路桥科技 特大桥架梁机施工对高铁桥墩沉降影响 李 乐 （贵州中交一公局德余高速公路有限公司，贵州 遵义 余庆 00） 摘要：通过对跨高新铁路特大桥墩身沉降观测、数据分析得出在墩身的整个沉降观测周期内，最大沉降发生在箱梁架设完成并通过后。 关键词：高速铁路；沉降观测；架梁；沉降最大 高速铁路建设在我国已经有了较长时间的发展，各项施工工艺都相对成熟。随着列车行驶速度的不断提升。要确保列车的安全、平稳和舒适就对高速铁路精度要求更高、误差更小。采用架梁机进行箱梁架设是现在铁路桥梁施工的主流工艺，在大大的缩短了施工工期的同时也对墩体承载力要求更高，墩体沉降的可能进一步加大。 本文从这个角度出发，以通辽客运专线TLSG-1标某特大桥为例，进行了具体分析，得出结论，并随机抽取其他墩体数据进行验证。为高速铁路桥梁沉降观测提供理论依据。 1 工程概况 新建通辽至京沈高铁新民北站铁路工程位于内蒙古东部地区的通辽市与辽宁省西部地区的沈阳市、阜新市内。本线是东北铁路快速客运网络的重要组成部分，是京沈高铁向内蒙东部地区的延伸，拉近了通辽至北京、沈阳地区的时空距离。修建本线对于推动区域经济发展，强化快速客运网络具有重要作用。本线设计为有砟轨道，时速250km/h。由中交第一公路工程局有限公司承建的TLSG-1标段全长52.17km。本文章所研究特大桥全长1771.45m，采用-32m双线简支梁。桩基设计为钻孔灌注桩、墩身设计为圆端形桥墩、梁设计为简支箱梁均采用预制架设。 本桥所处位置以柳河冲洪积平原为主，地势平坦开阔，植被覆盖较好，大多辟为耕地。桥址区地下水主要为第四系孔隙潜水，主要由大气降水和地下水径流补给。地下水埋深1.6m-2.7m，地下水及土壤对混凝土不具备侵蚀性。桥址区地震基本烈度为7度，场地类别为3类，最大冻土深度为1.37m。本桥所处辽西地区属于中温带亚干旱季风气候区，主要特点春季干旱多风，夏季炎热，降水集中，秋季凉爽，冬季干冷。 2 施工工艺及观测方案 2.1 桩基施工 本桥所有桩基均采用旋挖钻施工，钢筋笼采用集中加工运至工点，混凝土罐车运输。钻孔施工前预埋护筒，埋设深度为2.0m并高出作业面0.5m，采用正循环泥浆清孔护臂工艺，钻机钻头冲击钻进成孔后进行清孔，清孔到位后进行二次清孔，清孔完成后进行混凝土浇筑，浇筑至高出设计顶面50cm完成施工。 2.2 承台施工 由于地下水位较高，土质较为松散，在基坑开挖前先进行井点降水及止水钢板桩支护。钢板桩采用拉森三型钢板桩（H=125mm，L=6m，B=400mm，t=13mm）,按承台边线边线外加宽2m打压钢板桩。立模后一次浇筑成型。 2.3 墩身施工 桥梁及墩身采用搭设钢管脚手架与整体式定型模板施工，定型模板采用无拉杆设计，配合吊车一次拼装成型，混凝土浇筑采用汽车泵一次浇筑完成。 2.4 箱梁架设施工 箱梁的生产采用集中预制，箱梁架设采用运梁车运送到工点架梁机架设。 2.5 桥墩台观测 跨高新铁路桥2个桥台及53个墩身共分5个测量区段，每区段线路均小于1000m，沉降变形按照国家二等水准测量精度进行观测，每个区段由2个控制点控制。首期沉降观测连续进行2次观测，取平均值作为初始值，从第二期开始进行单程附合观测。 3 观测数据分析 从五个实测区段中各选取一个墩体作为该区段代表值进行分析。0#-13#墩取7#墩、14#-18#墩取16#墩、19#-27#墩取23#墩、28#-38#墩取33#墩、39#-#墩取47#墩。所取五个墩柱几何尺寸见表1。 表1 墩身几何尺寸 墩号 桩基(cm) 承台（高*宽*长）(cm) 墩身高度(cm) 7# Ø100*3400 2200*4800*1040 650 16# Ø100*3500 2200*4800*1040 900 23# Ø100*3700 2200*4800*1040 1000 33# Ø100*3600 2200*4800*1040 1000 47# Ø100*3800 2200*4800*1040 750 3.1 沉降分析 首先对选取的5个墩体进行数据分析，得到墩体随着时间的推移，进行25次观测的变化曲线，如图1a。从图中可以看出，墩体在施工完成之后随着时间的推移，沉降变化分为三个阶段。第一阶段为前6期观测，即从观测开始到第21天。沉降变化较小基本处于稳定状态。第二阶段为7-21期沉降观测，即从第22天到第60天。