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桥梁论文

秦沈客运专线32.0m单线箱梁预制施工技术

张伟、王经纬、刘占伟

（中铁十二局集团第一工程处山西临汾041000）

摘要本文通过介绍秦沈铁路客运专线六股河特大桥32.0m单线箱梁预制施工实例，阐述了32.0m后张法预应力单线箱梁的施工模具设计、工艺装备、原材料选定、砼灌注及张拉等一整套施工技术。

关键词：

客运专线箱梁预制施工技术

前言

秦沈铁路客运专线跨度32.0m后张法预应力混凝土箱梁为我国首次采用旅客列车时速200km以上，轻快货物列车时速100km以上的单线、直曲线梁，具有速度高，对线路轨道平顺性要求高的特点。

1、工程概况

秦沈铁路客运专线六股河特大桥位于辽宁省兴城市境内，全长1679m，上部结构设计为51孔102榀跨度32.0m单线箱梁，该梁全长32.6m，上部宽6.15m，下部宽3.0m，梁高2.7m。

单线整孔箱梁主要工程量为：

500#砼148m3;钢筋制安22t；高强低松弛II级钢绞线5.5t。

该梁主要特点为技术含量高、标准要求高、施工难度大。

2、总体施工方案与工艺流程

梁体预制采用整体底模，全长整体滑移钢外模，折叠抽取式内模，台座上整体绑扎底板、腹板和顶板钢筋网架，抽拔橡胶棒成孔，强制式砼拌合机搅拌，砼输送泵配合液式压布料杆入仓，附着式振动器配合插入式振动器振捣。

梁体采用一次性整体灌注技术，棚罩法蒸汽养护，钢绞线用慢速卷扬机穿束，人工配合。

预应力采用两期张拉，一期在制梁台座上张拉后，千斤顶顶升梁体，安装滑道，顶推移至存梁场，再进行二期张拉（终张拉），建立最终应力值，孔道采用一次性压浆工艺，梁端用微膨胀砼封锚，桥面防水层、保护层及挡碴墙在梁架完后施工。

工艺流程图见图1

3、主要技术参数

根据工期要求进行测算，模板循环时间4d/循环，制梁台位循环时间8d/循环，投入4套整体滑移式侧模，4套折叠抽取式内模、8套底模、8个制梁台位，设计能力为每月生产单线梁24孔，存梁场存梁能力为36孔。

另据现场实测，32.0m单线箱梁反拱预留值取25mm，弹性压缩量预留值取20mm，虽较设计都偏大，但施工后检测证明选择参数恰当。

4、工艺装备

4.1模板设计及其使用

32.0m单线箱梁分左右线梁，且部分箱梁上设接触网锚柱，针对此情况，我们设计的内外模具有拆装方便，结构刚度好，通用性强等特点，其结构形式见图2

4.2底模

底模设计时基本按4.0m分节，跨中部分采用10mm厚的钢板，端部采用20mm厚钢板，通过与预埋角钢焊接和塞焊直接固定于台座上。

底模铺设时按27mm反拱调整，梁跨部分预留20mm压缩量，预留支座螺栓和端模螺栓孔洞，以便支座板和端模的精确定位。

4.3内模

内模采用折叠抽取式，共分6节，中间部分每节8.0m，靠近端部每节7.5m，两端0.25m为小块钢模。

小块钢模重量不大于30kg/块，以便人工拆装，每节面板采用5mm厚热轧钢板，框架采用2∠100×80×6对焊形成矩形方钢，分顶模、侧模、转角模五大块，各块之间增设活动铰，斜撑采用φ83钢管制作，并设可调丝杆装置，[10槽钢纵向加劲，各节之间通过M16×50螺栓栓接。

施工时在台座外将内模分节调整到位，用龙门吊吊装进入已绑扎钢筋笼内组拼，定位时利用端模从一端向另一端拼接，底部通过设置φ50拉杆防止上浮，拆除时先拆除联接螺栓，然后拆除各节撑杆及拉杆，采用手拉葫芦将每节沿转铰轴收缩到位，置落于滑床板上，由卷扬机整节拖拉出箱梁内腔。

（见图3）

4.4外模

外侧模采用整体桁架式，于下部设置支承框架，框架安置在两台特制走行小车上，走行小车设置横移滚轴。

工厂分5节加工完后，于现场按25mm反拱调整好线型后除将外模桁架联成整体。

为保证模板就位后支撑牢固，于支承框架处间隔2.0m设两根可调丝杆作就位后的支撑。

立模时将一侧侧模通过横移滚轴靠近台座底模，螺旋千斤顶顶升就位，上紧可调丝杠作竖向支撑；拆除外模时先拆除上、下拉杆，采用千斤顶顶紧后松掉可调丝杠，然后千斤顶回油，落于两台滚轮小车上，采用倒链或螺旋丝杆将模板横移后，卷扬机拖拉置于下一个制梁台位。

