高铁简支箱梁的施工工艺分析

文／廖日进 中铁十一局集团桥梁有限公司 江西鹰潭 335000

引言:

随着我国社会和经济的发展，交通运输的重要性与日俱增，而高铁工程对城市的发展起着举足轻重的作用。21世纪后，随着我国桥梁技术的不断提高，预应力混凝土施工技术日趋成熟，预制箱梁在实际生产中得到了广泛的应用。由于环境的原因，一些施工工艺要按具体的工程情况来进行，而箱梁的预制技术覆盖面很大，所以要对其进行质量管理。本文通过一个实例，从稳定性和安全性的角度，对箱梁的施工工艺进行了简单的探讨。

1.施工工艺

1.1 箱梁预制控制测量

为保证预制后箱梁的线型、底模、侧模、端模等方面的高精度，采用全站仪、精密水准仪进行多次测量，并配有鉴定钢尺，对各模板、控制点的坐标及高程进行复查，以满足下列要求：

（1）中心线与两座测量塔的连线应一致。（2）端模与两个测量塔的连线呈90°角。（3）下模高度达到了设计的预拱度。（4）侧模的三维坐标符合设计的需要。

1.2 钢筋骨架绑扎

（1）梁体结构包括下腹筋和顶板。钢筋的交接处用钢丝固定，除非有特别的设计要求，否则横梁内的箍筋必须垂直于主筋。箍筋的端部要向里弯，箍筋的拐角处和钢筋的交接处要用结实的绑扎固定。在横梁上，箍筋的连接（弯钩连接）应该在横梁上交叉排列。用于加固的钢丝应向内弯曲，不可伸进防护层。（2）将梁体的钢筋骨架固定在绑扎平台上，根据钢筋骨架中的钢筋间距和钢筋的直径，采用角钢切割切口对钢筋进行定位。预应力钢管中的定位钢筋之间的间隔不得超过500mm。（3）钢筋骨架的绑扎，应严格按图纸的要求进行。钢筋接头的绑扎一般规定：①钢筋弯曲角度和纵向分布筋交点必须进行绑扎；②下边缘的尺寸箍筋接头需交叉捆绑；③剩余的每个交会处可以使用“梅花”捆绑；④绑扎位置要牢固，如果有断裂的扎线，必须重新捆扎；⑤为了确保钢筋骨架在绑扎后不发生变形，必须将各节点进行“八字形”捆绑。（4）底腹筋和顶板钢筋采用整体绑扎，首先将底板和腹板的钢筋进行绑扎，再进行顶板钢筋的绑扎。梁体钢筋最小净护层厚度为35mm，顶板顶部为30mm，而钢筋末端不能伸进防护层，在各预留孔处增加相应的螺旋筋，在梁上的泄水孔、悬孔处可以适当地移动，增加螺旋筋和斜置的井字筋来加固。（5）在吊装、安装和浇注混凝土时，绑扎和焊接的钢筋骨架不得出现变形、开焊或松动。

1.3 模板工程

箱梁侧模分段制作，装配完成后，将其连接为一体，采用固定底模和固定侧模。箱梁内部模具分节拼装，整体吊装，用液压传动和螺旋支承进行拆卸、装配。在浇注混凝土时，全内模具由台车上的螺旋支撑杆支撑，待混凝土达到脱模强度后，将带轮的台车放入钢轨，由吊车将内部模具分段卸出。

1.3.1 预装配

在安装模板之前，要注意模板板面是否平整并将模具中的杂质清理干净；对振动机托架和模板的焊接接头进行检查，如果有裂纹，应及时补焊，修理合格。检查端模上的锚垫是否正确、完整、牢固；桥梁固定预埋件的安装是否符合要求；对桥墩衬垫和防落梁的预埋板进行定位，并对其进行定位及检测。在模板与混凝土的界面上使用脱模剂，脱模剂可用工厂生产的脱模剂，禁止使用废机油、柴油混合料作为脱模剂。涂抹脱模剂时要注意油量要少，要均匀，不能漏涂，而且不能在板面上堆积。检查吊运模板所需要的吊具、销和钢丝绳是否安全、完好；检查模板安装所需要的各种连接件、紧固件。

1.3.2 下模具的装配

安装底部模具时，应按设计要求和制梁的实际条件设定预留的压缩量和倒拱，而反拱的大小则通过在下模与制梁台底座预埋件之间的钢垫板来调整。预留的反拱数值为二次抛物线。底模具清洁：将底部模具板上的杂物清理干净。检查底部模具两侧的燕尾橡胶密封条，并将其替换或修复。检查底模的倒拱和平整程度；支架板必须保持平整，四个支架板的相对高度偏差不能大于2mm。

