渭河特大橋63 m大跨預(yù)應(yīng)力簡支箱梁施工技術(shù)

張曉東

(中鐵七局集團(tuán)有限公司，鄭州 410052)

1 工程概況

何寨渭河特大橋工程，是西安至延安段鐵路擴能改造工程的重點控制工程。橋跨布置由北向南依次采用(3×32 m簡支箱梁+7×63 m簡支箱梁+30×32 m簡支T梁)，橋梁全長1 559.87 m。63 m箱梁均位于全橋直線、零坡地段。一孔63 m箱梁，共計1 251.3 t，平均每延米質(zhì)量19.2 t。預(yù)制長度以梁段重量≤800 kN為控制點，為減少梁段長度種類共分為3.2 m、4.6 m兩種。每跨箱梁采用奇數(shù)分塊，跨中不設(shè)濕接縫，對稱布置。共分為13個梁段，12個濕接縫，采用移動支架造橋機(ZQJ64)進(jìn)行施工。

2 63 m箱梁的分段預(yù)制

2.1 生產(chǎn)周期

63 m箱梁采用短線法預(yù)制，每孔梁分13個預(yù)制梁段，共計91個梁段。單個標(biāo)準(zhǔn)梁段生產(chǎn)周期為35 h。

2.2 梁場布置

梁場共設(shè)10個制梁臺座，42個存梁臺座，場地應(yīng)滿足臺座、移梁道等所需的承載力和施工要求。混凝土澆筑時采用罐車運輸，龍門吊配合。120 t龍門吊軌道延伸到0#臺，將預(yù)制好的梁段直接由龍門吊吊至0#臺臺頂運梁車上。

2.3 施工工藝

由于該橋梁段高度、寬度均大于原來同類型橋梁，原有造橋機腹內(nèi)凈空不能滿足該箱梁架設(shè)。若對原有造橋機重新進(jìn)行加固改造，難度大且工期緊。所以在預(yù)制梁段時，擋砟墻部分待架設(shè)完成后澆筑。

2.4 施工方法

2.4.1 模板

箱梁模板由底模、外側(cè)模、內(nèi)模和端模等組成，均由專業(yè)廠家加工成若干分塊的鋼模。其各部尺寸應(yīng)與梁體相應(yīng)部位的尺寸相符，板面局部平整度(用300 mm長平尺檢查)不得超過1.0 mm。安裝前模板內(nèi)側(cè)打磨平整，并均勻噴涂脫模劑。

外側(cè)模采用整體式大塊鋼模板，模板外側(cè)采用角鋼加固，并在模板支架上安裝附著式振搗器。頂部、底部用對拉螺栓將兩扇外側(cè)模定位，每側(cè)腹板設(shè)6根對拉螺栓與內(nèi)模架相聯(lián)。內(nèi)模采用整體式大塊鋼模板，支承在縱梁滑道上，可在縱梁滑道上移動。滑道立柱可用絲杠調(diào)節(jié)內(nèi)模高度或脫開內(nèi)模，內(nèi)模橫向絲杠可解決內(nèi)模橫向支承及脫模問題。端模采用內(nèi)外模夾持式，端模上應(yīng)留有鋼筋及橡膠棒預(yù)留孔。

2.4.2 鋼筋綁扎

鋼筋進(jìn)場后按規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗收。梁段鋼筋在專用鋼筋綁扎胎模上綁扎，然后用走行式制梁龍門吊吊裝到位。先立部分端模板，然后將內(nèi)模滑入定位并調(diào)好尺寸，再在設(shè)計規(guī)定位置穿入橡膠棒，然后吊裝腹板外側(cè)模并調(diào)好尺寸，最后綁扎頂板鋼筋和組拼頂板端模，并預(yù)留擋砟墻鋼筋。

安裝錨具時，必須十分牢固以抵抗混凝土澆筑時的振動和沖擊，且應(yīng)保證錨固面與預(yù)應(yīng)力鋼束垂直。模板與錨具之間、錨具與套管之間不得有縫隙，以免漏進(jìn)水泥漿。另外，由于梁段運到造橋機腹內(nèi)以后，梁段間距小、不易操作，所以濕接頭的蹬筋、箍筋應(yīng)預(yù)先掛在梁段端頭并固定好。

