高速鐵路跨海特大橋預(yù)制梁段施工技術(shù)

滿科MAN Ke

（中鐵十四局集團(tuán)第三工程有限公司，濟(jì)南 250300）

1 工程概況

青鹽鐵路膠州灣特大橋位于山東膠東半島，雙線電氣化，設(shè)計(jì)時(shí)速為200 公里/h。該橋東西向跨越膠州灣，其中跨海（154#～193#）40 孔橋梁上部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為48.2m 有砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁，預(yù)制梁段采用移動(dòng)支架節(jié)段拼裝法施工，為了高質(zhì)量地完成預(yù)制梁段的施工，本項(xiàng)目使用BIM 技術(shù)和管理手段。

預(yù)制節(jié)段拼裝箱梁單孔全長為49.9m，計(jì)算跨度為48.2m，每孔由4 節(jié)異形梁段、7 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)梁段和10 道濕接縫組成，預(yù)制梁段采用C50 高性能混凝土，HRB400 鋼筋，其中1#、2#節(jié)段為變截面異形梁段，每孔各2 塊，1#梁段單塊長2.55m，混凝土68.2m3，鋼筋14.13 噸，2#梁段單塊長4.2m，混凝土60.8m3，鋼筋14.34 噸；3#-6#梁段為等截面標(biāo)準(zhǔn)梁段，每孔3#-5#各2 塊，6#塊1 塊，梁段單塊長均為4.2m，混凝土48.3m3，鋼筋8.69 噸；濕接縫寬均為0.7m，采用C55 補(bǔ)償收縮混凝土。

2 預(yù)制場(chǎng)總體布置

為滿足工期需求，在海灣東、西兩岸均布置建設(shè)節(jié)段預(yù)制場(chǎng)，其中西岸節(jié)段預(yù)制場(chǎng)位于主線195#墩附近，梁段預(yù)制場(chǎng)南北向布置與線路方向垂直，長200m，最大寬度80m，占地約25 畝。

西岸梁段預(yù)制場(chǎng)垂直線路中心布置，依次規(guī)劃數(shù)控鋼筋加工區(qū)、梁段生產(chǎn)、存放區(qū)，生活及辦公區(qū)位于生產(chǎn)區(qū)西側(cè)，生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)之間布設(shè)貫通運(yùn)輸通道，用于梁段架設(shè)時(shí)的運(yùn)輸。

梁段預(yù)制場(chǎng)生產(chǎn)區(qū)設(shè)置5 個(gè)制梁臺(tái)座，并配備5 套制梁外模、內(nèi)模、端模。制梁臺(tái)座設(shè)置相應(yīng)的封閉式加工棚、活動(dòng)式頂棚以及養(yǎng)護(hù)裝置。存梁區(qū)域設(shè)置4 排梁段存放臺(tái)座，存梁臺(tái)座按照雙層存梁考慮。梁段預(yù)制區(qū)、梁段存放區(qū)，配備1 臺(tái)200 噸龍門吊進(jìn)行梁段提升與轉(zhuǎn)運(yùn)。

3 預(yù)制梁段總體施工方案

根據(jù)預(yù)制梁段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用臺(tái)座法進(jìn)行預(yù)制，項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)BIM 綜合應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化BIM 建模、可視化交底、重點(diǎn)工序模擬、重點(diǎn)部位二維三維圖紙交互查看等功能，有效保證了施工質(zhì)量。工人按結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)臺(tái)座外模進(jìn)行調(diào)整后，將半成品鋼筋運(yùn)至制梁臺(tái)座內(nèi)，進(jìn)行鋼筋骨架綁扎及預(yù)應(yīng)力工程相關(guān)施工，采用泵送法澆筑C50混凝土施工。新澆筑梁段完成養(yǎng)生后，符合梁段起吊條件，由提梁龍門吊將預(yù)制梁段移入存梁區(qū)。接著在制梁臺(tái)座上，再繼續(xù)進(jìn)行相同類型截面尺寸的預(yù)制梁段施工，并以此循環(huán)進(jìn)行整橋同等梁段的預(yù)制。

3.1 預(yù)制梁段施工工藝流程

預(yù)制梁段施工工藝流程見圖1。

圖1 預(yù)制梁段施工流程圖

3.2 預(yù)制梁段模板安裝

①模板結(jié)構(gòu)。

為保證預(yù)制梁段外觀質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，梁段預(yù)制模板由專業(yè)廠家設(shè)計(jì)、加工。預(yù)制梁段分1#梁段、2#梁段和標(biāo)準(zhǔn)梁段模板，模板面板全部采用復(fù)合型鋼模板，定型模板主要由外模、外模加固行架、內(nèi)模、底模及全自動(dòng)液壓系統(tǒng)等組成。

