钢管贝雷梁高支架体系在铁路现浇梁施工中的应用

周 兴

(中铁十八局集团第三工程有限公司，河北 涿州 072750)

0 引言

某铁路工程中南山大桥跨越村道、河流，起伏明显，共13跨，42孔简支梁与1孔连续梁。现浇梁位于车站道岔区，由五线渐变为二线，其中张家界台-7#跨为五线梁，7#～9#跨为变宽简支梁。五线梁由左右到发线梁、左右站台梁、正线梁组成。各梁型不统一、标高不统一、变宽简支梁和连续梁梁截面与标高渐变、工期紧张，因此，需要一套更安全、更经济、更高效的方法，以保障施工顺利开展。

1 施工方案的选取及优化

1.1 方案的选取

逐段悬臂挂篮现浇、移动模架现浇、支架现浇是目前铁路现浇梁施工常见的3种施工工艺[1]。其中，传统的支架现浇工艺又分为满堂支架现浇与钢管贝雷梁支架现浇。结合本工程条件对这几种施工方法进行对比分析。

1)若使用挂篮或移动模架现浇工艺，桁架轨道间需平行，平移推进模板。本工程中大桥存在变截面梁，无法使用挂篮或移动模架标准段模板，且不能平行推进。

2)移动模架占地大，拆卸不便，仅可施工该桥7孔梁，经济效率低。

3)该桥存在多种梁型，使用挂篮或移动模架需要多套定型钢模板，经济不可行。

4)该桥五线梁作业场地局限性大，站台梁、到发线梁、正线梁相互制约，移动模架或挂篮仅能满足一个工作面施工，施工周期长。

5)该工程场地势起伏明显，单跨高差可达25 m，跨越村道、河流，梁底距地面高度约60 m，无法使用满堂支架体系。

综合各现浇梁工艺，从经济性、实用性、操作便利性、工期及可靠性等方面进行对比，选用钢管贝雷梁支架体系。

1.2 方案的优化

钢管贝雷梁支架体系亦存在施工速度慢、成本高的问题，有一定的实施困难[2]，需对其进行深度优化。

1)在传统钢管贝雷梁支架体系的基础上加设盘扣支架，调整各梁底部标高，可实现五线梁钢管贝雷梁支架同步搭设与共用，减少钢管使用量，使架体搭设与梁部施工形成流水作业，加快施工进度。同时，加设盘扣支架以解决同跨五线梁标高不统一、梁型不统一、梁截面与标高渐变的问题，运用灵活多变。

2)采用墩身顶部预埋双拼工字钢代替传统墩旁2排钢管支架，可减少31%钢管使用量，降低材料成本。

3)采用抱箍螺栓连接代替传统方案中纯焊接形式，使支架体系实现装配化循环使用。

4)五线梁共用一套支架体系，加强其整体性，实现大跨度、超高墩施工。

2 实施方案

2.1 施工工艺

钢管贝雷梁及盘扣支架方案的实施分为4个阶段，即基础处理阶段、钢管立柱安装阶段、贝雷梁安装阶段和盘扣支架安装阶段。实行流水作业，每个阶段验收完成后进入下阶段施工。钢管贝雷梁高支架施工工艺流程图如图1所示。

图1 钢管贝雷梁高支架施工工艺流程图

2.2 施工流程

2.2.1测量控制

测量定位钢管立柱基础位置，当现场承载力不满足要求时需要换填压路机将其压实平整。根据梁底标高、原地面标高计算钢管立柱高度及沙箱高度(提前计算及加工)，在经济条件允许下，根据现场调节钢管数量、原地面高差(存在硬岩不易破碎，需要加高基础)及排水情况，保证综合调整换填后的地面高程及钢立柱高度。

2.2.2钢立柱基础施工

基础砼采用C30混凝土，设计截面尺寸为1.8 m×0.8 m。钢筋骨架安装，四周设水平筋，采用Φ20螺纹钢，间距为30 cm，箍筋采用C10 mm螺纹钢，间距为25 cm。钢筋安装完成后进行法兰盘预埋，准确测量定位法兰盘位置。法兰盘直径为830 mm，盘底钢筋保证焊接质量，法兰盘顶平整度应控制在2 mm以内，确保后期钢管立柱安装时与法兰盘密贴，受力均匀且垂直。在法兰盘中心开孔，直径稍大于手提式振捣棒，混凝土浇筑时插入法兰盘预留孔，确保法兰盘与混凝土的连接性。钢立柱基础混凝土浇筑过程应完整，充分养护。条形混凝土基础周围设置40 cm×30 cm排水沟，将地表水引排并远离支架基础[3]，防止积水浸泡地基，经过验收后进入下道工序施工。

