客运专线大吨位简支箱梁的预制.docx

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客运专线大吨位简支箱梁的预制

客运专线桥梁工程的施工难度之一就是大吨位简支箱梁的预制、架设，客运专线简支箱梁之所以大吨位是因为要考虑增加桥梁横向刚度，所以桥梁设计为双线整孔箱梁， 32米跨梁的吨位达到900吨。

因此必须采用专用的制架设备并采用相应的施工方法与工艺。

本文集本人多年的研究，分四个方面对此进行阐述以供交流。

1．简支箱梁的预制方法

1．1 梁场设置与台座配置方案

  简支箱梁预制一般采取分段集中、工厂化制梁的方案，在桥梁集中地段按照一定规模相对居中建场。

  制梁场在开工后立即选址建设，制梁场根据工期要求和任务数量，按 6天/孔的生产周期配置制梁台座数量，存梁台座数量按照制梁台座的6 倍数量考虑。

地质较好的制梁、存梁台座采用扩大基础；地质较差的制梁、存梁台座采用桩基础加固。

  制梁场按照后张法制梁工艺要求，设计制梁台座，平面布置要适应提梁机提梁上桥装梁或运梁机直接驮梁上路基两种方案，规模较大的梁场宜采用箱梁搬运机方案移梁、装梁；300孔以下规模，地质条件较好的梁场宜采用横移梁方案移梁、装梁。

  制梁场划分成制梁区、存梁区、和混凝土拌合区三大作业区。

制梁区主要有制梁台座、钢筋绑扎台座、内模组拼台座、锅炉房、钢筋房、各种加工车间等；存梁区主要有存梁台座和静载试验台座等；混凝土拌合区主要有搅拌站、混凝土泵站和砂石料场等。

  制梁场布置形式，根据所征用地形状，长条形场地采取纵向布置即制梁台座与存梁台座纵向排列布置；方形场地采取横向布置即制梁台座与存梁台座横向排列布置。

  箱梁预制台座的生产周期为：

 6天/孔，其中模板组装就位、钢筋绑扎吊装、浇筑作业3天；养生2天；脱模、初张、移梁作业1天。

  制梁场的台座配备根据施工进度要求确定，一般参照下表选用。

梁场台座配备参照表

序号 制梁计划（孔／月） 制梁台座（个） 存梁台座（个） 

1 60 １4 84 

2 50 １2 72 

3 40 10 60 

4 30 8 48 

1、2制梁方法

  制梁模型板采用钢模板，内、外模数量与制梁台座的比例按照1：

1或1：

2考虑。

  箱梁外模宜为开合式钢模板，内模为可牵引（或自行）液压钢模板。

  钢筋集中下料加工，在绑扎台座上绑扎成型，采用专用的龙门吊整体吊装入模，先吊装底腹板钢筋，内模安装后再吊装顶板钢筋。

  混凝土采取全自动配料机配料，强制式拌合机拌合，多台混凝土泵与布料机配合泵送混凝土入模；采取附着式震捣与插入式震捣相结合的震捣方式保证混凝土密实；浇筑之后采取移动养护棚蒸汽养护，初张移梁后自然养生。

  简支箱梁高性能混凝土按100年使用寿命的耐久性指标要求配制，选用多级配骨料，并掺加活性掺合料和第三代高效减水外加剂。

  预应力张拉采取双侧对称张拉，按照设计要求预张、初张、终张，预应力管道采用真空辅助压浆。

  初张后采用箱梁搬运机或横移将箱梁从制梁台座移至存梁台座，终张和预应力孔道压浆、封锚在存梁台座进行。

  梁场内设置专用静载试验台，加载装置采用移动式桁架作为加载反力梁或采用固定重力式台座与反力架来进行加载。

1.3预制梁的架设方法

  箱梁采用轮胎式运梁机作为箱梁的运输设备，宜采用上导梁或下导梁式架桥机作为箱梁的架设设备，架梁方法采用尾部喂梁、提升或拖拉取梁、跨单孔架梁的施工工艺。

  箱梁运输不考虑通过隧道、大跨度钢桁梁和提篮拱桥及施工周期较长的特殊梁。

  运架设备的最佳半径为10km左右（约300孔箱梁），在20km桥长范围内，投入一套运架设备先后向左右两方向运架，原则按照按桥梁550-600孔为施工单元，架梁进度2孔/天；考虑风、雨、机械故障等因素，每月有效工作日25天即综合进度50孔/月。

