合武铁路组合箱梁预制施工工艺.pdf

合 武铁 路组合箱梁预制施工工艺 唐 可 6 3 文章 编号 ： 1 0 0 3 -4 7 2 2 ( 2 0 0 9 ) 0 3 0 0 6 3 0 4 合武铁路 组合箱 梁预 制施 工工艺 蔻 ( 沪 汉蓉 铁 路 湖北有 限责 可 任 公 司 ， 湖 北 武 汉 4 3 0 0 7 1 ) 摘 要 ：我 国铁 路 客 运专 线 建设 方兴 未艾 ， 迅 速建 立起 了与之 配套 的 设计 、 施 工标 准体 系 。为 解决客运专线铁路预制整孔箱梁架设通过隧道宽度 受限的 问题 ， 采 用组合箱梁的方式代替整孔箱 梁， 并率先在合武铁路发布 实施 。从模板制作、 钢 筋绑扎、 混凝土浇筑、 预 应力施 1 7- 控制等方面， 研 究制定 了合武铁路组合箱梁预制施工工艺， 确保组合箱梁施工过程有序合理 ， 施工质量处于可控状 态。该项技术在合武铁路 湖北段得到广泛应用并取得 良好效果。 关键 词 ：客运 专 线 ； 组合 箱 梁 ； 预 制 ； 施 工 工艺 中图分 类号 ： u4 4 5 4 7 1 文献 标 志码 ： a co ns t r u c t i o n te c hn o l o g y f o r pr e c a s t i n g o f bu i l t _。 u p bo x gi r d e r s us e d f o r he f e i -_ w u ha n ra i l wa y tang ke ( hu b e i co ，lt d ，s h a n g h a i - wu h a n ch e n g d u ra i l wa y ，wu h a n 4 3 0 0 7 1，ch i n a ) ab s t r a c t ：the c o ns t r u c t i on of pa s s e nge r d e d i c a t e d r a i l wa ys i n ch i na i s p r e s e n t l y i n f u l l s wi n g a nd t h e de s i g n a nd c ons t r uc t i o n s t a nd a r d s ys t e m s c a t e r i n g f o r t he ne e d o f t he c o ns t r u c t i o n o f t h e r a i l wa y s h a v e b e e n a c c o r d i n g l y p r o mp t l y e s t a b l i s h e d to t a c k l e t h e p r o b l e m o f t h e wi d t h r e s t r i c t i o n o f t h e p r e c a s t f u l l s p a n b o x g i r d e r s wh e n t r a n s p o r t e d t h r o u g h t u n n e l s o n t h e r a i l wa y s ，t h e pr e c a s t b ui l t up bo x gi r de r s we r e de s i g ne d a nd we r e us e d t o s u bs t i t ut e f o r t h e f ul l s p a n b ox gi r d e r s a n d t he s t a nd a r d s y s t e ms f o r t h e bu i l t u p bo x g i r d e r s we r e f i r s t l y r e l e a s e d a nd put i n t o a ppl i c a t i o n i n t he c o ns t r u c t i o n o f he f e