墩体平稳下沉到第21次观测即进入观测60天后沉降基本趋近或达到最大值。沉降值在1.2-2.5mm之间。第三阶段为第21期观测往后即从61天往后，总体沉降趋于平稳或稍有回弹。综合来看，墩体在施工完成后前6期观测平稳沉降接近于0，6-21期观测下沉趋近于最大值，21期观测以后基本稳定。最终沉降值在1.4-2.5之间。 -3 7号墩 16号墩 23号墩-2 33号墩 47号墩)m-1m( 0降值沉12315913172125沉降观测 (次) (a) -3 15号墩 20号墩 35号墩-2 36号墩 45号墩)m-1m( 0沉降值12315913172125沉降观测 (次) (b) 图1 墩身沉降变化对比 从施工工况来看，产生这种沉降变化的原因是前期墩体未承受任何荷载，墩体相对稳定；中期墩体达到规范要求架梁的强度，开始进行箱梁架设，墩体承受900吨架梁机和741吨的箱梁荷载压力下出现明显的沉降，梁架设完成后900吨运梁车负载741吨箱梁在架设完成的箱梁上往返通行进行前方箱梁架设。墩体持续承受荷载徐徐沉降。后期墩体沉降趋紧于最大，墩身、承台、桩基以及地基受压缩后，形成新的稳定系统，达到稳定，所以后期沉降基本稳定。 图中7号墩在第11次沉降观测时沉降出现了反弹，较上一次隆起将近1.5mm，产生这种变形的原因是由于临近墩体进行箱梁架设，导致该墩体受扰动，土体隆起带动墩体上浮所致。需要指出的是，此情况并不是 《华东科技》 2020·4 203Road & Bridge Technology 另随机抽取5个墩体验证以上结论，发现此观点同样适用。从图1b中可以看出前1-6和21期往后沉降趋势基本平稳。6-21期处于一个沉降变化期。 3.2 单次沉降量最大分析 取5个墩的3个阶段进行对比，即墩体施工完毕至箱梁架设前、箱梁架设前至箱梁架设完成、箱梁架设完成至沉降基本稳定。图2为这三个阶段变化曲线。图3为这三个阶段沉降量占比分布图。从图2可以看出架梁产生的沉降量远大于架前的累计沉降量和架梁后至沉降稳定后沉降量。架梁前后的沉降变化在1-1.4mm之间。从图3可以看出架梁前累计沉降所占比在8%-48%之间。架梁沉降占比在50%-90%之间。架梁后所占比在0%-35%之间。明显看出，单次沉降量最大发生在架梁时，且沉降占比例达到所研究的观测期内沉降的50%往上。 产生这种情况的原因是由于箱梁架设，墩体突然承受900吨架梁机和741吨箱梁的荷载，导致墩体、桩基和地基的承载力激增，发生下沉。 此结论同样适用于随机抽取的5个墩体。架梁所产生的沉降为沉降最大。所产生生的沉降在0.8-1.2mm之间。并且架梁所产生的沉降占比达到50%以上。 -0.60.0沉降值 (mm)沉降值 (mm)100%80%沉降占比 架梁前累计沉降 架梁后累计沉降 架梁沉降100%80%沉降占比 架梁前累计沉降 架梁后累计沉降 架梁沉降60%40%20%0%7号墩16号墩23号墩33号墩47号墩60%40%20%0% (a) (b) 图3 各工况沉降占比 15号墩20号墩35号墩36号墩45号墩 -0.60.00.61.21.82.4 架梁前累计沉降 架梁沉降 架梁后累计沉降15号墩20号墩35号墩36号墩45号墩0.61.21.82.4 架梁前累计沉降 架梁沉降 架梁后累计沉降7号墩16号墩23号墩33号墩47号墩 (a) (b) 图2 架梁前后沉降值对比 4 结语 本文依托通辽铁路客运专线为背景。进行沉降观测数据分析，针对架梁机进行箱梁架设墩体的沉降变化等总结规律，预测发展趋势，并随机抽取了其它墩体进行验证。最终得出以下结论。 桥墩施工完毕后进入沉降观测期，前6期即22天前沉降相对较稳定；第6期至21期平稳下沉，并基本达到最大值；21期往后沉降基本稳定；单次沉降最大值发生在架梁时，所占整个沉降期的50%以上。 参考文献： [1]《铁路工程沉降变形观测评估技术规范》(Q/CR 9230-2016). [2]张治国,赵其华,鲁明浩.邻近深基坑开挖的历史保护建筑物沉降实测分析[A].土木工程学报,2015. [3]黄海南,闻道秋.某公铁两用跨江大桥沉降观测研究[J].测绘通报, 2016. 作者简介： 李乐(1990–)，男，助理工程师，本科，从事PPP项目工程管理、铁路公路桥梁及隧道工程等工作。 （上接第 201 页） 不离析。