跨既有线门式框架墩施工技术

跨既有线门式框架墩施工技术

黄晓刚

中铁十二局集团第四工程有限公司陕西西安710021

摘要：曲水特大桥2#门式框架墩跨越既有线，门式框架墩下部结构设计为桩基础，上部结构设计为32m简支箱梁，通过该门式框架墩施工技术的论证研究，从现场实际出发解决了临近既有线桩基、承台施工和跨越既有线框架墩施工的难题，特别是帽梁支架施工方案的制定奠定了该门式墩施工技术的成败。

关键词：既有线加固门式框架墩

ConstructionTechniqueofportalframepierforCrossingExistingRailway

HuangXiaogang

(The4thEngineeringCo.,LtdChinaRailway12thBureauGroup，Xi’an710021，China)

AbstractQushuibridge2#portalframepiersacrossexistingrailwayline,gantryframepierssubstructuredesignforpilefoundation,theuppersubstructuredesignfor32msimplysupportedboxbeam,throughtheportalframepierconstructiontechnologydemonstrationresearch,setoutactuallyfromthespotsolvestheexistingnearpile,bearingplatformconstructionandacrosstheexistingframepierconstructionproblems,especiallythecapbeambracketconstructiontechnologylaythesuccessorfailureofportalpierconstructiontechnology.

Keywordsexistingreinforced；portal；framepier

0引言

曲水特大桥位于图们市村北侧，沿布尔哈通河南岸而设，起讫里程：GDK299+470.6～GDK301+206.85，全长1736.25米。2#墩为门式框架墩与既有长图线垂直，门式墩帽梁轴线与新建客专线路中心线的中垂线成18O50’17”夹角,上部结构设计采用32ｍ预制简支箱梁，下部结构设计采用钻孔桩承台基础、门式框架墩。墩身截面为240cm×300cm的直坡墩，横梁长度为1560cm,厚度为220cm,两框架墩之间的净距为1000cm。

1既有线旁作业内容

施工平台开挖平整、桩基础施工、承台开挖、桩头破除、承台钢筋绑扎、承台模板安装、承台混凝土浇筑及养护、拆除承台模板、承台基坑回填、墩身钢筋吊装对接、墩身模板安装、墩身混凝土浇筑、帽梁模板安装、帽梁混凝土施工、支承垫石浇筑、模板拆除及混凝土养护、架桥机架设箱梁、桥面系施工。

2施工总体方案

桩基础采用水磨钻进行施工，钻筒长度60cm，成孔方式为在孔内沿护壁方向钻周边岩芯，贯通后将中间岩层松动。承台、墩身采用常规施工方法进行施工，模板采用组合钢模施工,承台基坑开挖前对既有线路采用D24便梁进行加固。帽梁采用支架法施工，支架采用Φ53cm螺旋管支撑，顶部纵向采用I63a工字钢，横向铺设[14槽钢，布置型式为“][”，顶层采用10cm方木加2.0cm厚的竹胶板组合木模。施工前必须做好既有线防护措施。2#门式框架墩概图见图1。

3工艺流程

具体施工顺序如下：桩基施工→承台施工→墩柱施工→横梁支架搭设→横梁施工→箱梁架设→桥面系施工。

3.1钻孔桩施工

门式框架墩钻孔桩采用水磨钻施工，每个边墩安排2台钻机同时施工。左侧承台桩中心距道碴边最小距离为200cm,右侧承台桩基中心距道碴边最小距离为189.8cm，在确保防护栏杆设置封闭后进行桩基施工，2#门式墩桩位布置图详见图2。

（1）锁口施工：经测量放样后，施工锁口。

（2）在桩孔附近远离既有线设置水池或蓄水设施，并设水管接于钻机进水口。

（3）钻孔取芯：水磨钻是利用钻机套筒刃片在钻机的钻动下切削岩体，并把岩体切入套筒内，待钻入一定深度后，提出套筒，清除筒内岩石，如此反复进行操作。

（4）用风镐搞头插入孔内凿除残岩或利用楔子进行人工破除，岩体最终在钻进深度处与母岩剥离。

（5）钢筋笼吊装由经验丰富的吊装人员进行吊装，同时在钢筋笼三个不同方向设置缆风绳进行牵引，由专人进行指挥，防止在钢筋笼的吊装过程中摇摆侵入铁路安全范围；同时吊装全过程由专职安全员以及设备防护员全程监控；钢筋笼的吊装在列车间隔时段内进行。