②模板安裝。

模板安裝施工順序：底模清理調(diào)整→外模安裝固定→內(nèi)模推送安裝→端頭模與內(nèi)模、外模連接固定。（如圖2 所示）

圖2 預(yù)制梁段外側(cè)模安裝示意圖

3.3 預(yù)制梁段鋼筋施工

①鋼筋加工。

鋼筋采用集中加工，加工制作前，鋼筋原材表面須潔凈，鋼筋加工時(shí)，技術(shù)人員復(fù)核下料單，無誤后進(jìn)行集中加工，加工成型的鋼筋，按規(guī)格型號(hào)分類存放，做到下墊上蓋并做好標(biāo)識(shí)，做到先加工成型的鋼筋先使用，避免因半成品鋼筋存放時(shí)間過長，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，影響質(zhì)量，無法使用。

②鋼筋綁扎。

待臺(tái)座模板調(diào)試合格并清理干凈后，在模板內(nèi)綁扎梁體鋼筋，由BIM 創(chuàng)建的深化設(shè)計(jì)模型，實(shí)現(xiàn)了差、錯(cuò)、碰、漏檢查。預(yù)制梁段鋼筋骨架由底板、腹板、頂板及預(yù)埋鋼筋組成。鋼筋的交叉點(diǎn)用鍍鋅鐵絲，按逐點(diǎn)扎結(jié)，要求綁扎牢固。腹板箍筋與主筋垂直，箍筋的末端向內(nèi)彎曲，箍筋與主筋的交叉點(diǎn)均需綁扎牢固。箍筋接頭（彎鉤接頭處）在梁中沿縱軸線方向交錯(cuò)布置。

在腹板鋼筋綁扎的同時(shí)埋設(shè)梁底檢查小車預(yù)埋鋼板，預(yù)埋鋼板背部錨固鋼筋與腹板鋼筋焊接牢固；同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)通風(fēng)孔位置安裝腹板通風(fēng)孔預(yù)埋管。預(yù)制梁段的體保護(hù)層厚度均為5cm，用于固定墊塊的扎絲的尾端應(yīng)向內(nèi)側(cè)，不得伸入保護(hù)層范圍。

3.4 預(yù)制梁段混凝土施工

①混凝土澆筑施工。

預(yù)制梁段混凝土為C50 混凝土，混凝土澆筑前要仔細(xì)檢查預(yù)應(yīng)力管道、預(yù)埋件、鋼筋保護(hù)層等項(xiàng)目。預(yù)制梁段混凝土總體澆筑順序：先澆筑底板→再澆筑倒角與腹板→最后澆筑頂板混凝土。腹板混凝土采用兩側(cè)對(duì)稱分層澆筑，以插入式振搗工藝為主，以附著式高頻振動(dòng)器為輔。

混凝土采用對(duì)稱澆筑，底板倒角位置先澆筑厚度約80cm。防止一側(cè)混凝土澆筑過多，導(dǎo)致側(cè)壓力過大，使節(jié)段箱梁內(nèi)模變形。插入式振搗器嚴(yán)禁觸碰預(yù)應(yīng)力管道和預(yù)埋件，在預(yù)制梁段澆筑過程中，設(shè)置專人用橡皮錘敲擊模板，輔助檢查混凝土澆筑是否密實(shí)，同時(shí)注意嚴(yán)防由于澆筑速度過快或混凝土坍落度過大而引起底板混凝土翻漿。

②模板拆除。

模板拆除順序應(yīng)按照安裝反向進(jìn)行。預(yù)制梁段混凝土達(dá)到拆模條件后，開始拆除端模，隨后拆除內(nèi)模，最后拆除外側(cè)模板。

模板脫離過程如圖3 所示，外模脫離主要有以下步驟：1）：拆除模板各連接螺栓；2）：利用底模液壓系統(tǒng)頂升預(yù)制梁段上升約50mm；3）：利用油缸牽引外模系統(tǒng)，使其脫離混凝土面。

圖3 箱梁節(jié)段外側(cè)模脫離示意圖

3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

預(yù)制梁段混凝土澆筑完成，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)措施要符合當(dāng)時(shí)的季節(jié)變化。

①常溫季節(jié)施工養(yǎng)護(hù)。

常溫季節(jié)預(yù)制梁段采用自動(dòng)噴淋灑水養(yǎng)護(hù)。待混凝土澆筑完畢終凝后，開始在預(yù)制梁段頂板、腹板等部位覆蓋土工布，并使土工布保持濕潤，預(yù)制梁段未拆除前，模板表面采用人工灑水降溫。拆模后預(yù)制梁段吊入存梁區(qū)，采用循環(huán)水全自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，對(duì)預(yù)制梁段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。（如圖4 所示）

