铁路后张法简支T梁设声屏障桥面板悬浇法施工工法.docx
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铁路后张法简支T梁设声屏障桥面板悬浇法施工工法
铁路后张法简支T梁（设声屏障）
桥面板悬浇法施工工法
中铁九局集团有限公司桥梁分公司
2015.6.1
铁路预制后张法简支T梁（设声屏障）悬浇桥面板施工工法
中铁九局集团有限公司桥梁分公司
1.前言
设声屏障预应力简支T梁的设计目的是为了满足降低行车噪音的环保要求，减小对周围居民生活的噪音污染。
声屏障梁型因其超宽超重，且严重偏心，无法满足在预制梁场一次浇筑成型后再进行运输及架设的条件，因此必须在桥梁架设后进行桥面板二次浇筑混凝土来完成梁体结构。
声屏障施工如何才能不影响线路各个工序的正常施工是研究人员一直关注的问题。
传统施工工艺中，通常采用满堂红支架现浇的办法，但是由于施工现场中桥墩较高，其中不少桥墩地势低，但存在着长期积水等不良地质条件，导致这种方法工期偏长，施工成本较大，危险系数较高。
庄河制梁场在丹大高速铁路登沙河至庄河段改造工程DZ2标上首次进行该种梁型T梁的生产并承担其桥面系附属工程生产任务，登庄铁路改造工程DZ2标涉及架设声屏障T梁总计双线66孔。
新梁型桥面现浇混凝土施工难点多，作业区域狭小，为保证施工质量，确保登庄铁路工程按照既定工期开通，庄河制梁场组建了现浇桥面板施工课题攻关小组，提出了多套设计方案，经过反复推敲论证，确定了一套技术可行、便于施工现场实际作业的设声屏障T梁悬浇混凝土桥面板施工方案，并按照相关规范标准，自行设计了本施工方案使用的悬浇混凝土桥面板钢模板、模板体系悬挂支架、高度可调节连接器等一系列专用工装，最终结合现场施工实际总结归纳了悬浇混凝土桥面板的施工工艺及作业流程，编制了本工法。
2.工法特点
2.1工艺简便，易于操作
悬浇桥面板施工，作业面均在模板上部，无需作业人员使用吊篮及绳梯等工具移动至模板下部作业，各工装部件连接采用栓接及专用卡具连接，易于操作。
2.2施工作业安全性较高
施工作业区域集中在桥面上部及模板上部，减少了作业人员高处作业的工作项目数量，悬浇桥面模板支设后稳定性较高，能够为参与作业人员提供相对安全的作业区域，能够显著提高施工安全性。
2.3提高施工效率
使用专用工装及轮式自卸吊车作业，提高了模板的支设、调整、拆卸、装车运输及倒运效率，实现了机械化作业，减少了施工人员工作量，且模板拆解后即可马上运输至下一作业区域进行组立，大大提高了模板的循环机动能力，较利组织作业人员进行流水线式作业，从而显著提高作业效率。
2.4有效降低成本
与“满堂红”支架模板施工方案比较，悬浇桥面板施工方案从场地平整、支架搭设、模板组立、模板拆卸、成品质量等几方面均能够最大限度的节省施工成本，改善项目建设综合效益。
粗略统计单孔声屏障施工节省材料及人工费用约为3万元。
2.5作业空间要求不高
该工法不影响桥下生活通行：
采用支架悬浇方案对作业空间的要求降低，在不影响双线T梁架设的前提下可进行正常的施工作业，较适合高墩高桥及涉水等不利于施工车辆通行的施工作业环境。
不影响桥上施工通行：
由于专用工装模板支设采用机械设备辅助占用桥面通行线路的时间减少，为其他工程车辆通过桥面进行作业提供便捷条件。
3.适用范围
本工法适用于现浇桥面距离地面较高、有通车需求、施工作业线长且间距过大等施工条件较复杂的小体积混凝土悬臂浇筑施工。
4.工艺原理
双侧桥面板同时施工，利用结构对整体桥面产生的对称荷载作用抵消扭矩作用力，防止倾覆，保证整体结构稳定。
单侧桥面板施工采取桁架传导应力，近距离自锚式固定端控制荷载，混凝土悬臂浇筑的施工方式。
充分利用桁架结构优势，采用最少的材料承受最大的工作荷载。
本工法桁架的荷载作用为两点集中受力形式（内侧预埋PPR管件利用长丝锚固，外侧使用自制高度调节器连接），通过桁架杆件的拉压受力将荷载传递到桁架固定端。
充分利用原梁体本身钢筋的位置优势以及混凝土的自锚作用,控制固定端承接荷载。
配合桁架稳定体系使得整个受力结构稳定，保证混凝土强度稳定增长直至满足最终张拉的施工要求，见图4-1。
图4-1现浇整体布置图
5.施工工艺及操作要点
5.1工艺流程
现浇桥面板施工工艺流程，见图5-1。
图5-1现浇桥面板施工工艺流程
5.2施工操作要点
5.2.1支架安设位置
