张博线k8+121钢梁桥改建2—7.72m框架桥工程施工方法探讨

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  【摘 要】 铁路桥梁大修工程。原桥为1-21m上承式钢板梁,桥下为泄洪河道。因桥梁陈旧,不能保证行车安全,需要对该桥进行大修改造。取消上承式钢板梁,拆除部分桥台圬工及部分基础,改建为2孔LO=7.72m、HO=7.7mC40鋼筋混凝土框架桥。
  【关键词】 桥梁;大修;工程;方案
  一、工程概况
  1.本工程位于张博线,铁路里程为K8+121,为铁路大修工程。原桥为1-21m上承式钢板梁,全长23.2m,桥上为50kg/m普通木枕线路,直线,平坡;桥下为泄洪河道。因桥梁陈旧,不能保证行车安全,需要对该桥进行大修改造。本次大修取消上承式钢板梁,拆除部分桥台圬工及部分基础,改建为2孔LO=7.72m、HO=7.7mC40钢筋混凝土框架桥。
  2.本工程采用Ⅰ1150工便梁和八三式钢塔架架空线路,框架采用现浇法施工。框架垂直线路轴长均为7.0m,桥顶距轨底H=0.80m,河道与线路斜交600。
  3.地质情况:
  桥址处铁路路堤、桥台两侧的河岸地表分布有第四系全新统人工填筑(Q4)的素填土,其下为冲积(Q4)粉质黏土、细角砾土,下部位二叠系上统石盒子组(PW)砂岩。
  地表水:桥跨处由东北流向西南,两岸阶地不发育,皆为耕田,河床曲折,上游厂矿企业排水的影响,常年有水流淌。
  地下水:桥址处地下水位标高为55.14-55.20m,主要受大气降水的补给,水位随季节的变化而变化。
  河道排水及地下水对混凝土结构硫酸盐侵蚀,环境作用等级H2;具盐类结晶侵蚀,环境作用等级Y2级;具有冻融侵蚀,环境作用等级D3;对混凝土中的钢筋具氯盐侵蚀,环境作用等级L1;具碳化侵蚀,环境作用等级T3。
  二、施工顺序及方案
  1.调查施工范围需要迁移的管线并联系相关的产权单位或管理单位签订相关协议。将施工影响范围内的各种管线进行迁移或防护,并对线路情况进行测量。
  2.确定施工便梁支墩位置。尤其是三八式钢塔架须精确定位。开挖灌注桥头挖孔桩支点,并灌注钢筋砼。桥头挖孔桩施工,采用3-5-3扣轨梁加固线路。
  3.搭设围堰,开挖土方,开挖及灌注八三式钢塔架基础。
  施工时先在河道上下游距线路中心25m以外河床内明渠内设置土(粘性土)导流坝围堰(围堰上宽5.0m,两侧边坡1:1.5,堰顶距水面不小于0.5m),将水流改至靠博山方向孔,桥下使用两根Φ800mm钢管架空渡水。开挖三八式钢塔架基坑,并灌注C25砼基础。使用级配碎石,换填梁下八三支墩基础,夯填密实。
  4.拆除桥上护轨、护木、线间检查板,松开钢梁钩螺栓,将桥枕隔一抽一,穿入工便梁钢枕,钢枕与基本轨间扣件齐全、连接牢固。
  5.事先将纵梁运至线路左侧,利用封锁点,用200t(具体施工时应提前与吊车司机查看现场,确定吊车位置及吊车吨位,吊车吨位要有适当的富余量)汽车吊将3孔纵梁吊装就位。将纵梁与钢枕、纵梁与纵梁使用高强度螺栓、拼接板连接牢固,撤销封锁恢复通车。
  6.组拼八三式钢塔架,搭设到设计高度。
  7、在既有桥下八三钢支墩2个,钢支墩中心距离7.0m,枕木垛顶顶紧梁底,使之与梁共同承受列车荷载,保证切割既有钢梁腹板、上盖板及穿入横抬梁时行车安全。
  8.在既有钢梁上标画穿入横抬梁位置,使用气焊切割上盖板及腹板,隔口80*80cm。
  9.封锁线路,使用汽车吊穿入横抬梁。调整、支垫横抬梁,使横抬梁与工便梁贴合紧密,共同受力。
  10.封锁线路,卸下原钢梁桥枕扣件,抽出剩余桥枕。整修达到开通条件后开通线路。列车开通前,应对线路进行检查,所有加固部件及料具不得侵入规定限界。
  11.松开支座锚栓,顶起既有钢梁,拆除支座,将钢梁落在墩帽上。将旧钢梁切割、分解,运到指定地点。
  12.开挖框架基坑至设计标高,清理基底,灌注50cmC25框架底垫层,垫层顶面使用砂浆找平、压光。
  13.绑扎两孔框架底板、边墙钢筋,就地灌注C40砼。
  (1)先进行框架钢筋加工。主筋采用闪光对焊,分布筋采用对焊或搭接焊。
  (2)进行钢筋绑扎,两孔相邻边墙间塞3cm沥青浸制木板,并固定牢固。框架分底板、边墙和顶板三次浇筑。为减少施工对行车的影响时间,混凝土采用商品混凝土。
