客运专线64m双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装施工技术剖析

鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 32 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土 简支箱梁梁段拼装架设施工技术 1 工程概况 汉中汉江特大桥位于陕西省汉中市汉台区与南郑县交接处 主桥为横跨汉江所设 全桥位于直线及 R 8000m 的曲线上 中心里程为 DgK250 934 起讫里程为 DgK248 471 84 DgK253 380 06 全桥长 4908 24m 汉江主河槽采用 12 64m 简支箱梁 跨越 94 106 桥墩 本桥 64m 箱梁采用在制梁场分段预制 在移动支架上整体拼装 浇筑预制梁段间 湿接缝 整体张拉预应力钢束的施工方法 一孔 64m 梁全长为 66 3m 计算跨度为 64m 梁高 5 6m 梁端悬臂外伸各 40cm 分为 15 个节段 沿桥梁中心对称布置 梁段 重分别为 1 段 156 5t 2 段 158 3t 普通段 128 3t 不含锯齿块 梁段间现浇湿接 缝梁段从梁端至跨中依次重 40 6t 27 5t 26 3t 2 节段拼装架设工艺流程 图 1 节段拼装架设工艺流程图 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 33 3 节段运输 吊装 调位 3 1 准备工作 移动支架进入造桥状态后 应马上开始各种测量及准备工作 测量两桥墩间距离和高差 支承垫石位置及高度 检查并复核桥墩的纵 横向中心线 检查支承垫石上锚栓孔位置及深度 摆正支座位置 检查运梁车 回转天车的安全使用性能 3 2 梁段起吊 运输 安装 梁段通过跨墩大龙门吊提升到轮胎式运梁车上 运梁车自行行走至移动支架尾部 通过造桥机上回转天车提升梁段运至指定位置 回转天车通过下降 旋转 纵移将节 段预制箱梁按一定的顺序摆放悬挂在悬吊系统上 3 3 梁段组拼顺序 梁段组拼顺序是根据移动支架本身的构造情况和施工的快捷方便而制定的 吊装 顺序从两端到中间 在吊装最后两梁段时 为了使梁段可以顺利准确地吊装到位 倒 数第二梁段在经过下降旋转操作后 应下放至梁段设计位置的正下放 待最后梁段经 过下放旋转吊装到位后 方可将倒数第二梁段提升到位 3 4 梁段就位 梁段就位是指梁段纵向 横向和竖向三个方向的调位 纵向利用天车 横向利用 天车及顶推油缸来调节 竖向用穿心顶进行调整 以线路的中心线为基准 即要求线 路中心线和梁体中心线重合 纵向两端的一号梁段预埋螺栓对正支座预留孔 考虑预 应力张拉后及后期徐变引起梁跨收缩 梁段在摆放时 纵向收缩量以设计梁图为准 梁段线型按设计间距布置 在施工中按先纵向调整 横向调整 竖向调整 纵向调整 横向调整 竖向调整 的次序反复循环调整 直至达到设计要求 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 34 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 4 湿接缝施工及预应力钢绞线张拉 压浆 4 1 钢铰线的制作和穿束 连波纹管 钢绞线下料 根据孔道计算长度并考虑锚头高度 千斤顶支撑点至尾部工具锚间 长度 工具锚外富余量 从成卷钢绞线中采用砂轮切割机截取 编束 编束时先将钢绞线理顺 并尽量使各根钢绞线松紧一致 按每束规定根数 规定长度 用扎丝绑扎 两头距端 5 10cm 处用双根扎丝绑扎 其余每隔 1 5m 绑扎一 道 成束后 将钢绞线束人工抬移至堆放地点 分开堆放并进行标识 穿束 按照由上向下 由里向外进行 人工配合机械牵引进行整体穿束 应随时 观察和调整预先插在孔道内的波纹管的位置 以避免钢铰线端部将波纹管拉坏 为防 