i w u ha n ra i l wa y the c on s t r uc t i o n t e c hno l og y f o r p r e c a s t i ng o f t he bu i l t u p bo x gi r d e r s f or t he ra i l wa y we r e r e s e a r c he d a n d f o r m u l a t e d f r om a s pe c t of t he f or m wo r k f a br i c a t i on，r e i n f o r c e me nt b i nd i ng， c on c r e t e c a s t i ng a n d pr e s t r e s s i n g c o ns t r u c t i on c on t r o l f o r t h e p u r p o s e o f e n s u r i n g t h a t t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s o f t h e g i r d e r s wo u l d b e r a t i o n a l a n d o r de r l y a n d t he c o ns t r u c t i on qu a l i t y wou l d b e i n t h e c ont r ol l a bl e s t a t e the c o ns t r u c t i on t e c hno l o gy h e r e wi t h h a v e b e e n wi d e l y a p p l i e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e hu b e i s e c t i o n o f t h e ra i l wa y a n d ha v e a c h i e v e d s ou nd e f f e c t ke y wor d s ：p a s s e ng e r d e d i c a t e d r a i l wa y；bu i l t u p bo x gi r d e r；pr e c a s t i n g；c o ns t r u c t i on t e c h no l o gy 1前言 我国铁路客运专线建设方兴未艾 ， 铁道部组织 有关科研院所 ， 在引进消化 吸收国外 高速铁路修建 技术的基础上 ， 迅速建立 了与之配套的、 较为完善的 设计 、 施工标准体系 。铺轨架梁 工程 为铁路建设 的 关键控制工序 ， 直接影响铁路建设总工期。为解决 客运专线铁路预制整孔箱梁架设通过隧道宽度受限 的问题 ， 优化施工组织 ， 合理设 置梁 场， 节约国家投 收稿 日期 ：2 0 0 9 -0 2 1 2 作者简介 ： 唐可( 1 9 6 2 ) ， 男 ， 高级工 程师 ， 1 9 8 4毕业 于西南交通 大学桥梁工程专业 ， 工学学士 ( t k 5 5 5 3 9 s i n a c 0 m)。 6 4 桥梁建设 2 0 0 9 年第 3期 资，2 0 0 6年对 预制箱梁 预制施工设计方案进行优 化， 采用组合箱梁代替整孔箱梁的方案 ， 系统地解决 箱梁通 过 隧道这一 影 响铁路 建设关 键控 制工 序 的重 大问题 ， 该项技术率先在合武铁路客运专线发布实 施。合武铁路工程建设实践表明， 该项技术在合武 铁路得到广泛深入的应用并取得了较好的经济社会 效益 ， 为合武铁路按期开通提供了重要技术保证。 2工程概 况 合武铁路 湖北段全 长 1 5 5 k m， 设计 速度 2 0 0 k m h ， 预留 2 5 0 k m h及以上条件 ， 线路跨越大别 山 山脉 ， 沿线 设有 1 o座 隧道 ， 隧 道 设计 中 级 围岩 未 加 宽地段 横 向最大 宽 度 为 1 3 1 2 m， 而整 孔 箱 梁 的 宽度为 1 3 4 m ， 受尺寸所 限， 整孔箱梁在预制 之后 无法 通过 隧道 ， 为解决 箱梁 穿越 隧道难 题 ， 采 用 双线组合箱梁。