1、大型地下空间结构上部承轨梁施工技术总结二一一年十月1目 录1.工程概况 12.施工重、难点分析 13.施工方案 23.1 施工方案比选 .23.2 模板支架体系设计 .33.2.1 模板形式 33.2.2 支架形式 53.2.3 梁体底板与站房框架梁投影重合部分支架模板施工方案 53.2.4 出站通道中板加固方案 64.承轨梁施工过程控制 74.1 施工测量控制 .74.2 支架预压 .74.2.1 预压的目的 74.2.2 加载方法 74.2.3 观测点设置及观测频率 84.3 模板施工控制 .94.4 混凝土施工 .95.施工过程中的一些技术细节 .105.1 模板安装 105.2 钢筋加
2、工安装 105.3 保证边跨钢筋吊装的整体性和安全性 105.4 混凝土施工工艺 126.施工总结 .127.施工照片 .121大型地下空间结构上部承轨梁施工技术总结中铁二局四工程青岛北客站项目部 郑军涛 张博 钟有盛1.工程概况青岛北站站内承轨梁跨径布置为(10.619.910.6)m，共 54 跨，总长 779.4 米，其边跨采用 LP=10.6m 钢筋混凝土简支整孔箱梁(合计 36 片)，中跨为 LP=19.9m 预应力钢筋混凝土简支整孔箱梁(合计 18 片)。承轨梁与建筑共用一个基础,按照时速 120 公里客货共线铁路标准设计，采用支架现浇法施工。主站房地上两层、地下两层，其中地下二层
3、为地铁站台层，为三柱四跨结构，局部为两柱三跨结构，底板面标高为-17.59m(标准段)19.154m(局部)；地下一层为国铁出站通道，为两柱三跨结构，地下一层底板面标高为-10.65m,中板是 0.6m 厚 C40 钢筋混凝土。承轨梁支座设在站房框架梁(KL5、KL12)上，地下结构标准段横剖面见图 1-1。图 1-1 地下结构标准段横剖面见2.施工重、难点分析根据青岛北站承轨梁工程所处位置和现场实际情况，在施工过程中面临着诸多困难和风险。(1)投入费用巨大，施工成本高考虑结构施工安全，承轨梁施工对应出站通道中板必须进行局部加固，一次性投入14 套边跨梁体模型、7 套中跨梁体模型。考虑按工期计
4、划箱梁底模不能拆除，另增加 8套边跨底模、5 套中跨梁体底模。由于内模拆除过程中，对模板的损耗交大，内模采用一次性投入。2劳动力、设备大量投入：因穿插施工，设备投入始终受限，加之气候多变，造成窝工现象，人力、设备成本将大幅增加,并且由于工期紧张，导致夜间施工费用大幅增加。由于工期短，材料投入巨大，材料全人工运送成本高，施工费用势必大大高于正常情况下正编正算的同类工程的造价。(2)工期风险大承轨梁的施工受站房工程施工进度的影响，且局指挥部要求我作业队在 72 天之内完成梁体施工。承轨梁必须先施工中跨预应力钢筋混凝土简支整孔箱，到中跨梁体张拉封锚完毕后进行边跨施工，加之站房工程本身结构工期风险大，
5、这样会使每个施工节段的工期增加。(3)交叉施工多，安全风险大承轨梁开始施工是在站房负一层的框柱、边墙及框梁施工完毕后，边跨简支梁必须在中跨预应力张拉完之后方可施工，中跨箱梁只能逐跨在原位现浇并张拉。为确保支架整体性整体安全，考虑支架一次性搭设完成。由于工期紧迫，在施工的同时，站房工程必须穿插施工，这势必造成多工序、多作业单位立体交叉作业，且多为高空吊装作业，本身安全威胁非常大。而由于空间限制，所有材料、设备都必须通过站房两侧运输，运输距离长、难度大，高空坠落物件的风险相当大。3.施工方案3.1 施工方案比选根据以往承轨梁的施工经验,在编制施组前预备了两种方案供比选。(1)现浇+预制方案边梁预制
