高速鐵路橋梁連續梁工程施工技術研究

靳自強、張麗娜

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

1 高速鐵路橋梁特點

為了滿足我國經濟的發展需要，在山區、河流地區都修建了高速鐵路橋梁，節約了土地資源，提升路線的平順性，并縮短了高速鐵路的距離[1]。高速鐵路的橋梁總長度占據高速鐵路總長度的48.9%，新建設的高速鐵路橋梁有超過90%以上的橋梁使用小跨徑結構，只有在穿越峽谷、大江大河時，會使用梁結構。由于當前我國還存在用地緊張問題，以及需要解決山區對外交通和跨區域交通的需要，所以目前高速鐵路的施工會越來越多。鐵路建設初期，火車的行駛速度很慢因此橋梁的設計主要目標在于滿足承載要求，高鐵由于安全、舒適、快捷的要求，因此傳統橋梁單純具備承重能力已經并不能滿足高鐵建設的全新要求，為此高速鐵路橋梁具有如下要求：結構動力效應較高；橋梁必須無縫，保證橋梁上部和下部能共同產生作用；橋梁具有較高的橫向、豎向抗扭矩剛度，有效限制橋梁的變形和振幅，滿足高速鐵路的行車要求。橋梁的墩臺必須具備足夠的縱向和橫向剛度，而且要對墩臺的基礎沉降情況進行有效限制；橋梁結構需要標準化，并且和周圍環境協調，具有足夠長的使用壽命，減少維修時間[2]。

2 工程概況

2.1 項目概況

某工程使用無砟鋼軌預應力雙線連續梁，橋面寬度12.6m，不設置檢查車通道和人行道，結構采用60+100+60m懸臂現澆混凝土雙線連續梁，適用于橋面鋪設CRTSⅠ型板式、Ⅰ型雙塊式、Ⅲ型板式無砟軌道，其他無砟軌道結構構型可以根據規定執行。

2.2 設計結構形式

橋梁的梁體使用單箱單室的機構，使用變高度、變截面箱梁形式，橋梁的底板、腹板、頂板局部向內側進行加厚，并都按照直線線性變化。橋面的防護墻內側凈寬度為9m，橋梁總寬度為12.6m，橋梁建筑的總寬度為12.9m。橋梁的全長為221.5m，經過計算，跨度形式為60m+100m+60m，中支點截面中心線位置的梁高為7.835m，梁底按照二次拋物線變化，邊支座中心線到梁端的距離為0.75m，粱縫分界線到梁端的位置為0.1m，邊支座橫橋向中心的距離為5.1m。

曲線上梁按照曲梁進行布置，梁體沿著線路左側中心線布置，相應的梁體輪廓尺寸都按照沿線的左線中心線展開。位于曲線段時，梁體輪廓、普通鋼筋和應力鋼束等都要沿著左線中心線為基準沿著徑向根據曲率進行調整。

2.3 工程設計荷載分析

工程結構材料容重按照計算，其他附屬設施重量包括鋼軌、扣件、砂漿墊層、混凝土基座線路配重，還包括橋梁的防水層、人行道、欄桿、遮板、防護墻、電纜等配套設施的重量。對聲屏障載荷計算中，插板式金屬聲屏障重量按照7.9kN/m/側計算，整體式預制混凝土屏障重量需要根據工程需求做好調整。

3 工程施工重點

3.1 材料

3.1.1 混凝土

梁體混凝土強度為C50，封錨使用強度為C50的干硬性收縮混凝土施工，防護墻、電纜槽的混凝土強度為C40，混凝土的各項指標需要符合規范要求。C50混凝土的彈性模量為3.55×104MPa，C40混凝土的彈性模量為3.40×104MPa。電纜槽的蓋板使用RPC混凝土，也可以使用C40混凝土。工程中的活性粉末混凝土使用R130，彈性模量為4.6×104MPa。

3.1.2 預應力體系

橫向縱向預應力的抗拉強度標準為fpk=1860MPa，彈性模量為195GPa，縱向預應力筋管道采用圓形鍍鋅金屬波紋管成孔，錨固體系使用自錨式拉絲體系以及使用配套設備進行張拉。隔板橫向預應力筋管道使用內徑70×19mm的扁鍍鋅金屬波紋管成孔。合龍段位置的預應力筋鍍鋅金屬使用增強型波紋管，其他位置直接使用標準型進行施工。豎向預應力筋為Φ25mm的高強度精軋螺紋管鋼筋，錨固體系使用JLM25錨具，管道使用Φ40mm鐵皮管成孔。

3.1.3 鋼筋

使用HPB300和HRB400鋼筋。

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3.1.4 支座

支座需要符合現有標準規定，對客運專線使用鐵路梁盆式橡膠支座以及鐵路常用的跨度連續梁支座，根據橋梁所在地區地震峰值以及二期施工確定支座的噸位，選用配套的預埋鋼板。該項目使用球形鋼支座設計，該支座還具有豎向、水平向承載力等型號[3]。