止钢绞线绞和 事先使钢绞线通过和工作锚具类似的加工件 保证钢绞线顺畅的通过 孔道 穿束前用人工在各张拉孔道中穿上 引线 再将一个孔道中所要穿放的全部钢 铰线绑扎在引线周围而成为一整束 然后利用移动支架上的 5t 卷扬机将整束钢铰线通 过引线牵引穿入各张拉孔道 钢铰线穿好后 将插在孔道内的波纹管拉出 连通孔道 两头用砂浆密封 然后 检查所有波纹管有无损坏 如有应马上进行修补 穿束后预应力钢绞线外露部分的保护 采用定制防雨套袋保护 套袋与锚垫板口 密封严实 防止雨水流入 造成钢绞线生锈 图 2 预应力钢绞线保护示意图 4 2 梁段湿接缝施工 准备工作 梁段在从存梁场地移至支架上之前 将梁段的湿接端凿毛 外伸钢筋理顺调直 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 35 各种构造筋放在所在位置并进行固定 波纹管插入预留孔道 钢筋的绑扎 湿接缝钢筋绑扎按常规方法进行 由于箱梁腹板薄 钢筋密和波纹管多 湿接缝 混凝土又采用振动棒配合振捣 为保证波纹管在施工中不被破坏 要求梁段腹板接茬 钢筋要上下排列绑扎 以增大振动空间 立模 模板采用 15mm 厚专用塑胶模板做面板 5 10cm 方木做肋板制作而成 模板对拉 采用 16mm 精轧螺纹钢 M16 螺母及 70 70 5 角钢 模板周边贴有泡沫双面胶条 以防止在浇筑砼的过程中发生漏浆的现象 立模的顺序依次为底模 侧模和内模 底模直接采用对拉形式 使其与梁底密帖 外侧模和内侧模用对拉螺杆拉紧与梁段密贴 浇筑湿接缝混凝土 浇筑湿接缝所用混凝土由拌和站统一拌制 罐车运输至梁场喂梁平台下方 倾放 至特制大漏斗中 利用大龙门吊吊升至桥面 放置于货车后斗中 运送到架桥机尾部 再使用回转天车吊运至相应位置处进行混凝土浇筑施工 由于所有的荷载均由移动支架承托 随着浇筑的进行 支架必将产生一定的挠度 变形 如浇筑次序不当且随着混凝土的凝固将影响到整孔梁的线型 箱梁的湿接缝要 对称浇筑 依次从两端向中间进行 整孔梁所有湿接缝必须一次浇筑完毕 中间不得 停顿 每一个湿接缝的浇筑顺序依次为底板 两侧腹板和顶板 混凝土浇筑也必须连 续进行 中间不得停顿 以免留下施工薄弱层 养生 养生采用顶板 箱内底板覆盖土工布 并及时洒水养生 为期 14 天 洒水养护要特别注意 不能将自来水管对着某一点长时间冲水 而是要将自来水 加压变成雾状或用喷水壶洒水 且勤洒 薄洒 洒水范围为箱外 底板 拆模 湿接缝混凝土初凝以后 微拧内外模板之间的对拉螺栓 以免螺栓与混凝土凝固 在一起而拔不出来 当混凝土强度达到 70 设计强度后 开始拔出对拉螺栓 拆模顺序 依次为外侧模 底模和内模 4 3 预应力钢绞线张拉 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 36 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 梁部设计为后张法预应力混凝土箱梁 张拉按设计要求进行张拉 根据设计要求 首孔梁张拉要做孔道摩阻试验 张拉设备的标定 张拉千斤顶及精密压力表在张拉前必须按要求进行校正和配 套标定 校正系数不得大于 1 05 校正有效期为一个月且不超过 200 次张拉作业 拆 修更换配件的千斤顶必须重新校正 标定时对油泵和压力表配对编号 工地使用时按 此编号组配 纵向预应力钢束的张拉 预应力钢束的张拉分两阶段进行 一期张拉在湿接缝混凝土强度达到 90 的设计强 度及弹性模量的要求后进行 第一期张拉完毕后 梁体即可承受施工荷载 拖拉支架 及运梁小车进行梁段运输等 二期张拉待湿接缝混凝土强度及弹性模量达到 100 设计 强度及弹模后进行且龄期大于 15 天 张拉时两端对称同步张拉 四台张拉千斤顶同时 工作 以控制张拉力为主 伸长量为辅的双控法进行 张拉顺序是 张拉初始应力 10 设计值 第二次张拉应力值 50 设计值 设计值 100 