6、：LP=10.6m 简支箱梁 36 片，采用预制施工，计划设制梁台座 6 座，每一循环 8 天预制 6 片边跨箱梁，分 6 个循环预制完成。待各股道中垮预应力梁体施工完毕后统一进行架设。优缺点：本方案投入相对较小，工期容易保证，但铁路梁预制需对预制梁场进行认证，手续繁多，时间长。(2)全部现浇方案施工结合站房结构施工进度，待承轨梁施工区段的站房结构施工完毕后在相对应轨道梁位置搭设满堂碗扣式钢管脚手架。首先进行中垮 LP=19.9m 预应力(含张拉、封锚)简3支梁 18 片现浇施工，投入模板 9 套+9 套底模，两个循环浇注完成中跨梁，在完成中跨第一循环时，施工剩余 9 片中梁时，同时施工 12
7、 片边梁，计划投入边梁模板 12 套+12 套底模。优缺点：本方案一次性投入大，工期紧，但不需对现浇梁进行施工认证。通过必选最终确定本工程采用全现浇施工方案。3.2 模板支架体系设计绘制模板、支架设计图，支撑体系布置图、模板和支架总装配图、各细部结构大样图等；根据施工条件确定施工荷载，对模板支撑系统进行验算。即按照支承荷载的顺序从上而下验算其强度、刚度和稳定性。计算模板和支架的强度时，荷载包括：根据本工程现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：q 1箱梁自重荷载：钢筋混凝土密度取 26kN/m3；q 2箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，取 q2=1.5kN/m2；q 3施工
8、人员、施工材料及设备荷载，按均布荷载计算，计算模板及直接支承模板的小楞时取 2.5kN/m2，计算直接支撑小楞的梁时取 1.5kN/m2，计算支架立柱时取1.0kN/m2q 4振捣荷载：对水平面模板 q4=2.0kN/m2，对垂直面模板 q4=4.0kN/m2；q 5浇筑混凝土对侧模的压力。q 6倾倒混凝土产生的水平荷载：取 q6=2.0kN/m2；q 7支架自重。荷载分项系数混凝土、模型自重荷载取 1.2，其他取 1.4。计算模板、支架时，按照下表进行荷载组合见表 3-1.表 3-1 荷载组合表荷载组合模板结构名称强度计算 刚度验算底模及支架 + +侧模 + 3.2.1 模板形式(1)底模系
9、统底模板采用 15mm 厚桥梁专用板，模板下方木(10cm10cm)采用中对中间距 30cm，模板之间连接部位采用海绵胶条以防漏浆，模板之间的错台不超过 2mm。模板拼接缝要纵横4成线，避免出现错缝现象。(2)侧模系统侧模板和翼缘板模板采用 15mm 厚桥梁专用板，翼缘板和腹板处的倒角采用 1.5mm 厚的钢板弯曲而成,梁体外模组装见图 3-1。根据测量放样定出箱梁底板边缘线，在底模板上弹上墨线，然后安装侧模板。侧模板与底模板接缝处粘贴海绵胶条防止漏浆。在侧模板外侧背设纵横方木背肋，用钢管及扣件与支架连接，用以支撑固定侧模板，见图 3-2。翼缘板底模板安装与箱梁底板模板安装相同，外侧挡板安装与