组合箱梁的最大宽度 为 6 3 5 m， 能 够满足隧道宽度的要求。 组合箱梁共 2 3 6孔 ( 4 2 2榀) ， 采用预应力混凝 土结构 ， c 5 o混凝土 ， 预应力钢绞线 为 1 7 1 5 2 1 8 6 0 一b g t 5 2 2 4 2 0 0 3 ， 采 用 拉 丝 体 系 锚 固 ， 8 o mm、 f 5 9 0 mm 波纹 管成 孔 。梁长 3 2 6 m， 梁高 3 m( 跨 中 2 8 m) ， 组 合 箱 梁 标 准 段 及 端部 截 面 形 式 见图 i 。 ( a )标准段截面 ( b )端部截面 单 位：c m 图 l 组合箱梁标准段及端部截面 3施工 工艺 3 1 模 板 每月 浇筑 箱梁 3 6 4 o榀 ， 外 模 周转 周 期 为 4 5 d ， 内模周转周期的 3 7 5 d ( 从开始拼装到下一次开 始拼装为一个周期) 。为满足组合箱梁预制进度和 模板周转要求 ， 某梁场配备 了 6套外模、 5套内模 ， 制梁台座 6座， 内模整修台座 5座， 在进入批量生产 后， 采用 3 个 内模整修台座 。台座平面布置见图 2 。 模板由底模 、 侧模 、 端模 、 内模组成 。组合箱梁 端部存在横向连接的端隔板， 需要预 留钢筋。因此 ， 待顶板钢筋绑扎完成后 ， 安装顶板两侧挡板 ， 长翼缘 处挡板用螺栓 固定在侧模板上 ( 永久使用) ， 短翼缘 处要预留横向连接钢筋 ， 采用可拆装式活动挡板， 活 制粱台座 内模存放整修台座制梁台座 t 三兰三 三 三 ： l e 三 兰 三 三 三三 | ii e 兰 兰 三 三 三 三 | 道 l 目ii 鲁 上 单 位 ：m 图 2台座 平面布 置 动挡板分 4块拼装( 最下面 1 块永久使用) ， 将横 向 预 留筋 卡在其 中 间后 点焊 固定 。挡 板与钢 筋之 间 的 缝隙用海绵填塞。模板拼装顺序见图 3 。 底模安装h清理底模h安装侧模h吊装底、腹板钢筋 安装内模h安装端模h绑扎项板钢筋h箱梁混凝土浇筑 图 3模 板 拼 装顺 序 3 2钢筋 加工 某梁场共设有 2个钢筋绑扎胎位 ， 胎具按照箱 梁钢筋骨架尺寸加工制作， 胎具材质选用 5 c m5 c m的角钢和 5 c m5 c m1 0 e m槽钢。 3 2 1 底腹 板钢 筋骨 架绑 扎及抽 拔棒 安装 绑扎胎具尺寸调整、 加 固完毕后 ， 在胎具上绑扎 底腹板钢筋 。首先安装支座预埋钢板 ， 然后绑扎底 板钢 筋和 腹板钢 筋 ， 并 在 钢筋 绑 扎 施 工 中 穿插 进 行 垫块 和抽 拔棒 的安装 ， 组装 成 整体骨 架 ， 验 收合 格后 吊装入 模 。 钢筋绑扎采用八字形绑扎 ， 扎丝不能伸入保护 层内。当梁体钢筋与预应力管道或预 留孔交叉时 ， 适当移动梁体钢筋或进行适 当弯折 ， 并在预留孔位 置增设螺旋筋加强 。 选用 与梁 体 同条件 的混凝 土 3 5 mm 槽 口垫 块 ， 保 证钢筋 净 保护层 厚 度 满 足规 范 设 计要 求 ( 顶 板顶 层为 3 0 mm， 其余为 3 5 ram) 。3 5 mm槽 口垫块不 能 满足要 求 的地 方 ， 采 用 3 5 mm 平 口垫 块 以 及 3 9 mm槽 口垫块 ， 确保局部位置的保护层厚度 。 完成底板底层钢筋骨架绑扎后 ， 安装底 板抽拔 棒 ， 先 按设 计 位 置 焊接 安 装 q2 3 5级 井 字 形 定 位 钢 筋 网片 ， 然 后安 装抽 拔棒 ， 再 用 q2 3 5级钢 筋 进行 上 部水 平 固定 ， 保 证抽 拔棒 的稳 定性 。 在腹板钢筋骨架绑扎完成之后 ， 安装腹板抽拔 棒 。