32m箱梁预制施工工艺特点.docx
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32m箱梁预制施工工艺特点
武广客运专线32m箱梁预制施工技术
通过一年来的探索对比、实践及经验总结，现在积累了客运专线32m双线单箱梁的预制、三次张拉施工、梁体养护、真空辅助压浆、裂纹控制等要点。
一、箱梁预制关键工序的施工方法
1、混凝土工程
（1）C50高性能混凝土配合比选定：
根据箱梁生产工艺要求，混凝土浇筑后3天预张拉，4天脱模初张拉，10天进行终张拉。
试验室通过对多种满足设计要求的配合比进行试验检测，最终优选出一种进行报批。
（2）混凝土搅拌及输送：
采用强制式搅拌机，搅拌时间不少于150s。
混凝土浇筑时采用混凝土输送泵泵送至制梁台座，通过布料杆进行混凝土浇筑。
（3）混凝土浇筑
1）混凝土浇筑设备：
每片箱梁混凝土浇筑设备采用四套进行，每套设备包括：
一台布料杆和一台混凝土输送泵。
布料杆回转半径为13m，分别对称布置于制梁台座两侧。
混凝土输送泵开始工作后，中途不得停机，如非停不可，停机时间不应超过30min，炎热气候不能超过10min，停机期间应每隔一定时间必须正反泵动几次，以防混凝土凝固堵塞管道。
2）混凝土下料：
布料机下料时其软管至少要有2人控制。
浇筑底腹板混凝土时出料口不得正对预应力孔道，也不宜对着外模翼板。
布料杆移位时，下料口必须要有袋子包裹，以防混凝土撒落在顶板上形成干灰、夹渣。
混凝土浇筑厚度第一层以下倒角梗肋振捣后填满为宜，从第二层开始其厚度以30~40cm为宜。
在第二层混凝土浇筑完后，若底板混凝土不足，则从内模顶板的预留孔溜槽下料进行底板浇筑，底板浇筑从中间向两端进行。
底板混凝土浇筑完毕后，再继续腹板混凝土浇筑。
腹板混凝土浇筑时应注意两侧不能悬殊过大，以防将内模挤偏。
当腹板混凝土浇筑完后，开始浇筑顶板混凝土。
为便于顶面采用收浆机收浆，顶板浇筑采用从一端向另一端浇筑的方式，两台布料杆采用“S”形逐步向前推进，每次下料宽度不超过2m。
浇筑完一段后，开始采用收浆机对顶面进行收浆整平，随后再用人工进行收浆抹面及二次收光。
在此应注意一点，顶板混凝土浇筑前，应将内模顶部，侧模翼缘板上滴落的灰浆及混凝土铲除掉，防止干灰或夹碴，影响外观质量。
3）混凝土浇筑顺序：
总的原则：
底腹板倒角处→腹板正下部→底板→腹板上部→顶板。
腹板及顶板浇筑：
由一端向另一端推进。
底板浇筑：
由中间向两端。
4）混凝土振捣：
以插入式振捣器为主，附着式振捣器为辅。
A.振捣前准备工作：
混凝土浇注前应对振捣人员进行分工，使每人负责一段。
各振捣人员应对自己负责范围内下棒地方详细观察，仔细研究，提前找出下棒位置并进行试验。
对钢筋较密的两端采用钢管或钢钎插入引路。
对于支座板及锚垫板后部必须振捣密实。
在钢筋较密集处应注意振动棒插入位置，以防振捣后振动棒难以拔出。
B、振捣方式：
在浇筑第一层底腹板交接处混凝土时，箱内底板的振捣人员应在布料机下料处将振捣棒沿内模下梗肋处插入振捣棒引流，主要以附着振捣器振捣为主，然后顶板上的振捣棒再沿内模与钢筋间的间隙插入加强下倒角处振捣。
由于箱梁底部振捣难以下棒，因此用钢管制作一引导器，沿钢筋将振捣棒托送至箱梁底部进行振捣。
对于下梗肋处流淌出来的混凝土应及时振捣，采用密插短振的方法振捣。
第二层混凝土灌完后应补灌底板不足的部分，对前后两次的混凝土交接处应加密振捣，防止形成明显接缝。
C.振动棒振捣方式：
操作插入式振动器，宜快插慢拔，振动棒移动距离应不超过其作用范围的1.5倍，且插入下层混凝土的深度宜为5-10cm，每点振动时间约为20s-30s，振捣时振动棒上下略微抽动，振动至混凝土表面泛浆，无下沉，无大量气泡溢出为宜。
