千岛湖站大跨度截面π形混凝土贝雷梁支撑体系研究与应用

2019-10-30孙萌

铁道经济研究 2019年5期

孙萌

（杭黄铁路有限公司工程师，浙江杭州 310000）

1 工程概况

千岛湖站位于浙江省淳安县文昌镇文昌村，站房为线正下式中型铁路旅客客运站，站房总建筑面积8 944 m2，站场规模为2站台，6条线，站台宽12 m，长 450 m。

本工程托柱梁为大雨棚框架柱生根π形梁，位于站房南北两侧、铁路桥梁桥墩顶部，梁面标高为22.00 m，每侧梁体纵向总长度为175.6 m，分三段通过盆式橡胶支座连结于桥墩上。截面整体尺寸为B×H=2 800×2 500 mm，由两个 B×H=800×2 500 mm的矩形梁组成，梁顶部连接板厚为250 mm。沿梁长度方向每6.175 m设置1 000 mm厚横向梁作为雨棚柱生根点。

2 工程自然条件

2.1 自然条件

本工程所在地属亚热带湿润季风气候，温暖多雨，四季分明，冬夏长，春秋短。年平均日照时间1 951 h，常年平均气温17.0℃，平均无霜期263天，年相对湿度76%，年平均降雨量1 604 mm，年平均雨日为155天，台风袭击本流域每年约2～3次。此处为梅雨主控区，其中4—6月为多雨期，雨量占全年的44%，11月至次年1月为少雨期，雨量占全年的10%。

2.2 周边环境条件

本工程站房北侧为搅拌站，距离站房施工区域25 m；南侧为新建站前广场，高7 m，预留施工宽度9.5 m；东侧紧邻潭头溪河道；西侧为新建互通桥梁，预留施工宽度12.85 m。

3 工程重难点

3.1 施工重点

1）混凝土浇筑施工。站房施工作业面多，混凝土需求集中，且连续梁跨度较长，一次性浇筑完成，单次梁体砼浇筑最大方量为320 m3，连续浇筑构件最长为73.95 m。如何确保砼浇筑的连续性和实体质量，将是本工程的管控重点工作。

2）高支架现浇施工安全。在该区域支架现浇高度均在20 m以上，且与其他施工作业面存在交叉施工，因此，支架现浇施工安全防护、吊装作业将作为项目安全管控重点工作。

3.2 施工难点

为提高施工效率、节约资源投入、降低施工成本，拟采用贝雷梁+60体系盘扣架支架法组织站房范围内托柱梁[1-2]施工。由于该桥墩高19.5 m、最大跨度24 m，对贝雷梁支架结构设计提出了较高的技术要求，必须在方案阶段对各种不利工况进行深入研究，确保施工阶段施工安全[3-5]。

4 总体施工部署

4.1 总体施工方案

根据总体施工计划，为保证站房上部结构和下部结构平行施工，互不影响，且便于施工完毕后进行上部站台雨棚结构外挑部分施工，本工程拟采用贝雷梁支撑架+60体系盘扣架作为模板支撑体系。

本体系搭设总计14跨，站房南北两侧各7跨。每跨贝雷梁支撑架纵向长度为20 m，净跨度为15.59 m，贝雷架搭设高度12.1 m。

4.2 施工顺序

本工程分站房南北侧同时组织施工，每侧施工由中间向两边进行，以确保上部大雨棚高屋脊施工的连续性。

4.3 测量定位

1）轴线、模板边线放线：用经纬仪引测建筑物的轴线，并以该轴线为起点，引出其他各条轴线。

2）水平标高控制：根据模板实际施工要求用水准仪把建筑水平标高直接引测到模板安装位置，也可引测到其他过渡引测点，并办好预检手续、技术核定等。

5 模板支撑体系设计与施工

5.1 模板支撑体系的设计

5.1.1 普通跨（3～11轴/A 轴、3～11 轴/F 轴、13～15轴/A轴、13～15轴/F轴）范围内模板支撑体系方案

本部位共计8跨，站房南北各4跨，每跨贝雷梁支撑架纵向长度为20 m，净跨度为15.59 m，贝雷架搭设高度14.1m，宽度为4.5m。如图1、图2所示。

图1 贝雷架支撑体系立面图

图2 贝雷梁支撑体系侧立面图

该体系在新建线路桥墩承台上设置8根φ600×16 mm无缝钢管作为支撑，每侧设置4根，每根钢立柱中线与既有桥墩的距离为2.205 m，每根钢管柱之间采用双拼L75×7角钢设置2 m高剪刀撑共2道，剪刀撑间距为3 m，剪刀撑用角钢与钢立柱刚接连接；钢管上部横向设置2根6 m长HW40工字钢为主横梁；贝雷梁采用321型标准单片不加强型贝雷梁片（单片为3 m、2 m）拼接成型后放置于主横梁上部，共设置16道7榀，贝雷片之间采用L63×4角钢作为支撑架横向连接；贝雷梁上部横向采用单根6 m长I10工字钢为分配梁，按照纵向间距0.9 m均匀布置。贝雷梁搭设完毕后，在每根钢立柱侧面焊接双拼L75×7角钢作为附墙件与既有桥墩墩身预留钢板焊接连接，部分无预埋件时，采用150×10 mm 膨胀螺丝连接 150×150×8 mm 钢板作为后置埋件连接附墙件，附墙件竖向设置两道，第一道距离地面2 m，第二道距离第一道7 m。