10、侧模板安装相同。挡板模板安装完毕后，全面检测标高和线型，确保翼缘板线型美观。说明：、:15mm 厚桥梁专用板；:1.5mm 厚钢板图 3-1 梁体外模组装示意图梁体弧形处模板处理：由于腹板与翼缘板处的圆弧半径较小，采用桥梁专用模板难以弯曲成形，在施工时考虑采用 1.5mm 后的钢板弯曲而成，在钢板上边缘每 30cm 钻螺丝孔，平直段增加一层 13.5mm 的木条子，利用小铁钉将钢板与木模板固定，保证梁体外模在接茬处厚度一致。梁体外侧模安装过程中及完成后，均应采取外侧施加钢管支撑措施防止其失稳。 10cm方150cmc方3c =1.5m厚 钢 板 =15m厚 桥 梁 专 用 板 100cm方图
11、3-2 侧模加固系统详图(2)内模系统承轨梁内模采用 12mm 厚木模板。竹胶板下纵向设置 5cm10cm 方木，间距为 30cm，纵向方木外侧采用 10cm10cm 的方木竖向加固，间距为 150cm，利用方木骨架作为支撑连接成整体以满足刚度要求。模板拼装要求外观平顺无错缝现象。内模拼成整体并检查合格后，用宽胶带粘贴各个接缝以防止漏浆。5内模安装：内模安排在加工场分节制作后运输的施工现场，再利用吊车吊装入模，进行拼装。内模拼成整体后，检查各部位的尺寸，用宽胶带粘贴各个接缝处以防止漏浆。均匀涂刷脱模剂。内模加固：为保证内模的稳定性，采用钢管撑加固内模，内模加固见下图 3-3。图 3-3 内模加
12、固系统详图3.2.2 支架形式为保证支架的整体稳定性，碗扣式支架因其使用简单方便，且规格品种多适宜桥梁施工。承轨梁现浇支架均采用 LG-300、LG-240、LG-180、LG-120、LG-60、HG-60、HG-90等规格的杆件进行组合安装，每根立杆底部和顶部分别设置 KTZ45 型可调底座和 KTC45型可调托撑，可调范围 030cm。考虑到支架的整体稳定性，用长杆设置剪刀撑。满堂支架设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上皮不大于 200mm 处的立杆上。横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上，施工过程中根据施工情况可适当加密设置。立杆横向除腹板下为 6
13、0cm，其余立杆横向间距 90cm；纵向统一采用 90cm，翼板下横向间距 60cm，步距除站房负一层楼地面以上、箱梁底板以下 2 层为 60cm，其余均为120cm。图 3-4 中跨承轨梁顺桥向支架布置图(单位：)63.2.3 梁体底板与站房框架梁投影重合部分支架模板施工方案本工程四个股道的承轨梁体底板一半与框架梁投影相重合(重合部分宽度为 1.5m)，箱梁底板距框架梁顶仅有 810cm 空隙，梁体底模板加固及拆除困难。采取“框架梁上承轨梁底模垫砂”措施来解决这一施工难题。铺设底模前在框架梁顶铺设细砂，用水浸湿且施压密实后，底模背肋采用间距 30cm 510cm 方木沿箱梁横截面铺设，中跨梁
14、体因需设置预拱度，相应截面下部垫砂厚度根据预拱度二次抛物线对应设置。待梁体达到拆模强度后用高压水头冲洗细砂，拆除梁体底模和方木。对于悬臂段保证梁体腹板处支架间距 600mm900mm(横向纵向)，底板处支架间距 900mm900mm(横向纵向)。考虑到沿梁体横向的方木出现挠曲变形，在 510cm 方木下顺桥向进行补强。图 3-5 承轨梁梁体支架横桥向布置图3.2.4 出站通道中板加固方案为了控制承轨梁下部出站通道中板结构在施工荷载作用下发生变形，因此对中板结构进行加固，在中板加固支架体系的选择上尽量避免支架的变形，减少立杆的接头，同时结合本工程的实际情况，综合考虑了以往的施工经验，决定采用扣件
