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京滬高速鐵路900T雙線整孔后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁施工要點(diǎn) 王煥強(qiáng) 韓鳳林 孫強(qiáng) 李元 （中國水電集團(tuán)京滬高鐵三標(biāo)段三工區(qū)七局） 摘 要：本文結(jié)合京滬高速鐵路長清制梁場900T雙線整孔后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁的施工過程，簡要論述三項(xiàng)關(guān)鍵工序、高性能混凝土耐久性指標(biāo)的保證措施、減小箱梁后期徐變的相關(guān)施工措施及注意的要點(diǎn)，以確保滿足高速鐵路運(yùn)營的安全性、高速度、高平順性和舒適度。 關(guān)鍵詞：高速鐵路；后張法；預(yù)應(yīng)力；箱梁 1 概述 京滬高速鐵路正線全長1318Km，橋梁占正線長度80%以上。橋梁施工大量采用32、24m雙線單箱單室整孔后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，采用高性能混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年。采用“ZK標(biāo)準(zhǔn)活載”即0.8UIC（國際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)活載），橋梁設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值是300～350km／h。要求橋梁整體剛度滿足機(jī)車行車的安全性、平穩(wěn)性以及旅客的乘坐舒適性。 圖1-1：通橋（2008）2322A-Ⅱ概圖（適用CRTS-Ⅱ型板） 其中32m雙線整孔單箱單室等高度截面箱梁，全長32.6m，梁寬12.0 m，梁高3.05m，底寬5.5m。C50混凝土334.71m3，梁體重836.8T。梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚。例如跨度31.5m簡支箱梁截面尺寸如圖1-1所示。 具體參見：《時(shí)速350公里客運(yùn)專線鐵路無砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁（預(yù)制、雙線、跨度32m）》[通橋（2008）2322A-Ⅱ]。 雖然該梁型具有剛度大、抗沖擊力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、噪聲小、便于維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝新穎、技術(shù)含量高、自身體積大、重量重、寬跨比大等特點(diǎn)。因此，這種箱梁的預(yù)制難度較大，具有新材料使用廣、新技術(shù)要求高、施工復(fù)雜的特點(diǎn)。我公司長清制梁場在京滬高速鐵路施工中負(fù)責(zé)799榀(其中739榀32 m、60榀24 m)箱梁預(yù)制工作。本文簡要介紹長清制梁場的箱梁預(yù)制施工關(guān)鍵工序的施工要點(diǎn)，以期拋磚引玉，供大家參考。 2 箱梁預(yù)制工藝 2．1預(yù)制工藝流程 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁的預(yù)制工藝流程見圖2-1：底腹板鋼筋綁扎、報(bào)驗(yàn) 底模、外模安裝報(bào)驗(yàn) 底腹板鋼筋吊裝入模 管道坐標(biāo)及保護(hù)層調(diào)整 端模、內(nèi)模修整 內(nèi)模安裝、端模安裝 頂板鋼筋吊裝入模 支座、防落梁預(yù)埋件安裝檢查 頂板鋼筋綁扎、報(bào)驗(yàn) 箱梁混凝土澆筑 混凝土養(yǎng)護(hù) 預(yù)應(yīng)力束預(yù)、初張拉 混凝土布料機(jī)、拖泵準(zhǔn)備 混凝土準(zhǔn)備 鋼絞線穿束 撥膠管、孔道清理 900t搬梁機(jī)起吊、橫移箱梁 箱梁端、內(nèi)模拆除 