5）收浆抹面及养护
A．底板收浆：
必须先用刮尺大致刮平，以保证底板铺平整度，随后采用人工进行收浆抹面，但收浆时在排水孔处应收出排水坡度。
为了保证底板或厚度，应先在底模支腿上作出标记。
B．顶板收浆：
在顶板通过提浆整平机整平后，采用人工进行第一次收浆，约2小时后，再进行第二次收浆抹面。
6）养护：
养护是防止裂纹最重要的一关，在顶板第一次收浆完毕后应开始喷雾养护，以防止顶板干燥而出现裂纹。
在第二次收浆完后，覆盖土工布，并洒水使其完全湿透。
进入养护期间，根据事先在距梁端1500mm的腹板变截面处设置的4个测温点，每隔1h巡检梁体混凝土芯部温度，温度控制设定范围：
50～55℃。
当此4点温度的平均数值达到设定温度值时，仪表继电器自动闭合，启动喷淋装置给梁体降温。
（喷淋用水与梁体温差大于15℃）为了避免梁体表面喷水过多，喷淋的阀门是间断性开启的，在温度超高过程中喷水阀门自动开一会儿，关一会儿，开关的时间是可以自由设定的。
喷淋阀门接通时间设定周期：
1～30分钟，喷淋阀门间断时间设定周期：
1～30分钟。
尽量把混凝土芯部温度控制在60℃以内，局部温度不超过65℃。
7）混凝土浇筑完后工作处理
橡胶管抽拔应待混凝土浇筑完约4小时左右进行抽拔。
2.预应力张拉及压浆
（1）根据设计要求，当混凝土强度达到设计强度的60%时，应进行预张拉，当混凝土强度及弹性模量达到设计强度的80%，且不小于43.5Mpa时，可进行初张拉，然后将梁从制梁台座移出，存放于存梁台座区，当混凝土强度及弹性模量满足设计强度、龄期不小于10天时进行终张拉施工。
张拉时张拉方法按照设计的张拉顺序（详见张拉顺序及控制应力表），两端两侧同时对称张拉（即四台张拉千斤顶同时工作）,当油表读数达到0.2σcon时测量出各千斤顶活塞伸出的长度，工具锚夹片的外露量，待梁体受力稳定后，四台千斤顶分几级张拉到σcon，每级张拉应力达到相应的规定后，四台千斤顶全部停止工作，待梁体受力稳定后，再进行下一级张拉，张拉到σcon，静停5min后，检查压力表的读数是否有变化（即千斤顶的活塞是否回缩），如果有变化则补张拉到设计对应的读数再进行量测，通过计算得出工作锚夹片回缩、工具锚片的回缩及自由长度的伸长值，从而将实际的伸长量与理论伸长值进行比较。
如果实测伸长值与理论伸长值之差超出设计规定（6%的误差），应及时查找原因，并采取相应措施处理突发事件。
张拉的施工控制应该是应力与应变和静停进行三控。
终张拉结束后，在工作锚夹片端部画线作标记，静停24h后检查钢绞线是否滑丝，确认无误后，方可切丝封锚。
（2）张拉完毕后宜在48小时内压浆。
压浆采用真空压浆技术，压浆工艺流程如下：
①准备工作
A、检查确认材料数量，种类是否齐备，品质是否保证；
B、检查机具是否齐备、完好；
C、检查供水、供电是否齐全、方便；
D、按配比称量浆体材料，外加剂首先溶于一部分水，待用；
E、按图所示连接好各机械部件。
②试抽真空
将注浆阀、排气阀全都关闭，抽真空阀打开；启动真空泵抽真空，观察真空压力表读数，即管内的真空度，当管内的真空度保持稳定时（压力尽量低为好），停泵约1min时间，若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
③搅拌水泥浆
搅拌水泥浆之前，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。
搅拌好的灰浆要做到基本卸尽。
在全部灰浆卸出之前不得再投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法。