2.4.3 混凝土澆筑

嚴(yán)格對砂、石、水、水泥、外加劑等進(jìn)行了質(zhì)量檢測，根據(jù)C60的設(shè)計強度和施工要求配制混凝土。混凝土的質(zhì)量除了強度指標(biāo)外還嚴(yán)格對彈模指標(biāo)(Ec=3.60×104MPa)控制，因此水泥和砂的用量不能太大。混凝土拌合、混凝土澆筑、混凝土振搗和混凝土養(yǎng)護(hù)認(rèn)真按照施組及規(guī)范實施。

2.4.4 預(yù)應(yīng)力孔道成形

預(yù)應(yīng)力孔道采用抽拔橡膠棒成形。橡膠棒彈性韌性均較好，為增加其剛度應(yīng)穿入φ22鋼筋芯棒。當(dāng)混凝土強度達(dá)到4～8 MPa時為抽拔橡膠棒最佳時間，抽拔太早孔道摩阻大、易坍孔，太晚則橡膠棒易損壞。抽拔棒采用卷揚機為動力，用特制夾頭夾住橡膠棒頭部。由于臺座間距較小，應(yīng)充分考慮梁段預(yù)制順序?qū)Τ榘蜗鹉z棒的干擾和影響。

2.4.5 梁段移存

當(dāng)梁段強度達(dá)到80%設(shè)計強度后方可移梁，用120 t龍門吊將梁段吊起運送到存梁場。

3 梁段拼裝

3.1 梁段的運輸、吊裝和調(diào)位

用120 t龍門吊，將預(yù)制好的梁段按編號依次從存梁場直接提至0#橋臺運梁小車上，然后將梁段運送到造橋機尾部(見圖1)，利用桁吊將梁段放到造橋機腹內(nèi)運梁車上。梁段運送初步就位后，用雙坐標(biāo)千斤頂將梁段精確就位。縱向和橫向均用雙坐標(biāo)千斤頂來調(diào)節(jié)，要求線路中心線和梁體中心線重合，豎向按二次拋物線設(shè)置反拱度。

由于每一個梁段均放在四個螺旋支撐上，并且每個支撐點都有三個自由度，這三個自由度相互制約，調(diào)整其中一個必將影響其余兩個，所以梁段調(diào)位是一個反復(fù)調(diào)整、逐漸趨近的過程。在施工中按“縱向調(diào)整→橫向調(diào)整→豎向調(diào)整→縱向調(diào)整→橫向調(diào)整→豎向調(diào)整”的次序反復(fù)調(diào)整，直至達(dá)到設(shè)計要求。

圖1 梁段運輸作業(yè)

3.2 穿鋼絞線、連波紋管

為了提高穿鋼絞線的效率，采用人工和機械牽引相結(jié)合的方式穿鋼絞線。穿鋼絞線時，應(yīng)隨時觀察和調(diào)整預(yù)先插在孔道中的波紋管的位置，以避免鋼絞線端部將波紋管拉壞。穿好后，將插在孔道內(nèi)的波紋管拉出，聯(lián)通孔道，兩頭用砂漿密封。然后檢查所有波紋管有無損壞，如有應(yīng)馬上更換。

3.3 濕接縫施工

63 m箱梁有12個濕接縫，每個接縫長60 cm，梁段安裝經(jīng)精調(diào)滿足要求后，即可進(jìn)行濕接縫模板安裝、鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力管道搭接和鋼束預(yù)穿等工作。檢查合格后，由兩端同時向跨中澆筑濕接縫混凝土。

灌筑混凝土?xí)r所有的荷載均由造橋機承托，隨著灌筑的進(jìn)行，支架必將產(chǎn)生一定的撓度變形。如灌筑次序不當(dāng)將影響到整孔梁的線型。所以灌筑時，應(yīng)依次從兩端向中間對稱進(jìn)行，且必須一次連續(xù)灌筑完畢，中間不得停頓。每一個濕接縫的灌筑順序依次為底板、兩側(cè)腹板和頂板。

