城際鐵路聯跨雙梁并置現澆箱梁施工技術

王廣周

(中鐵十五局集團第五工程有限公司，天津 300000)

混凝土簡支梁橋具有構造簡單、易于建造、形式多樣、適應性強、不受基礎條件限制等優點，在我國橋梁建設中廣泛應用[1]。鐵路客運專線橋梁要求更大的結構剛度和極好的整體穩定性，故梁體結構多為跨度24 m和32 m的單箱雙線簡支梁或雙箱并置雙線簡支梁，包括預制梁和現澆梁兩種[2]。梁體自重大，結構體積大，生產和安裝均較困難，且投資較大[4-5]。對于聯跨雙梁并置現澆箱梁，每孔梁由左右兩片梁組成，兩片梁間距只有10 cm，使得模板安裝、拆除困難；相鄰兩跨箱梁間距只有0.96 m，預應力張拉難度大[9]。針對這些難題，采用移動模架施工，取得了部分研究成果，而采用支架法施工，相關研究成果較少[6-7]。以鄭機城際快速鐵路經開站聯跨雙梁并置現澆箱梁為工程背景，系統闡述雙梁并置現澆箱梁施工技術的特點、適用范圍、工藝流程、施工要點等。對站場內雙梁并置現澆箱梁外模進行了鋼絞線、現澆梁張拉研究，發明了站場內雙梁并置現澆箱梁用外模模具，解決了雙梁并置現澆箱梁外觀、拆裝等技術難題；發明了鐵路橋梁鋼絞線的松放裝置、聯跨現澆簡支箱梁的鋼絞線張拉裝置，使工藝更先進，質量更可靠，降低施工成本約6.5%。

鄭機城際鐵路經開站特大橋DK18+887.45～DK19+312.55(17號～30號墩)段為聯跨雙梁并置現澆箱梁結構。梁體截面類型為單箱單室箱梁，單片簡支梁橋面板寬11.95 m，梁底寬6.4 m，梁體中心線處梁高2.694 m，梁長32.6 m，橫橋向支座中心距5.4 m。本橋上部結構形式為兩片并置雙線簡支箱梁(見圖1)，每片箱梁上僅在外側設置擋渣墻，兩片箱梁之間設置10 mm厚的縱向擋渣鐵蓋板，電纜槽僅在兩片箱梁外側設置(見圖2)。

1 聯跨雙梁并置現澆箱梁施工技術特點及適用范圍

聯跨雙梁并置現澆箱梁施工技術包括地基換填處理、滿堂支架搭建、現澆梁模板、鋼筋安裝、預應力安裝及張拉等內容，并在以下三個方面實現了創新。

圖1 澆筑完成的雙梁并置現澆箱梁

圖2 雙梁并置現澆箱梁截面示意

(1)雙梁并置現澆梁外模施工：由于雙梁之間的距離過于狹小(僅有10 cm)，采用整塊定型鋼模板進行施工時，鋼模板拆除極為困難，且鋼模板投資較大。通過對雙梁并置現澆箱梁外模的研究，發明了站場內雙梁并置現澆箱梁用外模模具，解決了雙梁并置現澆箱梁外觀、拆裝等技術難題，降低了施工成本[10]。

(2)鋼絞線松放裝置：鋼絞線彈性極大，在打開成捆鋼絞線時，鋼絞線會瞬時彈開，極易傷人，且會造成鋼絞線散落，需操作人員重新整理，在一定程度上降低了工作效率。通過研究，研制出一種鐵路橋梁鋼絞線的松放裝置，既保證了施工安全，又提高了作業效率[11]。

(3)鋼絞線張拉裝置：聯跨雙梁并置現澆箱梁相鄰兩跨箱梁間距僅有0.96 m，給鋼絞線的張拉造成極大困難。通過研究，研制出的一種聯跨現澆簡支箱梁的鋼絞線張拉裝置，可滿足較小張拉空間內張拉千斤頂的安裝及鋼絞線的張拉工作，且可重復使用，降低了施工成本，并具有結構輕便、操作簡單等特點[9]。

2 施工程序

聯跨雙梁并置現澆箱梁施工工藝流程如圖3所示。

2.1 地基加固處理

樁基施工時需開挖泥漿池，易造成原地基土質松軟，地基承載力下降。經現場勘測及計算，軟土地基需挖除表層150 cm土層，換填5%水泥穩定土，每層30 cm，分層碾壓至頂面，再澆筑20 cm厚C30混凝土進行硬化，換填寬度為梁寬每側加1.5 m。

