客运专线箱梁架设施工技术研究.docx
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客运专线箱梁架设施工技术研究
客运专线箱梁架设施工技术研究
摘要
随着国民经济的发展,高速铁路客运专线建设不断加快。
与普通铁路相比,高速铁路客运专线上的桥梁所占线路总长比例大,并且高速铁路较之普通铁路上的桥梁要求具有更大的刚度,所以桥梁上部结构多采用预应力砼结构,并大量采用箱形截面梁。
本设计结合石太客运专线预制箱梁施工控制技术的经验,对双线整孔简支箱梁的安装设备和工艺流程进行了详细论述,为高速铁路预应力混凝土简支箱梁制造质量提供了保证。
关键词:
高速铁路箱梁预制支座客运专线
Abstract
Withthedevelopmentofnationaleconomy,theconstructionofthehigh-speedrailwayofPassengerlineisaccelerating.Comparedwithordinaryrailways,bridgestakelargeProportionofthetotallengthofthehigh-speedrailwayofpassengerline,andrequireagreaterstiffness.Therefore,pre-stressedconcretestructuresaremostlyadoptedinsuperstructuresofbridges,andboxgirdersarelargelyapplied.Thus,thesubjectsoftheconstructiontechnicalcontrolofboxbeamprefabricationforpassengerspeciallinearesignificantbothintheoryandpractice.Thedesignpre-Shijiazhuang-TaiyuanPassengerDedicatedLineControlboxconstructionexperienceinstallationofdouble-tracksimplysupportedandmonolithicboxbeams.
KeyWords:
high-speedrailwayboxgirderbeamsprefabricatedbracketspassenger-carryingspecialline
1架梁施工控制要点
图1-1架梁施工控制要点
目前高速铁路不论使用哪种主流架桥机,架梁工作均主要有6个工序:
装梁、运梁、喂梁、落梁、支座锚固、架桥机过孔。
架设箱梁工艺流程。
2架设准备
2.1架设要求
各种类型架桥机的安装、调试和架梁作业前应编制相应的架设工艺和安全质量保证措施,并符合现行TB10213铁路架桥机架梁规程要求。
2.2成品箱梁外观检查
(1)成品箱梁架设前由制梁单位向架梁单位提供《箱梁制造技术证明书》,并共同对成品箱梁外观进行检查。
(2)成品箱梁外形尺寸及外观质量检查应符合《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》中表6.1.1222及表6.1.1223的规定。
(3)交接地点:
制梁厂按照箱梁架设顺序及时间提前将箱梁横移到位,然后双方进行交接,交接完成前的破损由制梁厂负责。
2.3梁下工程交接
(1)箱梁架设前由业主组织架梁单位、梁下施工单位、监理,对梁下工程进行交接。
(2)混凝土墩台交接前,墩台施工单位应对全桥中线、高程、跨度贯通测量,将相关资料移交架梁单位。
并用墨线标出各墩台中心线、支座十字线、梁端线及锚栓孔位置。
(3)梁下工程交接内容见表2-1。
表2-1混凝土墩台允许偏差和检验方法
项目
允许偏差mm
检验方法
墩台前后、左右边缘距设计中线尺寸
±20
测量检查不少于5处
表面平整度
5
1m靠尺检查不少于5处
两支承垫石顶面高差
4
测量检查
支承垫石顶面高程
0
-10
测量检查
预埋件和预留孔位置
5
测量检查
(4)箱梁在运架前,梁下施工单位应及时清除路基、桥梁墩台上的障碍物。
①确认设备已通过技术监督部门的审查认证,并具有产品合格证和形式试验报告单。
②确认设备已通过桥涵及路基设计单位的施工荷载验算。
③确保所有机组人员均已培训合格,并持证上岗。
