5-1-高速铁路桥梁施工技术

1高速铁路桥梁施工技术主讲:李小珍教授[e-mail]西南交通大学桥梁结构振动研究室2主要施工方法简介:1．整孔预制架设方法：跨度24m、32m箱梁，以预制架设施工为主，双线箱梁架设采用900t级架桥机。2．悬臂浇筑法：预应力混凝土连续梁和连续刚构。3．桥位膺架法（满堂支架法）：可用于整孔双线箱梁、预应力混凝土连续梁和连续刚构。4．移动模架造桥机施工：可用于40~56m整孔箱梁。5．悬臂拼装法：预应力混凝土连续梁和连续刚构。3主要施工方法简介:6．拖拉法施工：适用于钢桁梁，连续结合梁。7．悬臂浇注、转体合龙施工：适用于预应力混凝土连续梁和连续刚构、拱桥。9．缆索吊装法：可用于拱桥。10．悬臂拼装法施工：适用于钢桁梁、钢拱桥。8．悬臂拼装、转体合龙施工：适用于钢系杆拱桥。4预制、运输、架设箱梁5预制、运输、架设箱梁6悬臂灌筑、转体合拢连续梁7悬臂灌筑连续梁8悬臂灌筑连续梁9节段预制、拼装连续梁10节段预制、拼装连续梁11拖拉架设钢桁梁12拖拉架设钢箱结合梁13钢箱结合梁混凝土桥面板施工14顶推施工连续梁15移动模架施工箱梁16移动模架施工箱梁17支架现浇连续梁18现场拼装、转体就位钢系杆拱桥19现场拼装、转体就位钢系杆拱桥20现场支架拼装钢系杆拱桥21吊装施工钢箱梁22特殊形式桥梁施工23特殊形式桥梁施工24桥隧相连地段简支箱梁施工客运专线铁路桥梁为满足高速行车的安全性和舒适性，采用混凝土箱形梁替代传统的T形梁，使其具有较大的刚度，较小的徐变变形。常用跨度桥梁一般仍采取“梁部集中预制、运输、架设”的修建模式，因梁重增加很多，对运架设备能力要求大大提高。对桥隧相连地段两隧道间的双线预应力混凝土整孔箱梁，如采用通用的预制场生产，大型运梁车运输，架桥机架设的方法施工，由于隧道宽13.2m、高8.78m，而梁宽达13.4m。以DF900型运架机不解体为例，运梁车进行馱运转场时，通道净空要求宽14m、高18m，隧道断面无法满足运梁车通过的要求。251增加制存梁厂，避免梁部运输过隧道方案采用在两隧道间增设制存梁场，避免梁部运输通过隧道。但该方案的合理性应结合两隧道间的桥梁长度、地形和地质条件、交通条件、工程经济性、环境保护等，通过综合比较后确定。一般来说，每个梁场面积需100～150亩，每个梁场投资大约1750～1800万元，供梁范围15～20km，因此当两隧道间线路长度在25km以上时，应考虑在两隧道间增设制存梁场方案进行分析比较。除经济性问题外，地形、地质、交通等也是需要考虑的主要控制因素，由于制存梁场占地面积大，距离线路不能过远，对地基的强度、刚度、平整性要求高，应考虑是否有设置制存梁场的条件，或将预制梁运输上线的条件，特别是当地质条件较差需要采用桩基础加固地基时，施工后的复耕十分困难，对环境和耕地的影响较大。桥隧相连地段简支箱梁施工26桥隧相连地段简支箱梁施工2加大隧道断面方案采用加大隧道断面，满足整孔箱梁通过时的净宽要求，是解决桥隧相连地段双线预应力混凝土整孔箱梁运架问题的可行方案，如图3所示。但该方案的合理性应结合运架梁所通过的隧道长度、隧道地质条件、交通条件、制存梁场条件和间距、通过隧道运梁数量、工程经济性等，通过综合比较后确定。以32m整孔箱梁为例，梁顶翼缘板宽度13.4cm，梁高3.05m；运梁平板车为郑州大方DCY900，高度3.5m，其中包括调整高度0.5m，平板车走行面位于设计轨面下面0.7m。翼缘板边缘至隧洞壁安全距离设计按0.5m考虑。推算满足整孔箱梁运通过的隧洞断面最小内径r=819cm，断面面积136.4m2，较双线单洞隧道标准断面面积增加36.4%。