圖3 施工工藝流程

2.2 支架施工

采用碗扣式滿堂支架施工。每根立桿下端設平板底托，水平方向設置掃地桿和水平剪刀撐，縱橫設置豎向剪刀撐；立桿頂端安裝可調式U形頂托，在頂托內橫向布設15 cm×10 cm方木，縱向布設10 cm×10 cm方木[12]。

為了檢驗支架和基礎的承載能力和穩定性，消除支架的非彈性變形和基礎的沉降變形，需對支架進行預壓[12]。預壓荷載為梁體自重的120%，加載偏差應控制在同級荷載的±5%以內。

2.3 支座安裝

對支座型號、外觀尺寸及預偏量設置情況進行檢查，確保滿足設計要求。用墊塊支撐支座四角進行高程調整，符合設計要求后，灌注無收縮高強度支座灌漿料。待漿料強度達到設計要求后，拆除支撐墊塊。

2.4 雙梁并置現澆箱梁外模施工

根據現場實際情況和箱梁設計圖紙，結合以往的施工經驗和結構計算，箱梁模板設置如下：底模采用15 mm加強竹膠板滿鋪而成，端模為15 mm加強竹膠板，內模由10 mm竹膠板拼裝而成，側模由15 mm特制竹膠板拼裝而成。

雙梁并置現澆梁外模施工：由于雙梁之間的距離過于狹小(僅有10 cm)，采用整塊定型鋼模板進行施工時，鋼模板拆除極為困難，且鋼模板投資較大。通過對雙梁并置現澆箱梁外模的研究，研發了站場內雙梁并置現澆箱梁用外模模具[10](其骨架如圖4所示)。

圖4 竹膠板側模骨架

雙梁并置現澆箱梁用外模模具由支架體系、支撐體系及模板體系構成；支架體系由對應箱梁底板設置的若干根立桿、對應箱梁翼板與箱梁腹板設置的階梯狀分布的若干根立桿、按一定規則布設的橫桿及起加強作用的斜支撐構成；支撐體系由立桿頂部設置的對應箱梁翼板、由遠箱梁翼板端到近箱梁翼板端平滑過渡的水平段、對應箱梁翼板與箱梁腹板之間的弧形過渡段、對應箱梁腹板設置的豎直段構成；模板體系由方木上面設置的竹膠板和對應箱梁腹板與箱梁底板之間設置的弧形鋼模板構成[10]。

側模拼裝前，應先檢查板面的平整度、光潔度以及有無變形，不得使用有質量和安全缺陷的竹膠板。此外，還應注意圓弧段的弧形控制；在模板接縫處貼止漿帶或海綿條。側模下部采用雙拼鋼管為模板支撐桁架，桁架上部采用10 cm×15 cm方木作肋帶，間距20 cm，順橋向布置。

2.5 鋼筋安裝及預應力筋安裝

鋼筋安裝：先安裝底板鋼筋，同時安裝底板預應力金屬波紋管，再安裝腹板鋼筋和腹板預應力金屬波紋管，然后搭設內模支架，安放內模，最后安裝頂板鋼筋和頂板預應力金屬波紋管；鋼筋保護層采用鋸齒形混凝土墊塊(C50混凝土[12])。預應力管道采用金屬波紋管，定位后穿入塑料膠管做為內襯，防止混凝土澆筑時水泥漿堵塞波紋管。

鋼絞線松放裝置(如圖5所示)：在打開成捆的鋼絞線之前，將鋼絞線放入上述松放裝置內，對其施加約束力，鋼絞線從矩形框架出線孔安全抽出，保證了施工安全，減少了施工人員的作業強度，提高了作業效率[11]。

圖5 鋼絞線松放裝置

2.6 預應力箱梁混凝土澆筑

聯跨雙梁并置現澆箱梁采用順橋向分段、橫橋向對稱及豎橋向水平分層一次澆筑成型技術[8]。

混凝土順橋向澆筑順序：澆筑底腹板時，采用兩臺泵車分別從鄭州端和新鄭機場端向跨中進行混凝土填料。澆筑頂板時，從鄭州端向新鄭機場端進行澆筑。

混凝土橫橋向澆筑順序：先澆筑腹板下倒角位置(采用泵車軟管直接插入腹板處進行填料)，盡量減少出料管口和腹板下倒角之間的距離；待混凝土高于腹板下倒角30～50 cm后，從頂板臨時下料窗口進行底板混凝土補充；最后澆筑腹板上部分、頂板和翼緣板[8]。

混凝土豎橋向澆筑順序：按照每30 cm水平分層的步序逐層澆筑。

澆筑過程中，應嚴格控制梁面高程和平整度，監測支架各部位變形沉降情況，檢查模板的加固情況，確保支架和模板體系的結構安全；混凝土澆筑完成后及時進行養生。為了保證養生效果，統一采用了自動噴淋養護系統。