  (3)钢筋帮扎前要用墨线将钢筋位置标在底面找平层上和固定支架架杆上。
  (4)制立底板、边墙及顶板模板与支架。
  (5)分三次浇筑底板、边墙及顶板C40砼。
  (6)用洒水、覆盖养护毯及塑料薄膜进行框架混凝土养护。
  (7)防水层敷设:框架养护5天后拆除外模,敷设防水层及保护层。做边墙两侧涂再生橡胶沥青2遍防水、作顶面垫层并压光,垫层养护5天后作TQF-1型防水层和钢纤维混凝土保护层。
  (8)在框架砼强度达到设计标准后,封锁线路,补充石碴、拆除工便梁,整修新铺设道碴线路至方行列车条件后,开通线路。
  14.在框架养生期间,做好桥头两侧翼墙圬工修补及上下游河床铺砌作业。
  15.制作并安装两侧钢制人行道栏杆。
  16.每次施工完毕,检查线路情况,合格后办理撤消要点计划手续,线路防护工作方告结束。
  本工程为减少对行车安全的影响,开工后尽最大努力不间断施工,并尽力缩短慢行时间。
  三、主要施工方法
  1.确定工便梁支墩位置。
  2.做河道围堰及挡水坝导流堤及施工降水。
  (1)在河道上下游距线路中心上下游25m以外做挡水围堰及导流坝。桥下使用2根Φ800mm长度14m钢管架空过渡。架空钢管位置预留框架边墙及底板施工平面。   (2)开挖八三式钢塔架基坑,基坑四周按不陡于1:0.5放坡,如发现路基土质很差或降水达不到施工要求时应根据情况改用不陡于1:0.75或1:1放坡。
  (3)灌注八三式钢塔架及便梁支墩C25砼,并养生。
  3.慢行设置
  (1)该段行车速度70Km/h,施工期间需设置45Km/h慢行。
  (2)利用天窗点进行封锁施工时按照《铁路工务安全规则》规定设置防护(详见附图封锁施工防护设置图)。
  4.八三式钢塔架组装、拆除既有桥面及钢梁。
  (1)C15八三式基础砼达到设计强度,在其顶面搭设八三式钢塔架,组装八三式钢塔架至设计高度。
  (2)在既有桥下搭设八三钢支墩2个,钢支墩中心距离7.0m,钢支墩顶搭设枕木顶紧梁底。
  (3)气焊切割钢梁上盖板及腹板,隔口80*80cm。
  (4)穿入横抬梁,支垫调整横抬梁,使之受力良好。
  (5)切割钢梁,钢梁解体后运出。
  (6)在便梁架设、安装整修完毕,经检查已达到方行列车条件后,开通线路。
  5.拆除旧桥台圬工,开挖框架基坑。
  (1)基坑开挖采用人工配合挖掘机施工,当机械挖至距设计标高0.3m时改用人工开挖整平。
  (2)基坑四周按不陡于1:0.5放坡,如发现路基土质很差或降水达不到施工要求时应根据情况改用不陡于1:0.75或1:1放坡。
  (3)灌注八三式钢塔架及便梁挖孔桩支点C25砼,并养生。
  6.施工降水
  (1)基坑底四角应设1.5m*1.5m深2m的积水坑辅助降水,基坑底四周各設宽0.3m,深0.1m-0.3m的截水沟,用于汇集雨水或降水达不到设计要求时降水用。
  (2)每个集水坑内设置两节无砂管,无砂管四周用碎石填充以防止塌方。
  (3)基坑顶四周要设截水围堰或截水沟,防止雨水流入基坑。
  (4)工地设75千瓦备用发电机一台。
  7.模板工程
  (1)框架模板采用厂制组合钢模板,内模转角处采用钢木组合模板。模板缝粘贴双面海绵胶带以防漏浆。边墙的模板设置穿通的钢拉杆,其布置数量及规格尺寸按计算确定,拉杆处设置支撑控制模板尺寸。框架内支撑顶板底模的排架采用钢管式脚手架搭设。
  (2)模板支架必须有足够的强度、刚度和稳定性,模板支架应严格按设计要求的几何尺寸进行制作,模板与钢筋间必须使用塑料或砼垫块,以保证主筋净保护层的厚度(要求见图纸)。不得出现鼓肚、错牙现象。
  8.钢筋工程
  (1)钢筋采用人工弯扎,严格按《规范》要求施工,所有主筋焊接要求必须采用闪光对接焊,并进行纵向打磨,弯扎好的钢筋要按编号分堆放置,并挂牌明示,以防拿错。
  (2)钢筋接长采用200kw的对焊机进行闪光对焊,严禁框架顶、底板跨中出现钢筋接头现象。
  (3)底板及顶板的上下层钢筋在绑扎时,须加设马蹬筋以便控制上下层钢筋的间距及其施工过程的稳定性。
  (4)钢筋保护层厚度用塑料或砼垫块控制,砼垫块标号高于主体标号。