1.3.3 边框固定

侧模的安装过程为：侧模清理、涂脱模剂、用可调撑条调整侧模的角度、旋紧螺杆使侧模和下模压紧、调整支脚支承使侧模板紧固一打紧子母楔形、检查侧模的安装尺寸。将螺旋撑杆置于侧模具的底部，调节侧模具的高度；将侧向模具的外脚和工作台的可调节的支撑杆连接在一起，从而调节侧向模具的角度；侧模具采用子母楔紧固，将侧模具压紧；侧模竖起后，应对侧模具进行以下尺寸的检验：桥面宽度、腹板宽度、桥面高度（跨中、横截面1/4、截面3/4）、桥面板下板的平整度等。

1.3.4 内部水力模具的安装

内模具的安装过程是：先将内模组装好，再把内模的接缝和表面的灰砖清理干净，然后用石膏胶粘在凹槽上，检查调整模具的形状，涂上脱模剂，然后将内模整个吊起到底座上的钢筋框架内，再把台车的螺丝撑杆固定在预留孔里，将内模固定在底部模具上，最后进行检验和验收。内模具的装配由内模具组装而成。

将液压内模具分段吊装至内模具装配台座，清理所有接头和表面的水泥浆料，并将内部模具组装为一体，并用胶带将裂缝黏合。检查校正后的内模具的外形，如果超过标准，需要用调整支架进行调整。梁体钢筋完成后，在基板上预留排水孔进行PVC 管材的安装，在PVC 管材与钢筋发生碰撞时，可以对钢筋的位置进行适当的调整。利用2 台50t 龙门起重机，将内模整体吊装至工作台，将台车螺杆撑杆在预留的排水孔中。

1.3.5 端头固定

端模的安装过程是：模板清洗、整理、涂上脱模剂、安装锚垫板、内模到位、上模，以及上模、下模、内模的连接、紧固。将模具表面的灰泥清除干净，并均匀地涂上隔离剂。安装锚垫板，将其固定在模板表面，并适当地安装各种类型的锚垫。在起升端模具时，应使模具保持竖直，在端模关闭之前，将抽吸管逐个从锚垫板上穿出。两端模具的运动要同时进行，以防差别太大和猛顶力撬把抽拔管挤压变形。在端模就位后，将其与侧模、底模、内模进行连接、紧固。

1.3.6 拆模

在箱梁拆除过程中，钢筋混凝土强度必须满足设计规范，在没有特别说明的情况下，其强度必须大于设计强度的60%。在拆除模具时，梁的混凝土芯部与表层、表层温度与环境温度相差不应超过15℃，同时还应确保构件的棱角完整。在环境温度小于0℃时，必须在表面混凝土表面降温到5℃以内才能拆卸。在高温或强风干燥的季节，要进行适当的维护。

拆模的步骤：松开扣件、拆卸端模、松脱外模、逐节移动内模、堵住预应力孔。端头脱模：在脱模之前，内模具与混凝土分离，侧面模具已经松动；拆卸端模上的锚垫板的连接螺栓；用5t 液压千斤顶在端模下部左、右两侧进行脱模；施工过程中要保持同步，避免梁体磕伤；用50t 龙门吊从内模、侧模上吊起端模。

拆卸内模：拆掉内模支撑杆，将模板固定在自由位置，将两边的下部的模板压缩，然后将两边的上部的模板压缩。拆卸内模纵梁下的千斤顶防护罩，将内模压缩后的内模整体下落，内模纵梁支撑轮与导轨梁接触。把梁末端的钢轨延长到一个内部模具的长度。使用吊车将内部模具拉出。钢轨梁千斤顶供给油，带动梁的支撑轮架转动，直至支撑轮与混凝土表面接触。使用吊车将钢轨横梁拉出。

侧向模具：拆卸子母楔；旋松螺钉和斜撑，将侧向模具向外转动，脱离混凝土。

1.4 混凝土浇筑

1.4.1 浇筑时应注意的问题

（1）混凝土模板的温度为5 ～35℃（开箱梁浇注）；模具的入模温度为5 ～30℃（每批次100m3），入模时的气体含量控制在2%～4%（每批次50m3）。（2）梁的混凝土浇筑程序：总体上是“先下腹板倒角，再下腹板，再上腹板，最后顶板”；总体原则是“从一端到另一端，左右对称，斜向分段，水平分层”。采用2 台布料机对称布料，连续浇筑，采用横向分层法，分层振捣，分层浇筑，每次浇筑厚度不大于30 厘米，前后两层混凝土之间的间隔不能大于90 分钟。在浇筑两侧腹板混凝土时，应同时均匀地进行腹板混凝土的浇筑，以避免两侧混凝土高度差异，导致模板位移等。筑桥面板浇筑完成后，浇筑面板混凝土。

