高速鐵路專線常用預(yù)制箱梁施工技術(shù)

摘要：由于高速鐵路預(yù)制箱梁主要采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式，導(dǎo)致箱梁實(shí)際起拱度不足。為解決箱梁相關(guān)問題，提出了一種高速鐵路專線常用預(yù)制箱梁施工技術(shù)。該技術(shù)施工流程是安裝箱梁預(yù)制模板底模、外模、內(nèi)模與端模，綁扎鋼筋并吊裝入模后，澆筑振搗混凝土，混凝土成型后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿，以此完成高速鐵路專線常用預(yù)制箱梁施工。實(shí)例結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力張拉完畢后箱梁實(shí)際起拱度在9.09～9.93mm之間，與設(shè)計(jì)預(yù)期值誤差未超過5%，證明了該預(yù)制箱梁施工質(zhì)量良好，可以為同類型的箱梁施工提供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)制箱梁；模版；預(yù)應(yīng)力張拉；振搗

0" "引言

時(shí)至今日，在我國高速鐵路專線項(xiàng)目中，預(yù)制混凝土箱梁因其跨越能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)變形小以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為我國高速鐵路橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)的首選施工技術(shù)。我國高速鐵路專線混凝土橋梁初期主要采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的施工技術(shù)，以橋址為施工場(chǎng)地進(jìn)行混凝土的現(xiàn)場(chǎng)澆筑。不僅對(duì)正常行車造成嚴(yán)重阻礙，甚至?xí)硪欢ǖ沫h(huán)境與噪聲污染，已經(jīng)無法滿足我國構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展要求。因此，交通影響小、資源利用率高的混凝土預(yù)制箱梁，被廣泛應(yīng)用于我國高速鐵路專線工程。

預(yù)制箱梁已成為我國高速鐵路橋梁建設(shè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。但是，在預(yù)制箱梁施工過程中，由于施工工藝不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用中發(fā)生裂縫等缺陷，從而引發(fā)交通事故。因此，本文針對(duì)高速鐵路專線常用預(yù)制箱梁施工技術(shù)進(jìn)行深入研究，為提升預(yù)制箱梁施工質(zhì)量做貢獻(xiàn)。

1" "高鐵專線常用預(yù)制箱梁施工技術(shù)設(shè)計(jì)

該施工技術(shù)主要由預(yù)制模板施工、鋼筋施工、混凝土施工以及預(yù)應(yīng)力施工這幾個(gè)關(guān)鍵工序組成。

1.1" "模板施工

1.1.1" "準(zhǔn)備工作

首先進(jìn)行預(yù)制模板的安裝施工[1]。安裝之前對(duì)各段模板進(jìn)行檢查，是否存在凹凸變形或者劃痕等缺陷。安裝預(yù)制模板前，需要先確定安裝誤差。各部位的安裝尺寸允許誤差如表1所示[2]。

1.1.2" "安裝要點(diǎn)

為保障安裝效果，本文采用分段安裝的形式，主要包括底模、外模、內(nèi)模以及端模的安裝。安裝過程中以焊接的方式進(jìn)行各段模板的連接，并在模板表面涂刷隔離劑，以此提升混凝土澆筑質(zhì)量。

針對(duì)需要反拱的預(yù)制模板安裝，要確定模板的反拱位置和程度，再對(duì)待安裝的預(yù)制模板下方的支撐點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，使其能夠達(dá)到所需的反拱效果。

1.1.3" "安裝后檢查

當(dāng)各段模板安裝結(jié)束后，對(duì)模板平整度、外觀以及連接處進(jìn)行檢查。預(yù)制模板各組件完好且齊全，無任何缺陷、變形等現(xiàn)象，檢查合格后才可進(jìn)入下一道工序。

1.2" "鋼筋施工

1.2.1" "準(zhǔn)備工作

在澆筑箱梁的混凝土結(jié)構(gòu)之前，要在工廠車間完成箱梁結(jié)構(gòu)中鋼筋半成品的加工[3]。本文主要采用鋼筋切斷機(jī)、對(duì)焊機(jī)等設(shè)備進(jìn)行鋼筋加工制作。

在對(duì)加工后的鋼筋質(zhì)量檢查合格后，通過運(yùn)輸車將鋼筋半成品運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。運(yùn)輸過程中嚴(yán)格控制鋼筋質(zhì)量，避免鋼筋出現(xiàn)變形、翹曲、折痕等缺陷，并將鋼筋按不同編號(hào)分類堆放在施工現(xiàn)場(chǎng)。