27桥隧相连地段简支箱梁施工采取加大隧道断面运输整孔箱梁，一般地质条件下，工程费用增加约2500万元/km，当地质条件较差时，工程费用将大副增加。在世界已有的高速铁路建设上，目前还没有采取加大隧道断面解决整孔箱梁运输问题是不可取的。但是，在运输整孔箱梁需通过的隧道长度较短、隧道地质条件较好、而通过隧道运梁数量大情况下，该方案具有一定的技术经济优势。28桥隧相连地段简支箱梁施工3梁部现浇施工方案采用现浇施工双线预应力混凝土整孔箱梁是解决桥隧相连地段常用跨度梁施工的可行方案，特别是在线路频繁穿过隧道，跨越沟谷，运架整孔箱梁的设备不足时，该方案具有一定的优势。但该方案的合理性应结合我国的实际情况、桥梁高度、地形和地质条件、施工工期和施工组织、模板和设备运输和安装条件、混凝土拌和站设置条件、工程经济性等，通过综合比较后确定。29桥隧相连地段简支箱梁施工施工方法主要有满堂支架现浇、移动支架现浇。（1）满堂支架法因支架直接置于地基上，只适用于低桥和地基条件较好的情况，否则要进行复杂的支架预压和地基处理，导致施工成本增加。满堂支架现浇若采用逐孔施工，工期比较长；若采用多孔同时施工，支架的投入增加，引起施工费用增加。（2）移动支架法将支架支于桥墩上，不需要地基处理，不受地质条件影响和桥下地形的限制，具有重复使用、操作简便和便于标准化施工等优点，随着重复使用次数增加，施工成本将进一步降低。移动支架法可节省大面积的制存梁场临时租用和地基加固费用，对环境和耕地的影响较小。移动支架法的施工特点一般是逐跨支模、逐跨浇注混凝土、逐跨张拉预应力筋、逐跨成桥。施工速度慢，工期长，预应力张拉较困难。30桥隧相连地段简支箱梁施工箱梁采用现浇法施工，由于混凝土现场施工量大，受气候等影响大，高空作业，养护条件较差等因素，其质量不如采用制梁场施工稳定。加之梁部施工，需要在下部结构施工完成后方可进行，模板拆装、钢筋及预应力筋安装、混凝土灌筑和养护、预应力筋张拉等均需占用较长的施工工期，部分移动模需在桥墩设支承孔。施工速度很难与预制架设法相媲美，对长大干线建设来讲，不可能大量采用。特别是跨越山区U型和V型沟谷时，部分桥高超过30m，如采用移动支架法施工，无论是质量、工期、机具设备配置、设备进场、设备安装等均有许多问题需要研究解决。31桥隧相连地段简支箱梁施工4双片式组合箱梁替代整孔箱梁方案单线箱梁具有尺寸小，重量轻，便于运输、架设的优点，采取双片式组合箱梁替代整孔箱梁，可解决桥隧相连地段常用跨度梁运输过隧道问题该方案的合理性应结合动力分析、施工工期、工程经济性等，通过综合比较后确定。其主要问题是：32桥隧相连地段简支箱梁施工1）双片式组合组合箱梁整体性、刚度不如整孔箱梁，对高速行车不利；2）双片式组合箱梁较整孔箱梁圬工量增加5％左右，造价增加8.5万元/孔；3）双片式组合箱梁梁片数是整孔箱梁的2倍，制、运、架时间相应也要增加一倍；4）双片式组合箱梁箱底外侧横向距离8.2m，较整孔箱梁增加2.4m，因此墩台横向宽度相应也要增加2.4m，使墩台圬工量增加，继而基础的工程量也要增加，如图5所示。经设计比较，相同情况下双片式箱梁的桥墩比整孔箱梁的桥墩增加圬工量22％，造价增加5.7万元/孔；33桥隧相连地段简支箱梁施工5）双片式组合箱梁架设以后，现场需要浇注桥面湿接头和横隔板，增加了施工工序及施工成本。为满足后续梁运输通过，不影响施工进度，现浇施工需在通过该梁的全部后续梁运输完成后进行。