3.1.5 防水層和泄水管

泄水管使用PVC管材，滿足設計和標準要求。

3.2 工程施工注意事項

施工中應該控制墩臺支墊的標高、位置、墊石，保證表面的平整度，根據設計或者支座生產廠家的要求安裝螺栓。在設計中需要預留2～3cm厚的調平層，向調平層中壓注M50干性無收縮砂漿，計算支承墊石標高時，不包括調平層的高度，連續梁梁底和支座上的墊板之間需要預留1cm的調平高度。梁部、墩臺、基礎施工的過程中，必須做好核對工作，根據綜合接地要求埋設接地系統。注意接觸網基礎、聲屏障、接地系統、電纜爬架等設施的預埋工作，確保預埋位置精確，嚴格根據設計進行核對[4]。樁基施工必須嚴格根據規范執行。鉆孔工作中，施工前需要核對地質層狀況，如果和設計不符，需要和設計單位聯系，分析改進方法；樁基礎施工中，應對每個鉆孔進入巖層的標高、鉆孔進度、尺度都要嚴格控制和詳細記錄，保證樁底能充分嵌入巖層，滿足設計要求。完成鉆施工后，應該清孔并及時灌注混凝土，保證成樁質量。灌注混凝土時，應在頂面固定鋼筋骨架，避免鋼架上浮，確保成樁的質量。

4 工程施工技術

4.1 合龍段施工

合龍段施工是該項目的關鍵技術環節，施工之前必須做好施工組織設計工作。在邊跨、中跨合龍段，應該設置可靠的鋼連接裝置作為臨時剛接措施，保證澆筑工作的順利進行以及確保合龍段混凝土強度、剛性模量都達到100%的設計值，在混凝土齡期內，不少于五天的時間內進行預應力張拉，避免混凝土出現開裂的情況，對臨時剛接采用外剛性支撐。中跨和邊跨合龍的吊架平臺需要保證輕便、可靠、安全，符合合龍段施工的技術要求和工藝要求。合龍施工前需要連續觀測合龍段的高程、測量環境溫度48小時以上。

完成合龍段的混凝土澆筑后，還要開展嚴格的養護工作，包括覆蓋防曬、保持混凝土潮濕，在合龍段兩懸臂的端部1m范圍內必須做好覆蓋，適當降低合龍段以外的箱梁頂部，避免由于日照導致溫度差過大[5]。一般養護時間在14天以上，所以澆筑之前需要和氣象部門聯系，了解施工兩周后的氣溫變化，如果在施工結束后的5～7天內出現寒潮，應調整合龍施工時間，或者在寒潮到來之前張拉連續鋼束，保證施工的整體性。

4.2 支架、模板和掛籃

工程墩頂0號段和邊跨現澆使用支架現澆法施工，需要嚴格按照相應技術規程進行，根據承臺形式、墩身高度和地形狀況靈活選擇支架形式，以及根據承重需要在承臺、墩身、地面上設置支架。為消除支架變形所導致對現澆箱梁的影響，底板立模之前，應該根據梁體混凝土的質量進行支架的預壓工作，預壓重量為箱梁自重的1.2～1.3倍，高于支架承受施工荷載的110%。

所使用的模板應具備足夠的強度和剛度，保證模板的穩定性，確保模板可以承受施工過程中的各種荷載，保證結構物各部分的形狀以及保證模板尺寸明確。一般采用表面較為平整的鋼模板進行施工，而且能確保接縫位置不漏漿，使混凝土構件具有準確的尺寸。混凝土澆筑時，模板的溫度一般在5～35℃，如果超過溫度區間，必須調整模板溫度。

掛籃的結構需要輕便合理，保證掛模的強度和穩定性，每個掛籃的總重量需要控制在80t以下，并依據梁體的情況、澆筑段緊密搭接的要求調整掛籃尺寸。所有掛籃都要設置防脫落裝置避免掛籃脫落。施工前掛籃需要經過試拼、荷載試驗和預壓，通過測量在可以滿足使用要求之后才可以使用。掛籃荷載試驗時，需要測量在荷載下的撓度變形，為后續的施工提供依據。

在實際橋梁的施工過程中，尤其是在先簡支預制施工方面，工作人員首先需要對橋梁的強硬程度進行審核，如果簡支橋梁的強硬程度沒有達到橋梁工程的基本要求，后續預應力鋼束工作也會受到影響，因此需要先確定好橋梁的剛度，保證簡支橋梁的質量和穩定程度不會受到任何影響。在現澆段和箱梁階段的施工中，需要開展組合設計的方法，施工人員和相關技術人員需要對后續臺階施工的方面進行考慮，施工中需要對臺階的施工預留足夠的位置，并且與橋梁建設的基本要求結合，設計出更為舒適、更為穩定的臺階。不但如此，在橋梁施工建造的時候，相關施工技術人員可以利用先簡支后結構的連續性橋梁施工技術，對橋梁支護進行基本的操作，使橋梁支護結構更穩定。