A、首先将称量好的水（扣除用于溶化减水剂的那部分水）、水泥倒入搅拌机，搅拌2min；
B、将溶于水的高效注浆剂倒入搅拌机中，搅拌3min出料；
C、水泥浆出料后应尽量马上进行泵送，否则要不停地搅拌；
D、必须严格控制用水量，否则多加的水全部沁出，易造成管道顶端有空隙；
E、对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
④注浆
A、将灰浆加到注浆泵中，在注浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与注浆泵中的浓度一样时，关掉注浆泵，将高压橡胶管此端接到孔道的注浆管上，扎牢。
B、关掉注浆阀，启动真空泵，当真空度达到并维持在-0.06--0.10MPa值时,启动注浆泵,打开注浆阀,开始注浆.当浆体经过空气滤清器时，关掉真空泵及抽气阀，打开排气阀。
C、观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和注入之前一样时，关掉排气阀，仍继续注浆2-3min，使管道内的压力稳定在0.50～0.60MPa之间，最大不超过0.60MPa，该稳压期不小于2min，最后关掉注浆阀。
⑤清洗
拆下抽真空管的两个活接，卸下真空泵；拆下空气滤清器和注浆胶管，清洗注浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
⑥施工原则
进入下一孔道，施工遵循从左到右，从下到上的原则。
6、注意事项
①严格掌握材料配合比，其误差不能超过：
水泥1%，水1%，外加剂1%。
②注浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，最后有压力时不易破裂。
③灰浆进入注浆泵之前应通过2.0mm的筛子。
④真空泵放置应低于整条管道，启动时先将连接的真空泵的水阀打开，然后开泵；关泵时先关水阀，后停泵。
⑤注浆工作宜在灰浆流动性没有下降的30min内进行；同一管道注浆应连续进行，一次完成。
注完后，注浆孔处拆除球阀，用木塞打紧，两天后硬化的水泥浆有轻微的外凸现象。
⑥冬季注浆时应采取保温措施，水泥浆中应加入防冻剂。
二、工艺要点及工艺要求
1、预制梁混凝土拌合物入模前含气量应控制在2-4%；混凝土灌注时混凝土拌合物入模温度控制在5-30℃，模板温度为5-35℃。
2、加强混凝土的搅拌、浇筑、振捣控制。
保证搅拌时间符合要求。
灌注厚度不宜过大，不得造成水泥浆分层、离析。
振捣不得漏振、欠振、过振。
3、把握好混凝土的养护时间。
箱梁混凝土浇筑后，表面的保温保湿不得间断。
在梁体表面采用土工布覆盖。
洒水次数应能保持混凝土表面充分潮湿为宜，一般不小于2h一次。
当环境相对湿度小于60%时，自然养护不少于28天；当环境相对湿度在60%以上时，自然养护不少于14天。
4、严格控制脱模时间。
掌握不同季节箱梁混凝土内部水化热的变化规律，确保脱模时内外温差满足脱模要求，为此我们在第一孔箱梁预制时埋设温度传感器，根据混凝土水化热的规律制定合理的脱模时间表。
5、在混凝土强度达到预张拉要求后，应及地松开模板进行预张拉施工，防止早期裂纹的出现。
6、终张拉时混凝土的强度、弹性模量和龄期（不小于10天）应满足设计要求。
张拉设备（张拉千斤顶和配套压力表）应定期校检并在有效期限内使用。
张拉时应严格控制张拉力及持荷时间，张拉完后立即计算实际伸长量，并与理论的伸长量进行比较，当张拉伸长率不符合规范要求（6%）时，应及时分析原因并加以研究和调整。
三、关键技术控制