④运架前设备操作员检查制动器、限位开关和紧急制动开关,保证其处于完好状态。
⑤设备操作员检查发动机、电气装置是否处于完好状态。
⑥机组人员检查钢丝绳是否处于张紧状态,卷筒槽、滑轮内的钢丝绳缠绕是否正常。
⑦机组人员检查设备及墩台上有无遗留工具和其他物件,以免在作业中坠落造成人员和设备事故。
2.4存梁位支座安装
2.4.1原材料检查
一般为日后维护考虑,支座采用可调高盆式支座。
进料时应检查支座型号、外形、上下板间连接杆件、外观质量并向监理提交合格证书或质量保证书。
领取所需规格、型号的支座,认真检查支座外形、外观质量、注意配件是否齐全。
在搬运过程中要轻拿轻放,避免损伤支座,影响外观质量。
2.4.2制作石棉垫板
垫板采用4mm厚石棉板,按支座上座板尺寸大小剪裁成形。
要求与支座上座板尺寸大小一致,边缘整齐,无飞边掉角,4个螺栓孔与上支座板孔眼重合。
2.4.3安装前复检
上支座板前再一次检查预埋钢板平整度,螺栓孔中心距垂直度,清除锈渍、涂油。
2.4.4安装支座
(1)线下施工单位提供中线、标高控制点,并提交铁程检表,在墩顶划出支座中心线及预留孔位线,提前将支撑垫石凿毛,预留孔清理达到要求深度及尺寸,垫石顶面四角高差不得大于2mm。
(2)本线使用83582Ⅱ型系列,自带油腔。
为方便以后调高支座,安装时应将支座油嘴置于横桥向外侧。
(3)提前检查线下施工单位墩顶预留锚栓孔位置及尺寸是否正确。
直径为套筒直径加60mm,深度为套筒长度加60mm,预埋锚栓孔中心及对角线位置偏差不超过10mm。
(4)在支座安装前工地应检查支座连接状态是否正常,但不得松动连接螺栓。
(5)分清固定支座与横向、纵向、多向活动支座的安放位置。
(6)安装流程
①将钢轨焊接成的4个支座工作平台用水平车推至指定位置。
打开支座盒,按照顺序将支座安装放在工作平台上。
②利用提梁机大致对准提升的梁体底部支座预留孔与上支座的螺栓。
下落梁体,安装支座在预制箱梁的底部,上支座板与梁底预埋钢板之间不得留有空隙,拧紧支座锚螺栓。
③凿毛支座就位部位的支撑垫石表面,清除预留锚栓孔中的杂物,并用水将支撑垫石表面浸湿。
④安装灌浆用模板,灌浆用模板采用预制钢模,底面设一层4mm厚橡胶防漏条,通过膨胀螺栓固定在支撑垫石顶面。
⑤架梁之前在一孔梁4个支撑垫石旁摆放千斤顶。
⑥进行架梁施工,利用架桥机调整梁体位置和高程,使螺母对准支撑垫石上预留锚栓孔,用薄型液压缸调整支点反力,使每个支点反力不超过4个支点平均反力的5%,拧紧薄型液压缸的锁定螺母。
⑦采用流动性非常强的灌浆材料灌注。
在支座与支撑垫石之间进行重力式灌浆。
支座底板与支撑垫石顶面之间留有20mm~30mm间隙。
灌注支座下部及锚栓孔处空隙。
灌浆过程中应从支座中心部位向四周注浆,直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止,灌浆时,不允许中间缺浆。
⑧安装支座时应按设计文件和技术交底的要求将多向活动支座、纵向活动支座、横向活动支座、固定支座进行定位安装。
对i>4‰的支座上的箭头方向与上坡方向保持一致,紧固上座板螺栓,使支座上座板及石棉板与梁底预埋螺栓板密贴,保证支座方向、搭配、紧固度符合技术验收标准。
3运梁
3.1运梁前检查
运梁车行走前确认运梁车所通过的线路和结构允许承受运梁车的荷载。
重点检查制动装置、限位开关、轮胎压力、驱动轮等重要部位是否处于完好状态,箱梁摆放位置是否正确。
先将粱从装粱台座提起,前后吊点高差不得超过100mm;两台龙门吊行走、同步落粱。
当粱下落至距运粱车支座顶面2~3mm时,停止落粱,进行装车对位。
位置对准后,起升运粱车走行轮伸缩油缸,使运粱车支座顶在粱底。
驾驶员根据控制显示屏上油缸组压力数据(△p<5%)调节粱体居中放置。
粱装好后,拆除吊具并移走龙门吊。
图3-1提梁区布置区(单位:
m)
3.2途中行驶
运梁车装箱梁启动、起步应缓慢平稳,严禁突然加速或急刹车。
启动运车粱导航系统,沿粱面导航线(粱中心刷15cm的白色反光漆)行驶,确保运粱车走行不会偏移中心。
运粱车接近架桥时机调整方位,然后准确地驶入架桥机腹部吊点距离中车5m的位置。
重载运行速度控制在5km/h以内,曲线、坡道地段应严格控制在3km/h以内,当运梁车接近架桥机时应一度停车,在得到指令后才能喂梁。
图3-2架桥机处于待作业状态
图3-3运梁车驶至喂梁位置