5、主要施工工艺

5.1钢筋制作与绑扎

进场钢筋复检合格后，采用钢筋调直机进行调直，号料和放线，采用钢筋切断机下料。

梁体水平构造钢筋采用闪光对焊焊成整根，钢筋弯曲均采用钢筋弯曲机弯制成型。

全部成型钢筋经检验合格后将钢筋成品入库存放。

由于梁体钢筋规格型号较多，存放时必须分类堆码，挂好标识牌。

钢筋绑扎在制梁台位上进行，绑扎前首先安放梁身绑扎卡具。

钢筋绑扎中应注意预应力孔道的定位网片绑扎。

定位网片于加工厂的胎具上制作以保证其精度。

梁身钢筋绑扎完毕并安装完内模后，开始绑扎梁顶钢筋网，其绑扎方法与精度控制与梁身相同。

为保证钢筋保护层厚度和梁体外观颜色一致，施工中采用了德国引进技术制造的NORMOFIX承重型和MINIFIX圆形硬塑钢筋保护层垫块，取得了较好的效果。

5.2混凝土原材料及配合比选定

5.2.1原材料选定

（1）水泥：

为防止梁体产生微裂，选用了唐山冀东水泥厂生产的42.5R（低碱型）普通硅酸盐水泥。

（2）细骨料：

选用了碱含量很低的辽宁省兴城市花营河砂，其表观密度2630—2660kg/m3；细度模量2.9—3.0，含泥量0.5%—1%。

（3）粗骨料：

选用河北抚宁驻操营石场的低碱石灰岩碎石，其表观密度为2650—2670，颗粒为5—25mm连续级配，母岩饱和抗压强度154MPa，碎石压碎值5.5—8.6%，含泥量为0.3—0.7%。

（4）高效减水剂：

选用上海花王化学有限公司生产的“迈地100”高效减水剂，其减水率14.6%，抗压强度Rs3d=141%，Rs7d=129%，Rs28d=123%，较之传统的减水剂效率高、稳定性好。

（5）粉煤灰：

选用内蒙古元宝山发电厂生产的I级粉煤灰，其需水量为91%，烧失量为1.62%，三氧化硫含量0.43%。

（6）缓凝剂：

选用山海关华原柠檬酸厂。

（7）原材料计量：

水泥采用OKNF—S电子秤、准确到±1%，碎石、砂采用PCS—2000智能累计配料称，准确到±2%。

5.2.2配合比设计

（1）满足设计标号500号要求，终张拉时弹性模量≥35Gpa，抗压强度保证率100%。

（2）每立方水泥用量不大于500kg，砂率不大于40%。

（3）进行多组砼配比设计缓凝时间大于6小时，砼坍落度设置16—18cm，18—20cm两种不同范围，分别满足不同气候情况下的砼灌制要求。

5.3砼灌筑及养护

5.3.1砼浇灌方法

（1）混凝土开盘前先对各项准备工作进行全面检查（水、电、备料、拌合站、机具状态及其计量，砼输送泵和振捣器等）由于砼方量大，为保证整孔梁连续灌筑，对砼输送和布料采用了龙门吊料斗备用方案。

（2）采取不封底模，连续灌筑一次筑成，斜向分段，水平分层的施工方法，从腹板两侧对称下料，从一端向另一端进行。

（3）砼振捣采取插入式振捣为主，附着式振动器为辅的振捣方式。

由于钢筋较密，配备了φ50、φ30、φ20三种型号不同直径的振动棒。

（4）振捣时观察下料情况，专人负责锤击内、外模检查密实情况，端部和底板倒角处不易密实处安排专人负责。

附着式振动器开启时以不破坏已浇好的砼，砼灌注采取薄分层、勤振捣、并辅以专人进行砼“抽芯”工作，切实保证砼密实度。

5.3.2砼的养护

（1）采用棚罩法蒸汽养护，分静停、升温、恒温、降温四个阶段，浇灌完后静停4—6小时，抽拔橡胶棒后加盖棚布升温，升温速度按每小时不大于10℃进行，恒温蒸养22—26小时，温度保持在48℃左右，降温速度按每小时不大于10℃，拆除保温措施时，梁体表面温度与环境温度差控制在15℃左右。

（见图4）

（2）自然养护时箱梁表面采用麻布与海绵覆盖，洒水次数以能使混凝土表面保持充分潮湿，养护时间为14天。

温度（℃）图4

恒温阶段

48℃降温

静停

25℃升温

683234时间（h）

5.4预应力施工

5.4.1预应力孔道成孔

采用φ80、φ90橡胶棒成孔，两根橡胶棒于跨中处用1mm厚铁皮管套接，长度30—40cm，橡胶棒与铁皮管间隙按１mm控制，并在铁皮管两端采用胶带缠绕密封，防止振捣砼流动，导致水泥浆堵塞孔道．

6.4.2钢绞线下料、编束和穿束

采用特制的放线架，计算好下斜长度用砂轮切割机切割，将下好的料用22#铁线按9股和12股扎成一组，编束时，钢绞线要顺绕，根与根之间防止扭缠，并用22#铁线间距1.0m绑牢。

