高鐵簡支箱梁的施工工藝分析

文／廖日進 中鐵十一局集團橋梁有限公司 江西鷹潭 335000

引言:

隨著我國社會和經濟的發展，交通運輸的重要性與日俱增，而高鐵工程對城市的發展起著舉足輕重的作用。21世紀后，隨著我國橋梁技術的不斷提高，預應力混凝土施工技術日趨成熟，預制箱梁在實際生產中得到了廣泛的應用。由于環境的原因，一些施工工藝要按具體的工程情況來進行，而箱梁的預制技術覆蓋面很大，所以要對其進行質量管理。本文通過一個實例，從穩定性和安全性的角度，對箱梁的施工工藝進行了簡單的探討。

1.施工工藝

1.1 箱梁預制控制測量

為保證預制后箱梁的線型、底模、側模、端模等方面的高精度，采用全站儀、精密水準儀進行多次測量，并配有鑒定鋼尺，對各模板、控制點的坐標及高程進行復查，以滿足下列要求：

（1）中心線與兩座測量塔的連線應一致。（2）端模與兩個測量塔的連線呈90°角。（3）下模高度達到了設計的預拱度。（4）側模的三維坐標符合設計的需要。

1.2 鋼筋骨架綁扎

（1）梁體結構包括下腹筋和頂板。鋼筋的交接處用鋼絲固定，除非有特別的設計要求，否則橫梁內的箍筋必須垂直于主筋。箍筋的端部要向里彎，箍筋的拐角處和鋼筋的交接處要用結實的綁扎固定。在橫梁上，箍筋的連接（彎鉤連接）應該在橫梁上交叉排列。用于加固的鋼絲應向內彎曲，不可伸進防護層。（2）將梁體的鋼筋骨架固定在綁扎平臺上，根據鋼筋骨架中的鋼筋間距和鋼筋的直徑，采用角鋼切割切口對鋼筋進行定位。預應力鋼管中的定位鋼筋之間的間隔不得超過500mm。（3）鋼筋骨架的綁扎，應嚴格按圖紙的要求進行。鋼筋接頭的綁扎一般規定：①鋼筋彎曲角度和縱向分布筋交點必須進行綁扎；②下邊緣的尺寸箍筋接頭需交叉捆綁；③剩余的每個交會處可以使用“梅花”捆綁；④綁扎位置要牢固，如果有斷裂的扎線，必須重新捆扎；⑤為了確保鋼筋骨架在綁扎后不發生變形，必須將各節點進行“八字形”捆綁。（4）底腹筋和頂板鋼筋采用整體綁扎，首先將底板和腹板的鋼筋進行綁扎，再進行頂板鋼筋的綁扎。梁體鋼筋最小凈護層厚度為35mm，頂板頂部為30mm，而鋼筋末端不能伸進防護層，在各預留孔處增加相應的螺旋筋，在梁上的泄水孔、懸孔處可以適當地移動，增加螺旋筋和斜置的井字筋來加固。（5）在吊裝、安裝和澆注混凝土時，綁扎和焊接的鋼筋骨架不得出現變形、開焊或松動。

1.3 模板工程

箱梁側模分段制作，裝配完成后，將其連接為一體，采用固定底模和固定側模。箱梁內部模具分節拼裝，整體吊裝，用液壓傳動和螺旋支承進行拆卸、裝配。在澆注混凝土時，全內模具由臺車上的螺旋支撐桿支撐，待混凝土達到脫模強度后，將帶輪的臺車放入鋼軌，由吊車將內部模具分段卸出。

