寶蘭客專節(jié)段梁預(yù)制施工技術(shù)

2014-04-14 10:17溫建剛

科技與創(chuàng)新 2014年3期

溫建剛

摘要：寶蘭客運(yùn)專線BLTJ-5標(biāo)段，線路長(zhǎng)度10.628 km，兩跨渭河，48 m節(jié)段預(yù)制拼裝梁32孔。48 m節(jié)段梁采用分段預(yù)制、造橋機(jī)現(xiàn)澆濕接縫的方法施工。針對(duì)梁場(chǎng)建設(shè)工期緊、精度要求高和梁節(jié)數(shù)量大等特點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)工程情況進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：節(jié)段梁；預(yù)制；施工技術(shù)；工藝流程

中圖分類號(hào)：U21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）03-0056-03

1 工程概況

寶蘭客運(yùn)專線BLTJ-5標(biāo)段，起訖里程為IIDK784+313～DK794+940.2，自東南向西北方向前進(jìn)，兩跨渭河，再跨葫蘆河至本標(biāo)段終點(diǎn)。全標(biāo)段穿過石佛鄉(xiāng)、渭南鎮(zhèn)和中灘鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，標(biāo)段內(nèi)特大橋2座，合計(jì)9 935.1 m，占線路全長(zhǎng)的93%；1～12 m箱型橋1座，1～6 m框架涵1座，路基703.344 m，占線路全長(zhǎng)的7%；預(yù)制架設(shè)梁254孔，48 m節(jié)段預(yù)制拼裝梁32孔，40+56+40連續(xù)梁1聯(lián)，正線、單線鋪軌770 km。

2 方案選定

節(jié)段法預(yù)制箱梁是近些年預(yù)應(yīng)力混凝土梁在客運(yùn)專線施工中重要的施工方法之一。因其適用范圍廣、成本低、施工進(jìn)度快、梁節(jié)質(zhì)量好、可以模塊化施工和工廠化程度高的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，節(jié)段法預(yù)制箱梁現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外各項(xiàng)工程中。

48 m箱梁采用分段預(yù)制，造橋機(jī)現(xiàn)澆濕接縫的方法施工。由于箱梁截面大、自重重，對(duì)施工機(jī)械的要求較高，所以，設(shè)備在橋上移動(dòng)時(shí)，機(jī)械穩(wěn)定性尤為重要，是安全方面要重點(diǎn)注意的地方。

本標(biāo)段設(shè)置一處48 m梁段預(yù)制場(chǎng)，分別負(fù)責(zé)三陽(yáng)川渭河1號(hào)特大橋12孔節(jié)段箱梁和三陽(yáng)川渭河2號(hào)特大橋20孔節(jié)段箱梁的預(yù)制，與天水制梁場(chǎng)合建一處，其中節(jié)段梁預(yù)制場(chǎng)占地約為1.093 hm2。設(shè)2個(gè)節(jié)段梁預(yù)制臺(tái)座，月生產(chǎn)能力60節(jié)。設(shè)6列存梁臺(tái)座，每列存梁1孔，加上生產(chǎn)區(qū)存梁，最大存梁能力為7孔。

場(chǎng)內(nèi)采用2臺(tái)200 t龍門吊機(jī)完成節(jié)段梁預(yù)制、移梁和裝車等工作。采用汽車運(yùn)輸至橋下、龍門吊提升上橋的方式進(jìn)行施工，具體情況如圖1所示。

3 施工工藝

3.1 原材料的選控

水泥、鋼材、外加劑需有出廠質(zhì)量證明書、檢驗(yàn)合格證書或試驗(yàn)報(bào)告單。

箱梁混凝土采用高性能混凝土，按100年使用年限對(duì)耐久性進(jìn)行控制檢驗(yàn)。原材料按《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》《客運(yùn)專線鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》的技術(shù)質(zhì)量要求，在入場(chǎng)時(shí)嚴(yán)格按要求進(jìn)行檢驗(yàn)和復(fù)檢。

3.1.1 水泥的選用

水泥采用品質(zhì)穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)42.5級(jí)的低堿普通硅酸鹽水

泥，水泥熟料中鋁酸三鈣（C3A）含量不大于8%，礦物摻和料僅限粉煤灰或磨細(xì)礦渣粉，其性能指標(biāo)要滿足《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB 175—1999）的要求。