15、式钢管脚手架对出站通道中板进行局部加固，保证上部碗扣式脚手架的立杆与下部扣件式钢管脚手架的立杆处于同一轴线上，使上部荷载直接通过钢管支撑传递给基础底板。扣件式钢管脚手架的杆件采用外径为 48mm、壁厚 3.5mm 的无缝钢管。对于承轨梁顺桥向不受站房框架梁影响部分，梁支架间距纵、横向间距为 900mm600mm(横向指沿梁体截面方向)，横杆步距为 1.5m，顶部采用 U 型顶托垫木方与中板顶紧，方木尺寸10cm10cm。7对于承轨梁位于站房(KL14：15001000mm)之上的部分，待框架梁混凝土施工完毕后，确保梁体下部支架为拆除的情况下在框架梁(KL14)顶面进行承轨梁体模板施工，对梁体底
16、板悬臂部分采用原方案进行支架搭设。为了增加梁体支架的整体稳定性，沿框架梁(KL14)梁体中心线设置一排立杆，立杆的间距与承轨梁支架顺桥向间距保持一直，钢管顶部设 U 型顶托垫木方与框架梁顶紧，方木尺寸 10cm10cm，利用扣件式钢管将碗扣式支架与框架梁底的立杆连结起来，如图 3-6 所示。图 3-6 承轨梁梁体支架横桥向布置图4.承轨梁施工过程控制4.1 施工测量控制使用莱卡 TS06 全站仪进行桥梁支座中心点放样,对桥梁支座的安装严格按照铁路桥涵工程施工质量验收标准进行过程控制。4.2 支架预压4.2.1 预压的目的检查支架承受梁体荷载的能力，减少和消除支架产生的非弹性变形，碗扣件接头、碗
17、扣件与方木、方木间的间隙，获取支架预压沉降值用来做预拱值的参考数据。84.2.2 加载方法支架搭设完毕、底板模板铺设完毕之后，采用砂袋对中跨现浇箱梁支架进行加载预压。人工装满砂袋，汽车吊吊装，按要求的位置和高度人工配合堆码，预压重量为设计重量的 1.2 倍。预压分两级进行，第一级荷载控制在总荷载的 2/3 左右。第一次加载后，荷载维持一天进行观测，第二天，进行最后一级荷载加载。最后一级维持时间根据预压沉降观测值确定，连续 3 天，每天沉降观测平均值小于 3mm 后，即可卸载。预压过程中对支架沉降进行连续观测。箱梁跨中底部 4.0m 范围内共加载约 13.73T。4.2.3 观测点设置及观测频率
18、(1)观测点纵向按照箱梁跨度的 1/9L、3/9L、6/9L、8/9L 处 4 个断面，每个断面横向设置 1 个点，砂袋堆载位置见图 4-1。砂 袋 砂 袋 砂 袋 砂 袋图 4-1 砂袋堆载位置示意图(2)沉降观测频率每级荷载添加前观测一次；每级荷载添加完毕观测一次；每天至少观测一次；卸载前观测一次；卸载后观测一次。(3)观测注意事项观测频率和时间按上述规定外，可根据实际情况适当增加或延长。箱梁浇注前在腹板位置与预压对应位置设置观测点，观测混凝土施工过程中的支架沉降。每次观测得到的数据认真记录在沉降量观测专用表格内。(4)数据整理分析及预拱度的设置9观测结束对测量数据进行处理，根据总沉降值和
19、卸载后观测值计算弹性变形量。预拱度的设置确定预拱度时考虑下列因素：支架在荷载作用下的总变形量，支架在荷载作用下的弹性压缩，支架在荷载作用下的非弹性压缩；箱梁设计反拱度。根据梁的拱度值线形变化，其它各点的预拱度值，应以中间点为最高值，以梁的两端为零，按二次抛物线进行分配。预拱度曲线方程： y=4.x(L-x)/L2取梁端点为坐标原点，跨长为 L，主梁跨中反拱度值 ，反拱度向下设置，本方案中充分考虑各种因素反拱度值 按 1.368cm 考虑，以中跨 LP=19.9m 预应力箱梁计算，各点预拱度设置根据上式计算，中跨预拱度计算见表 4-1。表 4-1 中跨 LP=19.9m 预应力箱梁预拱度值计算表
