摘要 文章依托青島軌道交通13線二期九工區(qū)2#梁場(chǎng)，進(jìn)行預(yù)制U形梁的雙層存梁施工技術(shù)研究，并完成雙層存梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，保質(zhì)保量地完成了該梁場(chǎng)的生產(chǎn)任務(wù)。實(shí)踐證明，工程的雙層存梁技術(shù)方案可行，提高了梁場(chǎng)設(shè)備和土地資源的利用率，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可為今后城市預(yù)制梁場(chǎng)的建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞 軌道交通；預(yù)制梁場(chǎng)；雙層存梁；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U445.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）04-0084-03

0 引言

城市軌道交通的建設(shè)方式共有兩種：①地下線路；②高架線路。前者的建造與運(yùn)營(yíng)成本都高于后者。因此我國(guó)大部分城市的軌道交通形式都在向著高架線路形式發(fā)展。另外，在選擇高架線路橋梁上部的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，需考慮整個(gè)線路結(jié)構(gòu)安全、能源損耗、外觀及工藝等方面^[1]。預(yù)制U形梁多采用“工廠預(yù)制、架橋機(jī)架設(shè)”的施工方法，構(gòu)件預(yù)制工廠的地址根據(jù)施工環(huán)境進(jìn)行靈活選擇，并在預(yù)制工廠內(nèi)安裝重型專用制造、吊裝設(shè)備。同時(shí)，雙層存梁相比單層存梁具有占地面積少、設(shè)備利用率高、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。該文結(jié)合青島軌道交通13線二期九工區(qū)2#梁場(chǎng)面積小、工期緊的特點(diǎn)，采用雙層存梁技術(shù)減少征地拆遷，提高梁場(chǎng)的存梁能力，解決制梁速度和施工速度不一致的問(wèn)題，從而避免窩工，節(jié)約了工期^[2]。

1 項(xiàng)目概況

2#梁場(chǎng)位于青島市黃島區(qū)瑯琊臺(tái)鎮(zhèn)濱海大道附近，占地約為150 667 m²，承擔(dān)992片U梁制安任務(wù)。場(chǎng)內(nèi)設(shè)置制梁區(qū)、存梁區(qū)、鋼筋加工場(chǎng)、混凝土拌和區(qū)、辦公生活區(qū)等功能區(qū)。

存梁區(qū)位于出梁通道一側(cè)，設(shè)置30 m標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)座，25 m標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)座，30 m、25 m共用臺(tái)座，以及非標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)座。存梁區(qū)共設(shè)置204個(gè)存梁臺(tái)座，靜載實(shí)驗(yàn)臺(tái)1個(gè)，單層存梁能力204片，配置1臺(tái)DLM300型輪胎式提梁機(jī)用于提梁、移梁和出梁^[3]。

為提升用地效率，結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，預(yù)制U形梁采用雙層存梁方案?？紤]工程預(yù)制梁場(chǎng)所在區(qū)域地質(zhì)條件的特殊、復(fù)雜性，為確保雙層存梁期間箱梁結(jié)構(gòu)的整體安全，對(duì)預(yù)制U形梁雙層存梁工藝開展試驗(yàn)研究。對(duì)存梁過(guò)程中存梁臺(tái)座沉降、支座反力、預(yù)制U形梁局部和整體的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行跟蹤測(cè)試，為預(yù)制U形梁的雙層存梁工藝完善和安全質(zhì)量控制提供了參考和依據(jù)。

2 預(yù)制U形梁雙層存梁方案設(shè)計(jì)及驗(yàn)算分析

2.1 方案設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目雙層存梁臺(tái)座共有五種形式，分別為：30 m標(biāo)準(zhǔn)跨存梁臺(tái)座，25 m標(biāo)準(zhǔn)跨存梁臺(tái)座，25 m、30 m公用存梁臺(tái)座，20～25 m（含25 m）共用存梁臺(tái)座以及25～30 m（含30 m）共用存梁臺(tái)座。均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。上層為鋼結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，下層U梁存放在基礎(chǔ)支墩上，上層U梁存放在工字鋼上。

2.1.1 底層混凝土基礎(chǔ)

存梁臺(tái)座基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條形結(jié)構(gòu)，下底寬1.5 m，高0.5 m，長(zhǎng)5.6 m，支墩高0.6 m，基礎(chǔ)采用PHC樁基，混凝土標(biāo)號(hào)為C30，梁場(chǎng)建設(shè)時(shí)已建設(shè)完成。

為做雙層存梁，在原基礎(chǔ)旁挖設(shè)長(zhǎng)2 m、寬1 m、深1 m的基坑，澆筑混凝土后作為斜撐基礎(chǔ)。在原支墩中間澆筑1.5 m×1.2 m×0.5 m的混凝土基礎(chǔ)（鋼筋籠采用直徑22 mm鋼筋），預(yù)埋鋼板。