（6）混凝土灌注采用混凝土汽车泵配合灌注，浇筑过程设专职安全员现场监控，钻孔桩所用混凝土由搅拌站集中拌制供应。

3.2承台施工

承台基坑开挖、钢筋施工、混凝土浇筑施工均在利用列车间隔时段内进行。基坑开挖防护采用D24便梁架空线路方案，为了防止承台开挖过程中路基边坡土塌方，左右侧承台基坑靠线路侧设置50cm厚的钢筋混凝土护壁，且向线路内侧打设Φ22mm的砂浆锚杆，锚杆间距为80cm,锚杆长度为2.5m，施工时每开挖50cm施作护壁一节。护壁施作范围为承台两侧向外各延伸50cm，护壁顶面高出原地面50cm,底面嵌入承台底面50cm。

D24型便梁支墩基础采用100cm×150cm×80cm的钢筋混凝土基础，在浇筑D24型便梁混凝土支墩时在线路在每个支墩上距离线路中心255cm的位置处埋设横向限位装置，埋设[28槽钢，埋深30cm，外露20cm。D24型便梁安装就位后，在预埋槽钢和D24型便梁之间用木楔钉牢，做缓冲装置用。D24型便梁与防横移槽钢之间距离不大于3cm。

D24便梁支墩基础平面图详见图3。

D24便梁支墩基础立面图详见图4。

线路架空及2#墩承台施工阶段，前后50m列车限速45km/h通过。线路加固地段每2米设一根轨距拉杆，以保证线路加固期间的线路稳定。D24便梁加固分5次“天窗”点封锁线路，每次180分钟。线路加固后，开挖自上而下分层开挖，每次开挖深度根据开挖基坑的土质自稳情况确定，并及时进行支护。

2#墩身护面钢筋靠线路侧为双排φ28mm螺纹钢，为了更好的保证2#墩身预埋钢筋的整体稳定性，2#承台混凝土施工时分二次浇筑，第一次浇筑至墩身预埋钢筋底位置，且在第一次浇筑混凝土时在承台内预埋Φ48mm钢管内支撑架，承台第二次浇筑前将墩身预埋钢筋与预埋钢管架焊成一个整体，很大程度的提高了墩身预埋钢筋的抗倾覆能力。

3.3墩柱施工

2#门式框架墩左墩距离既有长图线左轨最小距离466.5cm,右墩距离既有长图线右轨最小距离410cm,分6次“天窗”点封锁线路，每次180分钟。

墩柱采用定型钢模，模板根据墩高和吊装操作便利进行配置，标准节200cm，调整节100cm、墩身模板先在场地外将矩形墩模板的四周连接成一个整体（按分节高度），开始立模前运至桥墩处，采用25t吊车吊装一节就位一节，一次立到设计高度，并在靠既有线外侧模板边设置螺栓孔采用风缆绳将模板固定，保证模板不向既有线侧偏倒。模板拆除时松开每节矩形墩模的连接螺栓分块拆除。墩柱混凝土一次连续浇筑，不留施工缝，门式墩浇筑前在靠既有线内侧墩壁上按支架设计要求预埋支架防倾覆连接钢板。

3.4帽梁施工

支架搭设前检查安全防护网状况，支架搭设施工过程中设专人进行防护。分9次天窗点封锁线路，每次180分钟。

3.4.1支架施工

（1）支柱

支架采用Φ53cm螺旋管支撑，跨度为890cm。钢管底设砂桶，砂桶的承载力不小于100t，砂筒直接放置于承台顶面上，框架墩范围内Φ53cm螺旋管与框架墩侧壁预埋钢板采用[14槽钢连接,确保Φ53cm螺旋管支柱的稳定性。

（2）支架

螺旋管顶部焊接2cm厚法兰盘（边跨法兰直径为80cm,中间支柱法兰直径为105.5cm）,法兰盘顶部铺设纵梁，纵梁边跨均采用2根I63工字钢并焊而成，中间一联纵梁采用5根I63工字钢并焊而成，纵梁顶部铺设][14的槽钢作为分配梁（间距50cm）上铺10×10cm的方木，方木长为400cm铺设间距为30cm，且为交错铺设，同时在墩的前后端加2根长530cm的][10槽钢（间距60cm）搭到两边][14槽钢分配梁上，槽钢上满铺2cm厚的竹胶板做为人行通道平台（100cm宽）。

以上整个支架高度（从横梁底至I63a工字钢底）为89cm，2#门式框架墩帽梁支架底至既有线轨顶面高度最小为577.4cm，扣除列车运行的限界高度550cm（非电气化铁路），剩余27.4cm作为安全空间。

为了防止坠落物在支架边缘反弹出支架，危及既有线行车安全，支架四周设置防护围栏。围栏采用钢管栏杆、栏杆上绑扎竹胶板组合而成，围栏高250cm。防护围栏采用Φ48mm钢管制作，间隔150cm在支架上焊接立柱，水平杆采用Φ48mm钢管用扣件与立杆连接，然后在栏杆内侧120cm高度用竹胶板进行封闭，竹胶板与钢管采用铁丝固定，120cm以上部分采用Φ16mm钢筋网(40cm×40cm)后挂双层密目网。