  通过路基上线运梁的施工段其架桥机直接在运梁便道上掉头，实现两方向架梁；通过提梁机上线运梁的施工段架桥机掉头时，首先考虑在尽端的桥头低矮路基段设置Ｙ型折返线供架桥机掉头，没有条件时在提梁站拆除架桥机绗车，将大臂拆成两段，用提梁机掉头重新组装绗车，架设另一端箱梁。

拆卸掉头时间考虑每次15天。

  小型制梁场安排两个梁场公用架桥机在两个制梁场之间转场采取大件分解、大件运输、重新组拼，转场时间考虑每次2个月。

（1）装、运梁方法

  利用制梁场的箱梁搬运机将待架的箱梁起吊至运梁机上；或将待架的箱梁搬运至提梁机下，由提梁机完成装梁作业。

  运梁机装好箱梁后，进行全面的检查，确认无误后运梁机驮运箱梁运至架桥机尾端。

  驮运箱梁时运梁机依照导向标志线控制方向运行，重载速度控制在3～5km/h，曲线、坡道地段严格控制在3km/h之内，当运梁机接近架桥机时停止运行，在得到指令后进行喂梁作业。

箱梁支座在桥位安装或在制梁场内安装。

（2）上导梁架桥机架梁方案

  上导梁架桥机架梁时，有单吊点拖拉取梁和双吊点提升取梁两种方法。

  双吊点提升取梁时，运梁机走行到架桥机喂梁位置，架桥机的两吊点吊具与箱梁连接，箱梁先提升100mm～200mm后检查设备工作状况，确认后提升箱梁至需要高度，然后运梁机退出，同时桁车携梁前移将箱梁送至架设孔跨上方，落梁安装。

  单吊点拖拉取梁时前端吊具与箱梁连接吊梁，后支点在运梁机上滑行，配合架桥机拖拉前移，箱梁的后吊点位置移动到位后，安装后端吊具与起吊，然后运梁机退出，同时桁车携梁前移将箱梁送至架设孔跨上方，落梁安装。

  （3）下导梁架桥机架梁方法

  运梁机驮运箱梁直接走行到架桥机下导梁指定位置，箱梁两端的吊点与吊具连接好后，启动绗车上的起升卷扬机开始提梁，箱梁先提升100mm～200mm后检查各项设备是否工作正常，确认后提升箱梁至需要高度，运梁机退出，同时下导梁前移空出待架孔跨位置，落梁安装。

  （4）落梁安装方法

  初步定位后箱梁开始下落，箱梁下落至距支承垫石50cm时减缓下落速度，检查箱梁支座中心线与支承垫石顶面十字线之间的偏差，并将箱梁落在四个千斤顶上临时支承，调整好支座位移量后，锚栓孔注浆。

最后在箱梁底与支承垫石顶面间进行压浆。

  目前有关架设技术条件中要求采用的专用压浆料，因为造价十分昂贵，实际施工中如果得到允许，依然可以采取环氧树脂砂浆提前找平垫石，然后安装支座。

2．简支箱梁预、制架设程序

2．1 简支箱梁预制程序和循环作业时间

  预制的简支箱梁均为后张法预应力箱梁，预制工作内容有六个主要工序，即①模型板组装，②箱梁钢筋制安，③混凝土浇筑养生，④预应力张拉、压浆，⑤移梁存梁，⑥防水层与保护层铺设。