20、编号 截面位置 跨长(mm) 观测点距梁端的距离(mm) 预拱值 y(mm)1 1/6L 19900 3167 72 2/6L 19900 6633 123 3/6L 19900 9950 13.364 4/6L 19900 13267 125 5/6L 19900 16583 76 L 19900 19900 0【C】根据箱梁混凝土浇注结束沉降观测量值、预应力施加完毕后一段时间观测所得的起拱度与预压观测量值的对比，进一步调整预拱值。边跨钢筋混凝土简支梁按照 1.87mm 预拱度（上拱）设置。4.3 模板施工控制梁底模铺设完毕后,在底模上画出结构轮廓线,安装侧模前在侧模下部外侧处的底模板设置一
21、道限位板，限位板采用铁钉与底模安装牢固。模板安装完毕后，应对其垂直度、尺寸、位置、上下口宽度及标高，预埋件等做全面的复核校正。4.4 混凝土施工梁体混凝土采用泵车连续浇筑，一次成型，并在最先浇筑的混凝土初凝前完成。梁体混凝土浇筑应按下列顺序进行：(1)桥向应按“斜向分段、水平分层”的方法从梁端向跨中浇筑。斜向分段长度宜为45m；分层厚度根据混凝土生产的供应能力、浇筑速度、捣鼓能力和梁体结构特点等条件确定，一般不宜超过 40cm。10(2)横桥向应按“先底板与腹板倒角，后底板，再在腹板，最后顶板”的顺序浇筑；两侧腹板混凝土的高度应保持基本一致。即梁体混凝土一次性浇筑，分四批进行(第一批浇筑腹板混
22、凝土，浇筑高度约至 1/3 腹板处，部分混凝土自腹板流入底板；第二批混凝土从顶板预留洞口输入补平底板混凝土，第三批浇筑腹板剩余高度混凝土，第四批浇筑顶板、翼缘板及挡渣墙，浇筑腹板混凝土时应注意两边对称同时浇筑，防止内模错位)。 图 4-2 箱梁混凝土浇筑流程图(为浇筑顺序)(3)梁体混凝土浇筑过程中，应安排人员对支架、模板随时检查，如有异常情况，应立即暂停混凝土浇筑，待查明原因并妥善处理后方可继续施工。(4)混凝土振捣：混凝土采用插入式振捣棒振捣，每浇筑梁段同时准备 6 根振捣棒对混凝土进行振捣，振捣时应随浇筑及时振捣，同时不宜利用振捣棒对混凝土拖拉布料，对于钢筋密集处、阴角处加强振捣。梁体混
23、凝土浇筑时，对于钢筋密集的支座顶部、预应力锚垫板周围等区域，应加强混凝土的捣固质量控制。梁体腹板与地板倒角区混凝土浇筑时，宜安排人员进入腹板进行混凝土捣固。(5)混凝土抹面：混凝土浇筑结束后，及时修整、抹平混凝土裸露面，待定浆后再抹第二遍并压光。5.施工过程中的一些技术细节5.1 模板安装完成支架的搭设后，用全站仪进行底模测量放样。根据放样结果调整底模，梁体的外模采用桥梁专用板拼装，模板间隙采用腻子刮平填塞，木方加固支撑。内模采用木模组装成型后吊入箱室。对于一般的桥梁来说，先进行底模安装再进行侧模和翼缘板的安装，后进行端头模板和内模安装。5.2 钢筋加工安装钢筋加工安装时箱梁施工进度的控制因素