4 預(yù)應(yīng)力箱梁張拉

4.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉

張拉原則:濕接縫混凝土強度、彈性模量及齡期達(dá)到規(guī)范和設(shè)計要求后再進(jìn)行張拉。張拉過程中，應(yīng)保證梁體在自重、預(yù)應(yīng)力、造橋機上反力的作用下，其上、下翼緣混凝土始終處于受壓狀態(tài)而不出現(xiàn)拉應(yīng)力。根據(jù)以上兩個條件，計算出各鋼束的張拉力、活動托梁上千斤頂所需要的調(diào)量，每一鋼束張拉完成后，調(diào)整造橋機與梁底間千斤頂?shù)母叨龋敝猎鞓驒C與梁底脫離，形成所需的拱度。

張拉設(shè)備的標(biāo)定:張拉設(shè)備在工地第一次使用前必須按初始預(yù)應(yīng)力值、中間預(yù)應(yīng)力調(diào)整值和設(shè)計預(yù)應(yīng)力值進(jìn)行標(biāo)定，并建立油壓與張拉力關(guān)系圖表。標(biāo)定時對千斤頂、油泵和壓力表配對編號，工地使用時應(yīng)按編號組配。另外，張拉設(shè)備按規(guī)范要求定期標(biāo)定。

預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉:采取兩端對稱同步張拉(有四臺張拉千斤頂同時工作)，以張拉力控制為主，伸長量為輔的雙控法進(jìn)行。張拉順序是:張拉初始應(yīng)力并做標(biāo)記→張拉噸位→測量伸長量→持荷5 min→回油至零→錨固。

梁段支撐的調(diào)節(jié):箱梁在第一階段預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前，梁的全部重量多支點彈性支承在造橋機鋼縱梁上。每個梁段梁底的四個角對稱放置四臺絲杠式千斤頂，用來調(diào)整梁高程。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束開始張拉后，箱梁上拱，部分自重轉(zhuǎn)為由梁體自身承受，同時造橋機鋼縱梁反彈，上托力發(fā)生變化。隨著預(yù)應(yīng)力鋼束逐步張拉，箱梁自承能力越來越大，最后梁的重量由造橋機鋼縱梁承受轉(zhuǎn)為箱梁承受。為防止上托力過大而頂裂梁體，在張拉過程中應(yīng)及時調(diào)整支撐絲桿的高度，以減少造橋機的上托力。

4.2 預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿封端

壓漿:當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后，對預(yù)應(yīng)力孔道及時進(jìn)行壓漿處理。按設(shè)計要求，壓漿用水泥標(biāo)號不低于梁體的水泥標(biāo)號，一般采用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比不大于0.45。

封端:在所有孔道壓漿完成之后，對箱梁端部進(jìn)行清理，綁扎封端鋼筋，立封端模板，灌注混凝土。

4.3 拖拉造橋機

當(dāng)完成第一孔梁后，造橋機拖拉前移就位于下一孔跨。以連續(xù)千斤頂為前移動力、滾輪箱和后支點小車為滑道前移過墩。過墩時打開鄰近的下托梁，過墩后再將下托梁合上。

5 結(jié)論

應(yīng)用ZQJ64專用移動支架造橋機，快速、高效且安全的完成了西延鐵路渭河特大橋7孔63 m大跨度簡支箱梁的施工。企業(yè)也掌握了簡支箱梁分段預(yù)制、拼裝、濕接縫、現(xiàn)位張拉等橋梁施工技術(shù)，提高了標(biāo)準(zhǔn)化、機械化作業(yè)程度，擴大了應(yīng)用范圍，有效地降低了橋梁的施工成本。根據(jù)近期對運營單位的調(diào)查了解，渭河特大橋運營正常，受力穩(wěn)定，沒有發(fā)現(xiàn)任何異常情況，63 m大跨預(yù)應(yīng)力箱梁分節(jié)(段)施工是成功的。

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB10203—2003 鐵路橋涵施工規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2002.

[2] 彭繼安.深圳灣大橋引橋箱形梁懸臂拼裝的施工控制［J］.鐵道建筑，2006(7):9-10.