小半徑曲線箱梁架設(shè)安全質(zhì)量控制技術(shù)

1、描述：高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，因其體積大、質(zhì)量大，使得提、運(yùn)、架梁施工難度較大、風(fēng)險(xiǎn)較高，尤其是在小半徑曲線上架梁更為突出。文章根據(jù)寧安城際鐵路青弋江特大橋箱梁架設(shè)施工實(shí)際，對(duì)小半徑曲線箱梁架設(shè)安全質(zhì).摘 要高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，因其體積大、質(zhì)量大，使得提、運(yùn)、架梁施工難度較大、風(fēng)險(xiǎn)較高，尤其是在小半徑曲線上架梁更為突出。文章根據(jù)寧安城際鐵路青弋江特大橋箱梁架設(shè)施工實(shí)際，對(duì)小半徑曲線箱梁架設(shè)安全質(zhì)量控制技術(shù)、常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法進(jìn)行了總結(jié)。1 工程概況新建南京至安慶鐵路東起江蘇省南京，經(jīng)安徽省馬鞍山、蕪湖、銅陵、池州等長(zhǎng)江南岸沿江地帶，跨長(zhǎng)江后終至安慶，線路全長(zhǎng)257km，設(shè)計(jì)時(shí)速

2、 200km/h以上。其中寧安鐵路青弋江特大橋地處安徽省蕪湖市境內(nèi)，線路里程為DK087+314DK090+443，預(yù)制架設(shè)混凝土簡(jiǎn)支箱梁254 孔，其中小曲線半徑57孔。青弋江特大橋架梁施工有以下特點(diǎn)：一是最小曲線半徑僅為800m；二是架梁工期緊，技術(shù)含量高，質(zhì)量要求嚴(yán)格；三是箱梁架設(shè)多處跨越城市道路，環(huán)境復(fù)雜。2 施工難點(diǎn)2.1 施工難度大小半徑曲線架梁施工架橋機(jī)的布設(shè)及過(guò)孔行走線路要求高，難度大；箱梁的運(yùn)輸、喂梁精度要求高，通過(guò)性差，架梁空間有限。架橋機(jī)的通過(guò)性、架設(shè)過(guò)程中的防傾覆及架設(shè)施工組織是架設(shè)施工的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。2.2 安全風(fēng)險(xiǎn)大小半徑曲線上架梁施工，架橋機(jī)整體穩(wěn)定性差，架設(shè)過(guò)程

3、中容易發(fā)生側(cè)翻或傾覆，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，必須對(duì)架橋機(jī)最危險(xiǎn)工況下的整體穩(wěn)定性進(jìn)行檢算，并采取相應(yīng)有效的技術(shù)保障措施。2.3 設(shè)備要求高通用900t架橋機(jī)一般適用于曲線半徑R2000m地段架設(shè)箱梁，小半徑曲線架梁對(duì)架橋機(jī)性能、凈空等要求較高。我們必須組織設(shè)計(jì)、制造、 安裝等單位共同研究，制定專項(xiàng)方案，委托有資質(zhì)廠家對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行改造，并取得地方質(zhì)監(jiān)部門(mén)的認(rèn)可，確保改造后的架橋機(jī)能夠滿足在曲線半徑R=800m地段 架設(shè)箱梁要求。3 施工準(zhǔn)備3.1 設(shè)備和作業(yè)人員資質(zhì)。箱梁架設(shè)的提運(yùn)架設(shè)備均屬大型特種設(shè)備，必須通過(guò)國(guó)家安全監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，在取得安全準(zhǔn)用證后方可使用。作業(yè)人員必須嚴(yán)格按照作業(yè)項(xiàng)目及類別取