3.1.2 細(xì)骨料的選用

選用非堿活性，硬質(zhì)潔凈的天然河砂，細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0，含泥量不大于2.0%，要符合《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》和《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 52—2006）中的質(zhì)量要求。

3.1.3 粗骨料的選用

選用非堿活性，級(jí)配合理，粒形良好，質(zhì)地均勻、堅(jiān)固，線膨脹系數(shù)小，堅(jiān)硬、耐久的碎石，其必須要符合《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》和《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGG 52—2006）中的質(zhì)量要求。

3.1.4 粉煤灰的選用

選用品質(zhì)穩(wěn)定、均勻的Ⅰ級(jí)粉煤灰，其需水量比不大于100%，燒失量小于3%，符合《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》和《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2005）的規(guī)定。

3.1.5 磨細(xì)礦渣粉的選用

質(zhì)量要求符合《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》和《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》（GB/T 18736—2002）的規(guī)定。

3.1.6 拌和用水的選用

采用經(jīng)檢測(cè)符合《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 63—2006）規(guī)定的水作為拌和用水。

3.1.7 外加劑的選用

選用與水泥有良好的相容性，通過鐵道部鑒定或評(píng)審，并經(jīng)鐵道部質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)合格的高效減水劑。外加劑要符合《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》和《混凝土外加劑》（GB 8076—1997）的規(guī)定。

3.1.8 鋼筋的選用

要選用符合《低碳鋼熱軋圓盤條》（GB/T 701—1997）、《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB 1499—98）和《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB 700—2006）規(guī)定的鋼筋。

3.1.9 鋼配件材料的選用

鋼配件指橋梁所用預(yù)埋件和隨梁的鐵配件。所用鋼板、型鋼和圓鋼的材質(zhì)、規(guī)格要符合GB 700—2006和GB 13013-91的規(guī)定。

3.1.10 成孔膠棒的選用

采用抽拔橡膠棒成孔，橡膠棒質(zhì)量要滿足《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》的要求。

3.1.11 泄水管的選用

橋面泄水管和管蓋采用PVC管材，要符合《給水用硬聚氯乙烯（PVC-u）管材》的要求。

3.1.12 保護(hù)層墊塊的選用

采用與梁體混凝土同強(qiáng)度、同耐久性的高性能細(xì)石混凝土墊塊來(lái)保證混凝土保護(hù)層厚度。保護(hù)層墊塊要按照保護(hù)層的厚度分別存放。

3.2 生產(chǎn)工藝流程

具體工藝流程詳見圖2.

3.2.1 鋼筋加工

鋼筋加工成型的工藝流程是準(zhǔn)備—?jiǎng)澗€—試彎—批量加工。梁體鋼筋綁扎，要先考慮內(nèi)模安裝，將箱梁鋼筋綁扎分階段進(jìn)行，底、腹板鋼筋骨架與頂板鋼筋骨架分別在專門設(shè)計(jì)的綁扎胎具上綁扎，待內(nèi)模拼裝后，在預(yù)制梁臺(tái)座上將頂板鋼筋骨架與底、腹板鋼筋骨架拼裝綁扎和焊接。成孔膠棒安裝是要將膠棒安裝牢固，綁扎鐵線不扣入膠皮，膠棒內(nèi)穿入一根7φ5鋼絞線，以增加膠棒剛度，保證管道順直。在預(yù)埋件、預(yù)留孔的設(shè)置方面，梁體的各種預(yù)埋件、預(yù)留孔與模板、鋼筋骨架同時(shí)安裝，以保證設(shè)置齊全、位置準(zhǔn)確。

3.2.2 模板安裝制作

模板分為底模、端模、側(cè)模、內(nèi)模。底模、端模和側(cè)模采用整體式鋼模板，內(nèi)模采用液壓式自動(dòng)縮放內(nèi)模。模板的安裝程序是底模調(diào)整—側(cè)模安裝—吊裝底、腹板鋼筋骨架—安裝端模下部—吊裝內(nèi)模—安裝端模上部—吊裝頂板鋼筋。在技術(shù)上要求鋼模板需具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，要能保證節(jié)段梁各部預(yù)埋件和結(jié)構(gòu)尺寸位置的準(zhǔn)確，且多次使用不變形。

3.2.3 混凝土的施工

3.2.3.1 混凝土配置拌和前的準(zhǔn)備

混凝土拌和之前，要對(duì)所有機(jī)械設(shè)備、工具、需用材料進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保混凝土的拌制和澆筑正常、連續(xù)進(jìn)行。上料攪拌前要檢查施工配合比是否按試驗(yàn)室提供的配合比進(jìn)行配料，攪拌中需嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室提供的施工配合比進(jìn)行稱量和配料，并在電腦上做好日常記錄。采用電子泵自動(dòng)計(jì)量，配料允許有誤差，砂、石為±2%，水、水泥、摻合料、減水劑為±1%.

