大跨径连续箱梁跨既有铁路支架施工关键技术

摘要

本发明属于桥梁工程施工建设领域，是一种大跨径连续箱梁跨既有铁路支架施工关键技术。其特征是：包括承重式跨线支架设计及施工，跨线防护棚架设计及施工，碗口式钢管支架设计及施工三大关键技术，还包括支架加固，支架预压和监控以及连续梁施工等重要施工过程。该发明可适用于桥梁工程跨既有铁路的设计和施工。

说明书

技术领域

本发明属于桥梁工程施工建设领域，是一种大跨径连续箱梁跨既有铁路支架施工关键技术。 

背景技术

京沪高速铁路黄渡桥段蕴藻浜特大桥跨既有京沪铁路为60+100+60m大跨径预应力连续梁，与既有京沪铁路斜交21°，箱梁净空20m；沪宁城际铁路虹桥联络上下行单线特大桥跨既有京沪铁路均为57+100+63m大跨径连续梁，与既有铁路斜交分别为17°和20°，箱梁净空20m。三座大跨径连续梁并行跨越既有黄封铁路和既有京沪铁路，工程所在地为铁道部挂号的重难点工程京沪高速铁路“三角区”。 

既有京沪铁路长度仅为全国铁路营运线的2%，但它承担着全国10.2%的铁路客运量和7.2%的货物周转量，运输密度是全国铁路平均水平的4倍，经统计24小时内有265对列车通过，平均5分钟有一辆火车通过，该段线路动车设计速度为250km/h，为全国仅有既有线路250km/h提速示范段，路基沉降要求非常高（不大于2mm）。因此保证跨线桥施工时的铁路安全十分关键。 

发明内容

本发明的目的是提供一种大跨径连续箱梁跨既有铁路支架施工关键技术。 

本发明的技术方案是大跨径连续箱梁跨既有铁路支架施工关键技术，其特征是：包括承重式跨线支架设计及施工，跨线防护棚架设计及施工，碗口式钢管支架设计及施工三大关键技术，还包括支架加固，支架预压和监控以及连续梁施工的重要施工过程。 

承重式跨线支架采用现浇支架的方法进行施工，支架有两种结构形式，跨既有线中跨部分采用两侧直径1.2m钻孔灌注桩，桩长25m～40m不等，上层采用高1.0m，宽1.8m条形基础，条形基础上预埋钢板设置φ630螺旋无缝钢管立柱，钢管立柱上部纵向设置3I40b型钢，纵向型钢上部为双层贝雷梁结构及双层I20b分配梁；三角区及边跨的支架基础采用直径40cm间距1.2m的CFG桩，往上为两层扩大基础，基础上设置预埋件与φ630钢管连接，钢管立柱上部横向设置2I45a型钢，再上部为HN600纵梁及双层I20b分配梁；所有钢管型钢支架上部均采用碗口支架来调整箱梁标高。 

跨线防护棚架设置于跨线支架双层贝雷梁下方，防止施工过程中小型构件落入铁路，并在防护棚盖顶设置1%横坡，防止雨水和养生水集中在防护棚盖顶；在钢管立柱靠近铁路侧设置防护棚盖支撑牛腿，牛腿位置安装在钢管立柱顶纵梁下90cm位置，牛腿采用I25a型钢焊接而成；牛腿上设置2I25a型钢纵梁；纵梁上部安装防护棚盖，为了便于安装，防护棚盖在线下加工成4×16.5m框架单元，单块重量为6.6吨，采用100吨汽车吊整块吊装。 

碗口式钢管支架沿纵桥向60cm布置，横桥向腹板位置30cm布置，底板位置60cm布置，翼缘位置90cm布置，竖向全部60cm布置；碗扣式钢管支架，纵向每3排立杆布置一道横向剪刀撑；沿桥轴线布置6列纵向剪刀撑，其中，2列位于支架外侧，2列位于腹板下侧，2位于列底板下侧，剪刀撑与地面夹角为50度；在支架高度方向2m设置一道水平向剪刀撑；碗扣支架底端必须设置扫地杆，顶端悬臂部分长度不得大于60cm；跨线部分碗口支架和三角区碗口支架下部的I20b型钢分配梁相互贯通，形成一个整体，边跨碗口支架自成一体。 

对承重式跨线支架进行了加固，把承重式跨线支架钢管立柱和三角区支架立柱采用平撑和八字撑相连，达到对承重式跨线支架立柱的拉压支撑作用；对于远离三角区的跨线支架立柱，采用在地面打入扛拔桩，用型钢斜撑支撑加固；另外，考虑贝雷梁两端立杆应力集中的情况，采用槽8或槽10的型钢对贝雷梁的立杆进行了加固；考虑贝雷梁单元纵向稳定性较差，采用小钢管纵向贯通连接。 

对承重式跨线支架进行了预压和监控，具体方案为：（1）跨线铁路两侧条形基础上各设置了18个沉降观测点，分别为近墩位处每5m设置1个点，远离墩位处每10m设置1个点，从支架桩基础一直到连续梁施工整个过程进行了沉降观测监控，并对既有铁路线路进行全天候监控和维护；（2）根据大节段施工连续梁浇筑顺序用砂袋对支架进行了预压；沿连续梁每4m设置一个预压断面，每个断面7个测量控制点：腹板位置2个点、地板位置1个点、翼缘板位置每边各2个点。 

三座连续梁均采用大跨度变截面连续箱梁组合式支架大节段现浇施工工法，每座连续梁均为7个块段，分别为墩顶两个A段，其长度为29.5m，跨中方向两个B段，其长度为33.5m，边跨两个C段，其长度为46m，中跨合拢段D段，其长度为2m。 