设计值 持荷五 分钟 回油至零 把三次的伸长值都记录下来 计算最终伸长量 横向预应力张拉 梁体横向预应力张拉 在湿接缝混凝土达到 100 设计强度及弹模 且龄期大于 15 天后进行 梁体顶板横向预应力筋采用 BM15 张拉端 及 BMP15 固定端 配套千斤顶采 用 YDC240Q 型 在箱梁两侧交替单端张拉 湿接缝处的横向预应力与预制梁段相邻的 横向预应力应同时张拉 以防止混凝土压缩不同引起开裂 竖向预应力张拉 梁体竖向预应力张拉 在湿接缝混凝土达到 100 设计强度及弹模 且龄期大于 15 天后进行 竖向预应力筋采用 25 高强精轧螺纹钢筋 锚固体系采用 JLM 25 型锚具 张拉体系采用 YC60A 型千斤顶 竖向预应力筋采用两次重复张拉的方法 即在第一次 张拉完成 1 天后进行第二次张拉 弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失 在 预应力完成后宜尽早完成压浆 并保证压浆质量 节段支撑的调节 体系转换 箱梁在第一阶段预应力钢束张拉前 梁的全部重量多支点弹性支承在移动支架主 梁上 每个梁段由四根钢棒承受 用作高程的调整 当预应力钢束开始张拉后 随着 张拉的进行部分自重将转为由梁体自身承受 同时移动支架承受的梁段重量将逐渐减 轻 主梁反弹上托力发生变化 随着预应力钢束逐步张拉 箱梁自承能力越来越大 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 37 最后梁的重量由移动支架主梁承受转为箱梁承受 为防止上托力过大而顶裂梁体 在 张拉过程中要及时调整悬吊钢棒长度 以减少移动支架的上托力 吊杆顺序为从中支腿向后支腿方向分别编号吊杆 1 2 吊杆 26 见下图 图 3 吊杆编号示意图 第一批纵向预应力张拉顺序见下图 图 4 预应力张拉顺序图 在第一批纵向预应力张拉之前 梁段和湿接缝及钢绞线的重量通过吊杆 扁担 梁传递给移动支架承担 张拉过程中分批次松吊杆 逐步将箱梁荷载传递到支座上 待一期张拉完成 吊杆全部松掉 箱梁荷载全部由支座承担 完成体系转换 张拉按顺序从 1 5 当张拉完 N2 和 N2 时 逐步从两端往中间配合穿心顶松 吊杆 松吊杆顺序见下表 表 1 松吊杆顺序表 松吊杆顺序序号名称松吊杆距离 mm 1 吊杆1 2 2 吊杆2 3 3 吊杆26 3 4 吊杆25 4 5 吊杆3 4 6 吊杆4 5 7 吊杆24 5 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 38 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 8 吊杆23 6 9 吊杆5 6 10 吊杆6 7 11 吊杆22 7 12 吊杆21 8 13 吊杆7 8 14 吊杆8 9 15 吊杆20 9 16 吊杆19 10 17 吊杆9 10 18 吊杆10 11 19 吊杆18 10 20 吊杆17 11 21 吊杆11 11 22 吊杆12 11 23 吊杆16 11 24 吊杆15 11 25 吊杆13 11 26 吊杆14 11 当第一批预应力全部张拉完成将吊杆螺母全部松掉 完成体系转换 钢绞线切割 张拉完后 应在锚圈外钢绞线上划线 24 小时后检查钢绞线无滑动时 才允许切 丝 进行压浆工作 钢绞线使用砂轮片切割 在终张拉完 24h 后观察全梁断丝 滑丝总数不得超过钢 绞线总数的 0 5 并不得位于同一侧 且一束内断丝不超过一丝后 钢绞线回缩量不 大于 1mm 即进行锚外钢绞线切割 钢绞线切割处距夹片 30 40mm 且其保护层厚度 不低于 40mm 切割不得对锚具造成损害 切割完成后用聚氨酯防水涂料对锚具 锚垫 板及外露钢绞线头进行防锈处理 4 4 预应力孔道的压浆 压浆材料及工艺应满足 客运专线预应力混凝土现浇梁暂行技术条件 和 铁路 