3.2.3.2 混凝土拌制

攪拌時(shí)，加水前先向攪拌機(jī)內(nèi)投入粗骨料、細(xì)骨料、水泥、礦物摻合料和外加劑，干拌均勻后再加入水，加水后繼續(xù)攪拌直至均勻。每一次循環(huán)攪拌的時(shí)間不能少于30 s，每一盤混凝土攪拌時(shí)間不能少于90 s。

混凝土的含氣量必須控制在2%～4%之間，坍落度須控制在16～20 cm之間，每次拌和的前3盤要逐盤檢測(cè)。在混凝土拌和中，要及時(shí)進(jìn)行混凝土坍落度、和易性、保水率的試驗(yàn)和觀察。

3.2.3.3 泵送混凝土

節(jié)段梁采用泵送混凝土、布料機(jī)連續(xù)澆筑梁體。在施工過程中，混凝土必須始終連續(xù)輸送，中途不能中斷。

3.2.3.4 混凝土澆筑

3.2.3.4.1 澆筑順序

混凝土的澆筑必須連續(xù)澆筑一次成型，兩側(cè)邊墻混凝土同步對(duì)稱澆筑。澆筑的總原則是“先節(jié)段梁板底中部和底板兩側(cè)，再節(jié)段梁腹板頂部和底板中部，最后是頂板部分”，采用水平分層、斜向分段、連續(xù)澆筑、一次灌筑成形的方式，從節(jié)段梁的一端向另一端的兩側(cè)腹板進(jìn)行澆筑，采用等高往復(fù)的澆筑順序，澆筑順序詳見圖3.

3.2.3.4.2 澆筑和振搗的方法

澆筑時(shí)，采用水平分層、斜向分段的方法，兩層混凝土澆筑的間隔時(shí)間小于30 min，每片節(jié)段梁澆筑時(shí)間不能超過6 h。夏季天氣溫度高，應(yīng)選擇在傍晚或氣溫低時(shí)進(jìn)行澆筑。澆筑時(shí)，鋼模板的溫度應(yīng)控制在5～35 ℃，混凝土拌入模溫度應(yīng)控制在5～30 ℃。澆筑時(shí)，混凝土應(yīng)嚴(yán)格控制塌落度，防止混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，泵管口距離混凝土面不超過2 m，要保持預(yù)應(yīng)力管道孔不發(fā)生撓曲和位移，布料機(jī)管道口要控制方向，不能使混凝土對(duì)腹板槽產(chǎn)生沖擊。

3.2.3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

高性能混凝土養(yǎng)護(hù)工序非常關(guān)鍵，必須確?；炷翉?qiáng)度慢速增長(zhǎng)，防止混凝土失水過快產(chǎn)生干縮和溫度裂紋，特別是天水地區(qū)夏季海拔高，晝夜溫差大，要特別注意這個(gè)問題。

梁澆筑后，梁節(jié)及時(shí)采用土工布蓄水，篷布苫蓋，梁體拆模后對(duì)梁體澆水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)環(huán)境濕度小于60% 時(shí)，自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d；當(dāng)環(huán)境濕度大于60% 時(shí)，自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d。

3.2.3.6 抽拔膠棒

膠棒抽拔時(shí)間以不造成孔道變形、塌陷、裂紋或無(wú)法抽拔為準(zhǔn)。一般以混凝土強(qiáng)度達(dá)6～8 MPa為宜。膠棒抽拔順序是先上后下，每次抽拔膠棒不超過2根。拔出的膠棒要清理污碴，并仔細(xì)檢查有無(wú)損傷，嚴(yán)重?fù)p傷或壓扁的不能繼續(xù)使用。