使用钢卷尺在桥面进行定位，考虑梁体总长度误差，放线时要从中线向两侧反推，以达到减小累计误差的目的。
5.2.2固定端设置
在桥面混凝土内部预埋套筋作为支架安装固定端，固定端支架安装需要保证安装位置准确，套筋宽度及高出混凝土面外露长度必须满足支架安装相关技术要求，见图5-2。
图5-2支架预埋筋
5.2.3设置隔离带
模板内部粘贴加厚式双面胶带，防止模板与翼缘板下部混凝土接触间隙漏浆，出现漏浆浮层，影响美观。
5.2.4安装支架
本工程设声屏障梁体全长为32.6m，分成为6个标准段（4m每段）和两个加宽段（4.3m每段）。
支架每个标准段设置2个，每个加宽段设置3个，跨中增设1个标准段支架，孔跨一侧支架总数共计19个。
支架采用桁架结构，所用材料依据简算，选用10a型工字钢材质。
支架安设要求不得侵入双线中梁上预留的作业通道，见图5-3。
图5-3支架安装
5.2.5模板支设
支架固定完毕后即可开始模板的安装作业，使用轮式自卸吊车安装桥面板下部模板。
首先由梁端加宽段模板开始吊装安设，然后依次顺桥向完成其余模板的拼接安装。
模板安设靠近梁体内侧需与梁体上翼缘板下部密贴，模板在保证横桥向悬出长度及顺桥向线形的前提下，利用自制高度调节器及靠近梁体一侧的长丝固定模板，并将用以拆模作业的钢丝绳固定至支架上，单块模板先与2个支架的四个受力点连接固定，再利用紧线器与相邻支架连接，见图5-4。
图5-4模板安装
5.2.6模板调平
手动粗调：
模板内部由长丝固定，使模板内缘紧贴梁体底侧。
外缘由调节器固定。
安装模板时，保证相邻两片模板无间隙，保证模板与翼缘板无间隙。
要求整片梁的8块模板安装的尽量顺直平滑。
仪器微调：
用水准仪及调节器进行整体微调。
依据是定期由预压试验测定的结构弹性变形值。
由试验测量值设置结构预拱度，见图5-5。
图5-5模板调平
5.2.7安装声屏障外侧模板
声屏障基础外侧模板垂直安装在底模板上，安装时从梁体一侧端部顺桥向逐片安装。
侧模间连接间隙小，安装时必须保证每片模板定位安装准确，螺丝及卡具不得出现松动的现象。
组立完成后对侧模板垂直度、平整度、螺栓固定紧固性进行检查，符合要求后转入下道工序，见图5-6。
图5-6外模安装
5.2.8安装内模
悬浇桥面板钢筋骨架绑扎结束后，进行声屏障基础内侧模安装，内侧模板采用等边角钢栓接至外侧模板，通过内侧模板调整螺栓调整模板竖向高度及横向间距，见图5-7。
图5-7内模安装
5.2.9安装预埋件
T梁设声屏障于桥面板外侧声屏障基础内预埋U型螺栓及声屏障遮板钢垫板，并在声屏障基础内侧桥面预埋电缆槽安装用U型螺栓，预埋件位置及螺栓外露长度、螺杆的垂直度均有严格要求，为了提高施工效率同时有效保证预埋件施工质量，确保位置准确，庄河制梁场自制了预埋件定位卡具，见图5-8。
图5-8声屏障预埋件安装固定
5.2.10模板支架加固
由于支架悬浇混凝土结构中仅有支架端部固定端固定体系。
它属于结构系中的单向（竖向）可滑动支座，不满足三向约束的稳定体系。
因此本结构设置整体稳定约束：
模板整体稳定系。
模板稳定系机具包括：
19个支架上部连接固定通长40钢管，由U型卡扣固定，连接管扣连接，固定横向偏移位移。
梁体两侧安装手拉葫芦用作牵引，固定于相邻梁体甩筋上，限制梁体内外侧纵向偏移位移。
防止混凝土灌注过程中因震动及模板单边增加荷载而引发的支架侧移、晃动，见图5-9。
图5-9支架加固
5.2.11侧模板拆除
桥面板混凝土终凝后（即混凝土强度≥25MPa），及时拆除声屏障基础内侧及外侧模板。
拆除模板过程中注意避免造成混凝土表面破坏。
5.2.12底模板拆除
桥面板混凝土强度≥40MPa时可进行现浇桥面板底部钢模的拆除，通过解除桥面内侧受力点长丝固定螺栓解除荷载限制，依靠模板自重进行拆模，通过叉车对预留拆模钢丝绳的缩放，平衡拆模时模板下落的惯性力，最终使底模板平缓的垂立于支架外侧。
待全部底模均拆除后，使用轮式自卸吊车通过对钢丝绳作用，将底模板吊起将自制高度调节器松开，转换受力形式，吊放至桥面轮式自卸吊车上进行模板倒运，完成T梁设声屏障现浇桥面板施工，见图5-10。
图5-10模板支架拆除
6.机具设备及劳动力组织
6.1设备机具（见表6-1）
表6-1设备机具表（按一个作业面配置）
机具名称
规格型号
单位
数量
用途
自卸吊车
10t
台
2
安拆、倒运模板
