水袋水囊在支架预压铁路桥梁施工中的应用
重庆市重点工程局副局长张家祥8日解释说，包河大道高架与繁华大道交口为立体四层结构，其中，上跨繁华大道下穿采用贝雷梁作为支撑体系地基的一部分，跨径大，安全系数要求非常高。为确保箱梁混凝土浇筑安全，根据施工方案，施工单位中铁十局于12月5日上午7点30分左右对该贝雷梁进行预压试验。
对于地形条件或地质条件较差的桥梁工程，可采用水袋预压施工。结合工程实例介绍水袋预压安装和支架水袋试压过程中的施工工艺。
1 工程概况
南广高速铁路专线桂平至肇庆段东山村2号特大桥跨越东山村，地形平坦，地势开阔，该处分布大面积稻田。设计梁跨布置形式为6×32m三线连续箱梁（0#～6#）+1-32m三线简支箱梁（6#～7#）+6×32m三线变宽连续箱梁（7#～13#）+1-32m双线简支箱梁（13#～14#）+6×32m双线连续箱梁（14#～20#）以及7-32m单线简支T梁，三线箱梁结构形式为单箱双室等高度连续箱梁，双线箱梁结构形式为单箱单室等高度箱梁。
张家祥解释说，此次贝雷梁预压试验的目的就是采集各项数据，验证施工方案的可行性，以确保工程整体质量和施工安全。但由于项目经理现场组织管理不严密，安全交底不彻底，致使一名工人手臂骨折，该局已责成中铁十局对该项目经理进行严肃处理。他表示，包河大道此次在建贝雷梁预压试验失败后，还将继续进行相关试验，以确保桥梁建设的安全。
2 水袋预压安装单层水袋预压法，就是在桥墩承台上支立钢管柱，梁跨中间加2排临时支墩，柱顶横向放置支撑横梁，横梁上沿桥纵向铺设单层三排军用梁，在军用梁顶横向铺设I16工字钢分布梁，间距为50cm，在分布梁顶布置10*10cm方木间距为25cm以及底板下铺设0.018m竹胶板；侧模采用钢模板，内模采用熊猫板。
主支架水袋采用单层军用梁。军用梁支墩支撑于桥梁承台上，临时墩采用Φ609×16钢焊管，钢管两端30cm范围内，焊接竖向加劲钢板；在钢管柱顶部和底部利用16#槽钢设横向联结。在钢管柱顶部放置用于调整军用梁底部标高的砂箱，在砂箱上设置两根45a工字钢，在工字钢顶部通长焊接15cm宽、2cm厚钢板，形成军用梁“支点”。在45a工字钢和钢管柱中间安装砂箱，便于标高调整和拆模。
1）桩基础施工。每一孔梁中间设置两排临时支墩，支墩基础采用钻孔桩，桩径为1000mm，每排5根，桩与桩间距中间的为3m，靠外边两根桩桩间距为 3.25m。加宽段桩基为6根，间距为3m。施工前平整好场地，钻机就位。然后由测量组精确测设出桩位，采用钻机进行桩基施工，桩基长度根据地质资料计算，桩基顶面与地面齐平，桩基钢筋伸入系梁50cm。
2）系梁施工。系梁尺寸为1m×1.5m（宽×高）。施工前对桩基超灌部分进行凿除，然后绑扎系梁钢筋，并预埋钢管立柱连接钢板及螺栓（采用φ20的12颗螺栓，螺栓长度20cm），连接钢板和螺栓位置与钢管立柱位置对应。支模灌注砼，系梁采用C30砼。
3）钢管柱安装。钢管立柱采用φ609×16mm钢管。安装之前必须用钢管搭设操作平台。钢管柱的安装按以下步骤进行：
①钢管柱安装前做好测量准备工作，对于承台和系梁上钢管柱准确位置进行平面位置和高程测量，并在承台和系梁上划线标示。对于平整度差的位置进行座浆处理；
②使用吊车进行钢管柱安装，吊装就位后要对钢管柱竖直度、平面位置等进行检测；
③钢管柱设置剪刀撑及横向连接，在相邻钢管柱中间位置设置14#槽钢剪刀撑，并在钢管柱下部和上部设置横向14#槽钢连接，使同排钢管柱连接成整体；④安装钢管柱时，随时检查竖直度，按0.1%进行控制。
4）砂箱安装。为了调整军用梁底面高度，并考虑模板拆除工艺，在钢管柱上设置砂箱。砂箱由上下筒构成，上筒由Φ590*10mm钢板卷成，下焊接 700*700*20mm钢板，中间填充C40砼，下筒由Φ620*10mm钢板卷成，下焊接800*800*20mm钢板，中间填充标准砂。在下筒分别设置M24螺栓3个作为卸砂口。