1.2.2" "鋼筋綁扎

材料準(zhǔn)備齊全后，開始鋼筋整體結(jié)構(gòu)的綁扎。由于高速鐵路專線箱梁整體結(jié)構(gòu)采用的鋼筋數(shù)量極大，為確保鋼筋綁扎位置的精確性，將現(xiàn)場(chǎng)箱梁鋼筋籠在胎具上整體綁扎后，整體一次性吊裝進(jìn)入模板。

在綁扎箱梁結(jié)構(gòu)的鋼筋時(shí)，分別對(duì)綁扎胎具的高程進(jìn)行測(cè)量，以此控制鋼筋處于同一水平面上。按照事先定位結(jié)果，在胎具上進(jìn)行鋼筋的綁扎。

1.2.3" "鋼筋吊裝

當(dāng)鋼筋綁扎完畢后，采用專用吊具將鋼筋依次吊裝入模[4]。鋼筋結(jié)構(gòu)起吊時(shí)撓度需要在1/270之下，不可以將吊鉤直接掛在鋼筋上，避免破壞鋼筋結(jié)構(gòu)。

吊裝過程中及時(shí)注意鋼絲繩是否發(fā)生斷絲等現(xiàn)象，如果出現(xiàn)任何變化需要停止吊裝。將問題解決后，再緩慢吊裝鋼筋籠至預(yù)制模板中。

1.3" "混凝土施工

1.3.1" "確定混凝土配比及澆筑順序

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試配及優(yōu)化后，確保箱梁混凝土處于最佳配合比，從而保障混凝土成型的質(zhì)量[5]。根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定混凝土的澆筑順序。

本文主要采用腹板-底板-頂板的順序進(jìn)行混凝土澆筑。這可以確保預(yù)應(yīng)力管道底斜角位置混凝土澆筑最為集中，且底板無需二次澆筑。這種澆筑順序不僅有利于節(jié)約施工時(shí)間，而且可以通過上浮返漿量，檢查混凝土是否澆筑密實(shí)?；炷翝仓樞蚴疽鈭D如圖1所示。

1.3.2" "混凝土澆筑

在高速鐵路專線預(yù)制箱梁實(shí)際施工中，采用多臺(tái)HBT60輸送泵，按照?qǐng)D1所示順序進(jìn)行混凝土的澆筑[6]。同時(shí)配合布料桿，以水平分層的工藝左右對(duì)稱進(jìn)行同步澆筑。從箱梁兩端向中間同時(shí)澆筑混凝土，以防止?jié)仓^程中混凝土漿液集中在錨板處，影響錨板受力。

1.3.3" "混凝土振搗

在混凝土澆筑過程中，需要同步開展振搗作業(yè)。在底板澆筑過程中，利用插入式振搗棒振搗，采用平板式振搗器加強(qiáng)振搗，防止混凝土成型后出現(xiàn)空洞現(xiàn)象。在腹板澆筑過程中，腹板混凝土振搗以插入式振搗為主，附著式高頻振搗器為輔助。澆搗結(jié)束后等待混凝土冷凝成型。在混凝土成型后，為避免混凝土發(fā)生開裂等問題，通過土工布覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤。

1.4" "預(yù)應(yīng)力施工

預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)力施工主要包括兩個(gè)步驟：預(yù)應(yīng)力張拉施工和壓漿施工。

1.4.1" "預(yù)應(yīng)力張拉施工

預(yù)應(yīng)力張拉施工需分別在預(yù)制梁體上進(jìn)行預(yù)張拉、初張拉以及終張拉這3個(gè)階段的張拉作業(yè)。以YC300型千斤頂作為張拉設(shè)備，并配套1.5級(jí)的壓力表對(duì)張拉力進(jìn)行標(biāo)定。張拉前將承壓板面清理干凈，將錨具逐一清洗。梁體端模拆除后，傳入鋼絞線，再安裝工作錨，且鋼絞線穿過工作錨，不能發(fā)生交叉扭結(jié)現(xiàn)象。安裝限位板與千斤頂，安裝方法和錨具一致。

開始正式張拉作業(yè)時(shí)，控制千斤頂按照設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉應(yīng)力，沿預(yù)應(yīng)力筋軸線緩慢且均勻地進(jìn)行張拉。張拉過程中，對(duì)鋼絞線伸長值進(jìn)行及時(shí)的校核。如果鋼絞線發(fā)生滑絲、損壞等問題，需要及時(shí)停止張拉并檢查。