叉车
5t
台
1
平衡惯性力、拆除模板
发电机
8KW
台
1
混凝土振捣、焊接作业
张拉油泵
ZB4/500型
台
1
桥面横向预应力孔道张拉
穿心式千斤顶
RRH606型
台
1
桥面横向预应力孔道张拉
洒水车
5t
台
1
配合洒水自然养生
6.2人员配备表（见表6-2）
表6-2人员配备表（按一个作业面配置）
工种
人数
工作内容
领工员
1
现场管理、与施工队伍协调、调配材料
模板工
17
放置支架、安拆底侧模板、模板清洁及倒运装车
模板工
6
配合吊车将拆除的支架及模板装车进行下次模板安装
砼工
10
混凝土灌注、混凝土表面整平、拆模后修补、养护
张拉工
3
锚具夹片安装、拆模预张拉
钢筋工
8
波纹管安装、声屏障钢筋绑扎
电焊工
2
接地端子、锚垫板安装、电缆槽螺栓固定
普工
4
模板涂油、锚垫板处理、现场小部件归集整理
试验员
1
负责现场试件制作以及相关试验工作
安全质量员
1
保证现场安全生产、保证产品质量
技术员
1
指导现场工人施工
合计
50
7.质量控制
7.1质量执行标准
铁路混凝土工程施工技术指南TZ210-2005；预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件TB/T3043-2005；铁路桥涵设计规范TB10002.1-2005；铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计TB10002.3-2005；客货共线铁路桥涵工程施工技术指南TZ203-2008；预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85-2010；高速铁路桥涵工程施工技术指南铁建设[2010]241号；钢筋焊接及验收规程JGJ18-2012；铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010；铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件TB/T3193-2008；预应力混凝土用金属波纹管JG225-2007；混凝土制品用脱模剂JC/T949-2005。
7.2质量控制措施
支架安装位置准确，纵横向位置均位于预设基线上，不得出现倾斜、弯曲等型钢结构变形情况，支架与架设位置偏差不得超过20mm。
保证长丝与调节器等连接杆件能够与模板垂直连接，模板安装控制要求（见表7-1）
表7-1模板安装允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
轴线位置
5
尺量每边不少于2处
2
表面平整度
2
2m靠尺和塞尺不少于3处
3
高程
±5
测量
4
模板侧向弯曲
±20
拉线尺量
5
板内侧宽度
+10-5
拉线尺量
6
相邻模板表面高低差
2
尺量
8.安全措施
8.1施工前对所有的参与施工人员进行安全教育培训。
8.2辅助跟机作业人员作业时必须佩戴带安全帽、安全带或安全绳等个人安全防护用品，自卸吊车吊臂下严禁站人，回转作业半径内不允许非作业人员进入。
8.3吊、放模板及支架时要注意轻拿轻放。
装车作业注意支架堆高方式，支架倒运前必须捆扎牢固。
8.4不得将支架作业用零配件放置于作业车辆走行道路，避免车辆走行碾压后车胎爆裂配件飞溅伤人。
8.5临近街道的声屏障梁施工作业时必须设有专人进行路面防护，疏导交通，必要时封锁路面。
8.6轮式自卸吊车虽不属于特种设备范畴，但涉及起重吊装作业，在支架、模板的吊装过程中要严格按照起重机械作业“十不吊”原则进行，现场司索或吊装指挥人员必须做到手势规范，并专门指定1人进行吊装指挥，轮式自卸吊车司机要严格按照指挥人员的手势、口令、信号进行起重吊装作业，不得擅自移动或起落吊物。
轮式自卸吊车要按维修及操作规程于使用前及检修周期进行必要的保养，操作司机在当日起吊作业前必须对设备主体及绳缆进行检查并留存检查记录，保证设备各项功能运转正常。
8.7作业人员现场作业要严格执行《临时用电安全管理规定》、《机械设备安全操作规程》等有关制度规定，确保安全生产。
8.8施工作业结束后要对施工现场进行及时清理，对工料进行妥善捆绑固定，声屏障施工靠近人员生活密集区，桥面施工用料一旦管理不当堆码过高倒塌或因大风刮起坠落桥下极易对人员造成伤害，所以要加强日常管理做到工完料净场地清。