圖4 自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)照片

②冬期預(yù)制施工期間的養(yǎng)護(hù)。

為了加快拆模時(shí)間，同時(shí)避免溫差裂縫，滿足預(yù)制梁段達(dá)到吊裝所需的強(qiáng)度，在施工期間，預(yù)制梁段養(yǎng)護(hù)采用養(yǎng)生棚內(nèi)放置蒸汽設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。（如圖5 所示）

圖5 制梁臺(tái)座處養(yǎng)生棚結(jié)構(gòu)示意圖

3.6 梁段轉(zhuǎn)運(yùn)和存放

龍門吊工作方式包括豎向提升與縱向走行兩種。預(yù)制梁段經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到吊移強(qiáng)度后，安裝專用吊具，并由專人指揮，將預(yù)制梁段移至存梁區(qū)。根據(jù)預(yù)制梁段布置形式，在存梁臺(tái)座相應(yīng)位置劃線標(biāo)識(shí)節(jié)段存放區(qū)域，并根據(jù)節(jié)段號(hào)分類放置。節(jié)段箱梁堆存區(qū)設(shè)計(jì)為雙層存梁。（如圖6 所示）

圖6 節(jié)段梁存梁區(qū)

預(yù)制梁段存放應(yīng)嚴(yán)格遵循從下到上，重量遞減、后存先用的綜合原則。預(yù)制梁段存放時(shí)，存梁臺(tái)座應(yīng)放置橡膠墊塊。防止架設(shè)預(yù)制梁段提運(yùn)時(shí)，上、下層節(jié)段箱梁多次提運(yùn)，整孔預(yù)制梁段按每相鄰兩梁段堆存一層，同梁號(hào)的轉(zhuǎn)運(yùn)預(yù)制梁段應(yīng)存放在同一個(gè)地方。

3.7 預(yù)制梁段轉(zhuǎn)運(yùn)

預(yù)制梁段出場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)前，應(yīng)按設(shè)計(jì)檢查預(yù)制梁段幾何尺寸及梁體外觀質(zhì)量，外露連接鋼筋應(yīng)順直，預(yù)應(yīng)力孔道應(yīng)通暢，預(yù)制梁段各項(xiàng)檢查合格后，方可通過龍門吊吊裝至運(yùn)梁車。預(yù)制梁段吊裝至運(yùn)梁車后，采用緊線器配合鋼絲繩進(jìn)行梁體加固，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)。（如圖7 所示）

圖7 節(jié)段梁運(yùn)輸

4 施工注意事項(xiàng)

①預(yù)制梁段的模板采用定型鋼模，模板應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度等規(guī)范要求，底模、側(cè)模及翼緣板連接部位，采用圓弧模板過渡，表面平整度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

②梁體縱向鋼筋安裝時(shí)，應(yīng)預(yù)留足夠的長度，滿足濕接縫鋼筋連接要求。

③預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道，應(yīng)按復(fù)核后的設(shè)計(jì)坐標(biāo)精準(zhǔn)放樣定位，定位采用U 鋼筋加固，確保梁段拼裝時(shí)，各梁段連接處的預(yù)應(yīng)力管道平順。

④跨海預(yù)制梁段位于氯鹽L2 環(huán)境，梁體保護(hù)層厚度均≮5cm，綁扎墊塊扎絲的尾端，不得伸入保護(hù)層范圍；預(yù)制梁體與L2 接觸面的混凝土，采用涂刷防腐涂層，確保涂裝效果。

⑤在預(yù)制梁段澆筑混凝土過程中，應(yīng)隨機(jī)制作混凝試件，試件應(yīng)與預(yù)制梁段同條件養(yǎng)護(hù)，為預(yù)制梁段拆模、吊裝及后續(xù)施工提供強(qiáng)度依據(jù)。

5 結(jié)束語

預(yù)制梁段移動(dòng)支架拼裝箱梁的施工工藝，在我國高速鐵路建設(shè)中的應(yīng)用正在逐步推廣，正確掌握和應(yīng)用該預(yù)制施工工藝，不僅大大提高工作效率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約施工成本和工期，預(yù)制梁段質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響有砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁拼裝架設(shè)和鐵路運(yùn)營的安全，在預(yù)制梁段施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，確保施工質(zhì)量，對(duì)今后的相關(guān)項(xiàng)目施工質(zhì)量及過程控制具有一定的參考意義。