沙特麥麥高鐵跨既有高速公路現澆箱梁施工技術

茹孜卡 熱吐爾遜

（中鐵十八局集團國際公司，天津 300222）

1 工程概況

麥麥高鐵是沙特政府投資修建的國內第1條設計最高時速360km的鐵路客運專線，連接圣城麥加和麥地那，全長450.28km。中鐵十八局集團公司承擔K2-K183里程范圍內的大部分鐵路橋、公路橋、駱駝通道、地下通道、涵洞等結構物的施工，總投資金額約17.6億元。

本工程現澆簡支梁位于沙特麥麥高鐵K94+263處，公路橋STA.0+740.23～STA.0+964.43（1號臺～4號墩）段，計算跨度為55m。橋墩基礎采用鉆孔樁基礎，墩（臺）高分別為11.0m、13.8m、13.5m、14.5m。橋臺采用雙線一字型橋臺，橋墩采用雙線流線型圓端實體墩，簡支梁為箱梁，2-3號梁盡空高7m，其余6m，寬8.05m。

箱梁全長224.2m，計算跨度55m，截面中心處高度7m，線路中心線及底座板范圍梁高度2.5m。橋面防護墻內側凈寬14.5m，橋面板寬15.35m，橋梁建筑總寬31.15m，橫橋向支座中心距為4.1m，六面坡（三列排水），詳見圖1和圖2。

梁體為單箱單室等高度簡支箱梁，梁端頂板、底板及腹板局部向內側加厚結構。箱梁頂寬15.35m，底寬8.05m。梁頂板厚度28cm，梁端處加厚，按直線變化，厚度為28～61cm；底板厚度25cm，梁端處加厚，按直線變化，厚度為25～70cm；腹板厚60cm，梁端處加厚，按直線變化，厚度為60～105cm。

梁體混凝土強度等級為C50，防護墻、遮板及電纜槽豎墻混凝土強度等級為C40，封錨采用強度等級為C50干硬性補償收縮混凝土。

2 施工方法及技術措施

2.1 施工工藝流程

現澆箱梁施工工藝流程見圖3。

2.2 地基處理

該合同段施工的現澆箱梁所處的環(huán)境較為復雜，為保證箱梁的施工質量，針對不同地基情況制定不同的施工處理措施，在滿足施工要求的前提下做到經濟合理?；A處理工程從每聯箱梁墩柱施工完成后進行，處理工作連續(xù)、一次性完成[1]。

2.2.1 原狀土地面處

該處土體以地面為準換填不少于30cm厚的石渣。石渣鋪設完成后采用振動壓路機壓實，碾壓過程不得少于4～6遍，然后上攤鋪一層細料嵌縫料，經過處理后的地面應平整、密實。最后做一層20cm厚的C50混凝土墊層，以利用箱梁支撐架施工。同時在固化層向外1m挖排水溝，做好地表排水，防止長時間浸泡地基造成翻漿冒泥。

2.2.2 承臺基坑開挖處

承臺基坑開挖深度較大的，在承臺四周用石渣回填并進行壓實，回填至原地面，首先平整施工場地，采用壓路機碾壓密實，再鋪設30cm厚石渣，用重型壓路機碾壓密實。同時在固化層向外1m挖排水溝，頂面澆注20cm厚C50素混凝土。為保證結構施工安全，在基礎處理過程中嚴格控制墩柱附近石渣的碾壓質量[2]。

2.2.3 泥漿坑開挖處

用挖掘機對箱梁下方箱梁寬度范圍內泥漿坑、松軟地段全部挖除，采用分層回填石渣，每層為30cm，用22t振動壓路機碾壓4～6遍，碾壓密實，表面平整無輪跡，局部有反彈地段重新換填處理。為了保證地基的穩(wěn)定，回填至原地面，支架施工范圍內做排水橫坡，坡度控制在0.5%，以減小下雨時雨水對地基的沖刷及浸泡。同時支架兩側（地基兩側）開設縱向排水溝，避免雨水對地基的浸泡。排水溝內緣距離地基邊緣大于1.0m，以保證主梁施工過程中支架的剛度及穩(wěn)定性，地基碾壓后在表面澆注20cm厚C50混凝土墊層[1]。