穿束时采用卷扬机引拉，即先穿入一根单钢绞线，将钢丝绳引进孔道，从另一端拉出后，采用联接套筒与钢绞线束联牵，然后开动卷扬机穿束。

5.4.3张拉

1、张拉采用YCW250型张拉千斤顶和OVM15—9、OVM15—12型预应力体系。

2、张拉顺序为：

00.1σk（作伸长量标记）σk（静停5分钟，测伸长值）锚固。

3、张拉作业：

（1）千斤顶就位，安装工作锚，用铁管将夹片轻轻打入锚板，然后安装限位板，千斤顶、工具锚，并用铁管将夹片均匀打入工具锚内，调整锚圈垫板及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者轴线吻合，每束根数与相应锚具配套。

（2）张拉值以油压表读数为主，以预应力钢绞线伸长值作校核，实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在±6%范围内。

（3）当油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路，并保持5分钟，测量钢绞线伸长值加以校核，在保持5分钟以后，若油压下降，须补油到设计油压值，千斤顶回油，夹片自动锁定则该束张拉结束，做好记录，全梁断、滑丝总数不超过钢丝总数的0.5%，且一束内断丝不超过一丝，也不得在同一侧，否则重新穿束施加应力。

5.4.4孔道压浆及封锚

1、预应力张拉后，宜在三天内进行管道压浆，水灰比采用0.38，泌水量为1.6%，压浆时压力控制在0.6—0.7MPa，水泥浆拌制均匀后，须经孔格2.5×2.5mm滤网才可压入管道。

2、水泥浆自拌制压入管道时间间隔不超过40min为宜，压浆前采用空压机除尘并湿润管道。

3、压浆采用活塞式压浆泵，从一端向另一端压浆，当另一端冒出浓浆时，关闭出口阀继续压浆，保压3min，关闭阀门，压浆结束。

4、封锚时凿毛锚穴周围砼并对锚具进行防腐处理，同时检查有无漏压管道，安装完模板后，灌筑400#微膨胀砼，同时对封头上部进行防水处理。

5.5纵向滑移及装车

1、一期张拉完毕，在制梁台座与存梁台座间安装移梁专用垫垛（16Mn钢制），铺设活动钢轨，于底模顶梁孔安装200t油压千斤顶，允一端顶起脱离台座后，另一端也顶升脱离台座，待回台顶调好梁体水平后同步顶升到设计高度，安装滚轮小车及滑板。

2、将梁体稳步落于滑板上，安装顶推千斤顶和卡轨器，高压油泵供油后顶推移梁。

3、顶移梁时，须有专人负责，注意梁体的稳定性，防止顶偏，使梁体受力不均匀导致开裂。

4、装车时，将梁移进吊梁区，中线对中后，穿放吊具，安装吊梁垫块，两台300.0t龙门吊先行试吊无误后再稳步提升，提升时注意观察梁体有无歪斜开裂现象，将梁提升到高度后，运梁车开进箱梁底部，对中后将梁稳步落于运梁车上运走。

5.6附属工程施工

5.6.1挡碴墙待箱梁架设完毕，采用400#砼整体灌筑每孔梁挡碴墙。

5.6.2箱梁伸缩缝采用耐性钢板及橡胶止水带待箱梁架设完后及时安装。

5.6.3防水层采用由阻燃防水卷材JS—18和881—I型聚氨脂防水涂料共同构成的TQF—I型防水层，施工时保持梁体顶板平整，涂刷均匀，伸缩缝处进行连续的防水铺装。

5.6.4保护层：

待梁体防水层铺设完后，采用400#玻纤维砼，每隔2.0m设一道伸缩缝。

5.6.5遮板、盖板及人行道栏杆采用预制后人工安装。

6、结束语

秦沈铁路客运专线六股河特大桥运用该技术已生产32米单线箱梁88孔，实践证明该技术成熟可靠、经济实用，其主要表现在：

（1）整体移动钢外模板，安装与拆除方便，省工省时，安拆一个循环仅需5—6小时。

（2）折叠抽取式内模整体性好，变形小，安拆方便，使操作工人于箱内工作强度大大降低，每拆装一次仅需12—14个工日。

（3）采用快装蒸汽锅炉对梁体进行棚罩法恒温蒸汽养护22—26小时后，砼强度可达到40MPa，大大加快了台位、模板的周转周期。

本箱梁施工技术较之国外同类型梁在预应力体系设计和全液压模板体系上尚有不足，是我们今后施工设计研究的方向。

底模检测调整

张拉机具标定

穿放钢束

钢铰线制备

安装支座板

支座制作

钢束一期张拉

压砼试件

安底腹板钢筋网架

钢筋网架制作

顶升梁插入滑道

安装锚垫板预埋件

滑移梁至存梁场

安设橡胶棒制孔

橡胶棒整修

浇水养护

钢束二期张拉

压砼试件

立模

备机具制水泥浆

孔道压浆

制水泥浆试件

安装顶板钢筋网架

安装端封锚模板

灌注梁体砼

拌制砼

灌注封锚砼

制砼试件

安装蒸养罩

制砼试件

抽拔橡胶棒

梁体砼养护

锅炉供蒸汽

出厂检验

压砼试件

拆内外模

移梁、吊梁、运梁

清理孔道

图1后张法预应力砼箱梁施工工艺流程图