鐵路大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)

常漢明

(甘肅鐵一院工程監(jiān)理有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 工程概況

蘭新鐵路第二雙線跨蘭西高速公路特大橋位于青海省西寧市，該橋中心里程為 DK187+726．835，全長2 708.17 m，76個(gè)橋墩，2個(gè)橋臺。該橋在跨蘭西高速公路時(shí)采用(80+168+80)m大跨度連續(xù)梁、鋼桁組合結(jié)構(gòu)。主梁采用單箱雙室變高度箱形截面，跨中及邊支點(diǎn)處梁高5 m，中支點(diǎn)處梁高11 m，梁高按1.8次拋物線變化。主梁頂板全梁等寬15.2 m，厚度0.5 m。底板寬度11.6 m，底板厚度由0.5 m變化至1.2 m。腹板厚度由0.45 m漸變到0.9 m，并在中支點(diǎn)根部一定范圍內(nèi)加厚到1.5 m。在中跨設(shè)置加勁鋼桁，鋼桁采用無豎桿三角形桁，曲梁曲作。桁高 12 m，桁寬11.2 m，節(jié)間長度12 m。上弦桿采用箱型截面，高1 000 mm，內(nèi)寬800 mm，板厚24～32 mm。腹桿采用H型截面，外寬800 mm，高800 mm，板厚16～20 mm。上弦采用H型鋼米字形橫向連接，H型截面外寬400 mm，高400 mm，板厚12～16 mm。加勁鋼桁的鋼材均采用Q370qE。

該橋主要結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為:跨度大(蘭新鐵路第二雙線跨度最大的橋梁)，結(jié)構(gòu)新穎(該結(jié)構(gòu)形式為國內(nèi)首次采用，并入選《中國高速鐵路大橋》畫冊)，技術(shù)難度大，工藝要求高(鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu))。

2 懸臂澆筑連續(xù)梁支座安裝

2.1 支座安裝

支座安裝前，在支承墊石上放好每個(gè)支座的十字線，并測出頂面高程，對支座地腳螺栓預(yù)留孔的孔徑、深度、垂直度進(jìn)行檢查并清理干凈。起吊支座就位經(jīng)檢查合格后，支座錨栓孔采用重力灌漿填充密實(shí)，支座重力灌注如圖1所示。

2.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

支座上下座板必須水平安裝，固定支座上下座板應(yīng)互相對正，活動(dòng)支座上下座板橫向應(yīng)對正。懸臂澆筑連續(xù)梁支座安裝允許偏差見表1。

圖1 支座重力灌漿示意

表1 支座安裝允許偏差和檢驗(yàn)方法［1］

3 臨時(shí)支墩安裝和墩梁固結(jié)施工

3.1 臨時(shí)支墩安裝和墩梁固結(jié)

為解決梁部施工時(shí)因不平衡荷載產(chǎn)生的彎矩，將0#段梁體與墩身臨時(shí)固結(jié)。墩梁臨時(shí)固結(jié)采用臨時(shí)支座與墩頂預(yù)留錨固拉筋伸入0#梁段的方式，連續(xù)梁主墩上設(shè)混凝土臨時(shí)支墩，臨時(shí)支墩布置在永久支座兩側(cè)的箱梁縱肋處。

3.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

托架(本橋采用托架)安裝好后，對其進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形，測出彈性變形值，作為底模和側(cè)模預(yù)留高度的參數(shù)。預(yù)壓采用水箱注水或堆碼砂袋多次加壓(不小于施工時(shí)最大荷載)［2］。

4 梁段懸灌施工

4.1 梁段懸灌施工

梁段混凝土的懸臂灌筑施工流程為:掛籃設(shè)計(jì)、加工→掛籃安裝、試驗(yàn)→進(jìn)入懸灌段施工→外模安裝、校正→鋼筋綁扎、焊接，預(yù)應(yīng)力管道安裝→內(nèi)模、端模安裝→混凝土澆筑→縱向預(yù)應(yīng)力張拉→移動(dòng)掛籃并定位→縱向預(yù)應(yīng)力管道壓漿→豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉及壓漿→橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉及壓漿。

梁段混凝土在澆筑前務(wù)必按設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制梁體線型。連續(xù)梁段采用泵送混凝土，全斷面一次澆筑，混凝土坍落度控制在14～18 cm，并應(yīng)隨溫度變化及運(yùn)輸和澆筑速度做適當(dāng)調(diào)整。

4.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

混凝土配合比、澆筑順序及振搗方法，嚴(yán)格按施工工藝操作。梁段澆筑應(yīng)自懸臂端向后分層澆筑振搗。使用插入式振搗器時(shí)，不得碰損制孔管道及鋼筋骨架。連續(xù)梁混凝土澆筑完成后，應(yīng)對澆筑段混凝土進(jìn)行檢查驗(yàn)收，連續(xù)梁懸臂澆筑梁段的允許偏差和檢驗(yàn)方法見表2。

表2 懸臂澆筑梁段的允許偏差 mm

5 預(yù)應(yīng)力束張拉、壓漿施工

5.1 連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力束張拉、壓漿

該橋連續(xù)梁梁體采用三向預(yù)應(yīng)力體系:縱向預(yù)應(yīng)力束均為兩端張拉;橫向預(yù)應(yīng)力束采用一端張拉;豎向預(yù)應(yīng)力筋采用φ32高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋，梁頂張拉。除豎向預(yù)應(yīng)力采用 φ32高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋(fpk=835 MPa，Ey=1.95×105MPa)外，縱向及橫向預(yù)應(yīng)力均采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 fpk=1 860 MPa，公稱直徑15.2 mm，公稱截面積139 mm2，Ey=1.95×105MPa的低松弛高強(qiáng)度鋼絞線。梁段預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，混凝土強(qiáng)度及彈性模量均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，混凝土加載齡期的控制是控制梁體后期徐變的關(guān)鍵因素，因此懸灌梁段的齡期不得少于7 d。