首先在钢筋骨架腹板内按设计要求焊接固定定 位 网片 ( 定位 网片 间距 5 0 c m， 设 计 安装 位 置 已在绑 扎 胎具 支架 上标 出) ， 然 后 安装 抽 拔 棒 ， 先 用 1根 软 绳从腹板定位网片孔 中依次穿过， 牵引对 面卷扬机 的绳索穿过定位 网片各个孔道 ， 再将 已准备好 的抽 拔棒 固定在绳索上 由卷扬机施力匀速穿束 ， 安装完 毕后 ， 进行反向拉伸 ， 保证抽拔棒线形 良好 。 合 武铁 路组合箱梁预制施工工艺 唐 可 6 5 3 2 m 组 合箱 梁 每根 抽拔 棒 由 2 根 长 1 8 m 的抽 拔棒连接而成 ， 连接部位用 3 0 c m 长波纹管包接 ， 用 扎丝绑扎牢固， 并用宽胶带包裹严密。抽拔棒 中心 穿 1根钢绞线 ， 提高抽拔棒 的刚度 ， 保 证成孑 l 效果 。 拔 出抽拔棒时先将钢绞线拔出 ， 再拔抽拔棒 ， 棒体表 面清洗后周转使用 。 3 2 2 顶板钢筋的绑扎及预埋件 的安装 内模吊装完毕后绑扎顶板钢筋。梁体预埋件按 设计要求 ， 在钢筋绑 扎时安装 ， 与钢筋 骨架组装成 整 体 。 3 3梁体混凝土施工 3 3 1 混凝 土 拌和 混凝土开盘前 ， 需严格 测定粗 、 细骨料 的含水 率 ， 确定施工配合 比 。在冬季施工 时， 计算各种 材 料 所须 加 热 的最 高 温 度 ， 保 证人 模 温 度 在 5 3 o 之 间 ， 可采 用蒸 汽 加 热 拌 和 用 水 提 高 混凝 土 的温 度。实践表明， 环境温度在 0 1 o， 水 温加热至 3 0 4 0 ， 即可 满 足要 求 。在 夏 季 施工 时 ，应避 免 高温时段作业 ， 开盘时间宜选在 1 6时后 ， 在拌和水 中加入冰块降温 ， 1榀梁须加冰块 4 5 t 。 3 3 2 混凝 土入模 与 振捣 浇注 前 ， 进行 技术 交底 ， 按 设计 检查 模板 、 钢 筋 、 预留孔洞、 预埋件位置是否正确并加 固， 使其不至于 因混 凝土 振捣 而移 位 ， 并 经监 理 工 程 师 批 准 后 方 可 施 工 。浇 注 混 凝 土 前 ， 检 测 混 凝 土 的 温 度 ( 5 3 o ) 、 坍落度( 1 6 1 8 c m) 和含气 量 ( 2 4 ) 等。 当拌 和物 满 足 规 范 时 方 可 人 模 ， 否 则 按 作 废 处 理 。 梁体混凝土浇注按照水平分层 、 斜 向分段 的方式连 续 进行 。分 层 厚度 宜 控 制 在 2 5 3 0 c m， 最 大 不 宜 大 于 3 0 c m。在 距梁 端 6 m 范 围进行 交 叉搭 接 。梁 体混凝土连续浇注、 一次成型 ， 浇注时间控制在 6 h 以内。梁体混凝土横断面浇注顺序为底板一腹板一 顶 板 ， 见 图 4 。 说明： 箱粱浇注总的原则为先浇底板、再浇腹板、最 后浇注项板并左右对称的原则； 图中序号为浇 注顺序： 混凝土分层厚度为3 0 c m。 图 4梁体浇注顺序 梁体 混凝土 以插 入式振捣为主 ， 附着式振 捣器 振捣为辅 。因桥面设横 向排水坡 ， 为保证施工质量 采用高频整平提浆机配合施工。 3 3 3养护 梁体混凝土初凝后 ， 即在梁体表 面覆盖土工布 并人工喷水养护至蒸汽养护 开始升温 ， 待蒸 汽养护 结束后即对全梁洒水进行 自然养 护， 自然养护时间 不少于 1 4 d 。冬季、 夏季养护按照相关规 范要求组 织 实 施i 6 。 3 4预应 力施 工 3 4 1 张拉施 工 预施 应力 时 两 端 两 侧 对 称 、 4个 顶 同 步 进 行 张 拉 ， 并 以张拉力控制为主 ， 伸长值进行校核。张拉顺 序 见 图 5 。 曲线梁 ( 当n 5 为8 0 m l n 时为直线梁) 往：圈 8 0 m m 抽拔棒囵 9 0 m抽拔棒 初张拉顺序： n l a - 2 n 2 2 n 4 2 n 6 终张拉顺序 ： n l a - 2 n 2 2 n 4 2 n 6 2 n l b 一 2 n 3 2 n 5 2 n l c 图 5预 应 力 张 拉 顺 序 整个张拉过程 中， 严密注意钢绞线滑丝、 断丝及 其他意外情况。钢绞线的滑丝除与夹片的质量有关 外 ， 还与许 多施工 因素有关 。