1.3.1 預裝配

在安裝模板之前，要注意模板板面是否平整并將模具中的雜質清理干凈；對振動機托架和模板的焊接接頭進行檢查，如果有裂紋，應及時補焊，修理合格。檢查端模上的錨墊是否正確、完整、牢固；橋梁固定預埋件的安裝是否符合要求；對橋墩襯墊和防落梁的預埋板進行定位，并對其進行定位及檢測。在模板與混凝土的界面上使用脫模劑，脫模劑可用工廠生產的脫模劑，禁止使用廢機油、柴油混合料作為脫模劑。涂抹脫模劑時要注意油量要少，要均勻，不能漏涂，而且不能在板面上堆積。檢查吊運模板所需要的吊具、銷和鋼絲繩是否安全、完好；檢查模板安裝所需要的各種連接件、緊固件。

1.3.2 下模具的裝配

安裝底部模具時，應按設計要求和制梁的實際條件設定預留的壓縮量和倒拱，而反拱的大小則通過在下模與制梁臺底座預埋件之間的鋼墊板來調整。預留的反拱數值為二次拋物線。底模具清潔：將底部模具板上的雜物清理干凈。檢查底部模具兩側的燕尾橡膠密封條，并將其替換或修復。檢查底模的倒拱和平整程度；支架板必須保持平整，四個支架板的相對高度偏差不能大于2mm。

1.3.3 邊框固定

側模的安裝過程為：側模清理、涂脫模劑、用可調撐條調整側模的角度、旋緊螺桿使側模和下模壓緊、調整支腳支承使側模板緊固一打緊子母楔形、檢查側模的安裝尺寸。將螺旋撐桿置于側模具的底部，調節側模具的高度；將側向模具的外腳和工作臺的可調節的支撐桿連接在一起，從而調節側向模具的角度；側模具采用子母楔緊固，將側模具壓緊；側模豎起后，應對側模具進行以下尺寸的檢驗：橋面寬度、腹板寬度、橋面高度（跨中、橫截面1/4、截面3/4）、橋面板下板的平整度等。

1.3.4 內部水力模具的安裝

內模具的安裝過程是：先將內模組裝好，再把內模的接縫和表面的灰磚清理干凈，然后用石膏膠粘在凹槽上，檢查調整模具的形狀，涂上脫模劑，然后將內模整個吊起到底座上的鋼筋框架內，再把臺車的螺絲撐桿固定在預留孔里，將內模固定在底部模具上，最后進行檢驗和驗收。內模具的裝配由內模具組裝而成。

將液壓內模具分段吊裝至內模具裝配臺座，清理所有接頭和表面的水泥漿料，并將內部模具組裝為一體，并用膠帶將裂縫黏合。檢查校正后的內模具的外形，如果超過標準，需要用調整支架進行調整。梁體鋼筋完成后，在基板上預留排水孔進行PVC 管材的安裝，在PVC 管材與鋼筋發生碰撞時，可以對鋼筋的位置進行適當的調整。利用2 臺50t 龍門起重機，將內模整體吊裝至工作臺，將臺車螺桿撐桿在預留的排水孔中。

1.3.5 端頭固定

端模的安裝過程是：模板清洗、整理、涂上脫模劑、安裝錨墊板、內模到位、上模，以及上模、下模、內模的連接、緊固。將模具表面的灰泥清除干凈，并均勻地涂上隔離劑。安裝錨墊板，將其固定在模板表面，并適當地安裝各種類型的錨墊。在起升端模具時，應使模具保持豎直，在端模關閉之前，將抽吸管逐個從錨墊板上穿出。兩端模具的運動要同時進行，以防差別太大和猛頂力撬把抽拔管擠壓變形。在端模就位后，將其與側模、底模、內模進行連接、緊固。

1.3.6 拆模

在箱梁拆除過程中，鋼筋混凝土強度必須滿足設計規范，在沒有特別說明的情況下，其強度必須大于設計強度的60%。在拆除模具時，梁的混凝土芯部與表層、表層溫度與環境溫度相差不應超過15℃，同時還應確保構件的棱角完整。在環境溫度小于0℃時，必須在表面混凝土表面降溫到5℃以內才能拆卸。在高溫或強風干燥的季節，要進行適當的維護。