（保护层根据轨道型式的不同要求，在梁场或桥位铺设施工）

  预制梁详细作业程序图和工序循环时间表如下：

底模、侧模整理 

底腹板钢筋吊装、预埋件 

内模、端模吊装 

顶板钢筋吊装、预埋件安装 

质 检 

混凝土浇筑 

防水层铺设、 入库待架 

蒸养棚安装 

静停、蒸气养护 

脱模、预张、初张 

移梁、存梁 

终张、压浆、封锚 

钢筋 制作绑扎 

钢绞线加工 

混凝土搅拌运输 

内模整理 

简支箱梁预制作业循环时间一览表

序 名   称 单项（h） 累计

（h） 内 容 与 说 明 

1 底模、侧模整理 12 12 含底模整理，侧模整理及闭合安装。

2 底腹板钢筋吊装 8 20 含吊装及各预埋管（件）的安装、调整。

3 端模、内模吊装 14 34 含端模、内模吊装，及连接固定。

4 顶板钢筋吊装

及报检 16 50 含吊装、绑扎及各种预埋件的安装，自检与报检。

6 混凝土浇筑 10 60 含浇筑前的准备及浇筑 

7 蒸 气 养 护 48 108 含静停、升温、恒温、降温 

8 脱     模 12 120 含蒸养棚的移出与内外模的脱模。

9 预拉、初张与移梁 12 132 含穿线与初张，箱梁搬运机吊移梁。

10 工序交接与设备强检 12 144 含工序交接及设备强检分摊时间。

11 合   计 144（h）= 6（d） 终张与管道压浆时间不占循环时间。

2．2 简支箱梁架设程序和循环作业时间

装     梁 

运     梁 

喂   梁 

纵 移 落 梁 

支座精确检查 

千斤顶临时支承 

支座底、锚栓孔注浆 

强 度 等 待 

临时千斤顶移出 

浆体调制 

架桥机过孔

运梁机返回 

下一循环架梁 

架桥机就位 

架梁工作主要有六个工序，装梁、运梁、喂梁、落梁、支座锚固、架桥机过孔。

架梁详细作业程序图和工序循环时间表如下：

运、架梁工序循环时间一览表

运梁时间（h） 架梁时间（h） 

序 项目 时间 备注 序 项目 时间 备注 

1 装梁 2   1 喂   梁 2   

2 运梁 3 12km运距 2 纵移到位 1   

3 喂梁 2   3 落梁对位 2   

4 返回 2   4 支座注浆 1   

    5 浆液固结 4 强度到达标准：

20MPa 

    6 过   孔 2   

合计 9   合计 12   

3．简支箱梁预制、架设工艺要点

3．1 简支箱梁预制工艺要点与质量保证措施

  简支箱梁预制主要工艺有5项，即钢筋绑扎吊装工艺；模型板组装拆除工艺；混凝土模筑养生工艺；预应力张拉、管道注浆工艺；箱梁移梁、吊装工艺。

上述工艺中的有关工艺要点与质量保证措施是：

3．1．1钢筋骨架绑扎、吊装工艺要点与措施

  整孔箱梁的钢筋工艺要点是先绑扎成骨架，然后整体吊装至台座模板内，其中腹底板钢筋为一体，顶板钢筋为一体，分二次吊装。

先吊装底腹板钢筋骨架、在内模安装后吊装顶板钢筋骨架。

为达到骨架不变形、间距准确的工艺要求，其关键工艺措施是：

  ⑴在绑扎台座设置明显的钢筋定位标志，保证骨架钢筋的位置和间距准确。

在钢筋骨架上准确设置预应力管道定位筋，确保预应力管道准确园顺。

  ⑵保证每个绑扎点绑扎牢固，控制钢筋骨架不松动移位。

  ⑶配备专用的吊具，多吊点分散均匀起吊，保证骨架受力均匀保证不发生变形。

  ⑷在钢模板上设置明显的定位线，保证骨架落位准确，设置足够的垫块，保证钢筋保护层厚度。

  ⑸内模安装时，避免挤压钢筋骨架，防止钢筋移位变形。

  ⑹顶板钢筋就位后，在进行其它作业时，铺设轻型木板分散重力，防止踩踏变形。

  ⑺各种预埋件按照定位标准就位，绑扎或焊接保证预埋件稳定不位移变形。

3．1．2 模板组装、拆除工艺要点与措施