当施工工期较紧时，现浇施工作业面与桥上无碴轨道铺设有干扰；6）双片式组合箱梁宜成段采用，避免在同一制梁场生产双片式箱梁和整孔箱梁，增加制梁设备和成本，对运架成本也有影响；7）第一孔梁受隧道口净空限制，一般需现浇施工，并增加施工设备成本；8）双片式组合箱梁在单线过车时，受扭和剪作用，特别是桥面后浇部分，处于不利的复杂应力状态。鉴于双片式组合箱梁上述不足，以及在350km/h客运专线建设上尚无成功的先例34桥隧相连地段简支箱梁施工5梁部采用多片式箱梁、T梁，替代整孔箱梁方案采用多片式箱梁、T梁是解决桥隧相连地段常用跨度梁施工的可行方案。从已建客运专线铁路桥梁看，采用多片式箱梁、T梁的实例不多，特别是无碴轨道梁。但在运架困难的桥隧相连段有其独特的优势。多片式箱梁、T梁采取分片预制、架设后要现浇整体桥面及刚度很大的端隔板，或者采用横向预应力将桥面、横隔板联成整体，以保证桥梁具有良好的整体性和横向刚度。右图是多片式箱梁的实例，箱梁之间除横隔板连接外，箱顶浇注还要整体桥面。多片式箱梁、T梁桥的施工与公路桥很相似，梁部预制厂一般设置在离桥位不远处，以便于运输架设，梁部全部架设完成后，再统一浇注整体桥面。35桥隧相连地段简支箱梁施工与双片式箱梁类似，桥梁的高速走行性、经济性、施工便利性均不如采用整孔箱梁，尤其是对无碴轨道的适应性尚需更加深入的研究和试验。另外桥上能否在整体桥面施工完成之前，桥上不能通行大吨位运梁车，也是其局限性之一。36桥隧相连地段简支箱梁施工6后浇整孔箱梁部分翼缘板方案桥隧相连地段，为满足运输通过隧道的净宽要求，整孔箱梁预制时箱梁部分翼缘板不浇筑，待箱梁运输、架设就位后，再补充浇筑该部分翼缘板。以32m跨度整孔箱梁为例，满足运输通过隧道的要求，整孔箱梁顶板最大预制宽度为10.3m，相当于将原13.4cm宽翼缘板每边割除1.55m，其特点为：37桥隧相连地段简支箱梁施工1）桥梁梁型不随制梁场位置的改变而改变，梁型相对教少。不影响墩、基础等下部结构形式。与预制整孔箱梁相比，后浇部分翼缘板整孔箱梁增加费用约6万元/孔；2）制梁场布置相对灵活，机具设备不因桥隧相连而引起较大变化；3）与双片式组合箱梁相比，经济性较好，箱梁圬工省5%，桥墩及基础圬工省22%；4）施工相对简单，由于双片箱梁需要通过两片梁间湿接缝的现浇施工，使其成为整体，模板支撑安装较为困难，湿接缝浇筑后需要达到一定强度，才容许运梁通过，因此一般需要在通过该梁的全部后续梁运输完成后方可进行。而整孔箱梁无此问题，后浇的部分翼缘板施工在该梁架设完成后即可进行，施工难度相对较小，施工流程较短，节省工期。38桥隧相连地段简支箱梁施工5）当第一孔梁位于隧道口时，受隧道口净空限制，该孔梁一般需现浇施工，增加施工设备成本。6）客运专线箱梁翼缘板安装有声屏障、遮板、接触网支架，需考虑通行大吨位的梁部检查车，因此箱梁翼缘板受力较大。后浇的部分翼缘板其收缩、徐变与预制梁体不一致。如何保证后安装或浇注的悬臂板与主体之间的可靠连接，满足强度、变形和耐久性要求，是后浇整孔箱梁部分翼缘板方案的关键技术问题。7）后浇混凝土悬臂板与成为成为整体，与完全预制的整孔箱梁相比较，竖、横向刚度基本相同。后浇混凝土悬臂板没有预应力，箱梁的预应力束布置或应力值与完全预制的整孔箱梁略有不同。39桥隧相连地段简支箱梁施工7修建绕避隧道的运梁便道方案当隧道另一端为路基，地形条件满足修建绕避隧道便道，且该便道满足整孔箱梁运输条件时，也是可选择的施工方案之一。8采用结合梁或大跨度混凝土桥采用结合梁代替混凝土简支箱梁，可看成是现浇简支混凝土梁的替代方案。在桥较高、地质情况较差、桥孔较少采用移动模架不经济时考虑，或在桥较高、桥孔较少的V形沟谷时，可考虑采用大跨度混凝土梁代替混凝土简支箱梁。