3.2.3.7 拆模

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的60%以上時(shí)方可拆模。節(jié)段梁混凝土內(nèi)部與外部、梁內(nèi)與梁外、表層溫度與現(xiàn)場(chǎng)溫度差不大于15 ℃，且梁體達(dá)到一定強(qiáng)度能拆模時(shí)，在不破壞梁體棱角完整度的條件下方可拆模。氣溫溫差變化快時(shí)不宜進(jìn)行拆模。

3.2.3.7.1 拆外模

拆模時(shí)，先拆除底模與側(cè)模底部連接的螺栓拉桿和其他的連接螺栓，然后松開底部?jī)?nèi)外兩側(cè)的螺旋千斤頂，使側(cè)模與梁體脫離并落在千斤頂上，通過緩慢下降千斤頂將側(cè)模落到移模臺(tái)車上。拆端模時(shí)，要先松開所有模板之間的連接螺栓，利用移模小車將端模模塊分別拆除、移走。端模拆除后，及時(shí)對(duì)梁端錨穴進(jìn)行鑿毛處理。

3.2.3.7.2 拆內(nèi)模

拆除外模后，再拆除內(nèi)模。液壓內(nèi)模拆卸流程為安裝拖行軌道—拆卸螺旋支撐—收縮端部變截面模板—按序分段收縮中部液壓式內(nèi)模的一、二級(jí)動(dòng)模板—拆除橫向固定軸銷，收縮頂升油缸—落下輪箱滾輪到軌道上—模板整體下落—用卷?yè)P(yáng)機(jī)將內(nèi)模整體拖出，運(yùn)至內(nèi)模清理和拼裝區(qū)存放。箱梁結(jié)構(gòu)詳見圖4.

4 結(jié)束語(yǔ)

4.1 施工優(yōu)點(diǎn)

該施工技術(shù)的施工優(yōu)點(diǎn)是：①施工進(jìn)度快。節(jié)段梁的預(yù)制和下部結(jié)構(gòu)可同時(shí)施工，同時(shí)養(yǎng)生，等強(qiáng)、收縮和徐變不占用工期。②工廠化施工占地少。節(jié)段拼裝法將大跨度梁化整為零，在預(yù)制廠制造，制梁條件好，操作簡(jiǎn)單、安全，內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量都能夠得到有效控制。③質(zhì)量可控制。節(jié)段梁要求在預(yù)制場(chǎng)存放等強(qiáng)，強(qiáng)度達(dá)到要求后才進(jìn)行橋位吊裝，這樣做能夠保證質(zhì)量，避免發(fā)生意外。④節(jié)省投資。在可工廠化預(yù)制節(jié)段梁的情況下，相比傳統(tǒng)的支架現(xiàn)澆法，其施工的經(jīng)濟(jì)性更明顯。

4.2 存在問題

主要包括以下幾方面：①鋼筋位置放置不正確，影響混凝土結(jié)構(gòu)的有效承載拉力。如果覆蓋層不夠，不能對(duì)鋼筋進(jìn)行長(zhǎng)期的保護(hù)，會(huì)影響梁的使用壽命。②預(yù)應(yīng)力孔道位置不對(duì)，可能會(huì)引起拉應(yīng)力的變化，并導(dǎo)致混凝土開裂。③在混凝土達(dá)到規(guī)范要求的強(qiáng)度前，拆模會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，引起梁節(jié)開裂和變形。④梁節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件如果出現(xiàn)施工誤差，會(huì)引起結(jié)構(gòu)和美觀問題。如果梁節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件超出設(shè)計(jì)和規(guī)范允許范圍，會(huì)導(dǎo)致橋梁偏心，無(wú)法拼裝，會(huì)延長(zhǎng)工期，造成經(jīng)濟(jì)損失。

4.3 施工體會(huì)

梁節(jié)的施工過程控制是非常關(guān)鍵的，每道工序都應(yīng)重點(diǎn)控制。在施工中，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)責(zé)任到人，層層把關(guān)，明確責(zé)任。施工技術(shù)人員、質(zhì)量檢驗(yàn)人員必須跟班作業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。要確定責(zé)任區(qū)，采取分工負(fù)責(zé)制。

通過以上施工技術(shù)方案和施工控制措施，寶蘭客?？缥己?，2號(hào)特大橋節(jié)段箱梁質(zhì)量達(dá)到了規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，施工進(jìn)度也滿足計(jì)劃的要求，取得了較好效益。成功的施工經(jīng)驗(yàn)將為今后類似節(jié)段箱梁預(yù)制提供有益的借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

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