圖1 K94+263公路橋縱斷面圖

圖2 箱梁剖面圖

2.3 支座安裝

盆式支座在安裝前，檢查產品合格證書中有關技術性能指標，如不符合設計要求，不得使用。安裝時須嚴格按設計要求布置，不得發(fā)生差錯。

支座墊石的混凝土強度符合設計要求，頂面要求標高準確、表面平整，水平面盡量處于同一平面內。支座四角高差不得超過2mm，以免支座發(fā)生偏歪、不均勻受力的現象。

盆式支座的底板與墩柱預埋螺栓按設計圖紙進行固定，支座頂板用螺栓與4cm厚鋼板固定，鋼板上按照設計焊上U形鋼筋，鋼板外露部分涂上防銹漆。

2.4 支架的選取

回填處理地段的地基雖被處理好，但整體上穩(wěn)定時間短，不宜承受較大跨徑支架（如型鋼支架）所產生的集中力，而滿堂式碗扣支架則可以很好地將荷載分散開。碗扣支架具有單個桿件輕、由人工操作、極少使用起重機、拆卸輕便、快捷、周轉靈活、承載力高等優(yōu)點，所以決定采用碗扣式支架作為連續(xù)箱梁施工的支撐。立桿縱向間距為60cm、90cm，按梁體結構布置[2]。

2.4.1 支架材料

外觀質量要求：鋼管無裂紋、凹陷、銹蝕，不得采用接長鋼管；鑄造件表面光整，不得有砂眼、縮孔、裂紋、澆冒口殘余等缺陷，表面粘砂清除干凈；沖壓件不得有毛刺、裂紋、氧化皮等缺陷；各焊縫飽滿，焊渣清除干凈，不得有未焊透、夾砂、咬肉、裂紋等缺陷；構配件防銹漆涂層均勻、牢固；主要構、配件上的生產廠標識清晰。

圖3 現澆箱梁施工工藝流程

2.4.2 支架設計

本工程所有現澆橋支架均采用Ф48mm×3.5mm碗扣式鋼管滿堂支架。支架從上至下依次采用竹膠板（厚1.5m）＋橫向方木（10cm×10cm）＋縱向方木（10cm×10cm）＋碗扣支架?？缰刑帣M向方木間距為0.25m，在端、中橫梁處和橋下凈空突然增大處前后3～5m范圍內橫向方木間距為0.2m，縱向方木間距同立桿間距；跨中區(qū)支架縱、橫向布設間距為90cm×60cm；端、中橫梁區(qū)支架縱、橫向60cm×60cm；翼板區(qū)支架縱、橫向90cm×60cm設計；豎向步距采用120cm。

特殊段支架搭設：主要包括位于曲線上的匝道橋，帶有縱、橫坡，梁凈高也較高等因素，支架的整體穩(wěn)定性較差；支架搭設時需要加強，具體采用支架曲線半徑內側梁底范圍外增加2排支架，支架橫向間距為60cm，縱向同梁底立桿間距；并依據現場實際情況豎向步距從90cm調整至60cm，支架頂部自由端長度較大時，增加1道水平桿連接，確保頂部自由端長度不超過40cm。除了匝道范圍內，路基填、挖方段邊坡處支架也同樣進行支架加密，將縱橫向間距均調整至60cm×60cm，豎向步距采用120cm[3]。

2.4.3 支架搭設

碗扣架的搭設順序是：做好搭設的準備工作→按支撐施工圖放線→按立桿間距排放底座→放置掃地桿（掃地桿距砼面高度不大于35cm）→逐根拉立桿并隨即與掃地桿扣牢→安裝第一步縱向水平桿（與各立桿插牢）→安裝第一步橫向水平桿→第二步縱向水平桿→第二步橫向水平桿→第三、四步縱、橫向水平桿→接立桿→加設剪刀撐。

2.5 人行斜梯的構造及搭設

（1）梯架附著外腳手架設置?？偢吒鶕Ъ芨叨榷?，當支架高度小于6m時采用一字形斜道，大于6m時采用之字形斜道；人行斜道寬度不小于1m，坡度不大于1∶3；拐彎處設置平臺，其寬度不小于斜道寬度。

（2）斜道兩側及平臺外圍和端部均設置欄桿及擋腳板。欄桿高度不小于1.2m，擋腳板高度不小于18cm。

（3）人行斜道的腳手板上每隔25～30cm設置1根防滑木條，木條厚度為2～3cm。

2.6 跨高速公路門洞搭設

主線橋上跨某高速公路，按照實測高速路面標高與現澆箱梁底板底標高之間的關系，確保門洞凈空5.0m，凈寬8.5m，綜合考慮后確定采用寬1.0×高0.6m條形基礎、406螺旋鋼管間距為2m、雙拼40a工字鋼橫梁、50a工字鋼縱梁間距為30cm和60cm搭設，兩孔門洞之間以及螺旋鋼管之間均增設縱梁聯系，形成整體結構。搭設時從下向上逐一進行，每種構件搭設完成后必須進行驗收，符合要求后才能向上搭設。