2.7 預應力鋼絞線張拉[9]

箱梁梁端鋼絞線張拉空間只有0.96 m，鋼絞線的張拉困難較大；以往現澆梁施工時，需在箱梁的梁端搭設張拉千斤頂安裝架，而對于張拉空間只有0.96 m的聯跨現澆簡支梁顯然無法實現。通過研究，研制出一種聯跨現澆簡支箱梁的鋼絞線張拉裝置，可完成較小張拉空間內張拉千斤頂的安裝及鋼絞線的張拉。該裝置可重復使用，降低了施工成本，并具有結構輕便、操作簡單等特點。

圖6 鋼絞線張拉工裝工作示意

圖6為鋼絞線張拉裝置工作示意。將拼裝好的裝置移動到現澆簡支箱梁頂面，鎖定車輪；通過上滑輪沿滑道將張拉千斤頂移動到相鄰兩箱梁間隙的上方(距所需張拉鋼絞線箱梁的梁端約20 cm處)；安裝簡易爬梯滿足人工操作，將鋼絞線按照700 mm長度預留，通過下滑輪使張拉千斤頂上下移動，然后安裝工作錨及夾具、限位板，將穿心式千斤頂斜傾，然后慢慢將鋼絞線穿過千斤頂，安裝工具錨及夾片，完成千斤頂的安裝。

2.8 預應力筋孔道壓漿和封錨

孔道壓漿：根據設計配合比拌制漿液(拌制時間大于2 min為宜)；壓漿前應對漿體進行過篩，灌漿壓力控制在0.5～0.7 MPa，采用真空壓漿工藝進行壓漿。

封錨：先采用手持式電動砂輪機切割鋼絞線，使其外露長度為30～50 mm；再進行錨穴處混凝土鑿毛，并清理干凈。安裝錨穴處鋼筋，驗收合格后安裝錨端模板；最后灌注封錨混凝土(采用梁體同標號的微膨脹混凝土[3])。

3 質量控制

(1)模板質量控制

模板支撐體系的雙拼鋼管采用工廠化數模機床一次加工成型，確保梁體線性滿足設計要求。模具安裝過程中嚴格控制模板平順度、拼縫大小和錯臺[14]。

(2)鋼筋質量控制

采用數控彎曲機及彎箍機等機械化程度較高的鋼筋加工設備；嚴格執行技術標準，提高鋼筋加工生產效率，確保鋼筋加工一次合格。

(3)混凝土實體質量控制

為保證梁面混凝土高程和平整度，采用混凝土整平機進行收面。在現澆梁混凝土澆筑前，設置支架沉降觀測點及位移監控點并做好標志，在混凝土澆筑過程中進行監測[15]。

4 效益分析

整套綜合施工技術應用于鄭機城際鐵路經開站雙梁并置現澆箱梁，取得的效益如下：采用站場內雙梁并置現澆箱梁用外模模具，優化了外模模具結構形式，解決了雙梁并置現澆箱梁外模模具安裝、拆除等方面的難題，節省了周轉材料用量，減少了人工投入，縮短了施工工期，且工藝更先進、質量更可靠，折合每孔梁節約施工成本3.5萬元，合計節約100萬元；采用的鋼絞線松放裝置保證了施工安全，降低了施工人員的作業強度，提高了作業效率，松放每捆鋼絞線節約施工成本500元，合計節約20萬元；采用的鋼絞線張拉裝置能滿足較小張拉空間內張拉千斤頂的安裝，完成小空間內鋼絞線的張拉工作，且可重復使用，降低了施工成本，每張拉一孔梁可節約成本3 000元，全橋合計節約9萬元。全線共節約施工成本約130萬元，降低施工成本約6.5%，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

5 結束語

結合鄭機城際鐵路經開站雙梁并置現澆箱梁工程實例，采用站場內雙梁并置現澆箱梁用外模模具，優化了外模模具結構形式，減少了外模模具鋼材用量，解決了雙梁并置現澆箱梁外模模具安裝、拆除等方面的難題，節省了周轉材料用量，減少了人工投入，縮短了施工工期[13]，且工藝更先進、質量更可靠；采用的鐵路橋梁鋼絞線松放裝置保證了施工安全，降低了施工人員的作業強度，提高了作業效率，且便于施工；鋼絞線張拉裝置能滿足較小張拉空間內張拉千斤頂的安裝，完成小空間內鋼絞線的張拉工作。聯跨雙梁并置現澆箱梁綜合施工技術方案為橋梁的順利施工提供了堅實的理論基礎和技術保證，取得了較好的經濟效益和社會效益，具有一定的參考價值。