淺析高速鐵路雙線預(yù)制箱梁技術(shù)特點和質(zhì)量控制要點

胡開飛

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100089）

我國高速鐵路建設(shè)飛速發(fā)展，取得了舉世矚目的成就，對我國經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展產(chǎn)生了重大影響,起到了巨大的推動作用。高速鐵路的高速度、高舒適性、高安全性、高密度連續(xù)運營等特點對其土建工程提出了嚴(yán)格的要求。雙線整孔預(yù)制箱梁可以工廠化集中預(yù)制和快速運架成橋，加快了橋梁施工進度，因而在高鐵橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用，充分認(rèn)識其技術(shù)特點，控制好箱梁預(yù)制施工質(zhì)量，對于保證橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)正常發(fā)揮其應(yīng)有的適用性和耐久性，有著重要的意義。

筆者所在的西成高鐵雙河制梁場位于四川省江油市，任務(wù)是生產(chǎn)單箱單室等高雙線預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，共設(shè)制梁臺座6個，存梁臺座36個。其中，32m箱梁全長32.6m，計算跨度31.5m，梁寬12.2m；24m箱梁全長24.6m,計算跨度23.5m，橋梁寬度12.2m。按通橋（2009）2229-Ⅳ《時速250公里客運專線（城際鐵路）無砟軌道預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁整孔箱梁》（無砟軌道類型：CRTS-Ⅰ型雙塊式）設(shè)計圖進行施工。

1 高速鐵路雙線整孔箱梁主要技術(shù)特點

1.1 剛度大、整體性好

列車高速、舒適、安全行駛要求高速鐵路橋梁必須具有足夠大的剛度和良好的整體性，以防止橋梁出現(xiàn)較大撓度和振幅。一般來說，高速鐵路橋梁設(shè)計主要由剛度控制，強度基本上不控制其設(shè)計。盡管高速鐵路活載小于普通鐵路，但實際應(yīng)用的高速鐵路橋梁，在梁高、梁重上均超過普通鐵路。

1.2 需嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)變形

為了保證軌道的高平順性，還必須嚴(yán)格控制混凝土產(chǎn)生的徐變上拱。從施工方面來說，混凝土的原材質(zhì)量和級配、水泥用量、養(yǎng)護、加荷齡期等都會對混凝土徐變產(chǎn)生影響。

1.3 耐久性要求高

根據(jù)高速鐵路設(shè)計規(guī)范，橋梁主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為100年，對箱梁耐久性提出了很高的要求。應(yīng)從源頭把關(guān)，優(yōu)選混凝土原材料，設(shè)計合理的混凝土配合比，強化混凝土施工管理，提高混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕能力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2 高速鐵路雙線整孔箱梁質(zhì)量控制要點

2.1 制存梁臺座

臺座是制梁和存梁施工的基礎(chǔ)構(gòu)筑物，應(yīng)對臺座進行專項設(shè)計，使其強度、剛度及整體穩(wěn)定性滿足各階段施工荷載和施工工藝的要求。制梁和箱梁在存運過程中，應(yīng)保證各支點或吊點受力均勻，梁體支點應(yīng)位于同一平面，誤差不應(yīng)大于2mm，對臺座穩(wěn)定性提出了較高的要求。由于施工荷載重、地基承載要求高，必須選擇合適的地基處理方案，提高地基承載力，減少沉降和控制不均勻沉降。雙河梁場地質(zhì)條件較差，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟必選，采用鋼筋混凝土灌注樁對制梁和存梁區(qū)域進行了地基處理，并進行了預(yù)壓，以消除非彈性變形和測出彈性變形值。

制定了沉降觀測方案進行定期觀測，制梁臺座設(shè)6個觀測點，存梁臺座設(shè)4個觀測點，制梁、存梁前后分別進行精密觀測，前期觀測頻次較多，趨于穩(wěn)定后，一個月觀測一次，動態(tài)掌握臺座穩(wěn)定情況。