1.4.2 试样的制作

箱梁在浇筑混凝土时，按照要求，从箱梁底板、腹板、顶板随机抽样，并在相同的情况下进行强度、弹性模量的试件；施工试件随梁养护，28 天的标准件按照要求制作并按照规范进行养护；采用28d 标准蒸汽养护法，先随梁后标准养护，共28 天。在浇注一孔梁时，必须制造14组以上的强度试件（1 组作为拆模基础，3 组作为初张拉基础，最终张拉值3 组，终张拉备用试块1 组，28d 的抗压强度6 组）。

每浇注一孔梁，制作4 组弹性模量试件，三组终张拉，一组28 天标养试件。

1.5 预应力张拉

1.5.1 预应力张拉条件

在钢筋混凝土强度达到设计强度标准60%时，将内模拆掉，在不移动外模的条件下进行张拉局部预应力。张拉的数量、位置和张拉值均满足设计的要求。

初张拉：在钢筋混凝土强度达到设计强度标准80%，并将模板拆除后，才能进行初始张拉。先张拉后梁才能从平台上吊起。张拉的数量、位置和张拉值均满足设计的要求。

终张拉：在张拉前实施混凝土强度、弹性模量和混凝土龄期“三控”，即张拉前混凝土强度和弹性模量满足设计指标，龄期不低于10 天，在张拉中实施张拉应力和应变“双控”，即张拉时以油压计读数为主，以钢绞线的伸长值作为试验依据。

1.5.2 张拉质量要求

每根梁的断丝和滑丝的数目不能超过预应力钢丝总丝数的0.5%，而且不能在梁的同一侧，一根钢丝绳的断丝也不能多于一根。否则，松绑或换锚。在对滑丝断丝造成的反复张拉时，同一束钢绞线束的使用次数最多不能超过3 次，如由于丝滑造成的钢绳和锚具出现了明显的划痕，则应予以替换。固定后，夹板露出2-3mm，并对齐，不能错位。并在夹片与锚圈、夹片与钢绞线的接合处做了记号，24h 后，观察是否有夹片跟进和钢绞线的收缩。钢丝绳的收缩率不超过6mm。在最后的纵向预应力完成后，梁身的弹性上拱是在梁的基础上进行的。在考虑了悬臂架自重对计算结果的影响后，实测上拱值不应超过设计值的1.05 倍。

1.6 箱梁的吊装与储存

（1）起吊，存梁，运输支点在不同工作状态下，梁体的起吊位置和支承间距应符合以下规定：吊点设置在梁端的腹板内，吊点面积应大于460x380mm，吊点的位置应满足图纸的要求。存梁支点设于梁腹板下，与梁端间距＜1.5m，运输支点设于梁腹板下，距梁端距离＜3.0m。（2）存梁、吊装及场内运输梁体在进行了初张拉后，就可以离开制梁台，最终张拉完毕，管内浆料强度达到设计强度，才能进行梁的施工。场地移动梁采用900t 轮胎式运输机进行横梁的移动。箱梁上桥的方法是由2 台450t 的提梁机提梁上桥。900t 轮式运输机在移动梁时，采用专用的吊梁装置，将吊梁装置安装在预制桥的开孔上，确保八根吊梁的孔位都是安全的。在梁吊起存梁平台支撑面（一般为20-30mm）时，应暂停吊梁，直到检查确定各部位没有任何问题，梁体未发生倾斜（侧倾低于2%）。当吊杆升高到某一水平时，由两台龙门起重机或搬运机沿着龙门吊走行线或横梁通道，使龙门吊的走行速度不超过5m/min，龙门起重机或搬运机在行走时，其走行机构应由专门的人员进行监测，一旦出现问题，及时用对讲机通知驾驶员采取相应的措施。当吊梁移动就位后，将箱梁平稳地放下，放在存放梁台或运梁车上。在搬梁时，要派人确认箱梁的支撑位置和箱梁的倾角，如果超过了极限，就需要重新进行吊装。

在存梁、吊装、运输时，要确保各支点或支点的受力均匀，以确保在运输和存梁时，每个支点的反力值与四个支点的反力平均值不大于±10%，四个支点的不平度不大于2mm。

2.箱梁预制质量管控

结合日常生产中出现的问题及应对解决措施总结控制措施如下：

2.1 模板除锈打磨措施

（1）箱梁模板打磨前，应先对模板表面喷涂水泥浆，再采用角磨机进行打磨除锈。（2）使用棉纱或干净的土工布搽除表面油污、水泽和灰尘，直至擦拭时模板表面没有黑色油污、灰尘。（3）然后均匀涂刷脱模剂，脱模剂不得出现流痕，也不得漏刷。