箱梁橫移準(zhǔn)備 箱梁終張拉 真空壓漿設(shè)備準(zhǔn)備 真空壓漿材料準(zhǔn)備 張拉設(shè)備準(zhǔn)備 鋼筋、模板報(bào)檢 箱梁交庫存放 鋼絞線檢驗(yàn)、下料 原材料 進(jìn)場、 檢驗(yàn) 真空輔助壓漿 預(yù)制箱梁施工工藝流程圖 2.2箱梁預(yù)制關(guān)鍵工藝 1）混凝土灌筑工藝 混凝土的澆筑采用連續(xù)澆筑、一次成型，澆筑時(shí)時(shí)間不宜超過6h；由試驗(yàn)室對混凝土拌和物進(jìn)行坍落度損失試驗(yàn)，根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果，確定混凝土拌和物的滯留時(shí)限和間隔時(shí)限（上下兩層混凝土）。滯留時(shí)限確定為45 min，間隔時(shí)限亦為1小時(shí)，在上下兩層混凝土澆筑時(shí)，盡量壓縮其間隔時(shí)間，避免因時(shí)間過長，造成混凝土表面出現(xiàn)條狀色差。 圖2-2 箱梁澆筑示意圖 灌筑總的順序?yàn)椤跋鹊赘拱宓菇?、再下腹板、再底板、再上腹板、最后頂板”；總的原則為“由一端向另一端進(jìn)行、左右對稱、斜向分段、水平分層”。當(dāng)澆筑至距另一梁端6～8m時(shí)，由另一梁端開始向回澆筑，然后合攏。用2臺HG18型布料機(jī)對稱布料、連續(xù)澆筑，以水平分層的工藝左右對稱進(jìn)行，前后兩層混凝土的間隔時(shí)間不得超過1小時(shí)?；炷涟韬臀锶肽Ｇ斑M(jìn)行含氣量的測定，含氣量控制在2%～4%，混凝土入模前測定模板溫度，并作好記錄及調(diào)整。模板溫度控制在5～35℃，混凝土拌和物入模溫度控制在5～30℃。混凝土的振搗以插入式振搗為主，以高頻側(cè)振為輔。腹板混凝土澆筑時(shí)在橋面鋼筋腹板頂部兩側(cè)鋪竹膠板，防止混凝土灑落其他部位及污染橋面。 澆筑底腹板倒角處混凝土，也就是從底模往上0cm～70cm部分混凝土，采用插入式振動(dòng)棒搗固密實(shí)，高頻振搗器輔助振搗。第1區(qū)域從一端向另一端澆筑24m遠(yuǎn)，留下約1/3的底腹板倒角等第2區(qū)域下料時(shí)澆筑。為了保證支座板處混凝土振搗密實(shí)，在端模上開孔對支座板處進(jìn)行振搗，并且在支座下面的底模下方安置附著式振搗器加強(qiáng)振搗。 2）預(yù)應(yīng)力張拉工藝 京滬高速鐵路采用CRTS-Ⅱ型板式無砟軌道，預(yù)應(yīng)力鋼束布置按二期恒載120～140kN/m、140～160kN/m、160～180kN/m三檔進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工。因此每榀箱梁的預(yù)施加應(yīng)力必須根據(jù)此箱梁實(shí)際所處線路樁號位置的綜合情況進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，以滿足箱梁的剛度及抗裂性的要求。并且須通過鐵道部質(zhì)檢中心或者鐵科院試驗(yàn)確定由于梁場的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品不同引起的管道、錨口、喇叭口等瞬時(shí)摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失值，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，報(bào)請中鐵咨詢設(shè)計(jì)院由設(shè)計(jì)人員對預(yù)應(yīng)力束張拉值進(jìn)行調(diào)整，以保證各束預(yù)應(yīng)力值符合設(shè)計(jì)要求。 長清制梁場預(yù)應(yīng)力作業(yè)按預(yù)張拉、初張拉和終張拉三個(gè)階段進(jìn)行。張拉前清除管道內(nèi)雜物及積水。帶模預(yù)張拉，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%，內(nèi)模板松開，不對梁體壓縮造成阻礙。箱梁終張后需實(shí)測彈性上拱度，實(shí)測彈性上拱值不大于1.05倍的設(shè)計(jì)計(jì)算值，終張拉30d后實(shí)測上拱值在L/3000(L為梁跨度)。 