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 39 后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件 TB T3192 2008 的各项规定 压浆时间 终张拉完成 24h 后观察无断滑丝情况后 在终张拉完成后 48 小时内进 行压浆作业 压浆设备 搅拌机的转速不低于 1000r min 浆叶的最高线速度限制在 15m s 以内 浆叶的形状与转速相匹配 并能满足在规定的时间内搅拌均匀的要求 压浆机采用连 续式压浆泵 其压力表最小分度值不大于 0 1MPa 最大量程须使实际工作压力在其 25 75 的量程范围内 储料罐带有搅拌功能 真空压浆泵能达到 0 092MPa 的负压力 第三代封锚头 采用钢圈外加橡胶垫 密封锚头必须牢固 密实 确保水泥浆在 最大压力下不漏浆 因受压浆时间限制 传统封锚头采用砂浆 在气温低时容易出现 强度不足 致使封锚头持压不足 水泥砂浆拌合顺序 拌合水泥浆时严格按给定的配合比施工 先加实际用水量的 80 开动搅拌机 均匀加入全部压浆剂 边加入边搅拌 然后均匀加入全部水泥 全 部粉料加入后再搅拌 2min 然后加入剩余的 20 的拌和水 继续搅拌 2min 压浆工艺 采用真空辅助压浆 压浆前 先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气 使孔道的真空度达到负压 0 06 0 08MPa 然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预 应力孔道并产生一定的压力 由于孔道内只有极少量空气 浆体中很难形成气泡 同时 由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差 大大提高孔道内浆体的饱满和密实度 压浆控制要素 真空度 0 06 0 08MPa 持压 0 50 0 60Mpa 持压时间 3min 压浆最大压力不超过 0 60MPa 砂浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不超过 40min 压浆顺序 先压注下层孔道后压注上层孔道 同一根管道连续 一次完成 压浆过程中 每孔箱梁制作 3 组 底板一组 两侧腹板各一组 标准养护试件 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 40 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 40mm 40mm 160mm 进行抗压强度和抗折强度试验 砂浆搅拌均匀后 现场进行出机流动度试验 每 10 盘测一次 现场还需记录浆体 搅拌时间 浆体温度 环境温度 保压压力及时间 真空度等 在每束稳压前要对流 出的浆体做试验 同浓度才可关三通稳压 冬季压浆时应采取保温及其它相应措施 冬季压浆或压浆后 3 天内 梁体及环境 温度不得低于 5 4 5 封端 在所有孔道压浆完成之后 对箱梁端部进行凿毛 清理 绑扎封端钢筋 立封端 模板 浇筑混凝土 封端采用补偿收缩混凝土 封端后应对新老混凝土结合部进行防 水处理 凿毛以清除混凝土表层浮浆露出石子且无光滑面为标准 为避免破坏梁端混 凝土 凿毛面距离梁端 1cm 为宜 封端混凝土 采用 C50 干硬性补偿收缩混凝土 坍落度控制范围 50 70mm 封 锚混凝土采用 30 振捣棒捣固 要求混凝土密实 无蜂窝麻面 与梁端面平齐 封端混 凝土各处与梁体混凝土的错台不应超过 3mm 封锚混凝土的养护 保湿养护 14 天 采用保水性较好的塑料薄膜覆盖 且塑料薄膜必须完全遮盖住封 锚混凝土 不得使封锚混凝土暴露在太阳下 采用洒水养护对封锚混凝土进行养护以 保证养护不间断 洒水次数以能保持混凝土表面充分潮湿为度 4 6 梁端防水涂料 