3.3巡视监护
在运行过程中派专人加强巡视,观察监护运行路基障碍物情况、路基受力变化情况、箱梁平衡状态、轮胎受力情况以及减振油缸工作状态,遇有路面高差过大或桥缝错台严重时,应停车进行处理后再行驶。
4箱梁架设
喂粱:
运粱车前行至中车30cm时自动停车。
将运粱车前后4个液压支腿支撑在桥面上,起升转向架起升油缸,使运粱车与中车高度基本相同。
1#、2#桁车就位后,安装2#桁车吊具(前端),起吊箱梁前端,使支座底比中车顶高出5~10cm。
2#桁车与运粱车驼粱小车同步前行,粱后吊点运行至中车8m位置停车,解除同步信号,安装1#桁车吊具,起吊后端使支座底面高于中车顶面;两台吊粱桁车联动前行,当接近前支腿时,1档点动前移至架设位置开始落粱。
图4-12#桁车吊梁与驮梁小车同步前行至1#桁车吊梁位置
图4-2运梁车返回,桁车吊梁前行就位落梁
4.1落梁
1、2号桁车联动下降,当粱底落至距支撑垫石顶面50~60cm时停止下落,安装支座套简螺栓后继续粱至粱体底面支座顶面30cm时停止,初调粱体位置,使套筒螺栓对准支撑垫石锚栓孔,低档将箱梁(支座底)落至距支撑垫石顶3~5cm时停止落粱,精确对位后点动下降至设计高程。
每块垫石旁放一个500t的千斤作为临时支点。
开启千斤顶顶住箱梁底板,同步施加10t压力,使千斤顶与粱底板密贴。
4台千斤顶的顶力差不能超过5%,然后将箱梁完全落于千斤顶上。
(1)落梁时,应采用测力千斤顶作为临时支点,应采用测力千斤顶作为临时支点,在保证每支点反力与4个点的平均值相差不超过±5%后再进行支座灌浆。
同一梁端的千斤顶油压管路应保证同端的支座受力一致,采用并联。
(2)支座安装偏差应符合《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》中表11.3.1的规定。
(3)架设梁标高计算。
预制梁架设后,与相邻预制梁端的桥面高差不应大于10mm,支点处桥面标高误差应在+0mm~-20mm之间。
要达到此项规范要求应做好以下计算:
①进行桥墩台垫石标高的复测,计算出桥墩垫石的实际标高,然后与设计标高进行比较,得到实际标高与设计标高的差值为±X1。
②进行箱梁梁高的复测,复测支座中心线与线路中心线的交点处的梁高,在大里程、小里程方向共4个点进行测量,用测量出的同一端的梁高取其平均值,用同一端梁高的平均值与设计梁高进行比较,得到的差值为±X2。
③控制梁底与垫石顶的标高,进行相关的计算,以32m箱梁为例:
支座高度为240mm,设计的灌浆高度为30mm,在实际架梁控制中,最终的梁面标高比设计低5mm,计算公式为:
H32=240+30+(±X1)+(±X2)–5。
(4)进行箱梁的匹配计算:
前3步的计算结果应满足支座砂浆的厚度在20mm~30mm之间,同时应满足相邻箱梁梁端的高差小于3mm,还应满足4个临时千斤顶每支点反力与4个支点反力的平均值相差不超过±5%,如果箱梁的计算结果不能满足上述条件,要求梁场进行箱梁的处理。
4.2灌浆
灌浆材料采用CM-W-11早强高强支座灌浆砂浆。
灌浆采用重力灌浆方式,灌浆锚栓孔及支座与支撑垫处空隙。
灌浆过程应从支座中心部位向四周注浆,直至从钢模与支座底板周边间隙观察到砂浆全部灌满为止。
为增大灌浆的压力,可将灌浆用漏斗位置放在粱顶,重力注浆方法。
图4-3灌浆方法示意
灌浆前应初步计算所需的浆体体积,灌注实用浆体数量不应与计算值产生过大误差,防止中间缺浆。
常温条件下,浆体在2h抗压强度可超过20MPa,28d抗压强度可超过50MPa,弹性模量不应小于30GPa;24h抗折强度不应小于10MPa;标准养护条件下浆体28d自由膨胀率为0.02%~0.1%。
4.3架桥机过孔
4.3.1铺设轨道
架桥机走行采用轮轨方式,轨道循环使用。
轨道结构型式为工字型断面,长度分别为8.9m、8.0m、4m、3.8m标准轨节和3.8m的支垫轨道节(该节轨道在中车轮对下方)组成。
灌浆完成后,即可铺设架桥机走行轨道。
用自制简易移轨小车运轨、铺轨。
轨道中心距允许最大偏差±1cm,线间允许最大高差±2cm。
4.3.2过孔
拆除临时支点,轨道调整好后即可过孔。
过孔时1、2号天车开到架桥机尾部规定位置,按规定数量、位置安装卡轨器固定桁车。
收起前支腿,将中车顶起,拆除架梁工作支撑钢垫,使中车走行轮落在轨道上。