1.4.2" "壓漿施工

在預(yù)制箱梁的預(yù)應(yīng)力筋束張拉結(jié)束后，將外露多余的鋼絞線切除。經(jīng)24h后觀察無滑絲、斷絲現(xiàn)象后，在終張完成后的48h之內(nèi)進(jìn)行管道壓漿作業(yè)。

為提升預(yù)制箱梁鋼絞線的防腐性能，利用硅酸鹽水泥、粉煤灰、骨料、減水劑、膨脹劑等原材料配制漿液。本文采取真空輔助壓漿工藝，沿管道進(jìn)行壓漿。在孔道一端通過真空機(jī)將內(nèi)部空氣排出，另一端以連續(xù)式的方式注入漿液，保障一次壓漿完成。當(dāng)管道內(nèi)注滿漿液時(shí)，讓漿液在0.5～0.6MPa壓力下持壓3min，確保管道出漿濃度和進(jìn)漿濃度相同。

2" "實(shí)例分析

2.1" "工程概況

某高速鐵路專線工程中跨海大橋項(xiàng)目是我國中長期鐵路規(guī)劃網(wǎng)中的關(guān)鍵組成部分，其箱梁梁長32.6m，底板寬度5.3m，高度2.686m，混凝土采用C50級(jí)別。

本次工程綜合考慮預(yù)制箱梁的工廠化與機(jī)械自動(dòng)化需求，將鋼筋作為一個(gè)整體運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綁扎與吊裝，然后按照文中上述內(nèi)容所設(shè)計(jì)的施工技術(shù)，進(jìn)行預(yù)制箱梁的施工。

2.2" "起拱度分析

在預(yù)制箱梁施工結(jié)束后，為充分掌握箱梁整體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，需要對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉后的梁體實(shí)際起拱度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將其和設(shè)計(jì)預(yù)期值進(jìn)行對(duì)比，從而判斷本次預(yù)制箱梁施工效果。

2.2.1" "起拱度計(jì)算

梁體起拱度的作用是為高速鐵路橋梁提供平順行車的條件。本文結(jié)合《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對(duì)混凝土橋梁起拱度的相關(guān)規(guī)定，提出本次高速鐵路專線預(yù)制箱梁起拱度的理論計(jì)算公式：

δ=（M×L2）/[E×I]-δr" " " " " " （1）

式（1）中：M表示彎矩；L2表示梁的跨度；E表示彈性模量；I表示截面慣性矩；δr表示由反拱效應(yīng)引起的起拱度降低值。

根據(jù)式（1）計(jì)算，即可求出本次高速鐵路專線常用預(yù)制箱梁施工中，梁體理論起拱度為9.51mm。

2.2.2" "起拱度對(duì)比

在此基礎(chǔ)上，在施工現(xiàn)場(chǎng)的箱梁底板中心線上布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，并選取10個(gè)具有代表性的梁體起拱情況監(jiān)測(cè)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表2所示。從表2數(shù)據(jù)可以看出，本次施工結(jié)束后，該預(yù)制箱梁各梁體的實(shí)際起拱度在9.09～9.93mm之間，與利用式（1）計(jì)算的理論值9.51mm十分接近。由此可以說明，本文設(shè)計(jì)預(yù)制箱梁施工技術(shù)是有效且正確的，箱梁實(shí)際起拱滿足設(shè)計(jì)預(yù)期，可以保障箱梁施工質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)安全。

3" "結(jié)束語

本文主要研究了高速鐵路專線常用預(yù)制箱梁施工技術(shù)，文中對(duì)預(yù)制箱梁施工中幾個(gè)關(guān)鍵步驟：安裝預(yù)制模板、綁扎與吊裝鋼筋、澆搗混凝土、預(yù)應(yīng)力施工進(jìn)行了詳細(xì)分析，并通過工程實(shí)例驗(yàn)證了設(shè)計(jì)施工技術(shù)的可行性與可靠性。

采用預(yù)制箱梁施工技術(shù)設(shè)計(jì)施工，不僅可以加快施工速度，降低混凝土收縮徐變對(duì)箱梁整體結(jié)構(gòu)的影響，而且工后箱梁結(jié)構(gòu)具有剛度大、變形小等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合工程施工實(shí)例，詳細(xì)探討了高速鐵路專線常用預(yù)制箱梁施工技術(shù)，可以為同類型的箱梁施工提供參考。

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