3）真空壓漿工藝 張拉完成后，切割鋼絞線后外露40～50mm→清除錨座面、密封槽及裝配螺孔內(nèi)的水泥漿→密封錨頭→壓漿前準(zhǔn)備工作→抽真空及配置漿液→壓漿→停抽真空和保壓→工后清理→封錨。 壓漿設(shè)備采用吳橋縣山泉建筑機(jī)械廠生產(chǎn)的GSZ700型壓漿臺車（配備吳橋縣山泉建筑機(jī)械廠生產(chǎn)的MBV80型預(yù)應(yīng)力用水環(huán)真空泵，負(fù)壓能達(dá)0.097MPa、 SQG45A灌漿泵）和無錫華群機(jī)械有限公司生產(chǎn)的JS-300型自動(dòng)壓漿臺車。水泥漿外加劑采用北京巨通物流有限公司生產(chǎn)的TK-G-Ⅲ型管道壓漿劑。壓漿用水泥為PO42.5硅酸鹽水泥。 本梁場理論壓漿配合比：水泥：壓漿料=9：1；各種材料的稱量以質(zhì)量計(jì)，精確到1%，性能符合《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》（TB/T3192-2008）要求。 3．高性能混凝土耐久性指標(biāo)的保證措施 3．1原材料檢驗(yàn) 長清制梁場為確保箱梁100年使用壽命，保證高性能混凝土的耐久性，嚴(yán)格進(jìn)行混凝土材料的選定，并結(jié)合濟(jì)南站－泰山站段T2環(huán)境，要求混凝土的各項(xiàng)耐久性指標(biāo)均符合《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》、《鐵路混凝土耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》及其補(bǔ)充文件的各項(xiàng)規(guī)定，并滿足《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》的要求。同時(shí)，所選用的原材料必須有供應(yīng)商提供的出廠合格證，梁場試驗(yàn)室根據(jù)認(rèn)證細(xì)則要求進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)。 3．2模板制造安裝 箱梁模板的制造精度、安裝精度直接影響到箱梁的結(jié)構(gòu)尺寸，因此在模板的招標(biāo)、合同及進(jìn)場驗(yàn)收均嚴(yán)格執(zhí)行《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》表1要求。嚴(yán)格按照梁型設(shè)置預(yù)設(shè)反拱，長清制梁場32m箱梁采用下式計(jì)算：y=17X2/16.32。其次，重點(diǎn)對箱梁混凝土的保護(hù)層進(jìn)行監(jiān)控，確保完全符合保護(hù)層厚度的要求，尤其注意倒角位置鋼筋N44、N44-1、N44-2與模板的間距。 3．3鋼筋綁扎 由于通橋（2008）2322A型箱梁橫向、豎向均為普通鋼筋結(jié)構(gòu)，因此鋼筋位置的正確與否直接影響到結(jié)構(gòu)受力性能。長清制梁場的箱梁鋼筋采用了底腹板與頂板分離的綁扎形式，雖然分別在綁扎胎具上進(jìn)行分體綁扎的工效速度較快，但是在頂板鋼筋安裝入模就位工序上占用時(shí)間過多，并且保護(hù)層尺寸控制十分困難，常常出現(xiàn)倒角鋼筋保護(hù)層尺寸偏差過大的問題，因此，通過對實(shí)際的工藝對比，建議今后的箱梁鋼筋綁扎采取整體式綁扎后滑移進(jìn)內(nèi)模的工藝形式。 3．4高性能混凝土的澆筑 澆筑過程中注意混凝土的工作性能、模板溫度、混凝土入模溫度、塌落度、擴(kuò)展度、泌水率等現(xiàn)場試驗(yàn)檢測項(xiàng)目，并作強(qiáng)度及彈模試件。 橋面混凝土施工是箱梁混凝土灌注的最后工序，京滬高速鐵路采用通橋（2008）2322A型箱梁橋面為6面坡，并且由于該梁適用CRTS-Ⅱ型軌道板，橋面連接套筒144個(gè)，并且預(yù)留剪力齒槽、側(cè)向擋塊、橋面加高臺，梁面平整度及坡度控制復(fù)雜，因此需要嚴(yán)格控制梁面處理施工的質(zhì)量，采用坡度工裝，同時(shí)注意邊整平邊覆蓋，避免因失水過快造成橋面高性能混凝土開裂。 