2.2.3钢立柱安装

钢管立柱安装以垂直度和整体性为控制原则。钢管立柱标准节段长度为6 m，规格为Φ609×16 mm(带法兰，可装配，连接采用8.8级高强螺栓Φ25×90 mm)，钢立柱垂直度不大于1%，在吊装前确定抱箍位置并安装，钢管立柱间每6 m设置顺桥向连接杆、横桥向连接杆及剪刀撑，连接杆件均采用16a槽钢与抱箍螺栓连接，顺桥向连接杆采用16a槽钢焊接桁架或150钢管。钢立柱同步搭设梯笼、作业平台及防护通道。根据基础施工时控制得到的钢管立柱高程，完成钢支柱安装前加工沙箱(直径70 cm，高40 cm，厚2 cm，上下钢板为2 cm)。沙箱尽可能采用干燥、洁净、粒径均匀、流动性强的砂子。钢立柱安装完成后复测标高，根据复测标高往沙箱内注入砂子，并多填入2 cm左右厚度，为后期预压、预拱度设置提供操作空间。钢管立柱立面连接如图2所示。

图2 钢管立柱立面连接

从经济性方面考虑，优化传统方案，减少钢管立柱用量，每跨梁跨中设置2排钢支撑，墩身施工时埋设双拼40b槽钢挑梁代替原墩旁钢柱，间距为90 cm，每侧22个，墩内埋入深度90 cm，外露70 cm，每道挑梁槽钢内设置3组肋板。钢立柱安装验收完成后进入下道工序施工。

2.2.4贝雷梁安装

钢管立柱顶上以双拼45a工字钢为大横梁，在大横梁两侧设置限位板，避免贝雷梁吊装作业时横梁侧倾。横梁上布置纵梁(单层普通型321贝雷梁)，贝雷梁位于钢立柱上方处采用20槽钢做加强杆，U型螺栓做连接件抱紧贝雷片。

正线梁、到发线梁、站台梁梁缝为2 cm，需在正线梁模板拆除后进行到发线梁施工。正线、到发线梁、站台梁梁底存在高差，后续梁底布设方式如下。

1)正线梁布设时，在贝雷梁上布置小横梁(16工字钢，纵向间距90 cm)；在小横梁16工字钢上铺设10 cm×10 cm方木，方木在腹板的区间距为15 cm，在箱式区的间距为30 cm；最后在纵向方木上铺设1.6 cm竹胶板作为箱梁底模，进行支架预压。

2)到发线梁布设时，在贝雷梁上布置分布梁(40工字钢，纵向间距90 cm)；在分布梁上方布置小横梁(16工字钢，纵向间距90 cm)；在小横梁16工字钢上铺设10 cm×10 cm方木，方木在腹板区的间距为15 cm，在箱式区的间距为30 cm；最后在纵向方木上铺设1.6 cm竹胶板作为箱梁底模，进行支架预压。

3)站台梁布设时，在贝雷梁上搭设盘扣架，盘扣钢管支架具有组拆方便、整体稳定性好、变形小的特点，可根据现场的施工要求，组成不同的组架尺寸、形状和承载能力的单双排脚手架，支撑架，支撑柱等多种功能的施工装备。接头靠自身重力具有双向自锁能力，作用在横杆上的荷载通过盘扣传递给立杆，盘扣具有很强的抗剪能力[4]。立杆连接是同轴心承插，节点在框架平面内，接头具有抗弯、抗剪、抗扭力学性能，结构稳定，承载力大。盘扣架高2 m，顶托拉线调至梁底标高。在盘扣架顶托铺设10 cm×10 cm方木，方木在腹板区间距为15 cm，在箱式区的间距为30 cm。最后在纵向方木上铺设1.6 cm竹胶板作为箱梁底模，进行支架预压。

4)预压完成后出具预压成果报告，分析支架搭设是否合理，支架强度、刚度、稳定性是否满足要求。通过预压可有效消除支架与地基的非弹性变形。测定支架与地基弹性变形，根据预压结果设置预拱度，通过沙箱预留高度放沙调整支架整体高度至适合高程后进行梁部施工[5]。

3 质量控制要点

4 安全保护措施

钢管贝雷梁高支架体系施工危险系数高，高空作业时，要设置爬梯及安全防护网进行封闭。搭设平台作业，佩戴安全带，挂好安全带钩，并安装好安全防护栏杆和防护网。作业平台的脚手板要固定牢靠，防止挑头板出现。梁顶作业平台外围设置1.2 m高栏杆，并加设防护网，底部设档脚板[6]。高空作业人员要定期进行作业前体检，高空作业时严禁抛物，6级以上雨雪、大风天气严禁作业。禁止酒后上岗作业。

5 结束语

钢管贝雷梁高支架体系采用墩身预埋方案使钢管立柱使用量减少31%。钢管立柱加设盘扣支架解决了道岔多线梁标高不统一、梁型不统一的难题，操作简单、稳定可控，使同跨多线梁支架同时整体安装，分段施工，大大缩短工期形成流水作业面。钢管立柱连接杆件通过抱箍螺栓连接形成装配式施工，避免焊接质量不可控、连接杆件一次性使用造成的浪费。对比传统钢管贝雷梁、挂篮及移动模架，在车站道岔区、变截面梁体、跨度大、高差起伏明显、使用量大的条件下更安全、高效、经济，为今后高支架体系在铁路现浇梁中的施工提供重要参考。