为满足客运专线列车的高速行车，客运专线对桥梁的平顺性和耐久性均提出了很高的要求，且箱梁自重达到820t，所以如何确保箱梁生产完毕后的上拱度满足规范要求，确保箱梁的使用寿命，顺利按期保质地完成箱梁的架设任务，成为箱梁预制的重点控制项目。
根据以往的经验，从以下四方面进行控制。
（一）收缩、徐变控制
预应力箱梁张拉后上拱度过大，则会影响桥面系施工甚至影响线路标高。
箱梁张拉时，由于配合比设计、施工质量、控制龄期、弹性模量未达到设计要求等原因，引起张拉后跨中上拱过大，造成顶板不平顺、线形差，尤其是无碴桥梁，将严重影响线路平顺度。
施工中，采取以下措施来控制预应力混凝土梁的徐变上拱：
1、采用品质稳定的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥（掺合料仅为粉煤灰和磨细矿粉），禁止使用火山灰硅酸盐水泥等其它品种水泥。
2、选用强度和弹性模量较高及空隙率、吸水性、压缩性较小的坚硬骨料。
3、掺加矿物活性掺合料（磨细矿粉），减少水泥用量至400kg以下；掺加高性能减水剂，控制水胶比不大于0.35；控制骨胶比,提高骨料对水泥收缩的约束作用。
4、参照设计图纸以及结合自己施工实际经验合理设置反拱。
5、严格控制张拉时混凝土弹性模量、强度和龄期。
6、注意在存梁台座上的自然养护，保证养护湿度，延长湿润养护时间，提高后期强度、弹性模量和耐久性。
7、对首孔箱梁测试孔道摩阻及锚口摩阻，确保张拉力符合设计要求。
（二）箱梁耐久性控制
1、设计高性能混凝土，提高混凝土的耐久性
混凝土耐久性包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗氯离子渗透性、抗裂性、护筋性、耐腐蚀性、耐磨性以及抗碱—骨料反应性。
改善混凝土的耐久性，主要是控制好混凝土的配合比，水泥强度等级，混凝土水胶比，减水剂和掺合料。
满足施工要求和物理、力学性能及耐久性要求的混凝土配合比是确保混凝土具有高性能的前提。
为此须提前进行大量的混凝土配合比实验，优化配合比。
施工中不得随意改变混凝土配合比。
对高性能混凝土的施工过程进行质量控制管理，以目标管理控制为主，抽查验证为辅。
通过加强检测控制，规范施工过程和施工工艺，确保高性能混凝土的施工质量。
（1）高性能混凝土施工时，应派专人负责记录混凝土的出料时间和出料坍落度、浇筑时间和浇筑高度的控制以及混凝土的养护方式和养护过程，包括养护开始时间、混凝土养护中的表面温度与降温速率、拆模时间与拆模时温度等。
（2）高性能混凝土施工中，制定专门的操作规程和质量检验标准，重点保证：
结构表层混凝土的密实性、均匀性与良好的养护，混凝土保护层厚度的准确性，混凝土硬化收缩过程中的约束拉应力及裂缝控制。
（3）在混凝土浇筑后的抹面压平工序中，严禁向混凝土表面洒水，并应防止过度操作影响表层混凝土的质量。
（4）混凝土质量检验实行全过程控制，分前、中、后三级检验，确保各项检验结果均满足质量要求。
2、混凝土施工过程控制
（1）混凝土入模温度控制：
主要从混凝土原材温度开始控制，砂石料场搭设雨蓬，避免直接受太阳暴晒。
拌和用水采用井水或冷冻水。
（2）模板温度控制：
选择一天内合适的浇筑时间，用蓬布遮盖模板或向模板外面洒水降温。
（3）制定夏季、冬季施工工艺。
（4）保护层厚度和预应力管道位置控制。
在钢筋与模板间设置保护层垫块，保护层垫块采用与梁体同等级的混凝土，垫块的尺寸必须满足保护层厚度的要求。
模板安装和浇筑混凝土前，仔细检查保护层垫块的位置、数量及紧固程度，并指定专人做重复性检查。
垫块分布均匀，侧面和底面的垫块不少于４个／m2，绑扎垫块和钢筋的铁线头不得伸入保护层内。
预应力管道采用定位钢筋网固定。
3、加强混凝土的养护