4、得國(guó)家相關(guān)部門(mén)頒發(fā)的操作證。3.2 編制施工方案及組織演練。根據(jù)工程實(shí)際情況，編制架梁施工技術(shù)方案和施工安全專項(xiàng)方案，組織專家會(huì)審，并報(bào)上級(jí)主管部門(mén)審批、備案。通過(guò)電腦模擬架梁狀 態(tài)、計(jì)算出每一步驟所需時(shí)間，根據(jù)模擬結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)劃線定出架橋機(jī)擺放位置及喂梁線路，并在正式架梁前，組織施工演練。3.3 橋梁復(fù)測(cè)和接收。架梁前，對(duì)成品箱梁進(jìn)行檢查和交接。當(dāng)墩臺(tái)的沉降變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，對(duì)橋梁的中線，墩臺(tái)墊石標(biāo)高，水平和外部尺寸等進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)結(jié)果滿足要求后進(jìn)行施工。3.4 組織技術(shù)交底。對(duì)架梁施工隊(duì)進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底和施工安全交底，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，確保架梁施工質(zhì)量和安全。4 改造后架橋機(jī)技術(shù)特

5、點(diǎn)4.1 架橋機(jī)結(jié)構(gòu)組成架橋機(jī)主要由前后2臺(tái)起重天車(chē)、主縱梁2根及橫聯(lián)、前支腿、后支腿、后支腿臺(tái)車(chē)及頂升裝置、輔助支腿、懸臂梁、下導(dǎo)梁、輔助天車(chē)、軌道、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)等組成。4.2 加大下導(dǎo)梁橫移量小曲線預(yù)制混凝土箱梁橋?qū)嶋H為折線橋，架橋機(jī)是通過(guò)下導(dǎo)梁簡(jiǎn)支過(guò)孔的，下導(dǎo)梁橫移需要在前移到位后進(jìn)行，保證下導(dǎo)梁占位準(zhǔn)確是實(shí)現(xiàn)小曲線落梁 到位的第一步。經(jīng)計(jì)算在曲線半徑R=800m架設(shè)箱梁時(shí)，下導(dǎo)梁的橫移量為1.34m，而改造后的TLJ型900t架橋機(jī)下導(dǎo)梁的橫移量可達(dá) 到±1.4m，滿足要求。4.3 加大后支腿凈空寬度曲線喂梁時(shí)架橋機(jī)后支腿內(nèi)凈空寬度要求加大，改造后的TLJ

6、型900t架橋機(jī)采用閉式“”型結(jié)構(gòu)，內(nèi)凈空寬度為14.1m，架設(shè)32m普通簡(jiǎn)支箱梁寬度為12.2m，滿足梁體通過(guò)空間。4.4 調(diào)整后支腿臺(tái)車(chē)差速在R=800m曲線上，架橋機(jī)過(guò)孔兩后支腿臺(tái)車(chē)運(yùn)行距離差為253mm。當(dāng)采用1檔（1.5m/min）運(yùn)行時(shí)，頻率差為0.3hz，當(dāng)采用 2檔（3m/min）運(yùn)行時(shí)，頻率差為0.6hz，后支腿臺(tái)車(chē)運(yùn)行距離差可達(dá)到400mm，可通過(guò)預(yù)先設(shè)置變頻器，調(diào)整后支腿臺(tái)車(chē)差速。4.5 增大過(guò)孔角度架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)，輔支腿臺(tái)車(chē)調(diào)整角度起到方向盤(pán)作用，行走在下導(dǎo)梁上，下導(dǎo)梁與橋梁設(shè)置錨固裝置，以確保架橋機(jī)過(guò)孔安全。架橋機(jī)后支腿偏離線路 中心線的距離和角度應(yīng)按曲線半徑分別計(jì)算確

7、定，當(dāng)R=800m時(shí)，架橋機(jī)過(guò)孔需要調(diào)整2°，而改造后的900t架橋機(jī)能夠調(diào)整3.7°，滿足要求。4.6 下導(dǎo)梁采取加固措施由于曲線半徑小，過(guò)孔時(shí)水平力較大，為保證加橋機(jī)整體穩(wěn)定，在墩身混凝土澆筑時(shí)預(yù)先埋設(shè)精軋螺紋鋼，架梁時(shí)下導(dǎo)梁和預(yù)埋螺紋鋼連接，增加架橋機(jī)的穩(wěn)定性。架梁結(jié)束后精軋螺紋鋼露出混凝土部分做防銹處理。4.7 架橋機(jī)整體穩(wěn)定性檢算4.7.1 橫向穩(wěn)定性計(jì)算橫向穩(wěn)定性最危險(xiǎn)工況為非工作狀態(tài)整機(jī)抗風(fēng)橫向穩(wěn)定性。經(jīng)分析，以通過(guò)前支腿支點(diǎn)與架橋機(jī)縱軸線平行的直線為基準(zhǔn)線進(jìn)行橫向穩(wěn)定性計(jì)算是偏于安全的。非工作狀態(tài)風(fēng)壓按800N/m2計(jì)算穩(wěn)定力矩：W1=7223 kN