2.2 钢筋加工、绑扎质量控制措施

（1）钢筋加工必须按照设计图纸尺寸进行加工，并且将加工合格后的钢筋按照区域进行存放，标识清楚，尤其是变截面处的钢筋，必须做到一一对应，确保现场钢筋绑扎位置准确无误。同时，安排专人对每一批成品钢筋进行定期定量抽检，确保钢筋加工质量。（2）预应力定位网片制作，首先按照设计尺寸，制作定位网胎具，焊接过程中要求工人按照胎具预留卡槽进行整体焊接，预应力孔道控制尺寸误差±2mm。钢筋绑扎时在模板上标记出定位网安装位置，工人安装时按照标记位置安装定位网片。（3）梁面预埋竖墙、防护墙钢筋绑扎，应在端头模板上定位好竖墙、防护墙钢筋的绑扎位置然后采用4mm 钢丝绳和紧丝器连接两端头定位点拉紧钢丝绳，每隔1m 设置一个定位筋并控制好其高度，在定位筋侧部绑扎一根ф16 直钢筋用来控制竖墙及防护墙钢筋的顺直不变形。

2.3 预埋件质量控制措施

（1）接触网支座和下锚拉线预埋，根据设计图纸选择基础位置、类型，采用自制三层定位胎具，制作预埋件；对预埋螺栓涂抹黄油并套入保护套管，避免混凝土浇筑时对预埋螺栓造成损伤，测量出预埋件位置，绑扎牢固，保证加工精度，杜绝侵限。（2）梁面预埋套筒应安装塑料保护套，避免混凝土浇筑时，套筒内进入混凝土，还可以很轻松地找到预埋套筒位置，方便后期施工。（3）吊装孔防偏位措施，根据吊装口尺寸位置，制作预埋件定位胎具，把预埋件固定在胎具上，避免混凝土浇筑时出现偏位。（4）泄水管设置加固措施，先在模板上安装螺栓，再采用螺杆对预埋泄水管进行固定，混凝土浇筑时，保证其位置及垂直度。

2.4 支座防空响措施

（1）在支座板涂刷环氧树脂然后在环氧树脂表面均匀布置一层3mm ～5mm 的碎石，使钢板表面变得粗糙，增加混凝土对支座板的黏结力，使该处混凝土密实，减小混凝土与支座板之间的缝隙。（2）在支座预埋钢板顺桥向4 个支座预埋板中心向两边间距100mm 放置5 根长700 的Φ12 钢筋，以利于底腹板钢筋在吊装入模后不与支座板锚固筋及支座预埋板接触产生干扰，钢筋在放置时应规整，以防和梁体钢筋发生冲突。

2.5 拆模、移梁控制措施

（1）梁体混凝土浇筑后，按要求在梁体端、跨中、箱内等位置埋设测温元件；拆模前应测试梁体内部与表面、表面与环境间温差不大于15℃，大风天气及气温急剧变化时不得拆模。（2）根据箱梁混凝土水化温度随时间变化的测试结果，通常状况下，水化温度在混凝土完浇筑成后16 ～20 小时左右后达到最高，考虑各箱梁混凝土配合比、原材料、浇筑时间和浇筑环境不同等因素，箱梁混凝土达到水化温峰的时间平均约为混凝土入模后24 小时。养护时间，混凝土芯部温度不宜超过60℃，最高不得大于65℃。

2.6 箱梁架设的保障措施

架桥工作由架梁作业队负责，前面的工作由一位副组长带队，机长单独负责，所有的工作都要有明确的分工。机械设备经理、安监员工应制定并健全各项作业规范及安全工作制度，并督促其落实。在架桥施工时，应严格按照施工规范进行施工。在架桥机动车辆运行之前，由施工主管领导对线路状态、高架线、沿途障碍物等进行全方位的检查。在桥头对位之前，必须对路基、桥台、桥墩的工程质量、技术资料进行严格的检验，并根据“程检表”等技术资料，对其进行验收。架桥机经路基运输时，路基宽度、路基护坡已完工，路基表面级配碎石按设计施工，压实密度满足设计要求，平整均匀，台后路基处采用级配碎石顺平处理。确定运梁车所经过的线路及构造能够承受运梁机的负荷，并保证在新的路基上行驶时，其接地比压不能超出路基容许的承重。吊车的装箱梁开始时要慢而平稳，禁止突然的加速和急刹。重型作业车速控制在3-5km/h，曲线和坡道路段的车速要严格控制在2.7km/h 内。

结语:

随着社会经济的快速发展，传统的现场制梁法已不能适应铁路建设的需要，而预制简支箱梁作为一种具有明显优越性的结构形式，已成为国内桥梁施工中普遍采用的一种新型结构形式。因此，有关单位要加强技术交流，准确掌握技术，提高施工质量和安全性能。