结构表层混凝土的耐久性质量在很大程度上取决于施工养护过程中湿度和温度控制，定时测定混凝土温度及气温、相对湿度等环境参数，并根据环境参数变化及时调整养护方式。
混凝土浇筑后立即用土工布紧密覆盖（与混凝土表面之间不得留有空隙），防止表面水分蒸发。
控制养护水温与混凝土表面温度的温差在15℃左右，以防止混凝土表面开裂。
（三）原材料质量控制
1．钢铰线
（1）钢铰线生产厂家应出具产品检验合格证及质量证明书。
（2）物资部门对进场钢绞线进行外观、尺寸检查，没超过规定允许偏差及表面没带有润滑剂、油渍等降低钢绞线与混凝土粘结力的物质，也不带有机械损伤、死弯、气孔、锈迹、氧化皮等。
（3）试验部门从每批钢绞线（不大于30t）中任取3盘取样送至铁道部质检中心，进行各项指标检验，合格后方可使用。
2．锚具及配件
（1）预应力锚具进场时，进行外观、硬度、静载锚固系数性能试验，其质量符合国家标准。
（2）锚具产品所使用的材料符合设计要求，并有机械性能、化学成分合格证明书，质量保证书，外购锚具有厂家合格证。
（3）物资部门对锚具进行外观检验、外观验收率抽取10%，尺寸符合设计要求，表面没有裂纹，试验室抽取5%进行各项指标检验。
3．非预应力钢筋
（1）非预应力钢筋，符合GB1499-1998《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》，GB13013-1991《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》，GB/T701-1997《低碳钢热轧圆盘条》的规定。
各种规格钢筋其机械性能均符合下表规定：
钢筋类别
抗拉强度
b（MPa）
屈服点
y（MPa）
伸长率
δ（MPa）
冷弯
不小于
Q235
370
235
25
d=a
Q235（盘条）
410
235
23
d=0.5a
HRB335（6-25mm）
490
335
16
d=3a
注：
d：
弯心直径a:
钢筋直径
（2）钢筋外观检查无裂纹、重皮、气孔、氧化、铁皮锈、死弯及油污等。
（3）钢筋进场厂家已提供出场质量证明书和试验报告单。
实验部门按每批不超过60t抽样复检。
各项性能指标均应合格。
4．水泥
（1）梁体混凝土和管道压浆用水泥采用品质稳定、强度不低于42.5MPa的低碱硅酸盐水泥。
水泥熟料中C3A含量不大于8%，在强腐蚀环境下不大于5%；氯离子含量不大于0.06%。
（2）水泥进场后，试验室进行抽检。
细度、凝结时间、安定性、强度均应合格。
5．外加剂
（1）外加剂通过有关部门检验并具有检验合格证，其硫酸钠含量
5%，氯离子含量
0.1%。
（2）试验室对外加剂的减水率、常压泌水率比、含气量和抗压强度比进行每50t为一批的抽检。
6．拌和用水及养护用水
拌和用水及养护用水不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质及油脂、糖类、游离酸类、碱、盐、有机物或其他有害物质。
7．细集料
（1）选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗砂。
（2）试验室对细集料的碱活性进行专门的检验，确认对混凝土质量无害。
桥梁生产使用中粗砂，其细度模数为2.6-3.0，含泥量不大于2.0％。
8．粗骨料
（1）采用坚硬耐久的碎石，压碎指标不大于10%，母岩抗压强度与梁体混凝土的设计强度之比不小于2;粒径为5-20mm，最大粒径不超过25mm。
（2）粗骨料分两级（5-10mm和10-20（25）mm）储存、运输、计量。
使用时粒径5-10mm碎石与粒径10-20（25）mm质量比为（20