2.7 支架預壓

支撐系統在底模鋪設完成后，采用沙袋模擬箱梁結構荷載對支架進行預壓，預壓荷載不小于單位面積全部荷載（包括澆筑混凝土、振搗混凝土等產生的恒、動荷載）的1.1倍，以確定支架安全性，消除支撐系統非彈性變形，并確定施工預拱度值。

支架預壓施工流程：支架驗收→標高測量→砂袋就位→加載60%→沉降變形觀測→加載80%→沉降變形觀測→加載100%→沉降變形觀測→表面覆蓋→卸載→標高調整。

考慮梁體自重、地面下沉及支架的彈性和非彈性變形等因素影響，按設計要求對支架進行預壓。箱梁模板安裝完畢，以箱梁各類荷載相等的沙袋對支架及基礎進行預壓，支架變形及地基壓縮量主要考慮以下因素

式中： ζ1——箱梁自重產生的彈性變形；

ζ2——支架彈性壓縮量；

ζ3——支架與方木，方木與模板，支架與墊木之間的非彈性壓縮量；

ζ4——支架基礎地基的彈性壓縮量；

ζ5——支架基礎地基的非彈性壓縮量。

通過預壓施工，可以消除ζ3，ζ5的影響，在底模安裝時，其預拱度的設置Δ=ζ1＋ζ2＋ζ4，在模板頂面高程控制時加入預拱度數值，Δ值在施工中實測取得。預拱度由跨中向兩端逐漸減少。

2.8 預應力筋張拉

2.8.1 張拉準備工作

（1）張拉前對千斤頂及配套油泵、油表選擇有資質單位進行標定。根據校驗張拉力與壓力表度數之間的關系曲線或回歸方程計算出控制張拉噸位時的壓力表度數。

（2）根據鋼絞線實測的面積、彈性模量和施工圖設計文件中鋼束的曲線要素逐級計算出鋼絞線的理論伸長量。

（3）檢查梁體混凝土強度，根據施工圖設計文件規(guī)定，梁體混凝土強度必須達到設計強度的90%且彈性模量不低于混凝土28d彈性模量的80%。

（4）檢查油泵儲油量，必要時進行加注，油泵、千斤頂、壓力表根據校驗配套情況對號入座。

（5）確定張拉操作人員，預應力張拉操作人員均須經過培訓，并有相當長時間操作經驗的技術能手實施。

（6）在張拉工作端及附近做好安全工作，嚴禁與張拉無關的人員進入張拉施工區(qū)域。

2.8.2 預應力張拉的實施

（1）施加預應力采用“雙控法”（張拉力與伸長量雙控制）、“雙稱法”（同排橫向對稱、同束縱向對稱），每次張拉須有完整的原始張拉記錄，且在監(jiān)理工程師全過程旁站下進行。

（2）預應力鋼絞線張由φs15.2鋼絞線分級進行張拉：0→20%σk（測延伸量）→40%σk（測延伸量）→100%σk（測延伸量并核對）→（持荷5min，以消除夾片錨固回縮時的預應力損失）→錨固（觀測回縮）。按照圖紙要求順序進行張拉。

（3）預應力張拉步驟。

① 錨具定位：清潔錨墊板，梳理張拉端鋼束，將工作錨具及工作夾片安裝就位后用鋼管適當用力定緊，使工作夾片后端平齊。

② 安裝千斤頂：先將限位板裝在錨具后端，利用三角架和手拉葫蘆將千斤頂安裝在限位板后端，安裝工具錨和工具夾片，調整千斤頂的位置及方向，使限位板與錨具緊貼，并在后端用鋼管適當用力使工具夾片平齊。

③ 張拉：張拉時由專人負責指揮，保證兩端同步張拉（部分匝道橋采用單端張拉除外），每端配備3名操作人員（1名控制油泵、1名測量伸長量、1名記錄），張拉現場配備對講機。專人檢查張拉各項準備工作就緒后，在指揮人員的統一指揮下，兩端同時緩緩開始張拉，待油壓表上讀數顯示在初力值時停止張拉，分別測量出此時各自千斤頂的伸長量讀數L1并記錄；指揮員繼續(xù)下令兩端同時繼續(xù)張拉，待油壓表讀數顯示在2倍初力值時停止張拉，分別測量出此時各自的伸長量讀數L2并記錄；指揮員繼續(xù)下令兩端同時繼續(xù)張拉，此后張拉須緩慢同步進行，待兩端壓力表上顯示出控制張拉力對的讀數時，保持油壓，讀數定格，分別測量出此時各自的伸長量讀數L3并記錄，兩端同時持荷5min后回油。兩端的記錄人員分別將各自測得的伸長量數據交給指揮員，計算出鋼束總伸長量。