拆模的步驟：松開扣件、拆卸端模、松脫外模、逐節移動內模、堵住預應力孔。端頭脫模：在脫模之前，內模具與混凝土分離，側面模具已經松動；拆卸端模上的錨墊板的連接螺栓；用5t 液壓千斤頂在端模下部左、右兩側進行脫模；施工過程中要保持同步，避免梁體磕傷；用50t 龍門吊從內模、側模上吊起端模。

拆卸內模：拆掉內模支撐桿，將模板固定在自由位置，將兩邊的下部的模板壓縮，然后將兩邊的上部的模板壓縮。拆卸內模縱梁下的千斤頂防護罩，將內模壓縮后的內模整體下落，內模縱梁支撐輪與導軌梁接觸。把梁末端的鋼軌延長到一個內部模具的長度。使用吊車將內部模具拉出。鋼軌梁千斤頂供給油，帶動梁的支撐輪架轉動，直至支撐輪與混凝土表面接觸。使用吊車將鋼軌橫梁拉出。

側向模具：拆卸子母楔；旋松螺釘和斜撐，將側向模具向外轉動，脫離混凝土。

1.4 混凝土澆筑

1.4.1 澆筑時應注意的問題

（1）混凝土模板的溫度為5 ～35℃（開箱梁澆注）；模具的入模溫度為5 ～30℃（每批次100m3），入模時的氣體含量控制在2%～4%（每批次50m3）。（2）梁的混凝土澆筑程序：總體上是“先下腹板倒角，再下腹板，再上腹板，最后頂板”；總體原則是“從一端到另一端，左右對稱，斜向分段，水平分層”。采用2 臺布料機對稱布料，連續澆筑，采用橫向分層法，分層振搗，分層澆筑，每次澆筑厚度不大于30 厘米，前后兩層混凝土之間的間隔不能大于90 分鐘。在澆筑兩側腹板混凝土時，應同時均勻地進行腹板混凝土的澆筑，以避免兩側混凝土高度差異，導致模板位移等。筑橋面板澆筑完成后，澆筑面板混凝土。

1.4.2 試樣的制作

箱梁在澆筑混凝土時，按照要求，從箱梁底板、腹板、頂板隨機抽樣，并在相同的情況下進行強度、彈性模量的試件；施工試件隨梁養護，28 天的標準件按照要求制作并按照規范進行養護；采用28d 標準蒸汽養護法，先隨梁后標準養護，共28 天。在澆注一孔梁時，必須制造14組以上的強度試件（1 組作為拆模基礎，3 組作為初張拉基礎，最終張拉值3 組，終張拉備用試塊1 組，28d 的抗壓強度6 組）。

每澆注一孔梁，制作4 組彈性模量試件，三組終張拉，一組28 天標養試件。

1.5 預應力張拉

1.5.1 預應力張拉條件

在鋼筋混凝土強度達到設計強度標準60%時，將內模拆掉，在不移動外模的條件下進行張拉局部預應力。張拉的數量、位置和張拉值均滿足設計的要求。

初張拉：在鋼筋混凝土強度達到設計強度標準80%，并將模板拆除后，才能進行初始張拉。先張拉后梁才能從平臺上吊起。張拉的數量、位置和張拉值均滿足設計的要求。

終張拉：在張拉前實施混凝土強度、彈性模量和混凝土齡期“三控”，即張拉前混凝土強度和彈性模量滿足設計指標，齡期不低于10 天，在張拉中實施張拉應力和應變“雙控”，即張拉時以油壓計讀數為主，以鋼絞線的伸長值作為試驗依據。

1.5.2 張拉質量要求

每根梁的斷絲和滑絲的數目不能超過預應力鋼絲總絲數的0.5%，而且不能在梁的同一側，一根鋼絲繩的斷絲也不能多于一根。否則，松綁或換錨。在對滑絲斷絲造成的反復張拉時，同一束鋼絞線束的使用次數最多不能超過3 次，如由于絲滑造成的鋼繩和錨具出現了明顯的劃痕，則應予以替換。固定后，夾板露出2-3mm，并對齊，不能錯位。并在夾片與錨圈、夾片與鋼絞線的接合處做了記號，24h 后，觀察是否有夾片跟進和鋼絞線的收縮。鋼絲繩的收縮率不超過6mm。在最后的縱向預應力完成后，梁身的彈性上拱是在梁的基礎上進行的。在考慮了懸臂架自重對計算結果的影響后，實測上拱值不應超過設計值的1.05 倍。