2.2 模板

箱梁應(yīng)優(yōu)先采用技術(shù)先進、工藝成熟的自動液壓模板，裝卸方便，省時省力，降低了勞動強度，縮短了制梁工期，提高了生產(chǎn)效率。使用過程中，尚應(yīng)定期檢查變形及部件緊固情況，如有問題，及時檢修和糾正。為了保證線路在運營狀態(tài)下的平順性，應(yīng)結(jié)合考慮二期恒載和后期收縮徐變的影響，應(yīng)在底模上預(yù)設(shè)反拱，并在終張拉前后、終張拉后30d對上拱度進行的觀測，檢查反拱度設(shè)置合理，如有不符，應(yīng)及時調(diào)整。

2.3 混凝土原材料及配合比

橋梁混凝土要同時滿足耐久性和承載力的要求，配合比設(shè)計是確?；炷聊途眯院统休d力最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，箱梁混凝土設(shè)計強度等級一般在C50級及以上，原材料的選擇和配合比控制至關(guān)重要，此項工作需經(jīng)歷數(shù)次試配方可確定，應(yīng)盡早開展。根據(jù)《高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁》和《鐵路混凝土耐久性設(shè)計規(guī)范》，對膠凝材料總量、水膠比、氯離子含量、最大堿含量等指標(biāo)應(yīng)充分重視和嚴(yán)格控制。膠凝材料總量不應(yīng)大于500kg/m3，水膠比不應(yīng)大于0.35。水泥用量不宜過大，如用量過大，不僅會增加混凝土的開裂趨勢，還容易造成混凝土泛漿分層，對耐久性反而不利。在滿足混凝土膠凝性能和工作性能的前提下，應(yīng)盡可能降低混凝土單方膠凝材料的用料。

氯離子含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的0.06%，因為混凝土中氯離子含量在鋼筋周圍達(dá)到某一臨界值時，鋼筋的鈍化膜開始破壞，喪失對鋼筋的保護作用，鋼筋開始銹蝕。預(yù)應(yīng)力筋對氯鹽腐蝕非常敏感，更容易發(fā)生腐蝕，因此，更嚴(yán)格控制混凝土中氯離子的含量。混凝土最大堿含量不應(yīng)大于3.5kg/m3，因為堿含量過高時，可能發(fā)生堿集料反應(yīng)，主要特征是混凝土發(fā)生不均勻膨脹，甚至產(chǎn)生裂縫，并有強度和彈性模量下降等不良情況發(fā)生，對工程結(jié)構(gòu)造成危害，所以應(yīng)充分重視。

此外，電通量和含氣量亦應(yīng)符合相關(guān)要求，電通量可以用來反映混凝土抵抗有害離子侵蝕的能力，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，箱梁混凝土電通量應(yīng)小于1000C。通過在混凝土中添加引氣劑，可以調(diào)節(jié)含氣量（控制在2%～4%），從而有效改善混凝土的和易性，提高抗?jié)B抗凍能力。

混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵還在于保證原材料和拌合物質(zhì)量的穩(wěn)定，筆者所在項目采用大型攪拌站集中拌制，采用電子計量系統(tǒng)對各種原材料進行準(zhǔn)確計量，每盤稱量允許偏差為：水、水泥、摻合料、外加劑的稱量準(zhǔn)確到±1%，粗骨料、細(xì)骨料的稱量準(zhǔn)確到±2%，自動計量裝置可以即時顯示稱量誤差。整套設(shè)備自動化程度較高，采用信息化的管理手段，受操作人員人為影響較小，對混凝土配合比的要求執(zhí)行較好，質(zhì)量也相對穩(wěn)定。

2.4 混凝土澆筑

采用泵送混凝土連續(xù)灌注、一次澆筑成型，應(yīng)避免堵管造成澆筑中斷，不留冷縫，澆筑持續(xù)時間不宜超過6小時，必須嚴(yán)格控制在混凝土初凝時間內(nèi)澆筑完成。振搗密實是混凝土澆筑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，箱梁以插入式振搗為主，附著式振搗為輔。梁端錨后、梁底支座部位鋼筋密集，布料和振搗困難，容易產(chǎn)生蜂窩、孔洞等缺陷，必須高度重視，精心施工，保證充分振搗密實。

