化,在這一過程中,需逐步將骨架、外模拆除。③內模。主要由內模板、支撐固定骨架組成,由于內模尺寸隨著施工不斷向前推移,內模尺寸不斷減小,本著以節(jié)約資源、減小施工荷載的目的,該橋內模采用竹膠板現場加工完成,支撐固定骨架采用方木現場加工完成,將支架固定在底模及邊模上,在混凝土達強度達到要求后拆除內支撐、將內模脫模解體,待前段箱梁底板鋼筋、腹板鋼筋、預埋件安裝完成后將內模分塊移動到位進行安裝。④堵頭模板。以箱梁外模高度為依據,以分塊、分次進行安裝。在此基礎上,再結合實際的撓度值,做好預撓度的合理設置[6]。
掛籃預壓載荷試驗是正式施工前的必要步驟,只有在確保掛籃載荷滿足施工要求的前提下,才能進入正式施工流程。預壓試驗流程通常是將鋼絞線加載于掛籃底部,其加載力由預埋在橋梁承臺內的鋼絞線提供。施工時,利用對應型號的穿心液壓千斤頂和配套設施進行張拉預加載,同步進行應力和應變儀器的數據記錄和分析,確保掛籃在后期施工中的安全性和穩(wěn)定性達到施工要求及施工的可持續(xù)運行。
①在對混凝土進行集中拌和時,一定要按照要求做好現場的調整。②按照分層設計對混凝土進行灌注,厚度控制在40cm左右。③灌注混凝土時,應該按照合理的順序,即橫隔板、腹板、底板等。④安裝混凝土導管時,務必合理控制整體的間距,保證能夠預留出1.5m的間隔。鋼筋分布密集的地段,還需要增設額外的導管,并做好入口的設計工作,直至最終恢復至指定水平。⑤選擇不同的插入式振搗器對混凝土進行振搗,在鋼筋較為疏松處,通常會使用大振搗棒。至于鋼筋密集處,則主要以小型振搗棒為主。按照施工區(qū)域的直徑大小,選擇合適的振搗棒進行處理。⑥在正式進行混凝土澆筑之前,一定要用水徹底沖洗混凝土面。選擇和原混凝土型號一致的砂漿進行攪拌,并將其均勻的鋪設在路面之上。在正式鋪筑之前還要用水進行浸泡處理,避免出現嚴重的吸水現象。等到所有的施工結束之后,選取合適的草袋和布料進行覆蓋處理,避免出現因為混凝土粘附而過松的問題。⑦澆筑頂板混凝土結束后,選擇插入式振搗器進行二次振搗工作[7]。至于頂腹板接縫處,一定要選擇合適的銜接方式進行處理,減少其他層面的影響,使其形成完整的澆筑網絡。⑧等到所有的灌注操作結束后,還要強化其他層面的養(yǎng)護,確保箱梁內側與外側的平衡。
在進入到掛籃結構的拆除階段后,需要注意以下幾點內容。第一,按照之前拼接時的順序,對于掛籃結構進行拆除,先完成籃底和模板系統(tǒng)的拆除工作,隨后再進行懸臂結構、梁結構、桁架結構的拆除工作。第二,對于拆除下來的零件,利用吊車結構將其依次吊下,在整個作業(yè)過程中,需要由專業(yè)人員進行指導,確保作業(yè)環(huán)境安全性。
綜上所述,施工效率高、成本投入少、占用空間小是連續(xù)梁掛籃施工技術最顯著的優(yōu)勢,將其應用到鐵路橋梁施工中,能夠有效提高施工效率和施工安全性。在開展鐵路橋梁連續(xù)梁施工中,要充分發(fā)揮掛籃施工技術的優(yōu)勢,綜合考慮各方面要素,明確施工重點和難點,嚴格落實各項施工工序,提高鐵路橋梁構建配置水平,從而提升鐵路橋梁施工質量及效率。