1.6 箱梁的吊裝與儲存

（1）起吊，存梁，運輸支點在不同工作狀態下，梁體的起吊位置和支承間距應符合以下規定：吊點設置在梁端的腹板內，吊點面積應大于460x380mm，吊點的位置應滿足圖紙的要求。存梁支點設于梁腹板下，與梁端間距＜1.5m，運輸支點設于梁腹板下，距梁端距離＜3.0m。（2）存梁、吊裝及場內運輸梁體在進行了初張拉后，就可以離開制梁臺，最終張拉完畢，管內漿料強度達到設計強度，才能進行梁的施工。場地移動梁采用900t 輪胎式運輸機進行橫梁的移動。箱梁上橋的方法是由2 臺450t 的提梁機提梁上橋。900t 輪式運輸機在移動梁時，采用專用的吊梁裝置，將吊梁裝置安裝在預制橋的開孔上，確保八根吊梁的孔位都是安全的。在梁吊起存梁平臺支撐面（一般為20-30mm）時，應暫停吊梁，直到檢查確定各部位沒有任何問題，梁體未發生傾斜（側傾低于2%）。當吊桿升高到某一水平時，由兩臺龍門起重機或搬運機沿著龍門吊走行線或橫梁通道，使龍門吊的走行速度不超過5m/min，龍門起重機或搬運機在行走時，其走行機構應由專門的人員進行監測，一旦出現問題，及時用對講機通知駕駛員采取相應的措施。當吊梁移動就位后，將箱梁平穩地放下，放在存放梁臺或運梁車上。在搬梁時，要派人確認箱梁的支撐位置和箱梁的傾角，如果超過了極限，就需要重新進行吊裝。

在存梁、吊裝、運輸時，要確保各支點或支點的受力均勻，以確保在運輸和存梁時，每個支點的反力值與四個支點的反力平均值不大于±10%，四個支點的不平度不大于2mm。

2.箱梁預制質量管控

結合日常生產中出現的問題及應對解決措施總結控制措施如下：

2.1 模板除銹打磨措施

（1）箱梁模板打磨前，應先對模板表面噴涂水泥漿，再采用角磨機進行打磨除銹。（2）使用棉紗或干凈的土工布搽除表面油污、水澤和灰塵，直至擦拭時模板表面沒有黑色油污、灰塵。（3）然后均勻涂刷脫模劑，脫模劑不得出現流痕，也不得漏刷。

2.2 鋼筋加工、綁扎質量控制措施

（1）鋼筋加工必須按照設計圖紙尺寸進行加工，并且將加工合格后的鋼筋按照區域進行存放，標識清楚，尤其是變截面處的鋼筋，必須做到一一對應，確保現場鋼筋綁扎位置準確無誤。同時，安排專人對每一批成品鋼筋進行定期定量抽檢，確保鋼筋加工質量。（2）預應力定位網片制作，首先按照設計尺寸，制作定位網胎具，焊接過程中要求工人按照胎具預留卡槽進行整體焊接，預應力孔道控制尺寸誤差±2mm。鋼筋綁扎時在模板上標記出定位網安裝位置，工人安裝時按照標記位置安裝定位網片。（3）梁面預埋豎墻、防護墻鋼筋綁扎，應在端頭模板上定位好豎墻、防護墻鋼筋的綁扎位置然后采用4mm 鋼絲繩和緊絲器連接兩端頭定位點拉緊鋼絲繩，每隔1m 設置一個定位筋并控制好其高度，在定位筋側部綁扎一根ф16 直鋼筋用來控制豎墻及防護墻鋼筋的順直不變形。