从高处向模板内浇筑混凝土时，必须防止混凝土离析，直接倾倒的，倾倒垂直高度不得超过2米；超过2m时，应采用串筒、溜管或振动溜管辅助下落；如果高度超过10米，应安装减速装置。浇筑混凝土时，要分层分段连续进行，浇筑层的厚度必须根据混凝土供应能力、工人的操作能力等保证单次浇筑的体积。如果使用插入式振捣器时，每层厚度不得超过50cm，一般情况下，在充分考虑水泥混凝土的初凝时间、结构特点、钢筋疏密程度等因素后，为振捣器有效工作区域长度的1.25倍。由于结构原因，钢筋连接密集的区域不易密实，在混凝土浇筑过程中，应采取小振捣器、延长振捣时间等措施，保证密实无空洞。插入式振捣器必须快速插入、慢速拔出，插入点必须排列均匀，逐点连续进行，不得遗漏，必须均匀地振捣，防止漏震或过振情况的出现，振动时间于确保混凝土不会显著下降，不会出现气泡和开始泛浆为宜。振动器的运动范围不得超过振动半径的1.4倍，上层振动时，在下层插入5-10cm，能起到将两层混凝土牢固连接在一起。插入式振捣器与模板之间的距离不得大于振捣器作用范围的0.5倍，且不得靠近模板。所使用的附着式振动器应紧密连接并固定在模板上，振动试验应包括待确定的间隔距离、振动时间等，按混凝土浇筑位置顺序启动振捣器。如果模板上同时使用多个附着式的振动器，则应使用同一功率振动器，频率应保持恒定，并错开固定在另一侧。 为减少混凝土浇筑后未及时覆盖洒水，造成表面干缩裂缝，必须在初凝和终凝前进行收面处理，对易开裂的结构构件，如梁板顶面等，必须在收面后及时覆盖和浇水养护。所以水泥混凝土浇筑完成理后，必须及时洒水养护，保证混凝土水分不降低。水泥混凝土浇筑完工后，水泥早期水化热反应更强烈，容易导致混凝土收缩开裂，洒水养护是有效补水、防止过快失水、防止混凝土裂缝、保证混凝土质量的重要措施。养护方法应根据工程实际情况选择，一般情况下尽可能采取覆盖和洒水的方式进行养护，塑料薄膜、麻袋、草帘等可用于覆盖，洒水次数必须根据季节和温度及时调整，以确保结构表面湿润，冬季采取蒸汽养护措施，一般养护期不少于7天，在特殊情况下，应该以实际情况而定，并确保符合有关要求。 4 施工质量检查 水泥混凝土结构的施工质量检验，应检验水泥混凝土结构的质量是否符合设计和规范要求。施工单位必须对不同的内容和类别进行定期和不定期的质量检查，施工单位应根据施工现场进度的质量控制点，确定检查时间、方法和检查人员，施工单位的有关职能部门应积极落实“三检制”的开展情况，确保开展质量检查的可行性和有效性。质量检查视工程施工阶段而定，具体检查内容必须结合工程施工特点制定有效的质量检查验收要求。 对水泥混凝土结构的质量检查进行详细记录和存档，对返工和加固的构件应保存图像资料，水泥混凝土结构施工质量检验分为过程控制和实体质量检查。在水泥混凝土施工过程中，结合施工进度和施工工序，在不同时间进行全过程控制，发现问题，及时解决，确保质量可控。及时进行实体质量检查，为保证检验的真实性和有效性，混凝土表面应保持检验时的原状，不得修饰。尺寸偏差和外观缺陷分为一般缺陷和严重缺陷。如果水泥混凝土结构的尺寸偏差超过规范要求，但尺寸偏差不影响结构的性能和使用功能，是一般缺陷，如细小的蜂窝麻面等经清洗和水处理后，可用水泥砂浆修饰修补。在施工过程中，发现严重缺陷影响水泥混凝土结构的性能和功能时，分析缺陷产生的原因，应该以论证批准后的专项实施方案，进行处理。修复后，对混凝土结构的尺寸进行检查验收，以确保水泥混凝土结构的使用安全。 5 结语 质量就是生命。公路水泥混凝土施工是一项技术复杂、种类繁多的大型工程。施工质量直接取决于公路的整体质量。因此，高速公路施工技术人员应具有强烈的责任心和高度的使命感，严格按照技术交底的内容进行工作，根据施工现场情况采取有针对性的预防措施，不断提高施工技术水平，提高质量管理意识，提升高速公路水泥混凝土施工质量。 参考文献： [1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011). [2]《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2011). [3]《普通水泥混凝土配合比施工规范》(JGJ 55-2011). [4]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2011). 2020·4 《华东科技》 204