9.环保措施
9.1桥面施工作业混凝土残渣应集中堆放，及时清理严禁随意丢弃桥下。
9.2机具润滑及动力油料要妥善放置，避免废油污染。
9.3作业人员在工作区域用餐后残羹要集中处理不得随意倾倒。
9.4桥面要安排专人定时洒水杜绝扬尘对污染周围环境。
10.效益分析
10.1经济效益分析
与传统“满堂红”支架模板施工方案比较，悬浇桥面板施工方案从场地平整、支架搭设、模板组立、模板拆卸、成品质量等几方面均能够最大限度的节省施工成本，提高工作效率。
单孔声屏障施工节省材料及人工费用约为3万元。
支架模板等设计均由庄河制梁场自行设计，采用10a型工字钢，该材料还可作为T梁制梁台座下部横担使用，减少材料浪费，增加钢材利用价值。
10.2安全性效益分析
悬浇桥面板施工作业面均在模板上部，无需作业人员使用吊篮及绳梯等工具移动至模板下部作业，各工装部件连接采用栓接及专用卡具操作，操作工序简便。
施工作业区域集中在桥面上部及模板上部，尽可能减少了作业人员的高处作业项目，悬浇桥面模板支设后稳定性较高，能够为参与作业人员提供相对安全的作业区域，显著提高施工安全性。
10.3施工效率分析
使用专用工装及轮式自卸吊车作业，加快了模板的支设、调整、拆卸、装车运输及倒运，同时投入作业的施工人员显著减少，模板拆解后即可马上运输至下一作业区域进行组立，大大提高了模板的循环机动能力，方便组织作业人员进行流水线式作业，从而显著提高作业效率。
采用本工法的小体积混凝土悬浇施工方案，比较脚手架支撑模板方法，缩短施工工期约1/3。
支架悬浇方案对作业空间的要求降低，在不影响双线T梁架设的前提下可进行正常的施工作业，且适应高墩高桥及涉水等不利于施工车辆通行的施工作业环境。
同时由于专用工装模板支设采用机械设备辅助占用桥面通行线路的时间减少，为其他工程车辆通过桥面进行作业提供便捷条件。
10.4环保效益分析
不设置桥面下部结构。
没有损坏铁路周围居民原有的生活基础设施，对桥下路面、路基不产生影响。
不会给周围居民造成交通堵塞、环境垃圾、噪音影响、粉尘污染等生活干扰。
11.应用实例
11.1工程概况
东北东部铁路通道登沙河至庄河端新建铁路工程，桥涵T型梁生产由中铁九局庄河制梁场负责预制，场址位于辽宁省大连市庄河市吴炉镇光华村，桥梁起止里程为DK110+947-DK151+371.7。
需要生产图号为通桥（2012）2201图的32m跨T型梁377孔，图号为通桥（2012）2209（设声屏障）图的32m跨T型梁66孔，图号为通桥（2012）2209图的24m跨T型梁1孔。
总计为444孔。
11.2施工情况
中铁九局负责施工的丹大高速铁路客货共线有声屏障现浇桥面板工程，2015年4月15日开工，计划2015年6月20日完工，采用预埋套筋支架悬臂现浇的施工方法，施工中流水作业和平行作业相结合，模板支设、模板拆除、侧模支设拆除、钢筋制作绑扎、混凝土浇筑、预张拉拆模、粗调、精调、整形、清理现场等工序分段依次展开，两个月的时间就圆满完成66孔现浇桥面板的工作任务任务，经实际操作能够做到43人3孔/2天的工作进度，达到了快速、高效的建设目标。
11.3工程检测与结果评价
丹大线上高速铁路工程中有许多设声屏障梁，分别由中铁九局、中铁十九局、中铁十一局和中铁二十二局等单位施工，其中中铁九局采用了本工法施工，经检测，桥面板平整度、几何尺寸、声屏障支柱底板、侧墙高差等各项指标均满足验标要求。
便捷的施工操作流程节省了大量的劳动力，同时也减少了由于高空作业造成的安全隐患；所有梁体下部作业均改成为梁上作业，达到了环保的效果，不会对周围环境造成污染。
丹大高速铁路的现浇桥面板施工的成功，为今后小体积混凝土高空作业提供了丰富的施工经验，为我国工程建设的精细化管理与精细化物资调度做出了一个榜样。
通过采用新技术、发展新工艺以及精细化的物资调度，该工法提高了施工过程的控制精度，对其他工程高空小体积混凝土浇筑的作业提供了很好的借鉴作用，具有较高的推广价值和广阔的应用前景。
11.4存在的问题
本工法采用预埋套筋的办法施工，要求能够提前做好固定端的稳固工作，在不能提前预埋固定端情况下，限制了该工法在工程建设实际中的广泛应用。
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