5）%：
（80
5）%；
（3）粗骨料含泥量不大于0.5%，针片状颗粒含量不大于5%，其余技术要求符合铁道部现行《铁路混凝土施工技术指南》的规定。
9．矿物掺合料
磨细高炉矿渣粉的比表面积控制在350-500m2/kg；矿渣需水量比不大于100%，烧失量不大于3.0%。
（四）控制梁体混凝土裂缝的措施
1对施工方法及施工工艺不当产生裂缝的防止措施
1）.上岗前，对有关人员进行岗前技能培训，增强其业务技术水平，提高全员质量意识。
2）.全面认真地进行预应力混凝土箱梁预制各道工序的技术交底工作，使各道工序作业有章可循，有法可依。
实行规范化作业，程序化施工。
3）.建立质量责任制，强化经济激励机制，使质量与工资资金挂钩。
4）.加大质量管理监督力度，建立、健全质量保证体系。
5）.强度达到设计强度的60％时，混凝土芯部温度与表面温度、表面温度与环境温度温差均不大于15℃，方可拆除侧模和内模。
拆模时的混凝土温度（由水泥水化热引起）不能过高，以免接触空气时降温过快而开裂，更不能在此时浇筑凉水养护。
6）.箱梁运输、吊装过程中，严格控制支撑和吊点位置，避免产生较大的震动或荷载冲击出现裂缝。
2对混凝土施工环境引起裂缝的防止措施
1）夏季混凝土应在夜间或低温时施工，尽量避开高温时浇筑。
2）夏季混凝土施工时，应对砂、石、拌合用水采取降温措施。
如覆盖、遮挡砂石集料避免阳光直射，或洒水防止温度上升。
蓄水槽避免阳光直晒，拌合水采用井水或冷冻块，总之要避免使混凝土拌合物温度超过30℃。
3）加强混凝土的夜间养生工作。
4）控制混凝土内表温差不超过15℃。
5）浇注、振捣混凝土过程尽量迅速紧凑。
混凝土收浆后及时进行养生、覆盖。
做到表面不干，常保湿润，且延长养生时间。
同时做好防雨、防风措施。
3.原材料及配合比的选用
1）选用水化热较小和收缩、徐变较小的水泥。
2）严格控制水泥的用量。
3）采用级配良好的骨料。
4）严格控制砂石的含泥量。
5）尽量降低水灰比和含砂率。
6）合理使用减水剂，随着温度升高调整减水剂用量。
夏季施工时，可采用缓凝型减水剂。
四、结束语
由于32m单箱双线简支梁体积大、一次浇筑混凝土数量多、高性能混凝土施工工艺要求高、真空压浆工艺新等特点和难点，我们针对性地采取了一些措施。
1、由于32m单箱双线简支梁体积大、自重为820t，吊梁和移梁采用900t轮胎式提梁机，要求提梁机走行道路必须有足够的承载力。
2、箱梁底模和侧模采用大块模板，外模固定，内模是全液压收放，整体脱模，有效地提高箱梁的外观质量，提高工作效率，减轻了劳动强度。
但同时我们也认识到模板投入是很大的。
3、由于箱梁为斜腹板结构，再加上其高度大，使得腹板的混凝土捣固工艺成为一个技术难点，具体表现在以下几个方面：
首先，捣固棒不易伸入至腹板的中下部，特别是倒角处，该区域混凝土捣固困难；其次，该部分区域的腹板内侧容易因浆液流失形成麻面甚至空洞；另外在底板倒角处容易出现水泡。
经反复工艺试验和技术攻关，我们采取了用引导器引导捣固棒、改善混凝土工作性能、控制混凝土捣固时间等技术措施，使得混凝土质量得到有效控制。
4、由于箱梁一次性浇筑的混凝土数量大，对混凝土施工设备的配套要求高，否则是无法满足其施工质量要求的。
5、为了提高箱梁的耐久性，预应力管道压浆采用真空压浆工艺，真空压浆工艺对于保证预应力管道压浆质量有很好效果，但对于浆液配合比设计和质量控制以及压浆工艺应严格按照施工规范要求进行，否则是无法达到预期目的。
中铁十九局集团第五工程有限公司韶关制梁场
二OO七年六月二十八日
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