24、，本工程中钢筋规格多，数量大，因此，按照设计及施工规范的要求下料加工，对需要弯曲、焊接的钢筋骨架，按照地模进行加工焊接，以确保骨架的准确性。施工时人工将已经下料好的钢筋运到施工现场，汽车吊11吊入已经安装好的箱梁底模进行绑扎安装。5.3 保证边跨钢筋吊装的整体性和安全性青岛北站承轨梁按照先中跨后边跨的施工顺序进行施工，由于受到中跨预应力梁体施工和地铁基坑冠梁的影响，边跨混凝土简支梁体的主筋设计采用 28(HRB335)钢筋，顺桥向底板和腹板主筋为通长弯起钢筋，模板铺设完毕进行钢筋绑扎非常困难，因此决定边跨梁体底板、腹板钢筋进行现场预制成型，单片梁体预制钢筋重量为 10t 左右，然后采用 50T
25、 吊车吊装入模。为了施工安全，现场专人指挥,确保万无一失，待钢筋骨架入模落位准确后，卸掉吊钩，撤销吊架。吊架采用 16b 型槽钢，横桥向间距为 2750mm，顺桥向间距为 1500mm+2000mm+2000mm+2000mm+1500mm,顺桥向 16b 型槽钢与横桥向通长 16b型槽钢焊接，吊环采用 22 钢筋制作，两端对称布置(间距为 6.0m)且与顺桥向通常槽钢焊接(双面焊)，为了使通长槽钢均匀受力，每隔 1 米设置 20 吊钩，吊钩在受力时与横穿腹板内的钢管相连接。为增加顺桥向通常槽钢的抗弯承载力，在角钢的敞口端每隔50cm 焊接 28 的钢筋。吊架平面设计图如图 5-1。图 5-1
26、：吊架平面设计图(尺寸标注：mm)图 5-2：起吊里面示意图(尺寸标注：mm)12模板体系下部与已浇筑完的墩身连为一体,如此整个模板系统可视为一个悬臂结构。除通过加固手段完善模板系统、使模板充分自稳外,在模板上口及中部用 5 手动葫芦配 5 钢丝绳和8 盘条及可调花篮螺栓锁定模板整体位置,通常每层对称设 8 个方向锁定,着力点为打入地下的地锚或附近的大树树干的底部及其他可受力的稳固体系。混凝土浇筑施工时分层、均匀对称浇筑,有效控制了模板的局部变形。5.4 混凝土施工工艺为保证梁体内实外美,除采用电子计量,严格按配合比施工外,现场统一细骨料为平度小沽河中砂,以便更好地适应泵送工艺,并取得色泽一致
27、的整体效果。搅拌站严格控制水灰比及混凝土坍落度,混凝土浇筑点则采用了较大功率的振捣器,严格掌握振捣力度、分层厚度,通过这些杜绝了蜂窝、麻面等现象,气泡数量微乎其微,墩身色泽均匀协调。6.施工总结在青岛北站承轨梁施工建设中，受工作环境、交通疏导、施工场地等条件的限制，承轨梁施工采用支架现浇施工方案，施工中通过健全的质量保证体系,以创优工程的目标严格要求各工序,保证了工程质量、施工安全、施工进度，按照局指挥部安排的进度实现了工期目标。完工后的青岛北站承轨梁全桥整体协调,线条清晰,壮观,大面平顺,色泽统一,表面光洁。通过测量,桥梁中心线、高程均严格控制在允许限差之内。经质量检验评定全桥工程优良率达
28、98 %。从青岛北站承轨梁施工实践中证明:灵活选择碗扣式支架和木模体系进行现浇施工，工艺简单、操作简便、可控性强等特点，只要做好材料倒运工作，才能取得最佳的经济效益,对以后类似工程的施工具有一定的参考价值。7.施工照片13图 7-1 施工支架图 7-2 支架预压图 7-3 出站通道中板加固支架 图 7-4 箱梁外膜图 7-5 箱梁内模 7-6 底板腹板钢筋图 7-7 承轨梁中跨施工现场 图 7-8 梁体钢筋验收14图 7-9 承轨梁中跨施工现场 图 7-10 梁体混凝土浇筑图 7-11 边跨梁体钢筋骨架吊装-1 图 7-12 边跨梁体钢筋骨架吊装-2图 7-13 施工后的承轨梁实体图-1 图 7-14 施工后的承轨梁实体图-2 15