涂刷防水涂料前要求 梁端错台打磨平整 用水将灰尘等杂质冲洗干净 气泡 麻面应修补 强度满足要求 梁端部全部干燥后进行涂刷施工 涂料要求 严格按照 A B 两种组分的聚氨酯按照重量比 1 1 比例进行混合搅拌均 匀 并设置滤网过滤后方可涂刷 涂料涂刷要求 聚氨酯防水涂料厚度为不小于 1 5mm 涂层分 2 3 层涂刷 第一 涂刷完成后不产生流挂 在继续涂刷下层 间隔时间不超过 1 小时 5 节段拼装梁线形控制 5 1 拼装节段梁中线 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 41 图 5 拼装中线示意图 以本跨两桥墩上的架梁十字线为中轴线 首先将两桥墩中心线用穿线法将中心点 放样到移动支架的中支腿及后支腿上 梁段全部下完后 在梁体腹内及梁顶面穿钢丝 线进行指向 反复检查并确保两钢丝线与桥墩轴线相重合 钢丝线一端挂重锤 确保 有足够的张力 然后将本跨所有的预制梁段的中心与钢丝线调整重合 5 2 预拼节段预拱度的设置 图 6 梁段预拱度观测点布置示意图 按照设计要求设置预拱度 二次抛物线方程公式为 y ax2 b 抛物线的开口向上 测量点为梁底板的拼缝位置 以跨中为中心 首先计算出每个节段底板湿接缝位置的 挠度 预拱度的设置分两步进行 在湿接缝浇筑前的预拱度是精调梁段的依据 实测 值与理论推算值误差控制在 2mm 内 另一部分拱度是浇筑湿接缝的过程中 由于荷载 的增加 移动支架的下挠度继续增加 以达到设计预拱度的要求 同时要求同一梁段 的同一端保持水平 不发生平面扭转 预设挠度观测点必须根据在预制场标识的 4 高 程测量点 A B C D 进行观测及预设 5 3 建立调梁理论数据表 根据桥梁设计线型 综合考虑纵坡 预设反拱 支座预偏量 湿接缝浇筑前后支 架挠度变化及梁高偏差等因素 并注意高程测量点和调整点 千斤顶调整钢棒位置 位置偏差带来的数据变化 完善 调梁数据表 5 4 端头节段吊装及定位 根据垫石中心线和桥墩中心线调整端头段纵向和横向位置 纵向位置采用垫石横 向中线控制 并复核梁缝大小 节段横向依据支座中线预放 并以桥墩中线为准在梁 鉴定技术文件之四 客运专线 64m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术 42 中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司 底板悬挂锤球做为控制指标 梁段高程以支座和砂箱确定 砂箱位置需固定 并结合梁体线型和砂箱压缩量 经验值 确定砂箱高程 以控制梁底为准 按调梁数据表的数据控制端头节梁底标 高 梁顶高程做复核但不控制 5 5 其余梁段摆放 梁段纵向 以支架架梁状态找出钢棒的悬挂位置 在桥机纵梁上用红油漆画出 钢棒悬挂位置 注意移动支架纵移的偏位情况 悬挂位置进行适当调整 梁段横向 在扁担梁上画出吊杆的悬吊位置 注意桥机的横向偏位误差的影响 梁段高程 根据移动支架挠度情况和梁跨的线型确定各梁段钢棒外漏尺寸的初 步数据 并以实际调整完的梁跨钢棒外露尺寸作为后续梁跨的相关数据 认真记录每 个钢棒吊杆外漏长度的数据表 指导每个梁段的悬挂工作 5 6 节段精调 在本跨梁段全部梁段吊运至移动支架上后 开始进行定位精调工作 此时移动支 架的荷载 除了湿接缝 已全部到位 桥机的挠度稳定 此时移动支架上门吊需处于 静止状态 已放置好的 1 段或 13 段中线上架设经纬仪或激光指向仪作为中线控制 测量各节段腹板顶位置 1 2 3 4 各点位的高程 并根据 梁跨拼装高程测量 调整 数据表 计算得各梁段高程调整值 与此同时 复核湿接缝宽度 梁段的调整采用回 转天车配合 梁段调整采用纵向 横向 平转 检查湿接缝宽度 高程 利用吊杆外露长 度控制 的顺序依此进行 纵向 调整湿接缝的宽度用尺量两侧腹板 两侧翼缘 梁中线五个截面 如发 现较大偏差 需核对桥机上钢棒悬挂位置是否准确 横向