2.5 養(yǎng)護

雙河梁場所處地域年平均氣溫15.9℃，相對濕度81%，采取自動噴淋系統(tǒng)定時灑水養(yǎng)護，保濕養(yǎng)護時間不低于14天。冬季低溫時，在梁體表面噴灑養(yǎng)護劑，覆蓋棉被保溫養(yǎng)護。

2.6 施加預(yù)應(yīng)力

施加預(yù)應(yīng)力是箱梁施工的關(guān)鍵工序，關(guān)系到梁體是否能夠達(dá)到設(shè)計的承載能力和耐久性能，是其質(zhì)量控制的核心。傳統(tǒng)的張拉設(shè)備人工干預(yù)較多，張拉誤差較大，應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力自動張拉系統(tǒng)，該系統(tǒng)智能化和自動化程度高，可準(zhǔn)確實現(xiàn)梁體兩端同步平衡張拉,預(yù)應(yīng)力施加精準(zhǔn)，張拉數(shù)據(jù)自動化存儲,便于傳輸和信息化管理。應(yīng)按規(guī)定進行各種預(yù)應(yīng)力損失測試。

在預(yù)制梁試生產(chǎn)期間，至少對兩件梁體進行管道摩阻、錨口摩阻、錨墊板喇叭口摩阻、錨具回縮等各種預(yù)應(yīng)力損失測試，正常生產(chǎn)后，每100件進行一次損失測試，以確定預(yù)應(yīng)力的實際損失，必要時，請設(shè)計方對張拉控制應(yīng)力進行調(diào)整。該梁場采用抽拔橡膠管形成預(yù)應(yīng)力孔道，設(shè)計時，管道摩擦系數(shù)μ=0.55，管道偏差系數(shù)k=0.0015，實際測試結(jié)果μ=0.52～0.60，k=0.0028～0.0032，箱梁預(yù)應(yīng)力管道摩阻略有偏大，根據(jù)設(shè)計院意見，張拉力不做調(diào)整，施工中要加強預(yù)應(yīng)力管道定位和成孔工藝控制。

張拉時，梁體混凝土強度、彈性模量和齡期必須達(dá)到設(shè)計要求，嚴(yán)格按設(shè)計張拉順序和加載程序進行張拉。張拉時，按照以下質(zhì)量控制順序，實施張拉應(yīng)力、應(yīng)變、時間、同步率“四控”：即張拉時以油壓表讀數(shù)為主，以鋼絞線的伸長值作校核，在σk作用下持荷2min，兩端伸長量不同步率≤10%。 張拉前，須布置測量梁的上拱度及彈性壓縮的測點。梁的上拱度測試點布置在橋面端部和跨中，共布置六個點，測試點要耐久、醒目，正常生產(chǎn)條件下，每30件梁設(shè)置上拱度觀測點。實測值不宜大于1.10倍設(shè)計計算值。

2.7 壓漿封錨

管道壓漿應(yīng)采用真空輔助壓漿工藝，同一管道壓漿應(yīng)連續(xù)進行，一次完成。壓漿前管道真空度穩(wěn)定在-0.06～-0.08MPa，漿體注滿管道后，應(yīng)在0.50～0.60MPa下持壓3min。壓漿時應(yīng)避免采用傳統(tǒng)的錨頭密封方法，該方法采用水泥拌合成半圓形密封，容易會出現(xiàn)裂縫，很難達(dá)到設(shè)計要求的真空度，造成壓漿時密封不好而導(dǎo)致管道內(nèi)漿液不密實。應(yīng)優(yōu)先采用真空密封罩，該裝置可將錨頭整個包住，形成雙層密封，保證達(dá)到設(shè)計要求的真空度和注漿壓力，從而保證注漿密實。封錨時，應(yīng)采用摻入膨脹劑的微膨混凝土，坍落度不大于50mm，封錨混凝土亦應(yīng)保濕養(yǎng)護，保證錨穴周邊不出現(xiàn)干縮裂縫。養(yǎng)護結(jié)束后，采用聚氨酯防水涂料對表面進行防水處理。