  整孔箱梁的模板工艺特点是要快速组装和拆除，其难点是内模板的快速安装和拆除，以及箱梁尺寸的精确控制，防止拆模时产生外力裂纹。

为达到上述工艺要求，其关键工艺措施是：

  ⑴设计与建造足够刚度的底模台座，并精确控制四角的相对高程。

要求台座底模在混凝土灌筑和箱梁初张时不变形，确保四支点高程误差控制在2mm之内。

  ⑵设计并制造足够刚度、强度的箱梁外模，大块拼接并形成灵活的开合模板，选用优良的脱模剂，保证钢模板在快速组装、拆除和长期的使用中变形较少。

  ⑶内模的设计与制造要有足够的刚度、强度，满足吊机整体吊装，内模的节段拼装与伸展收缩都灵活可靠，内模车架可以牵引或自行行走，保证内模经久耐用，组装拆除灵活。

  ⑷设置稳定的模板定位标志，保证安装准确，保证箱梁尺寸准确。

  ⑸由于内、外模受混凝土自重挤压，给拆卸带来困难，所有模板拆除前的降低和侧移活动余量不能太小，以方便快速拆除，同时保护箱梁外形棱角完整。

3．1．3 混凝土浇筑、养生工艺要点与措施

  箱梁混凝土要求采用高性能混凝土，并且一次浇筑量大、要求浇筑时间短，其难点在于要保证混凝土的密实性和浇筑速度，且不出现箱体裂纹，因此其关键工艺措施是：

  ⑴优化混凝土的配合比，选择良好的原材料，控制氯离子含量和碱含量，掺加活性掺合料，选用聚羧酸高效减水剂，控制水胶比及水泥用量，通过良好的级配保证混凝土的高密实性和抗渗透能力，保证结构的耐久性。

  ⑵采用全自动配料机，严格控制配料的精确度，采用程控强制式拌合机，保证拌合时间；投入大型拌合站，采用输送泵输送混凝土，来缩短浇筑时间，确保混凝土的施工质量。

  ⑶采用插入式震动器和足够数量的附着式震动器，以良好的机器工作状况，保证混凝土密实性。

  ⑷采用蒸气养护措施，保证低温期间混凝土施工质量。

采用自动温控系统，严格控制升温、降温速率，使混凝土温度均匀变化，严格控制蒸养的最高温度不超限，严格控制拆模时混凝土与环境的温差，防止温度突变引起温差裂纹。

3．1．4 预应力张拉、管道注浆工艺要点与措施

  箱梁预应力张拉的特点是分次张拉，其难点是张拉力值的准确控制和快速施工，因此关键工艺措施是：

  ⑴采取先预张、初张的措施，保证箱梁移梁吊装受力要求，加快台座周转。

  ⑵定期进行张拉千斤顶的标定，采取两端对称张拉双指标控制措施，保证钢绞线的预应力值均匀、准确。

  ⑶采用真空辅助压浆措施，确保预应力管道压浆密实。

  ⑷采用专用张拉作业脚手扶梯、确保作业方便、安全，从而保证张拉质量。

1．1．5移梁、存梁工艺要求和措施

  双线整孔箱梁体积大、重量大，移动困难，其难点是在吊装过程和存梁过程中要确保四吊点受力均衡和吊装作业安全，其关键工艺措施是：

  ⑴采用“四点起吊三点受力”的设计措施，从设备上保证在移梁过程中，四个吊点受力均衡。

  ⑵设计并建造足够刚度的存梁台座，控制四支承点高程精确度保证在要求范围内，存梁过程中经常监测始终保持四点受力均匀。

  ⑶做好存梁台座周边的排水，防止基底软化沉降。

  ⑷及时检修搬运梁机的液压、电动、行走等关键部位，确保设备处于良好状况，防止故障发生。

3．2 简支箱梁架设工艺要点和安全质量保证措施

  简支箱梁架设工序主要有运梁工序、吊装工序、支座安装工序。

采取的工艺是起重安装工艺。

其工艺特点是梁体吨位大、属于桥上高空作业，其工艺难点是要绝对保证施工安全。

  上述工艺和工序控制要点和安全保证措施如下：

  ⑴运架设备应严格按照通过技术监督部门审查认证的产品使用说明书和操作手册进行安装、调试。

  ⑵架梁前，应编制架桥机和运梁机施工作业细则，认真组织实施，并建立完善的检修、保养制度。

  ⑶运梁施工便道是架梁的重要设施，需要特别重视，便道路基需用重型压路机进行碾压，其标准要满足设计要求，架梁前对架桥机走行或施工所涉及的线路，按《架规》要求作好各项工作。