本发明的有益效果是：本发明可应用于主跨为100米的梁体上跨既有双线铁路的工程，既可以保证既有双线铁路的正常运营，也可以保证新建桥梁的施工安全、正常进行。 

附图说明

下面结合实施例附图对本发明做进一步说明： 

图1是中跨支架平面设计构造图；

图2是中跨支架立面设计构造图；

图3是三角区支架平面设计构造图；

图4是三角区支架立面设计构造图；

图5是边跨支架平面设计构造图；

图6是边跨支架立面设计构造图；

图7是跨线防护棚架设计构造图；（说明：1、本图尺寸均以cm计；2、为了减少要点施工时间，在原有跨既有铁路支架形式下，做了如图处理；3、在原有贝雷顶下90cm处的钢管内侧设置型钢牛腿，其材料另外统计，牛腿上方纵向安装2工32a具体装置见图，单独吊装；在型钢上方沿横向铺设工32a型钢，间距1.5cm，然后在型钢沿纵向满铺5*50cm木板条，最后在上方铺设铁皮；4、为了满足要点50墩吊车吊装要求，地面一次加工形成4*16.8m的框架，如图所示，单片重度为4.76吨，并作如图中一些细部处理，便于捆架安装和拆除。）；

 图8是碗扣支架平面设计图；

图9是碗扣支架剖面设计图；

图10是跨线支架加固示意图；

图11是跨线支架加固结构图

图12是铁路两侧沉降和变形观测位置图；

图13是箱梁支架模板预压监控位置图；

图14是大跨径连续梁大节段现浇施工流程图。

具体实施方式

 大跨径连续箱梁跨既有铁路支架施工关键技术，其特征是：包括承重式跨线支架设计及施工，跨线防护棚架设计及施工，碗口式钢管支架设计及施工三大关键技术，还包括支架加固，支架预压和监控以及连续梁施工等重要施工过程。 

 如图1-图6所示，承重式跨线支架采用现浇支架的方法进行施工，支架有两种结构形式，跨既有线中跨部分采用两侧直径1.2m钻孔灌注桩，桩长25m～40m不等，上层采用高1.0m，宽1.8m条形基础，条形基础上预埋钢板设置φ630螺旋无缝钢管立柱，钢管立柱上部纵向设置3I40b型钢，纵向型钢上部为双层贝雷梁结构及双层I20b分配梁；三角区及边跨的支架基础采用直径40cm间距1.2m的CFG桩，往上为两层扩大基础，基础上设置预埋件与φ630钢管连接，钢管立柱上部横向设置2I45a型钢，再上部为HN600纵梁及双层I20b分配梁；所有钢管型钢支架上部均采用碗口支架来调整箱梁标高。 

 如图7所示，跨线防护棚架设置于跨线支架双层贝雷梁下方，防止施工过程中小型构件落入铁路，并在防护棚盖顶设置1%横坡，防止雨水和养生水集中在防护棚盖顶。在钢管立柱靠近铁路侧设置防护棚盖支撑牛腿，牛腿位置安装在钢管立柱顶纵梁下90cm位置，牛腿采用I25a型钢焊接而成；牛腿上设置2I25a型钢纵梁；纵梁上部安装防护棚盖，为了便于安装，防护棚盖在线下加工成4×16.5m框架单元，单块重量为6.6吨，采用100吨汽车吊整块吊装。 

  如图8、9所示，碗口式钢管支架沿纵桥向60cm布置，横桥向腹板位置30cm布置，底板位置60cm布置，翼缘位置90cm布置，竖向全部60cm布置；碗扣式钢管支架，纵向每3排立杆布置一道横向剪刀撑；沿桥轴线布置6列纵向剪刀撑，分别位于支架外侧(2列），腹板下侧（2列），底板下侧（2列），剪刀撑与地面夹角为50度；在支架高度方向2m设置一道水平向剪刀撑。碗扣支架底端必须设置扫地杆，顶端悬臂部分长度不得大于60cm。跨线部分碗口支架和三角区碗口支架下部的I20b型钢分配梁相互贯通，形成一个整体，边跨碗口支架自成一体。 

如图10、11所示，对承重式跨线支架进行了加固，把承重式跨线支架钢管立柱和三角区支架立柱采用平撑和八字撑相连，达到对承重式跨线支架立柱的拉压支撑作用；对于远离三角区的跨线支架立柱，采用在地面打入扛拔桩，用型钢斜撑支撑加固。另外，考虑贝雷梁两端立杆应力集中的情况，采用槽8或槽10的型钢对贝雷梁的立杆进行了加固；考虑贝雷梁单元纵向稳定性较差，采用小钢管纵向贯通连接。 

  如图12、13所示，对承重式跨线支架进行了预压和监控。具体方案为：（1）跨线铁路两侧条形基础上各设置了18个沉降观测点，分别为近墩位处每5m设置1个点，远离墩位处每10m设置1个点，从支架桩基础一直到连续梁施工整个过程进行了沉降观测监控，并对既有铁路线路进行全天候监控和维护。（2）根据大节段施工连续梁浇筑顺序用砂袋对支架进行了预压。沿连续梁每4m设置一个预压断面，每个断面7个测量控制点：腹板位置2个点、地板位置1个点、翼缘板位置每边各2个点。 

  如图14所示，三座连续梁均采用大跨度变截面连续箱梁组合式支架大节段现浇施工工法，每座连续梁均为7个块段，分别为墩顶两个A段（长度为29.5m），跨中方向两个B段（长度为33.5m），边跨两个C段（长度为46m），中跨合拢段D段（长度为2m）。 

  施工时，按照如下流程进行： 

1.跨线支架施工；

2.三角区和边跨支架施工；

3.碗口支架施工；

4.支架加固施工；

5.支架预压和监控；

6.连续梁施工；

7.支架拆除。