贝雷梁上部在分配梁上部搭设60体系盘扣架作为托柱梁和站台外挑雨棚支撑架。盘扣架立杆纵向间距为0.9 m，横向间距为0.6 m，纵横向剪刀撑隔跨由底部至顶部满布设置。

5.1.2 1～3轴/A轴模板支撑体系方案

该部位为1跨，贝雷梁支撑架纵向长度为20m，净跨度为15.59 m，贝雷架搭设高度14.1 m，宽度为7.6 m，设置10根φ600×16 mm无缝钢管作为支撑，每侧设置5根，其他搭设要求与方案1中的要求相同。

5.1.3 1～3轴/F轴模板支撑体系方案

站前互通桥梁已经施工完毕，本部位贝雷架施一侧以钢管柱为支撑杆，另外一侧连接于已经施工完成的互通和桥梁上部，贝雷梁上部搭设60体系盘扣架为支撑体系，其他构造与方案1中相同。

5.1.4 贝雷架基础承台设计

根据现场勘查情况，部分贝雷梁支撑应制作独立基础。考虑独立基础受钢管柱的冲切情况，根据钢管柱的纵横向布置，独立基础设计为：宽度3 m，长度7 m，高度0.8 m，承台顶面高度为-1.2 m，内部配置φ18@200双层双向网片钢筋。

5.2 支撑架体系安装施工

5.2.1 钢管立柱施工

按照贝雷梁支撑架设计，部分钢管柱位于新建桥梁承台，部分因新建桥梁承台较小，需另行加大基础承台。

根据墩身高度和计算结果，每排钢管立柱之间共设置2道连接系，第一道距离地面4 m，第二道距离第一道5 m，立柱之间水平连接、剪刀撑均采用双拼L75×7角钢，连接系与钢管立柱焊接连接。钢管柱安装完毕后，在每根钢立柱侧面焊接10#槽钢作为附墙件与既有桥墩墩身预留钢板焊接连接，附墙件竖向设置两道，第一道距离地面4 m，第二道距离第一道5 m。

5.2.2 横向主梁施工

钢管立柱顶面均设置2根HW40型工字钢作为横向分配梁，横向分配梁与钢管立柱间设置1.5m高活接头作为标高调整装置。标高调整完毕后，利用钢楔插入活接头位置卡定位置,然后采用25 t吊车吊装钢梁就位并进行焊接固定。

5.2.3 贝雷梁片施工

横向分配梁安装固定完后，吊装贝雷梁片。单跨采用8组16片贝雷梁布置形式，横向间距0.3m，纵向贝雷片布置为 3×3 m+2 m+3×3 m；11～13 轴横向间距为0.45 m，纵向贝雷片布置为2 m+6×3 m+2 m；安装顺序由站房里侧向外侧依次安装。地面拼装好成整片（两排），然后采用25 t吊车吊装就位。

5.2.4 贝雷梁上部横向分配梁

贝雷梁承重平台上方按照间距0.9 m铺设Ⅰ10工字钢横向分配梁。首次施工按照支撑结构的最大跨进行预压，并根据预压结构进行预拱度设置后进入下道工序施工。

5.2.5 盘扣架搭设

模板直接支撑体系采用60体系盘扣架，盘扣架立杆纵向间距为0.9 m，横向间距为0.6 m；纵向和横向斜杆沿架体全高隔跨设置，水平剪刀撑在梁底（板底）向下第二步水平杆位置满布。架体外围操作平台及护身栏杆采用60体系盘扣架配套用外挑杆件设置，护身栏杆搭设高度不得低于1.1 m，并在护身栏杆外侧悬挂绿色密目网。

5.2.6 模板支设

梁侧模主楞采用双钢管，间距500 mm，梁侧次楞采用40×80 mm木方，间距200 mm，梁体加固采用Φ14对拉螺杆，纵向间距500 mm设置，首排距离梁底200 mm、其他沿梁高间距300 mm设置。

