高速铁路连续梁施工技术分析与过程控制

肖宝海

（中铁六局集团天津铁路建设有限公司 天津 300232）

高速铁路连续梁施工技术分析与过程控制

肖宝海

（中铁六局集团天津铁路建设有限公司 天津 300232）

我国自20世纪80年代末期开始进行高速铁路的研究，至本世纪初开始建造，已过去二十多年的时间。桥梁作为高速铁路建设的关键性和控制性工程，其施工技术也伴随着工程项目难度的增加进入了一个新的发展时期。特别是预应力混凝土连续梁的使用已经获得了普遍的认可，成为了铁路跨越河流、公路的首选设计方案。本文以在建工程预应力混凝土连续梁作为实例，以施工技术分析为切入点，首先对预应力混凝土连续梁施工控制要点进行分解，然后提出施工过程中的关键工序，并针对现场易出问题进行技术分析，并提出相应的改进工艺和技术措施。

高速铁路 预应力混凝土连续梁 施工过程控制

1 工程概况

商合杭铁路水阳江特大桥工程全长15 km。施工范围内包含连续梁13处，8次跨越主要高速公路、铁路、省道、河道、河堤等特殊构筑物。设计技术标准为：设计速度：350 km/h；线路情况：双线，直、曲线，正线线间距4.6～5 m；轨道结构形式：CRTSIII型板式无砟轨道；设计活载：列车竖向荷载采用ZK标准活载。连续梁结构形式均为A m+B m+A m的标准三跨连续梁，其中最小中跨跨径为48 m，最大中跨跨径为128 m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，底板、腹板、顶板局部向内侧加厚，均按直线线性变化。桥面防护墙内侧净宽9 m，桥梁宽12.6 m，桥梁建筑总宽12.9 m。箱梁底宽6.7 m，顶板厚度在端支点处为0.635 m，按折线变化至0.385 m；腹板为直腹板形式；梁底下缘按二次抛物线变化。全桥共设4道横隔板，分别设于中支点和端支点处。横隔板设有孔洞，供检查人员通过。连续梁0#块采用支架现浇法施工，标准节段采用挂篮悬臂浇筑法施工，边跨直线段采用现浇法，合拢段采用吊架法施工。

2 预应力混凝土连续梁施工过程控制的意义

随着我国高速铁路的飞速发展，对施工过程控制的要求也越来越高。预应力混凝土连续梁作为目前使用比较广泛的桥梁形式，具有施工难度大、施工工艺较为复杂、对技术人员和现场施工人员的专业水平要求比较高的特点。因此加强施工中的过程控制，也成为了施工过程管理的重点及难点。在实际操作中，存在着诸多因素例如施工人员素质、材料、施工技术设备等等，这些都对工程质量存在着极大的影响。鉴于此种情况，一是要在施工前要认真审核图纸及设计文件，了解设计意图，尽可能的避免施工过程中的错误；二是针对重点部位、关键工序提出控制要点，制定相应的管控措施，在提高施工质量的同时，保证工程质量处于受控状态；三是对施工现场易出问题进行技术分析，并提出相应的技术措施；四是利用新技术、新工艺优化现场施工工艺，进一步保证施工进度、质量，解决施工中可能存在的问题。总之，要运用多方面手段加强对施工过程的控制，为工程的顺利开展提供有效的保障。

3 预应力混凝土连续梁过程控制要点

针对本工程连续梁多、设计标准高、施工难度大、过程控制要求高的特点，并结合项目现场实际施工情况，主要将过程控制要点总结为以下四个大方面：

一是影响结构物的安全方面，主要表现在混凝土的施工质量及预应力张拉的施工质量上；

二是影响结构物的耐久性方面，主要为混凝土钢筋保护层的厚度、混凝土的养护、预应力管道压浆质量和混凝土外观缺陷处理；

三是影响结构物外观方面，分别表现为混凝土的内饰外光、色泽均匀、轮廓分明等方面；

四是影响结构物线形方面，主要包含混凝土结构物的标高，线形控制，梁体的轴线控制等。

施工过程控制中还要重视安全确认和签认。项目负责人要每天对作业队人员进行确认，要按照现场公布的施工人员名单进行现场复核，尤其是跟班监控人员必须到位。相关人员检查完毕后现场签字确认。关键部位的关键工序设置关键工序标识牌，严格执行现场关键工序确认、签认制；现场关键工序要由总工程师与安全总监会同监理组长及专业监理工程师签名确认。同时要在连续梁施工现场设立检查记录本，检查工点时，要在记录本上签认。