2.3 預埋件質量控制措施

（1）接觸網支座和下錨拉線預埋，根據設計圖紙選擇基礎位置、類型，采用自制三層定位胎具，制作預埋件；對預埋螺栓涂抹黃油并套入保護套管，避免混凝土澆筑時對預埋螺栓造成損傷，測量出預埋件位置，綁扎牢固，保證加工精度，杜絕侵限。（2）梁面預埋套筒應安裝塑料保護套，避免混凝土澆筑時，套筒內進入混凝土，還可以很輕松地找到預埋套筒位置，方便后期施工。（3）吊裝孔防偏位措施，根據吊裝口尺寸位置，制作預埋件定位胎具，把預埋件固定在胎具上，避免混凝土澆筑時出現偏位。（4）泄水管設置加固措施，先在模板上安裝螺栓，再采用螺桿對預埋泄水管進行固定，混凝土澆筑時，保證其位置及垂直度。

2.4 支座防空響措施

（1）在支座板涂刷環氧樹脂然后在環氧樹脂表面均勻布置一層3mm ～5mm 的碎石，使鋼板表面變得粗糙，增加混凝土對支座板的黏結力，使該處混凝土密實，減小混凝土與支座板之間的縫隙。（2）在支座預埋鋼板順橋向4 個支座預埋板中心向兩邊間距100mm 放置5 根長700 的Φ12 鋼筋，以利于底腹板鋼筋在吊裝入模后不與支座板錨固筋及支座預埋板接觸產生干擾，鋼筋在放置時應規整，以防和梁體鋼筋發生沖突。

2.5 拆模、移梁控制措施

（1）梁體混凝土澆筑后，按要求在梁體端、跨中、箱內等位置埋設測溫元件；拆模前應測試梁體內部與表面、表面與環境間溫差不大于15℃，大風天氣及氣溫急劇變化時不得拆模。（2）根據箱梁混凝土水化溫度隨時間變化的測試結果，通常狀況下，水化溫度在混凝土完澆筑成后16 ～20 小時左右后達到最高，考慮各箱梁混凝土配合比、原材料、澆筑時間和澆筑環境不同等因素，箱梁混凝土達到水化溫峰的時間平均約為混凝土入模后24 小時。養護時間，混凝土芯部溫度不宜超過60℃，最高不得大于65℃。

2.6 箱梁架設的保障措施

架橋工作由架梁作業隊負責，前面的工作由一位副組長帶隊，機長單獨負責，所有的工作都要有明確的分工。機械設備經理、安監員工應制定并健全各項作業規范及安全工作制度，并督促其落實。在架橋施工時，應嚴格按照施工規范進行施工。在架橋機動車輛運行之前，由施工主管領導對線路狀態、高架線、沿途障礙物等進行全方位的檢查。在橋頭對位之前，必須對路基、橋臺、橋墩的工程質量、技術資料進行嚴格的檢驗，并根據“程檢表”等技術資料，對其進行驗收。架橋機經路基運輸時，路基寬度、路基護坡已完工，路基表面級配碎石按設計施工，壓實密度滿足設計要求，平整均勻，臺后路基處采用級配碎石順平處理。確定運梁車所經過的線路及構造能夠承受運梁機的負荷，并保證在新的路基上行駛時，其接地比壓不能超出路基容許的承重。吊車的裝箱梁開始時要慢而平穩，禁止突然的加速和急剎。重型作業車速控制在3-5km/h，曲線和坡道路段的車速要嚴格控制在2.7km/h 內。

結語:

隨著社會經濟的快速發展，傳統的現場制梁法已不能適應鐵路建設的需要，而預制簡支箱梁作為一種具有明顯優越性的結構形式，已成為國內橋梁施工中普遍采用的一種新型結構形式。因此，有關單位要加強技術交流，準確掌握技術，提高施工質量和安全性能。