2.1.2 上層鋼結(jié)構(gòu)

存梁臺(tái)座上層鋼結(jié)構(gòu)由鋼立柱、鋼橫梁、支點(diǎn)及斜撐組成。立柱采用325×7 mm鋼管，橫梁采用雙拼工63a型鋼，斜撐采用273×7 mm鋼管，立柱分成上下兩節(jié)，兩節(jié)通過(guò)法蘭連接；下節(jié)立柱與基礎(chǔ)通過(guò)焊接連接，上節(jié)立柱與橫梁焊接連接。如表1所示為該項(xiàng)目雙層存梁鋼結(jié)構(gòu)材料數(shù)量表（單個(gè)臺(tái)座）。

2.2 存梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

2.2.1 混凝土基礎(chǔ)驗(yàn)算

該項(xiàng)目雙層存梁混凝土基礎(chǔ)所受荷載為（2 058+37.2）/2=1 047.6 kN，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸150 cm×50 cm，截面抵抗矩W=62 500 cm³。如表2所示為混凝土的極限強(qiáng)度。

經(jīng)分析得知最大彎矩為340.47 kN·m，最大剪力為523.8 kN。

代入公式，則混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度驗(yàn)算如式（1）：

滿足要求。

2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

雙層存梁臺(tái)上層鋼結(jié)構(gòu)包括立柱325×7 mm鋼管、橫梁雙拼工63a型鋼，斜撐273×7 mm鋼管，均為A3鋼材。已知A3鋼材允許應(yīng)力σ=140 MPa、允許剪應(yīng)力τ=85 MPa、彈性模量E=2.1×10⁵MPa、單片U梁最大重量210 t，支點(diǎn)豎向荷載為P=（210×9.8）÷4=514.5 kN。

橫梁雙拼工63a型鋼截面參數(shù)如表3所示^[4]：

將橫梁雙拼工63a簡(jiǎn)化為6 m長(zhǎng)簡(jiǎn)支梁，支點(diǎn)處集中荷載P=514.5 kN，自重按均布荷載加載q=122×2×9.8=2.39 kN/m。代入公式，則橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算如下式：

滿足要求。

已知立柱豎向荷載為（210+0.122×6.5×4）×9.8÷4=522.3 kN。按一端固定一端鉸接計(jì)算，則軸心受壓計(jì)算μ=0.7，長(zhǎng)度則是L₀=0.7×2.4=1.68 m。

該項(xiàng)目立柱采用直徑325 mm、壁厚7 mm鋼管，已知立柱截面特性A=69.932 cm²、i=11.245 cm、I=8 844 cm⁴。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附表D內(nèi)容，φ=0.986。

代入公式，則立柱強(qiáng)度驗(yàn)算如式（6）^[5]：

滿足要求。

實(shí)際施工時(shí)，為便于下部U梁出梁，鋼立柱按照兩節(jié)施工，底部長(zhǎng)度30 cm、頂部210 cm，通過(guò)連接鋼板、M20螺栓連接；鋼立柱通過(guò)M20螺桿栓接固定，并使用鋼管斜撐進(jìn)行加固。

3 預(yù)制U形梁雙層存梁的施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 混凝土基礎(chǔ)施工

模板安裝好后，檢查軸線、高程符合設(shè)計(jì)要求后加固，保證模板在灌注混凝土過(guò)程受力后不變形、不移位。模內(nèi)干凈無(wú)雜物，拼合平整嚴(yán)密。支撐結(jié)構(gòu)的立面、平面安裝牢固，并能抵擋振動(dòng)時(shí)偶然撞擊。支架立柱在兩個(gè)互相垂直的方向加以固定，支架支承部分安置在可靠的地基上。模板檢查合格后，刷脫模劑。

在混凝土灌注過(guò)程中指定專人加強(qiáng)檢查、調(diào)整，以保證混凝土建筑物形狀、尺寸和相互位置的正確。

3.2 上層鋼結(jié)構(gòu)施工

3.2.1 立柱安裝

在混凝土基礎(chǔ)上將立柱位置精確放樣，下節(jié)鋼立柱頂端焊接法蘭板，下端與基礎(chǔ)焊接連接。上節(jié)鋼立柱下端焊接法蘭板，通過(guò)螺栓與下節(jié)立柱連接牢固。

3.2.2 橫梁吊裝

雙拼工63a橫梁在地面雙拼焊接完成后，使用10 t汽車吊進(jìn)行吊裝就位。雙拼工型鋼橫梁長(zhǎng)6.5 m，重1.586 t，汽車吊站位于6 m寬提梁機(jī)通道上進(jìn)行吊裝，汽車吊支立一次可吊裝其附近4根臺(tái)座橫梁。