3．5拆模混凝土強(qiáng)度、溫度控制 900T高速鐵路箱梁拆模前有嚴(yán)格的要求，首先混凝土的強(qiáng)度達(dá)到60%以上，梁體的混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層與環(huán)境溫差不大于15℃，拆除端模后，松開內(nèi)模但不拆除內(nèi)模即進(jìn)行預(yù)張拉，此時(shí)注意兩個(gè)梁端內(nèi)模空腔必須做到擋風(fēng)隔離嚴(yán)禁空氣對流穿膛，待梁體進(jìn)行初張拉后立即移出內(nèi)模，在拆除內(nèi)模的過程中注意操作正確，確保梁體棱角完整。并采用900T搬梁機(jī)移梁出制梁臺座至存梁臺座。 需要注意濟(jì)南地區(qū)秋冬及初春早晚氣溫急劇變化時(shí)候不宜貿(mào)然拆模。 3．6箱梁預(yù)應(yīng)力施工控制 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁張拉施工具體工藝要點(diǎn)見前文所述，需要強(qiáng)調(diào)的是為確保梁體的耐久性，預(yù)應(yīng)力終張拉的條件除了彈模和強(qiáng)度外，要求齡期必須大于10天。其次是，京滬高速鐵路的900T箱梁分直線無聲屏障、直線有聲屏障、曲線無聲屏障、曲線有聲屏障4類梁，施加預(yù)應(yīng)力時(shí)必須根據(jù)線路橋梁表，結(jié)合站前四電專業(yè)確定相應(yīng)梁所承受的相應(yīng)的不同級別的二期恒載進(jìn)行調(diào)整。 3．7管道壓漿材料及工藝控制 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁終張拉后24小時(shí)到48小時(shí)之間完成真空輔助管道壓漿，根據(jù)鐵道部要求，壓漿材料必須滿足《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》及《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》（TB/T3192-2008）的要求。 3．8梁體預(yù)埋件的材質(zhì)要求及精確定位安裝 根據(jù)箱梁設(shè)計(jì)圖紙及暫行技術(shù)條件、認(rèn)證細(xì)則要求，所有進(jìn)入梁體的預(yù)埋件均應(yīng)位置精確，預(yù)埋鋼板平整、預(yù)埋鋼筋綁扎焊接牢固，為確保箱梁結(jié)構(gòu)的耐久性，所有預(yù)埋件根據(jù)所處位置不同均進(jìn)行了相應(yīng)的防腐處理，即：多元合金共滲或滲鋅+封閉層處理（支座預(yù)埋件、防落梁預(yù)埋件及接觸網(wǎng)預(yù)埋鋼板1）；多元合金共滲+達(dá)可樂+封閉層處理（接觸網(wǎng)支柱預(yù)埋螺栓基礎(chǔ)面以下150mm及外露部分）；滲鋅處理（防落梁擋塊及除接觸網(wǎng)支柱預(yù)埋螺栓以外的部件）。在上述部件進(jìn)入梁體前必須經(jīng)相關(guān)單位檢測檢驗(yàn)合格后方可使用。 3．9封錨施工控制 封錨前必須對錨穴進(jìn)行鑿毛處理，并利用一端帶鉤一端帶螺紋的短鋼筋安裝于錨墊板螺栓孔，與錨穴內(nèi)鋼筋網(wǎng)綁扎在一起，保證封錨混凝土與梁體連為一體。封錨后進(jìn)行防水處理，梁端底板及腹板的錨穴外側(cè)全部涂刷防水涂料。 3．10橋梁端伸縮縫 結(jié)合通橋（2008）8388A，京滬高速鐵路CRTS-Ⅱ型軌道底座板在梁伸縮縫處連續(xù)鋪設(shè)，在梁端底座板處不設(shè)置擋水臺，梁端防水伸縮縫必須設(shè)置在梁面，因此預(yù)制梁時(shí)注意預(yù)埋伸縮縫型鋼，并確保位置精準(zhǔn)。 4 關(guān)于控制箱梁后期徐變上拱的施工相關(guān)措施 京滬高速鐵路900T預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁截面長期處于預(yù)應(yīng)力偏心受壓狀態(tài)，下緣預(yù)壓應(yīng)力大，上緣預(yù)應(yīng)力為零，或存在少量的拉應(yīng)力，隨著時(shí)間的變化，逐漸產(chǎn)生不同的塑性變形。