  ⑷运梁机在桥面上运行时，按预先划定的标志前进，以避免轮组离开桥梁腹板位置。

运行速度应保持匀速，严禁突然加速或急刹车，曲线、坡道地段应严格将速度控制在３.０km/h范围内。

当运梁机接近架桥机时（通常为20～30m）应缓慢停车，在得到允许命令后才能向架桥机喂梁。

运梁过程中设立专人监护，发现异常、异响应通知驾驶人员减速停车，等检查处理后才能继续运行。

  （5）落梁时，应采用测力千斤顶作为临时支点，并在保证每支点反力与四个支点的平均值相差不超过5％后才能进行支座灌浆作业。

同端的千斤顶油压管路应采用串联，以保证同端的支座受力一致。

  （6）箱梁对位时应利用架桥机进行纵、横向微调，并精确对位，确保箱梁的对位误差不超过允许范围。

梁体安装就位后，方可拆除支座临时固定措施。

  （7）根据线路坡度，严格按设计要求选用支座类型。

支座安装前，应对墩台锚栓孔进行检查，合格后方可进行安装。

支座上下板螺栓的螺帽应安装齐全，并涂上黄油，确保无松动现象，支座与梁底应保证密贴无缝隙。

  （8）支座灌注的注浆材料的强度不应低于垫石混凝土的设计强度，注浆压力不小于1.0MPa。

弹性模量不小于30GPa，厚度不小于10mm。

待浆体填实并达到强度后，方可落梁，箱梁就位后，与相邻预制梁端的桥面高差不应大于10mm，支点处桥面标高误差应在+0～-20mm。

四个支座应受力均匀。

  （9）箱梁架设后，应对外观进行检查，保证梁端面平齐，梁缝符合要求，两侧外缘平直圆顺。

如不符合要求，应将箱梁提升，重新进行对位落梁。

  （10）架桥机过孔是最为不安全的工况，要采取多人、多部位、密切跟踪观察，稳步前进，稳妥操作的措施，确保过孔安全。

3．2 成品梁的保护措施

  ⑴梁体在浇筑完成后应及时进行收面并覆盖养护，特别是在大风天气，应采取边收面边覆盖的施工工艺，避免桥面失水形成裂纹。

  ⑵梁体强度达到设计要求且梁体的与外界温差满足要求时方可拆除模型。

模型在拆除时应严格按照施工工艺的要求进行，严禁生拉硬撬，造成梁体硬伤。

  ⑶预应力梁预初张拉必须达到设计强度后方可进行张拉；张拉应两端两侧同步且分阶段进行。

在张拉完毕后应在最短的时间内移出制梁台座，防止因梁体受压起拱，造成梁体端部局部受力开裂。

  ⑷梁体在移运时必须缓慢，平稳进行，严禁骤然升降或改变速度，避免四个吊点或支点受力不均。

  ⑸梁体在拆除模型后必须按照要求，对梁体继续进行洒水养护或喷涂养护剂，防止梁体表面产生干缩裂纹。

  ⑹梁体在移出制梁台座后应对预应力钢筋及锚夹具设置防水设施，防止预应力钢筋及锚夹具应受雨水或养护用水浇淋而锈蚀。

  ⑺预制梁存梁台座基础定期检测沉降，严格控制梁体四个支点的不平整量不大于2mm。

  ⑻梁体终张拉时在梁体抗压强度、弹性模量以及混凝土的龄期全部达到设计要求的情况方可进行预制梁的张拉。

  ⑼预制梁终张拉结束之后，必须在48h内进行真空辅助压浆。

⑽预制梁在存放期间严禁人为或机械对梁体造成破坏，严禁随意涂抹梁体。