4 对预应力混凝土连续梁关键工艺控制要点的技术分析

混凝土工程与预应力工程作为预应力混凝土连续梁施工的关键工艺，他们的过程控制是否成功将直接关系到工程实体质量能否达到设计要求和验收标准。我项目部结合施工现场经验，针对以上两项关键工艺，深入进行技术分析，总结出以下个方面的控制要点。

（1）混凝土浇筑的浇筑与振捣是连续梁施工过程控制的重点。

一是要根据混凝土的浇筑部位不同，选定不同的坍落度，对于底板位置处混凝土的坍落度要适当加大，保证在钢筋较密的情况下混凝土能够充分浇筑到位。

二是在浇筑过程中，要根据施工部位选择不同的下落高度，如果下落高度过高，混凝土中的水泥浆和石子便会产生离析现象；下落高度过低，无法保证浇筑密实，这些都将影响混凝土的整体浇筑质量以及后期梁体结构强度。

三是采取分层浇筑的方式，保证振捣深度。

四是控制浇筑时间，一方面要保证浇筑的连续性，防止第一层混凝土已经初凝，后一层混凝土还未浇筑的现象；另一方面尽量减少由于混凝土运输车辆或输送设备发生特殊状况或者其他技术因素造成的施工间歇，形成施工冷缝。

五是保证振捣质量。采用人工振捣时，要注意振捣半径，插入深度和振捣时间等关键点，特别对于支座附近及梁体形状不规则部位，要加强振捣，不得漏振。

（2）在预应力钢绞线穿束的施工过程中，金属波纹管道位置是否准确及钢绞线穿入时是否发生缠绕现象是施工过程的控制关键。如果预应力孔道未按照设计图纸要求进行预埋，一方面改变了连续梁预应力结构的整体受力状态，特别表现在含有曲线形式的孔道上。另一方面如果预埋位置不准确或者预埋半径不圆顺，则会造成孔道摩阻系数μ值和孔道偏差系数K值的增加，从而增大预应力孔道的摩擦阻力损失。所以预应力管道预埋位置的准确性直接影响所施加的张拉力能否满足设计要求，并且对构筑物在今后使用过程中是否会发生因张拉力施加不足而导致混凝土产生裂缝等“后遗症”都有着极大的影响。对于纵向及横向预应力钢绞线等有多根钢绞线组成的钢束，若发生缠绕现象，则会导致预应力施加时，钢绞线相互间发生摩擦，使得同一束中的钢绞线受力不均匀，增大了摩擦阻力，从而造成预应力损失过大的情况。

（3）预应力钢绞线张拉过程中实际的张拉控制应力是否可以达到设计控制应力的要求将直接影响到预应力张拉施工的成败，因此张拉控制应力的选用、计算和过程控制也成为了张拉中的控制重点。

首先是张拉控制应力的选用，一般的设计图纸给定的张拉控制应力为锚下控制应力，即钢绞线计算起始端的控制应力，未考虑到锚口及喇叭口处的损失，这就造成了实际张拉过程中预应力施加不足，导致构筑物在使用过程中出现下缘开裂的现象。因此在实际操作中，应选用锚外控制应力作为张拉控制应力。

其次是张拉控制应力的计算，选定控制应力后，要根据现场实验得到的锚口及喇叭口损失进行调整（在设计图纸中一般给定的损失值为6%），并通过公式“锚外控制应力=锚下控制应力÷锚口及喇叭口损失”计算得出实际操作时的张拉控制应力。