如 ： 张拉时千斤顶 与锚具不 同心； 限位板磨损 ； 安装工作夹片时 无弹性圈； 限位板 内含有泥砂 ； 工作夹片被油 污 染 等 。 当出现断丝 ， 按规定 需要处理时 ， 用 3 0 t 前夹 式油顶逐根进行 。用前夹式油顶夹住断丝的钢绞线 并对准 ， 将油顶充油 ， 钢绞线受力后将夹 片带 出时 ， 立即停止充油 。用小钢针从叉形垫圈的缺 口卡住夹 片 ， 千斤顶 回油卸下夹片。这样将整束钢绞线松掉。 将整束钢绞线从孔道中抽出， 换掉断线的钢绞线 ， 重 新 穿束 和 张拉 。滑 丝 后 的 钢 绞 线 需 要 处 理 ， 处 理 方 法同断丝。滑丝的钢绞线可 以不更换 ， 直接张拉保 证 不 再 滑丝 即 可 。 因处理滑丝 、 断丝而引起钢绞线束重复张拉时 ， 同一束张拉次数不得超过 3次。 当一束 出现少量滑丝 时， 可用单根张拉油顶进 行补拉 。当一束内出现多根钢绞线滑丝时 ， 须放松 钢绞线并重新装夹片整束补拉 。 3 4 2 真空压浆施工方法 所有准备工作完毕后 ， 关 闭吸气开关以外 的所 6 6 桥梁建设 2 0 0 9年第 3期 有 阀门， 开始抽 真 空， 使 真 空度 稳定 在 一0 0 6 一 0 1 0 mp a 之间， 在真空度满足要求， 浆液配置充 足后 ， 启动压浆泵 ， 开始往管道内压浆 。在压浆过程 中， 真空泵必须连续工作 ， 且保证一定 的负压。在真 空泵与抽气管道中设置一段透 明加筋管道， 作 为观 察管道 。若观察管道 内有水泥浆通过 ， 应立即关闭 真空 泵 ， 停抽 空气 。同时打开 废浆 箱上 的排气 阀 ( 此 时压浆 不能 停止 ) ， 水 泥 浆 溢 出 ， 当 溢 出 的水 泥 浆浓 度和压入的浓度一致时关闭排气阀。压浆泵维持压 力为 0 5 0 6 mp a的状 态 2 mi n后 关 闭进 浆 阀 门， 该管道压浆结束。每一孔道压浆完成后 ， 立即清 洗干净连接至真空泵上 的加筋塑料管 ， 以便下一孔 道压浆时能容易分辨水泥浆从抽真空端流出。 3 4 3封端 孔 道压浆 完毕 ， 经检查 无不 饱满 情况 、 水泥 浆 已 凝固后 ， 及时进行梁体封锚作业。绑扎封锚钢筋之 前 ， 先将锚垫板表面的粘浆和锚环上 的封锚砂浆铲 除干净 ， 为加强后灌部分混凝土与梁体的连接 ， 梁端 锚穴处凿毛处理 ， 并清洗 干净 ， 各处 的浮浆、 灰渣 等 杂物也要清理干净。凿毛、 清理工作之后 ， 锚具的四 周涂以聚氨酯防水涂料进行防水处理。按图纸要求 绑扎完钢筋后， 用一端与喇叭 口对角螺栓孔连接的 双头 螺杆 固定模 板 ， 模 板 上 端 开 直径 为 1 0 c m 的布 料 口。封锚混凝土采用与梁体混凝土强度 同等级的 c 5 0无收缩混凝土。布料时， 混凝 土从模板上方倒 入同时 ， 用小锤子敲击模板， 加强振捣 。为方便模板 的拆除 ， 在灌注完成后 5 h拆模 。拆模后 ， 先对混凝 土表面进行清理 ， 然后用 1： 1水泥砂浆进行修饰 ( 水泥 和封锚 混凝 土用水 泥 同标 号 ) 。封锚 混凝 土要 有良好 的养护条件 ， 充分保持混凝土湿润， 防止封端 混凝土与梁体之间产生裂纹 ， 拆模后在梁端挂一块 麻 布或草 帘 ， 并 浇 水养 护 ， 以确 保 封端 混 凝 土 质 量 。 封锚 混凝 土养护 结 束后 ， 采 用 聚氨 酯 防 水 涂料 对 端 面新 老混 凝土之 间交 接缝 进行 防水处 理 。 3 5 箱梁反拱及预留压缩量的设置依据 梁体由于混凝土干燥收缩及在预应力作用下会 产生压缩 ， 同时为保证线路的平顺性 ， 梁体应预设反 拱。根据设计 图纸 提供数 据 ， 上缘 理论 压缩量 为 6 3 0 mm， 下缘为 1 5 7 0 mm； 理论计算跨 中反拱为 1 9 5 0 mm。在实际施工过程中， 按设计要求底板和 顶 板预 留相应 的压 缩量 ， 底 板 中部 预设 相应反 拱值 。 箱梁在预施应力前后 ， 进行了相关数据的收集 ， 从现场收集的数据来看 ，