5.3 支架拆除施工

5.3.1 支架拆除原则及顺序

拆除贝雷梁前，梁体混凝土强度达到100%。先拆除上部盘扣架，然后拆除贝雷梁支架。

贝雷梁支架拆除按照“自上而下、由外到内、后安先拆、对称拆除”的原则分阶段循环进行支架拆除[6]。

5.3.2 支架拆除方法

5.3.2.1 侧模拆除

梁体混凝土达到设计强度60%以上，松开侧模对拉杆，进行两侧外模拆除。

5.3.2.2 盘扣架拆除

盘扣架拆除前，上部结构混凝土强度达到100%。拆除时，由上部向下部、由里向外依次拆除；架体拆除时，必须保证杆件传递至地面，严禁高空直接抛撒。

5.3.2.3 拆除分配梁

用倒链将工字钢分配梁向外拉出，然后用吊车吊放至地面堆码整齐。

5.3.2.4 拆除贝雷梁

因站房北侧场地条件良好，拆除时采用吊车进行拆除，起吊时，吊点与安装时相同；先将梁体贝雷片与横向主分配梁连接的U型螺栓拆除，采用吊车起吊下放拆除。站房南侧受场地条件限制，需采用吊车站在站房内侧吊装拆除，应先逐组拆除U型螺栓，然后采用汽车吊起吊拆除。

5.3.2.5 拆除横向分配梁及钢管支撑

解除横向分配梁的限位连接，在预先留置于梁体上的φ32钢筋挂钩上安装手动葫芦，手动葫芦的另外一端与钢管柱顶部连接，然后调整手动葫芦后，先拆除架空层底部5 m长钢管柱，然后继续调整手动葫芦，使第二段钢管柱降至地面拆除。

5.4 支架预压及预拱度设置

5.4.1 支架预压的目的和意义

通过预压的手段检验、检查支架及地基的强度和稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形和非弹性变形，更加准确地掌握支架的刚度等力学性能指标，借以指导模板安装，标高控制，为施工监控提供可靠的参照数据，保证梁底施工线型、高程控制，满足设计和规范要求施工。

5.4.2 预压范围

为验证支架设计情况和判定支架起拱度要求，结合施工进度情况，本工程预压只对安装的第一跨（站房北侧9～11轴）进行预压，预压上料应基本按混凝土浇筑过程中的施工受力状态进行操作。

5.4.3 预压总体施工方案

支架预压采用混凝土预制块分级加载预压方案，最大加载重量为梁体自重的110%，荷载分部按照梁体荷载形式布置。

支架预压工序：支架验收→标高测量→预制块就位→加载60%→沉降变形观测→加载100%→沉降变形观测→加载110%→沉降变形观测→表面覆盖→卸载→标高调整。

支架预压顺序：钢管立柱墩与贝雷梁支架预压加载顺序为从支座位置向跨中位置依次对称进行，即加载顺序为模拟砼浇筑顺序，由简支的梁段向跨中加载。

支架预压观测频率：支架加载前，应监测记录各监测点初始值。每级加载完成1 h后进行支架的变形观测，以后间隔6 h监测记录各监测点的位移量，当相邻两次监测位移平均值之差不大于2 mm时，方可进行后续加载。全部预压荷载施工完成后，应间隔6 h监测记录各监测点的位移量，当连续12 h监测位移平均值之差不大于2 mm时，方可拆除预压荷载。支架卸载6 h后，应监测记录各监测点的位移量。

5.4.4 监测点的布置

监测断面设置在预压区域的支墩和纵梁跨中位置；支墩处横梁顶面和纵梁跨中应对称梁体中心线各布置5个监测点。

5.4.5 预压结果的分析及预拱度设置

预压结束对观测成果进行数据分析，同时算出支架加载100%时的弹性、非弹性变形，计算预拱度。

对于跨中设置钢管立柱支撑的现浇支架，应根据计算叠加设置预拱度。

6 施工安全保障措施控制重点

6.1 现浇梁施工安全措施

1）站房的现场作业平台、现浇梁支架与临时模板支撑体系都要经过受力计算，要与设计荷载与现场实际相符，确保结构有足够的强度、刚度和稳定性。严格按设计图施工作业，安装完毕后按审批程序逐级审核报监理批准后方可进行后续施工。

2）在站房梁体砼浇注前、浇注过程中，须派专人负责支架、模板的随时检查。如发现支架、模板出现较大变形或发出较大异常声响时，应立即暂停砼浇注，待查明原因并妥善处理后方可继续施工。

6.2 贝雷梁支架高空施工作业安全措施

1）站房及雨棚大跨度屋面投影范围内设置安全警戒线，非施工作业人员不得进入施工现场，技术及作业人员进入现场必须做好登记，做好人身安全防护，佩戴安全帽、安全绳，预防安全事故；现场搭设的扶梯、工作台、脚手架、护身栏、安全网等，须牢固可靠，并经验收合格后方可使用。

2）贝雷梁支架高空作业上下通行要由斜道或扶梯上下，不准攀登模板、脚手架、或绳索上下，作业时必须站在稳固的脚手板上，严禁站在钢管上；作业用的料具应放置稳妥，小型工具应随时放入工具袋，上下传递工具时，严禁抛掷；高处拆下的物体、余料和废料，禁止向下抛掷；作业不宜上下重叠，确需在高处上下重叠作业时，应在上下两层中间用密铺棚板隔离或采用其他隔离设施。