再次是预应力张拉过程控制，施工过程中普遍存在张拉控制应力越高越好的错误观点。虽然超张拉能够在一定程度上提高梁体的抗裂性，但是也正因为如此，预应力钢绞线在承受正常结构恒载和列车通过的动荷载时往往处于一种“超应力”状态。

通过实验发现，出现此种状态时的荷载与构筑物产生裂缝时的荷载水平相接近，在超过应力临界值时，就会对梁体的结构使用安全造成严重的、不可逆的危害。

（4）预应力钢筋张拉顺序及操作应严格按照设计图纸的要求进行。尤其是位于曲线处的连续梁，在张拉过程中可能会出现梁体内、外两侧边缘拉应力过大的现象，这样将导致梁体预应力最密集的腹板位置处产生裂纹，影响工程质量。因此要求在张拉时必须同步、对称的进行，且优先张拉靠近梁横截面形心处的钢绞线。对于边跨及中跨处的长钢绞线，由于预应力管道长度较一般节段要长，为躲避互相间的空间位置，一般会存在平弯及竖弯的现象，无形中增加了钢绞线的转角θ，摩擦力增大，由张拉端向钢绞线中心的预应力损失也随之增加，在此种情况下，可采取超张拉的方式补足张拉应力。但一定要杜绝在施工出现因为千斤顶、油压表等施工设备自身缺陷带来的人为操作失误。

（5）预应力管道压浆作为预应力钢绞线张拉施工的后续工作，起到了一个承上启下的关键作用，对它的过程控制主要有以下两个方面。

一是压浆的及时性。按照《铁路混凝土工程施工技术指南》[铁建设（2010）241号]和《铁路后张拉法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》的要求，在张拉完成后48小时内即进行管道压浆。张拉后的钢绞线犹如人体皮肤的毛孔，处于一种张开的状态，碳元素分子间的间隙增大，此时存在于空气中的水分子和腐蚀性元素最易侵入钢绞线的“体内”，从而加快钢绞线的锈蚀速度。在此时进行管道压浆施工，可很好的预防预应力钢绞线的锈蚀。

二是预应力孔道压浆是否饱满。管道压浆后，由于水泥浆凝固后，体积收缩，将预应力钢筋紧紧包裹在其中，产生握裹力，这也是其与梁体已浇筑混凝土能够视为匀质结构的原因。若压浆不饱满，则无法充分的产生此种握裹力，而管道内由于仍保留有一部分气体，会继续腐蚀预应力钢筋，导致已产生的握裹力逐渐失效，降低预应力效应。

5 针对关键工序的改进工艺

时至今日，随着项目工程难度的增加已经有很多新技术，新工艺被不断应用到工程建设中来。很多传统的施工工艺已经不能满足高速铁路建设的要求。对此我项目部针对连续梁施工过程中容易出现的问题进行了深入的分析，改进了施工工艺，保证了工程实体质量。

5.1 0#块混凝土支座位置处混凝土振捣工艺改进

主跨72 m连续梁0#块长度9 m，宽度12.6 m，施工面积小，且底板、腹板及顶板钢筋密集，振捣难度大，容易造成个别部位混凝土振捣不密实和漏振的问题。传统施工工艺为在箱室内模板处进行人孔预留，使振捣人员进入模板内部对支座位置处的底板及腹板混凝土进行振捣。通过对设计图纸的反复审核和施工现场调查，发现由于钢筋太过密集，施工人员根本无法进入内部进行振捣。因此将原工艺改进为横隔板及腹板中间区域的底板混凝土采用人工手持插入式振捣器振捣，并根据梁体钢筋及预应力筋分布情况，采用Ф50插入式振捣棒振捣；在横隔梁处因钢筋分布较密，则需采用Ф30振捣棒振捣。支座处底板及腹板则采用插入式振捣棒+附着式振捣器相结合的振捣方式，首先在0#块支座上方突出部位钢模板处每侧开3个孔，利用Ф50或Ф30插入式振捣棒振捣，然后在支座两侧模板上每隔一定距离布置附着式振捣器进行对死角部位的混凝土进行辅助振捣，并在箱室内腹板内模处预留观察孔，设专人时刻观察混凝土振捣质量。改进后的工艺很好的保证了支座位置处钢筋密集区域混凝土的振捣质量，极大地减少了由于混凝土振捣不密实造成梁体表面蜂窝麻面的现象。