拆除中、后车卡轨器,在走行轨道上安装前端限位卡轨器(误差<2cm,即可过孔)。
架桥机将要走行到位时及时降速,提前停车,然后点动前行到位。
架桥机悬臂过孔。
架桥机过孔到位后,关闭大车走行电源,起动中车液压系统,将中车梁顶起调平,把钢支垫放在轨道支垫上,落下液压顶,中车置于钢支墩上,使走行轮悬空,调平所有支点,使各点均匀受力。
根据支撑垫石标高,在前支腿下的垫石上安放钢垫板和钢支墩,起动前支腿液压缸,顶出可伸缩支腿落在支墩上,安装固定销,回顶使钢销受力。
前支腿及中车支撑好后,重新紧固中车、后车卡轨器,确认架桥机支撑工作完成后,卸掉天车止轨器。
拨移中车轨道与后车轨道,为运梁车让出走行位置。
过孔时,起重小车应位于对稳定最有利的位置,抗倾覆稳定系数不得小于1.5。
在稳定性计算中抗倾覆稳定系数不得小于1.3。
图4-4架桥机整机悬臂过孔
5墩顶布置
5.1墩顶测量放线
墩顶测量放线箱梁架设前,在墩顶放出设计支座中心十字线,同时辅助放出设计梁端线、梁中心线或腹板外边线等,以便于控制箱梁就位精度,测量人员测量垫石混凝土顶面标高计算出支座灌浆厚度,灌浆厚度以20~30mm为宜,灌浆采用重力式灌浆,即在桥面将拌和好的灌浆剂通过集料斗、导管灌到支座底板下,对于灌浆厚度过薄或过厚的,要对垫石顶面混凝土进行凿除或增加钢筋网片等处理。
5.2墩顶临时支座布置
组合箱梁正式支座为双支座,支座横桥向中心距为2.7m,顺桥向跨度为30.5m(32m箱梁),相应箱梁安装时每片梁设四个临时支座。
为保证4个支座均匀受力,考虑箱梁架设完成后便于临时支座快速拆除,临时支座采用2000kN的YDC型液压千斤顶并在顶上抄垫厚钢板。
采用液压千斤顶作临时支座较以往砂箱(顶)等临时支座最大优点是:
可以精确控制支点反力,保证四个支点均匀受力,另一方面拆除方便、快速。
每个临时支座由一台2000kN液压千斤顶、配套油泵及抄垫钢板组成。
由于落梁前架桥机吊梁天车微动调整箱梁位置能满足箱梁架设精度要求,因此临时支座不设平面位置调整功能。
图5-1临时支座布置
5.3永久支座安装
本工程使用的支座为客运专线使用铁路桥梁盆式橡胶支座,每片梁4个承载力为3500KN支座,一个固定支座,其余3个为活动支座,其支座类型及布置位置如图5-2所示,支座与梁体及墩顶支承垫石采用锚栓与锚固压板组合方式连接锚固。
由于客运专线桥梁使用寿命为100年,为保证桥梁使用安全和后期维护,正式支座均设计为可更换。
支座安装要保证支座支承面的水平及平整,支座支承面四角高差不得大于1mm,同一梁端两支座高差不大于1mm,一孔箱梁四个支座中,一个支座不平整限值3mm。
正式支座在预制场内提升站内存梁台座上预装好,然后随箱梁运输到现场;安装支座时先检查支座外包装以确定是否为设计型号,然后打开外包装再次核实支座类型、坡度及设计承载力并检查产品合格证、附件清单和有关材质报告单或检查报告,并对支座外观尺寸进行全面的检查。
正式支座出厂时上下摆用连接板临时连接以保证相对位置,该连接板在箱梁架设完成支座灌浆后待强度满足要求后拆除,拆除上、下摆临时连接板时将支座防尘罩安装好。
图5-2箱梁支座类型及布置图
6架桥机拼装、运输及调头
当架桥机架设完一座桥梁的最后一跨时,如要继续架设另外一座桥梁,架桥机需要进行桥间转移。
尽管架桥机具备自行能力,但由于走行轨道铺设及走行速度的限制,对于架桥机的长距离桥间转移是用运梁台车驮运架桥机走行实现的。
即最后一孔梁架设完毕后,安装好3#支腿横梁及临时联结系并调整其他支腿状态及位置后,运梁台车进入架桥机巷内,架桥机支顶收缩使架桥机落于运梁车上并锁定,运梁车即可驼起架桥机至一下桥前。
对于同一线上架设方向需反向转场的,即架桥机调头架梁时,也可通过运梁车驼运返回至路基某处适当开阔地带,通过运梁车转圈调向实现架桥机调头。
如果沿线没有适当开阔地带不具备运梁车转圈调向条件,则运梁车需在适当位置卸下架桥机,通过搭设临时支墩在吊机辅助下调换主梁节、横梁和支腿反向安装架桥机,变换油管、电路方向等,然后再由运梁车驼运至待架孔跨前,实现架桥机调头作业。
7尾工处理
箱梁架设后由运架单位负责的尾工处理工作一般包括吊梁孔封堵、支座及垫石清理和支座围板安装。
要注意的是,吊梁孔封堵前对孔壁要凿毛,采用与梁体同标高混凝土封堵并将表面抹平。
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