8、3;m傾覆力矩：W2=2831 kN·m穩(wěn)定系數(shù)：K=W1/ W2=7223/2831=2.551.5（穩(wěn)定）4.7.2 縱向穩(wěn)定性計(jì)算期刊論文縱向穩(wěn)定性最危險(xiǎn)工況為以下2種情況：架梁機(jī)未吊梁時(shí)前的縱向穩(wěn)定性                            荷載有垂直荷載（機(jī)臂、前支腿、后支腿含走行機(jī)構(gòu)、輔助支腿、吊梁天車(chē)含動(dòng)滑輪組及吊具、導(dǎo)梁天車(chē)、導(dǎo)梁吊機(jī)）及水平風(fēng)荷載?？v向穩(wěn)定性計(jì)算穩(wěn)定力矩：W1=25410 kN·m傾覆力矩

9、：W2=13908 kN·m穩(wěn)定系數(shù)K=W1/W2=25410/13908=1.831.5（穩(wěn)定）架梁機(jī)過(guò)孔到位（架梁機(jī)前支腿支立前）的縱向穩(wěn)定性荷載有垂直荷載（主梁、后支腿、前支腿）、水平風(fēng)荷載和外荷載。外荷載：架梁機(jī)前支腿處于20m架設(shè)位置，后支腿和輔助支腿呈過(guò)孔走行狀態(tài)，經(jīng)計(jì)算，輔助支腿支反力為160t，此力作用于導(dǎo)梁機(jī)主梁上?？v向穩(wěn)定性計(jì)算穩(wěn)定力矩：W=35976 kN·m傾覆力矩：W2=23680 kN·m穩(wěn)定系數(shù)K=W/W2=35976/23680=1.531.5（穩(wěn)定）5 小曲線架梁質(zhì)量控制要點(diǎn)5.1 安全質(zhì)量控制措施箱梁架設(shè)主要有裝梁、運(yùn)梁、喂梁、

10、落梁、支座錨固、架橋機(jī)過(guò)孔等6個(gè)關(guān)鍵工序。小曲線架梁安全質(zhì)量控制措施主要有：架梁作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)方案和施工安全專項(xiàng)方案，并執(zhí)行TB10213鐵路架橋機(jī)架梁規(guī)程。箱梁提運(yùn)架過(guò)程采用 “四點(diǎn)受力三點(diǎn)平衡” 安全質(zhì)量控制措施，即提升時(shí)以端頭兩個(gè)吊點(diǎn)的鋼絲繩采取串聯(lián)式，使吊具的兩吊點(diǎn)相平衡，另端兩吊點(diǎn)采用獨(dú)立卷?yè)P(yáng)機(jī)。從而實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)吊梁、三點(diǎn)受力的作用，避免了附加扭矩的產(chǎn)生。提梁前檢查卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩是否垂直，避免在起吊時(shí)碰撞支座，安排專人對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)、制動(dòng)器等重要部位進(jìn)行監(jiān)護(hù)。裝梁時(shí)各支點(diǎn)對(duì)位要準(zhǔn)確，縱向偏差為±20mm，橫向偏差為±10mm，如位置偏差超標(biāo)，須重新對(duì)位。運(yùn)梁前應(yīng)對(duì)運(yùn)梁