5.2 预应力孔道压浆三通管工艺改进

连续梁块段中含三种预应力筋，分别为纵向预应力筋、横向预应力筋、竖向预应力筋。其中横向和竖向预应力筋线型为直线，且竖向预应力筋底部与上部增设压浆管，能保证压浆质量。但纵向预应力筋线型为直线与弧线构成，且无任何质量保证措施。通常情况下压浆时，当排气孔流出的浆液与进浆口均匀一致时，需要关闭排气孔，然后再继续压浆，最后持压5 min。对于直线或者“凹”形管道，可以保证压浆的饱满度。对于“凸”型管道而言，正常压浆时管道最高点处就存在浆液空白区。存在注浆质量缺陷时会出现锚头应力集中和随时间推移的预应力损失现象，且会改变梁体的设计受力状态，降低桥的承载力，从而影响桥梁的使用寿命。在管道最高点处增设三通管的方式可加强对于“凸”型管道的压浆质量控制。三通管采用比波纹管大一号长度30 cm不锈钢铁皮管，在铁皮管上开直径Φ2 cm圆孔，在圆孔上焊接内径2 cm，壁厚2 mm,长15 cm钢管，形成“三通”形状。

安装过程中，将波纹管穿入大一号的铁皮管中，并在对应的三通口处对波纹管进行开孔，然后用专用压浆管连接三通管顶部钢管，并引至梁面标高以上，并做好标记，最后用胶带将波纹管和三通管接头处绑扎连接牢固，确保砼浇筑过程中不松动、不漏浆。采用三通管后，上拱形预应力管道内无压力死角，利用压力可将压浆料 充满管道，保证预应力管道压浆质量，从而保证预应力钢绞线的施工质量。

6 结语

施工过程控制是一个系统工程，作为同时兼具技术性、协调性和持续性的一项重要工作，必将贯穿于整个施工过程中。由于施工阶段会受到多种因素的影响，因此要想有效的实施过程控制，就必须密切结合施工现场实际，保证重点部位和关键工艺控制的有效性，加强每一道环节的施工管理；对于过程中出现的问题，及时采取对应措施或改进原有施工工艺，只有这样才能保证工程的实体质量处于可控的状态。

[1]马成强,陈刚强,郑文魁.钢箱纵梁式挂篮在厦深铁路连续梁施工中的应用[J].施工技术,2012(12)

[2]谢进权.联体挂篮施工技术在铁路连续梁施工中的应用[J].智能城市,2016(5)

Technical Analysis of and Process Control in Continuous Beam Construction of High Speed Railway

XIAO Bao-hai

(China Railway Six Group Tianjin Railway Construction Co., Ltd Tianjin 300232)

From the end of 1980s, China began to study the high-speed railway. It has been more than 20 years since the high-speed railway construction began at the beginning of this century. Building bridges being the key and control project of high speed railway construction, the bridge construction technologies enter a new period of development as the difficulty of engineering projects increases. In particular, the use of prestressed concrete continuous beams has been widely recognized and has become the preferred scheme for railways to go across rivers and highways. Taking the prestressed concrete continuous beam in ongoing projects as an example and its construction technology as the cut-in point, the paper firstly deals with separately the key points of the construction control of prestressed concrete continuous beams, and then proposes the key steps in the process of the construction. In addition, it provides technical analysis on the common problems at workplace and puts forward relevant measures to improve the process and the techniques.

high-speed railway prestressed concrete continuous beams construction process control

A

1673-1816(2017)02-0045-05

2016-06-29

肖宝海（1972-），男，工程师，研究方向桥梁工程。