3.2.3 斜撐安裝

斜撐分上下兩部分，在場(chǎng)內(nèi)加工好后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼裝，下邊一節(jié)長(zhǎng)1 m，上邊一節(jié)長(zhǎng)2.3 m。先將上下節(jié)通過(guò)螺栓連接牢固，整體吊裝就位，與基礎(chǔ)通過(guò)錨栓連接好，然后進(jìn)行斜撐與立柱的焊接施工。

3.2.4 安裝調(diào)整

支點(diǎn)位置根據(jù)支座位置進(jìn)行放樣，使用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高控制，存梁時(shí)四點(diǎn)高差不大于2 mm，且任意一點(diǎn)與另外三點(diǎn)構(gòu)成的平面距離不大于2 mm，高差不滿足時(shí)，通過(guò)支點(diǎn)鋼板調(diào)整。

3.3 變形監(jiān)測(cè)分析

3.3.1 混凝土基礎(chǔ)

監(jiān)測(cè)存梁臺(tái)座混凝土基礎(chǔ)沉降，同一臺(tái)座四個(gè)支點(diǎn)不均勻沉降不大于2 mm。

3.3.2 鋼結(jié)構(gòu)

監(jiān)測(cè)立柱柱頂位移、橫梁最大撓度和支點(diǎn)不均勻沉降，立柱柱頂位移小于l/500=5.4 mm，橫梁最大撓度l/400=15 mm，任意支點(diǎn)與另外三個(gè)支點(diǎn)的相對(duì)高差不大于2 mm。

3.3.3 數(shù)據(jù)采集

在臺(tái)座基礎(chǔ)及鋼結(jié)構(gòu)上布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，使用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集頻率如表4所示。

3.3.4 數(shù)據(jù)分析及應(yīng)急措施

數(shù)據(jù)采集完成后及時(shí)進(jìn)行匯總分析，如發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)向技術(shù)負(fù)責(zé)人和現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人匯報(bào)，由技術(shù)負(fù)責(zé)人和現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人組織將U梁轉(zhuǎn)移至其他臺(tái)座臨時(shí)存放。若臺(tái)座不均勻沉降超標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓處理；若鋼結(jié)構(gòu)變形過(guò)大，查明原因并進(jìn)行更換，更換完成后先進(jìn)行預(yù)壓，變形合格后方可繼續(xù)存梁^[6]。

3.3.5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

混凝土基礎(chǔ)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在相鄰兩片梁之間，鋼結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在立柱頂及橫梁跨中。

3.4 存梁施工時(shí)注意事項(xiàng)

下層存梁時(shí)，先將立柱接頭以上部分拆除，U梁存放就位后再將其安裝復(fù)原。

上層存梁時(shí)，應(yīng)先檢查鋼結(jié)構(gòu)各處連接是否牢固，出現(xiàn)松動(dòng)及時(shí)加固，落梁時(shí)提梁機(jī)先提梁在臺(tái)座正上方就位，下放至U梁距離支點(diǎn)約10 cm停止，待U梁停止晃動(dòng)后，先將一端緩慢下落至支點(diǎn)上，并進(jìn)行檢查，無(wú)異常方可將另一端緩慢下放至支點(diǎn)。

提梁過(guò)程與存梁過(guò)程相反，吊具安裝完成后，先將U梁一端緩慢提起，離開支點(diǎn)約10 cm停止，檢查無(wú)異常方可緩慢提起另一端。上層U梁提走后拆除立柱節(jié)點(diǎn)以上部分鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)行下層U梁提梁。

存梁、提梁過(guò)程提梁機(jī)精確就位，提升、下放均應(yīng)緩慢進(jìn)行，減少對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的沖擊。

定期對(duì)臺(tái)座進(jìn)行檢查和變形監(jiān)測(cè)，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)連接是否牢固、是否銹蝕等，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括混凝土沉降、鋼結(jié)構(gòu)變形、支點(diǎn)不均勻沉降等。

4 結(jié)束語(yǔ)

很多項(xiàng)目在預(yù)制U梁梁場(chǎng)建設(shè)前期規(guī)劃時(shí)，沒有充分考慮橋梁下部結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度的影響，導(dǎo)致實(shí)際存梁數(shù)量遠(yuǎn)超過(guò)存梁臺(tái)座負(fù)荷。預(yù)制U梁鋼結(jié)構(gòu)雙層存梁施工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果顯著，鋼結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)單、工期短，優(yōu)于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)，可大大提高梁場(chǎng)的存梁能力，提高施工效率，且節(jié)約用地、降低成本，符合目前大力倡導(dǎo)的節(jié)能減排政策。通過(guò)該工程的應(yīng)用，有力證明了其實(shí)用價(jià)值，并為以后類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

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收稿日期：2024-01-08

作者簡(jiǎn)介：劉春達(dá)（1990—），男，本科，工程師，研究方向：路橋施工。