11、車(chē)的剎車(chē)和緊急限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，啟動(dòng)起步緩慢平穩(wěn)，嚴(yán)禁突然加速或急剎車(chē)。重載運(yùn)行速度控制在35km/h，曲線、坡道地段應(yīng)嚴(yán)格控制在3km/h以內(nèi)。5.2 測(cè)量質(zhì)量控制架梁前必須對(duì)箱梁的外觀尺寸進(jìn)行驗(yàn)收，梁體長(zhǎng)、寬、高標(biāo)準(zhǔn)為（±20mm）、（-10mm，10mm）、（-5mm，10mm），對(duì)不符合規(guī)范必須在梁場(chǎng)進(jìn)行處理。梁架前必須對(duì)墊石高程、錨栓孔深度、位置、墩臺(tái)跨度等進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)不符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行處理。墊石高程標(biāo)準(zhǔn)（0，-10mm），如果不符合 標(biāo)準(zhǔn)，箱梁架設(shè)后會(huì)造成灌漿層不足或超標(biāo)（灌漿層為20mm-30mm）。墊石高度一般允許最低值為320mm，墊石高度不足會(huì)導(dǎo)致千斤頂不能正常

12、支立。錨栓孔深度要求400mm，錨栓孔位置偏移10mm，如條件不達(dá)標(biāo)將會(huì)造成箱梁無(wú)法正常就位。6 常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及解決辦法6.1 箱梁梁長(zhǎng)、梁高超標(biāo)6.1.1 產(chǎn)生后果梁長(zhǎng)超標(biāo)將會(huì)使箱梁架設(shè)后梁體伸縮縫超標(biāo)；梁高超標(biāo)將直接導(dǎo)致梁面錯(cuò)臺(tái)及梁面標(biāo)高超標(biāo)。6.1.2 解決方法梁長(zhǎng)超標(biāo)：一是制梁時(shí)嚴(yán)格控制梁長(zhǎng)在允許誤差范圍內(nèi)；二是對(duì)梁長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并匹配計(jì)算，再通過(guò)架設(shè)過(guò)程中調(diào)整支座縱向允許偏差來(lái)使全線梁縫均勻分布。梁高超標(biāo)：對(duì)不符合要求的梁高進(jìn)行打磨處理。然后對(duì)箱梁梁高、墊石標(biāo)高進(jìn)行匹配計(jì)算，算出理論錯(cuò)臺(tái)量，再通過(guò)調(diào)整砂漿層厚度來(lái)控制錯(cuò)臺(tái)量。6.2 墊石高度不足；錨栓孔深度不夠。6.2.1 產(chǎn)生后果墊

13、石高度主要是由于墩身高度控制的，一般允許最低高度為320mm，若墊石高度不足會(huì)導(dǎo)致千斤頂不能正常支立。h允許=470（千斤頂高度）+60（千斤頂頂出高度）+20（橡膠墊）-210（支座高度）-20（砂漿層厚度）=320mm孔深一般控制在400mm，孔深不夠或偏移將導(dǎo)致無(wú)法落梁就位。6.2.2 解決辦法墊石高度要提前檢查，高度不足的，要對(duì)墩帽進(jìn)行提前鑿除處理。對(duì)于錨栓孔深度不夠或錨栓孔偏移的情況，要提前處理。6.3 箱梁架設(shè)后梁縫不合格、產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)6.3.1 產(chǎn)生后果梁梁縫不合格、錯(cuò)臺(tái)會(huì)影響下步施工，可能對(duì)后期運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響（運(yùn)營(yíng)過(guò)程中由于熱脹冷縮導(dǎo)致箱梁不能自由活動(dòng)）。6.3.2 解決辦法箱梁架設(shè)后梁縫不合格、產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)主要是因?yàn)榍捌趬|石交接，箱梁交接時(shí)產(chǎn)生的，要嚴(yán)格履行架梁前驗(yàn)收交接工作。6.4 砂漿層厚度不合格及砂漿層出現(xiàn)裂紋6.4.1 產(chǎn)生后果砂漿層是連接墩臺(tái)與箱梁的最主要結(jié)構(gòu)，砂漿層厚度不合格以及砂漿層裂紋會(huì)影響砂漿層的承重。6.4.2 解決辦法砂漿層出現(xiàn)