4.3 預應力張拉

縱向預應力分段使用一次張拉完成，施加預應力時，需要使用兩端同步張拉、先張拉長束后短束的方式，并且左右保持對稱的張拉方式。各階段都采用先張拉再豎向的方式，張拉工作中需要及時壓漿，豎向預應力應該在該階段所有縱向預應力鋼束都壓降完畢后，再進行張拉工作。預應力需要采用雙控措施，預應力值以油表讀數為主，根據預應力筋的伸長量校核張拉效果，預應力施加的過程中，應該保證兩端的伸長一致，如果單側的伸長值和設計理論值的差距大于6%，應該在查明原因后再進行張拉。

5 實際應用

5.1 前期準備工作

施工前期的準備和勘察也非常必要的，甚至可以在一定程度上決定最后的成品質量。首先，工作人員需要詳細了解當前施工的初期設計圖紙，找出內部對應的參數和實際情況，對比判斷差異并進行分析，掌握關鍵技術，根據實際情況對現有的工作流程進行全面優化，確保工作質量。其次，要檢查橋梁連續梁安裝位置是否符合預期，再檢查橋梁內部結構狀況，判斷是否具有較大的內部應力或結構，是否異常形變，確保沒有安全事故的前提下，可以進行連續梁安裝。最后一點是基礎的一點也是重要的一點，工作人員需要對相關設備進行全面優化，找出潛在的安全隱患，對到達使用年限的設備及時回收，更換可能存在安全隱患的設備，對零部件進行全方位檢測，并且建立完善設備維護和檢查體系，確保第一時間發現隱患，針對性地解決。

5.2 裝置選擇

在實際施工過程中，選擇規格合適的連續梁可以使得整體施工事半功倍。基于此，在連續梁選擇時，首先工作人員應該根據固定的材料尺寸等詳細客觀數據進行初步挑選，對不符合規格的連續梁進行甄別。其次，要明確當前施工環境的特點，收集相關數據，有針對性地選擇合適的規格，但這項工作需要技術人員具有豐富的知識儲備和市場甄別能力，在施工開始之前，便綜合考慮整個工程的所有情況，找出潛在的安全隱患和決定施工質量的關鍵指標，將其考慮到審核標準中挑選合適的連續梁規格。最后，工作人員應該綜合考慮工程情況，將其結構進行分割處理，然后進行詳細的連續梁拼接工作，確保符合要求后，方可進行填充。

5.3 確定連續梁寬度

連續梁的寬度需要結合工程實際情況和技術要求進行后續的流程確定，基于此，首先工作人員需要對不同季節的溫差進行調查，考慮到熱脹冷縮的原理對零部件的影響，然后對整體施工流程進行全面優化，避免設備故障或因為客觀條件出現形變無法使用，相關工作人員在考慮客觀環境因素和質量結構以外，還要明確連續梁尺度變化范圍。在固定閾值之內，即使溫度出現變化，也不會對施工造成過于嚴重的影響，能夠確保工期穩定，避免不必要的成本浪費。

5.4 橋梁開槽

施工前期的勘察工作完成后，需要工作人員對審核位置進行多次檢查，確保其符合規格，而后根據實際情況確定連續梁寬度，如果出現數據差異，要立刻對面板進行處理，確保滿足施工需求方可進行后續工作。詳細來說，首先進行精確全面的數據收集工作后，可以確保橋梁平整度能夠符合施工需求，而后按照圖紙進行伸縮方案，可以避免不必要的返工。其次，工作人員要根據施工圖紙對連續梁安裝的位置進行放樣，利用切割機按照固定參數進行切割，除去內部混凝土材料，對表面進行清洗。最后，查看開槽質量，如果發現內部鋼筋數量不足，要立刻補充提升整體支護能力，同時還要利用高壓泵對表面進行清洗，確保規格準確。

5.5 裝置安裝

連續梁在安裝前要對整個裝置進行檢查，避免出現內部形變問題，如果在檢查過程中發現質量問題，要立刻上報相關部門進行快速處理。詳細來說，首先，工作人員需要明確連續梁安裝，不僅需要嚴格按照施工圖紙進行工作，還要在工作過程中收集客觀影響因素的變化情況，了解當前設備安裝是否符合要求，在生產完畢后的精確度能否達到預期效果。其次，工作人員需要明確多種客觀因素，同時作用于連續梁裝置產品等，現有的施工工藝能否保障穩定性，溫度、濕度等數據的差異是否會使得產品質量出現變化。再次，施工過程中要對伸縮裝置進行必要的工藝調整，確保誤差能夠控制在固定范圍內，并保障橋梁中心線和連續梁中心線處于平行狀態。最后，在安裝好連續梁裝置之后，要進行詳細的數值測量和防護加固，確保焊接準確后，測量工藝準確性，相隔固定時間進行多次重復測量，確保其工作穩定數值準確。測量結束后，要在外部進行再次加固，確保防護強度足夠，符合設計需求。

6 結語

高速鐵路橋梁施工中，應該根據高速鐵路的安全、快速、便捷要求開展橋梁設計工作，針對連續梁橋梁，應嚴格控制各項施工工藝，根據高鐵工程的施工要求和連續梁懸臂施工的要求進行施工，嚴格控制工程施工各項指標，保證對質量的控制效果。