  9.砼灌注
  (1)灌注箱身砼可分底板、边墙、顶板三次进行,要待底板达到设计强度的50%后再绑扎上部钢筋,灌注砼时要按规定留取标养及同养试块,预留施工缝要埋入钢筋,并做好记录。
  (2)框架主体混凝土为C40商品混凝土,加泵送剂时坍落度采用16-18㎝,无泵送剂时坍落度采用7-9㎝。
  (3)施工必须严格按照《铁路混凝土工程施工技术指南》(铁建设2010-241号)进行施工。
  (4)每次浇筑混凝土留取标养、同养试件均不少于3组,抗渗试件不少于3组。
  10.施工缝处理、砼养护:
  混凝土灌筑应连续进行,当因故间歇时,应尽量缩短间歇时间。对于不掺加缓凝作用外加剂的,间歇时间不超过2小时;当温度高达30℃左右时,不超过1.5小时;当温度低至10℃时可延至2.5小时。对于掺外加剂的混凝土,间歇时间根据具体环境、配合比等条件通过试验确定。当超过允许间歇时间时,应按灌筑中断处理,同时留置施工缝,并作好记录。
  施工缝的位置应在混凝土浇筑前确定,宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位。并按照下列要求进行处理:
  凿除处理层混凝土表面的水泥砂浆和松弱层;经凿毛处理的混凝土面,用水冲洗干净,在浇筑下次混凝土前,对垂直施工缝涂刷一层水泥净浆,对水平缝铺一层1cm-2cm的1:2水泥砂浆;施工缝处理后,须待处理层混凝土达到一定强度后才能继续浇筑混凝土。
  混凝土施工缝接续新混凝土时,应遵照下列规定:前层混凝土的强度不得低于1.2MPa;施工缝处的水泥砂浆漏浆、松动石子或松动混凝土层应凿除,并用水冲净、湿润,但不得存有积水;新混凝土灌筑前,在水平施工缝先铺一层厚约15mm,并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆,或铺一层厚约30cm的混凝土,其粗骨料宜比新灌筑混凝土减少10%,然后再接续灌筑新层混凝土。
  11.混凝土的养护
  对于在施工现场集中养护的混凝土,根据施工对象、环境、水泥品种、外加剂以及对混凝土性能的要求,制定具体的养护方案,并严格执行规定的养护制度。
  一般混凝土浇筑完成后,在收浆后尽快预以覆盖和洒水养护。
  12.作业平台
  钢筋绑扎、模板安装、砼灌注的施工作业中,采用钢管脚手架搭设作业平台。
  13.便梁拆除与安装
  (1)封锁施工,便梁纵梁之间,采用横梁联接。横梁与钢轨接触面垫好绝缘板,严格控制水平和方向,确保行车安全,横梁两端与纵梁联结,联结方法采用高强螺栓与纵梁联结拧紧。
  (2)利用线路封锁点,采用200T吊车将便梁纵梁吊装就位。随时对钢枕、便梁进行连接,保证纵梁稳定、牢固,确保行车安全。吊便梁时,应在线路封锁状态下进行。
  (3)拆除便梁时应先上满石碴并将轨枕下石碴捣实,然后松开钢枕与纵梁连联结,在封锁线路情况下用吊车将纵梁移出线路,最后随上石碴随抽出横梁。
  14.基坑围护
  (1)工作坑四周或管沟两侧要设置围栏围护,围栏距工作坑边不小于0.5m,围栏立杆及水平杆均采用钢架杆。立杆间距2-3m、长不小于1.8m(地面以上不小于1.3m,一般原状粘性土或压实土打入地下部分不小于0.5m,未压实回填土等松土或较松软土相应加长或采取其它措施加固);上水平杆距地面不小于1.2m,下水平杆距地面约0.2m;立杆与水平杆、水平杆与水平杆联接均采用架杆联接件联接。
  (2)架杆用油漆涂成红白两色,间距30cm,起醒目警示作用。
  (3)地面很硬立杆不能打入时要采用斜撑等措施、地面土质松软不能保证围栏稳定时应增加立杆入土深度(杆长相应加长)或增设斜杆支撑以防止倾倒。
  参考文献:
  1.《铁路桥隧建筑物大修维修规则》中国铁道出版社,2000.01
  2.《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009 J944-2009
  3.《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002 J162-2002
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