連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力束張拉完畢后宜在2 d內(nèi)及時(shí)壓漿，壓漿前管道內(nèi)應(yīng)清除雜物和積水。壓漿時(shí)及壓漿后3 d內(nèi)，梁體及環(huán)境溫度不得低于5℃［3］。

預(yù)應(yīng)力束張拉、壓漿工藝流程如圖2所示。

5.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)鋼絞線穿放前必須對預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備(千斤頂、油壓表、傳感器等)進(jìn)行校正，確定其校正系數(shù)。

2)預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力和張拉程序應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)對孔道摩阻損失、擴(kuò)孔段摩阻損失和錨口摩阻損失進(jìn)行實(shí)際測定，根據(jù)實(shí)測結(jié)果對張拉控制應(yīng)力作適當(dāng)調(diào)整。應(yīng)力損失主要有管道摩阻、錨口及喇叭口摩阻和彈性壓縮、錨具回縮等。

3)預(yù)施應(yīng)力應(yīng)采用雙控制，即以張拉控制應(yīng)力為主，并用鋼絞線伸長量校核。實(shí)際伸長量與理論伸長量的差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)，每端錨具回縮量應(yīng)控制在6 mm以內(nèi)。其中豎向預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際伸長量與理論伸長量的差應(yīng)控制在±5%以內(nèi)，每端錨具回縮量不大于1 mm［4］。

圖2 預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿施工工藝流程示意

4)水泥漿的性能必須滿足以下要求:水泥漿體的水灰比應(yīng)不超過0.34，漿體流動(dòng)度不宜大于25 s，30 min后不宜大于35 s。壓入管道的漿體應(yīng)密實(shí)飽滿，體積收縮率＜1.5%。

5)豎向孔道壓漿，應(yīng)由下端進(jìn)漿孔壓入，壓力應(yīng)達(dá)到0.3～0.4 MPa，上升不宜太快。待頂部出漿槽口流出濃漿后，堵死槽口，然后關(guān)閉壓漿閥［5］。

6 懸臂澆筑連續(xù)梁合龍及體系轉(zhuǎn)換施工

6．1 連續(xù)梁合龍及體系轉(zhuǎn)換

1)連續(xù)梁龍口段合龍前應(yīng)調(diào)整中線和高程，并將合龍一側(cè)的臨時(shí)固定支座釋放，同時(shí)將兩懸臂端間距離按設(shè)計(jì)合龍溫度并考慮彈性壓縮值予以鎖定［6-7］。

2)合龍的臨時(shí)鎖定措施要安裝牢固，合龍溫度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3)梁跨結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換應(yīng)在合龍段縱向連續(xù)預(yù)應(yīng)力束張拉并完成壓漿，在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，解除另一端支座臨時(shí)固定約束，完成體系轉(zhuǎn)換。

6．2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)連續(xù)梁合龍前務(wù)必掌握合龍期間的氣溫預(yù)報(bào)情況，測試分析氣溫與梁溫的相互關(guān)系以及梁體變形規(guī)律，為選擇合龍口鎖定方式提供依據(jù)。

2)合龍段混凝土宜比梁體提高一個(gè)等級，采用微膨脹早強(qiáng)混凝土，并作特殊配比設(shè)計(jì)。澆筑時(shí)應(yīng)認(rèn)真振搗和加強(qiáng)養(yǎng)生，梁頂受日照部分必須加以覆蓋。

3)為保證澆筑混凝土過程中，合龍口始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，要求在各懸臂端加與合龍段混凝土重量相等的配重，卸載要與混凝土灌筑速度相對應(yīng)。

4)合龍時(shí)體系轉(zhuǎn)換嚴(yán)格按照施工順序進(jìn)行，注意各臨時(shí)固結(jié)措施的解除順序及時(shí)間。臨時(shí)固結(jié)措施解除后，相關(guān)鋼筋必須截?cái)唷?/p>

7 結(jié)語

新建客運(yùn)專線鐵路施工中，橋梁工程占線路里程的比例較大，其中大跨度鐵路連續(xù)梁懸臂澆筑施工工藝將會(huì)越來越普遍地被推廣應(yīng)用。因此，掌握和了解客運(yùn)專線鐵路大跨度連續(xù)梁懸臂澆筑施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］薛吉崗．客專鐵路施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用指南［M］．北京:中國鐵道出版社，2005:757-758.

［2］葉澄中．建設(shè)工程施工安全技術(shù)操作規(guī)程［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004:21-22.

［3］趙國堂，李化建．高速鐵路高性能混凝土應(yīng)用管理技術(shù)［M］．北京:中國鐵道出版社，2008:191-192.

［4］中鐵九局集團(tuán)．TB 10301——2009 鐵路工程基本作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程［S］．北京:中國鐵道出版社，2009.

［5］鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院．鐵建設(shè)［2007］47號 新建時(shí)速300～350公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S］．北京:中國鐵道出版社，2007:52-59．

［6］姜偉．大跨度連續(xù)梁施工和線型控制技術(shù)［J］．鐵道建筑，2010(1):92-94.

［7］中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司．TB 10002．3—2009 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2009:91-92.