④ 實測總伸長量與理論計算伸長值比較。如果-6%≤[（ΔL-L）/L]≤+6%，則該束預應力張拉伸長量符合設計要求，否則必須查明原因，并予以解決。如果在張拉過程中出現斷絲、滑絲現象，必須重新張拉。式中L——理論伸長量；ΔL——為實際伸長量。

2.9 自密實混凝土

由于本橋鋼筋布置較密，采用普通混凝土振搗困難，故施工時采用自密實混凝土。隨著混凝土工程向大體積、大跨度、復雜化方向發(fā)展，結構物內配筋越來越致密，造成施工難度較大，而高流態(tài)自密實混凝土恰好解決了這一問題。

麥麥高鐵設計圖紙上，所有的混凝土強度都是采用圓柱體抗壓強度，圓柱體試模的規(guī)格為150mm×300mm，本配合比要求的強度等級為C50。根據沙特M.O.C.Circular 855/409 條款要求，本配合比采用體積法進行設計，每個混凝土配合比需要遞交5個不同的水灰比，最終監(jiān)理根據試驗結果，選擇最佳的水灰比進行施工（見表1）。

表1 高流態(tài)自密實混凝土設計配合比參數

3 混凝土澆筑措施

因混凝土澆筑時混凝土方量大，大氣溫度高（可達到40°），為保證混凝土澆筑質量，在高度方向采用分層澆注。第一次澆到底板上倒角處，這樣可減少一次性澆筑的混凝土方量。同時在混凝土梁端部處，最大寬度達55m。在橫向澆筑時，如果從一側向另一側澆筑，或從兩側向中間澆筑，已澆筑混凝土會有較大收縮，從而帶來混凝土的開裂。為保證混凝土質量，澆筑時采用橫向分段的方法，留2～3個縱向后澆帶。在其余部分混凝土澆筑完成后，再澆筑后澆帶混凝土，避免混凝土收縮量過大，從而產生裂縫。

3.1 預應力筋管道壓漿

預應力箱梁張拉完成后，必須在24h內進行孔道注漿。根據施工圖設計文件要求，為保證預應力混凝土箱梁孔道注漿密實，采用真空輔助注漿技術。

（1）真空輔助壓漿的原理。

壓漿前，先用真空泵抽吸預應力孔道中的空氣，使孔道的真空度達到負壓0.06～0.1MPa，然后在孔道另一端用壓漿泵以一定的壓力將攪拌好的水泥灰漿壓入預應力孔道并產生一定的壓力。由于孔道內只有極少數空氣，漿體中很難形成氣泡，同時由于孔道內與壓漿泵之間的正負壓力差，大大提高了孔道內漿體的飽滿度和密實度。

（2）真空輔助壓漿的主要設備包括：灰漿攪拌機、壓漿泵、高壓管、真空壓漿組件、各種接頭閥門、拌漿筒等。

3.2 封端、封人孔

孔道壓漿完成后將箱梁兩端部被污染的水泥漿沖洗干凈，清除錨墊板、錨具及箱梁上的污垢，并將箱梁端部鑿毛處理，理順調直箱梁端部的預埋鋼筋，并按設計圖紙要求進行封錨、封端鋼筋網布設。經驗收合格后立模，澆筑與箱梁同標號混凝土。

箱梁頂板人孔，在箱室內預應力筋張拉、壓漿、封錨、封端完成，并清理干凈室內建筑垃圾后進行封閉。采用吊模施工，在箱室內用方木做加強肋制作人孔底模板，底模每邊大于孔邊10～20cm，用大號鐵線綁住方木、穿過底模板；對人孔周邊混凝土進行鑿毛處理，清理預留鋼筋，以焊接方式連接鋼筋，焊接符合規(guī)范要求；在梁面架方木橫于孔頂，將底模吊起后把底模上的鐵線與孔頂方木綁牢，完成模板安裝；用與頂板同標號混凝土澆筑封孔，再覆蓋土工布并澆水養(yǎng)護。

4 結束語

本大橋采用滿堂支架、跨高速處搭設門洞進行施工，在不影響既有高速通行狀態(tài)下，加快了施工進度，圓滿完成了施工任務，為跨既有線現澆橋梁施工積累了重要經驗，也為今后類似工程施工提供了參考。