5）支撑横梁安装。支撑横梁采用双拼在一起的45a工字钢，横梁安装前焊接工字钢加劲肋，加劲肋采用2cm厚钢板，每隔50cm焊接一道，每根工字钢两侧对称焊接。在工字钢顶部通长焊接15cm宽、2cm厚钢板，工字钢下方对应与每根钢管柱处焊接700*700*20mm的钢板。在地面焊接好后，直接用吊车吊装于钢砂箱顶。
6）军用梁安装。军用梁的拼装：
①军用梁进场后，堆放在已平整好的场地内。
②军用片施工场地现场拼装，拼装前仔细检查军用片是否有伤损现象，有伤损的禁止使用。
③军用片在现场进行组拼，用呆车逐段逐跨安装，安装时军用片在地面上拼装成10.5米一节，然后再吊到支架水袋上进行接长。
④军用片安装完成后，由于箱梁有纵坡，钢箱梁与军用片连接处顺桥向会形成间隙，应在下面塞满钢板，焊接固定，保证军用片为面受力。
军用片架设：①架设前首先对于吊装机械设备进行全面检查，确保吊装安全。②军用梁在场地内拼装好后，用吊车吊放就位。③吊装后对其位置进行检查，并实测军用梁梁顶标高。
3 支架水袋预压支架水袋搭设好后，铺设底模，进行加载试压。预压的目的主要是检查支架水袋的承载能力和稳定性，确定支架水袋在荷载作用下的变形量，减小和消除支架水袋的非弹性变形和不均匀沉降，从而确保混凝土梁的浇筑质量。加载材料使用砂袋，试压的最大加载为设计荷载的1.2倍。加载时按设计要求分级进行，每级持荷时间不少于2小时。加载顺序为从支座向跨中依次进行。满载后持荷时间不小于24小时，分别量测各级荷载下支架水袋的变形值，然后再逐级卸载。当支架水袋的沉降量偏差较大时，要及时对支架水袋进行调整。预压材料。
采用编织袋装砂模拟箱梁荷载进行预压，考虑到梁体的自重1462T、模板和施工荷载90T，总荷载取1560t，按1.2倍计总荷载取1872t，每个砂袋装砂重量按1.2t计算，共需1560个砂袋。砂袋分布按照箱梁截面混凝土分布放置。沉降观测布置。为了准确测出整跨的沉降情况，在靠近墩柱处、以及梁跨的1/4处、跨中各布置一排观测点，合计5排观测点，每排布置5个观测点，（底板下布置三个观测点，两侧翼缘板处各布置一个观测点，合计5个观测点）整跨梁沉降观测点共25个。预压注意事项。
预压前要对支架水袋进行全面检查，并对观测点进行保护，设置醒目标志，以防在搬运砂袋时被破坏。预压时注意砂袋与砂袋之间的密实性。严禁在同一断面一次性堆载至预压高度。加载分三次进行，并对称进行，分别观测，加载完毕后净置24小时，每4小时观测一次，直到各点不再沉降，即认为支架水袋稳定，可以卸载。预拱度调设和模板支立。
预拱度预压时支架水袋产生的弹性和非弹性变形，作为设置预拱度的依据。通过调整横向分布梁高度，实现预拱度的精确设立。为使箱梁在卸架后能获得设计规定的外形，须在施工时设置一定数值的预拱度。根据梁的挠度和支架水袋的变形所计算出来的预拱度之和，作为预拱度的最高值，设置在梁的跨径中点。其他各点的预拱度以中点为最高值，以梁的两端部为支架水袋弹性变形量，按二次抛物线进行分配。根据计算出来的箱梁底标高对预压后的箱梁底模标高重新进行调整。
4 结语近日，中铁一局《高空混凝土结构物反支点预压施工工法》被确定为国家二级工法。该工法可解决高墩大跨桥梁的支架、托架、挂蓝因预压荷载较大，位置较高引起的预压操作难度 大，消耗大量人力物力时间等难题，具有预压速度快、材料均能重复利用、结构合理、操作简便等特点，可有效加快高空混凝土预压等问题，同时对降低风险、控制工程费用也具有重要作用对于地质或地形条件很差的桥梁，可采用全跨军用梁作为支架水袋的，每排钢管桩以12-16 m分跨为宜。现东山村2号特大桥运营情况良好。证明军用梁代替支架水袋施工是可行的，此方法节省工期，施工质量也有较高的保证。