（3）支架吊装

立柱按设计尺寸在场外加工成型运到工地吊装，采用25t汽车吊起吊人工配合安装，立柱安装时要保证其垂直。为了确保立柱的吊装安全防止侵线，在立柱吊装过程中设专人指挥。

纵梁吊装完成后再吊装横向][14槽钢，并进行焊接，同时进行防护栏杆安装，最后进行模板安装。吊装作业安排在“天窗”时间。施工前后100m范围内安排专项安全防护小组负责现场施工安全防护。

2#支架布置详见图5。

3.4.2模板施工

横梁底模板和侧模都采用厚2cm胶合板拼装而成。侧模胶合板外立10×10cm的方木作背带，纵向间距30cm；纵向背带采用双肢Φ48mm钢管进行锁定，双肢钢管竖向间距60cm，拉杆采用Φ20mm，每侧拉杆头均需采用垫板和双螺母。

3.4.3钢筋施工

钢筋在加工厂集中加工，按设计图将钢筋加工成半成品，用汽车运到现场进行绑扎。门式桥墩横梁内有大量的预埋波纹管，为了不使波纹管损坏，一切焊接宜在波纹管埋置前进行，管道安

装后尽量不焊接，当普通钢筋与波纹管位置发生矛盾时，适当移动钢筋位置保证管道位置准确。

3.4.4混凝土施工

门式桥墩横梁为大体积混凝土工程，混凝土方量大，强度高，水泥用量多，为减少施工中混凝土膨胀、收缩不均，及温度应力等不利因素，应尽量缩短每次混凝土浇筑时间，保证混凝土浇筑质量。混凝土由搅拌站集中拌制供应，采用混凝土罐车运到施工现场，用混凝土汽车泵泵送入模。

3.4.5预应力施工

（1）预应力管道安装

预应力孔道是通过预埋波纹管来完成。波纹

管必须严格按设计曲线坐标精确放样安装，接头处绑扎牢固，用胶布密封，并每间隔50cm设置一道定位钢筋固定管道，定位钢筋应与钢筋骨架绑扎牢靠，确保管道定位准确。

（2）预应力钢铰线张拉

纵向预应力采用两端对称张拉，张拉控制采用应力与伸长量双向控制，应力控制为主，伸长值作为校核。张拉时，千斤顶张拉力作用线应与钢绞线的轴线重合。

设计伸长量与实际伸长量之间误差应在±6﹪以内，在测定伸长量时应扣除因非弹性变形引起的伸长值。

张拉同一截面的断丝率不得大于5‰，在任何情况下，不允许整根拉断。张拉后24小时内对管道进行压浆。

（3）孔道压浆

孔道压浆采用真空压浆工艺。先用真空泵使孔道内形成一定的气压差，再将水泥浆用压浆机压入孔内，使之填满预应力筋与孔道间的空隙，让预应力筋与混凝土牢固粘结为一整体。

（4）封锚

封锚前对锚槽进行凿毛处理，并利用焊在锚板上的钢筋与封锚钢筋绑扎在一起，以保证锚端混凝土与梁体混凝土连为一体，封锚后用聚胺脂进行防水处理，封锚混凝土标号不应低于梁段混凝土强度。

3.4.6支架拆除

拆除顺序和搭设顺序相反，先搭的后拆后搭的先拆。

（1）先拆除横梁两侧的侧模及防护栏杆，再准备拆除底模。

（2）拆底模前先将螺旋管下面的沙箱螺栓同时松开，使支架慢慢整体下落。然后人工拆除底模、方木、小横梁，拆下的材料用吊车吊至施工场地内堆码好。

（3）拆除垫梁及立柱。

4结束语

该门式框架墩上跨既有长图铁路，门式框架墩基础施工在既有线路肩上，作业空间小施工难度大，桩基采用水磨钻机施工解决了临近既有线桩基施工的难题；承台开挖时采用D24便梁对既有线路加固，确保承台施工过程中既有线行车安全；帽梁支架施工结合现场作业空间大小经过力学检算确定了最优支架方案，解决了受既有线空间限制现浇支架施工的技术难题。

参考文献：

[1]《铁路营业线施工安全管理办法》（铁办[2008]190号）

[2]《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）

[3]《高速铁路桥涵工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）

[4]铁建设[2010]241号《铁路混凝土工程施工技术指南》

[5]《改建既有线和增减第二线铁路工程施工技术暂行规定》（铁建设[2008]14号）

作者简介：

黄晓刚：男，生于1984年，2007年毕业于兰州交通大学土木工程专业，联系电话：13720403358。