下緣壓縮最大，向上逐漸減小，故變形后下緣縮短，上緣伸長，因而出現(xiàn)梁體向上拱起，即徐變上拱。箱梁徐變隨持荷時(shí)間（t-t0）的發(fā)展按下式計(jì)算： 式中： β(t-t0) ---徐變隨持荷時(shí)間的發(fā)展系數(shù)； (t-t0) ----持荷時(shí)間（天）； βH ------與相對濕度和理論厚度有關(guān)的調(diào)整系數(shù)； RH ------大氣環(huán)境的相對濕度（%）； h --------構(gòu)件的理論厚度（mm）。 其危害直接影響梁上軌面的平整度，對高速鐵路列車行車的安全性和乘坐的舒適性不利。國內(nèi)早期梁體徐變普遍偏高，平均6cm。部分營運(yùn)線路曾因此問題導(dǎo)致火車緩行，并且換梁。因此，徐變上拱過大將會(huì)對鐵路安全運(yùn)營造成極大影響。 通過試驗(yàn)對比分析，在施工控制方面影響徐變上拱的主要因素有： （1）水灰比和水泥用量 水灰比相同，徐變變形隨水泥用量增多而提高；水泥相同，徐變變形隨水灰比增大而提高。 （2）骨料的力學(xué)性能 骨料對徐變有約束作用，不同巖石骨料混凝土使徐變增大的次序?yàn)椋菏規(guī)r、石英巖、礫石、花崗巖及砂巖。 （3）施加預(yù)應(yīng)力時(shí)梁體的彈性模量 徐變上拱的大小取決于施加預(yù)應(yīng)力時(shí)梁體的彈性上拱量。在施加預(yù)應(yīng)力前，檢驗(yàn)混凝土彈性模量?？刂祁A(yù)應(yīng)力調(diào)整數(shù)值。 （4）施加二期恒載的時(shí)間間隔 間隔時(shí)間越長，二期恒載影響越小。 針對上述各方面的因素，長請制梁場在箱梁預(yù)制過程中主要采取了以下減小后期徐變的施工措施： （1）在滿足高性能混凝土強(qiáng)度與和易性條件下，采用較低的水泥用量和水灰比，并采用低堿水泥（0.6%），確保混凝土的耐久性。 （2）混凝土骨料，選用彈性模量較高的巖石和適當(dāng)級配，母巖強(qiáng)度必須達(dá)到為C50的2倍以上的抗壓強(qiáng)度。對骨料進(jìn)行堿活性試驗(yàn)，嚴(yán)禁使用堿-碳酸鹽反應(yīng)的活性骨料和膨脹率大于0.2%的堿-硅酸鹽反應(yīng)的活性骨料。 （3）采用自動(dòng)化溫控系統(tǒng)控制蒸汽養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格遵守“靜停、升溫、恒溫、降溫”四階段的溫度控制要求。 （4）在對梁體施加預(yù)應(yīng)力前，針對預(yù)張拉、初張拉、終張拉三階段，除檢驗(yàn)每階段混凝土強(qiáng)度外，同時(shí)檢查混凝土的彈性模量，確保彈性模量和強(qiáng)度同時(shí)符合要求，方可進(jìn)行張拉施工。張拉作業(yè)實(shí)行“雙控”，嚴(yán)禁超張拉。 （5）采取措施有效降低管道摩阻、管道偏差系數(shù)。長清制梁場由于早期實(shí)測錨口及喇叭口損失為4.8%，管道摩阻系數(shù)0.6239，管道偏差系數(shù)0.0018，較設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值偏差過大，后經(jīng)對預(yù)應(yīng)力定位網(wǎng)片的工藝改進(jìn)及對抽拔成孔的質(zhì)量管理控制，對混凝土的振搗最大限度減少碰撞管道橡膠棒，對鋼筋籠的吊裝吊具進(jìn)行改造，確保足夠剛度避免底腹板鋼筋骨架變形導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力定位網(wǎng)位置變動(dòng)過大，最后在底腹板鋼筋吊裝入模后再次精調(diào)定位網(wǎng)位置，并拉伸橡膠抽拔棒，確保線形平順符合設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力管道坐標(biāo)的偏差限值。 （6）在滿足工期及設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，盡量推遲終張拉時(shí)間，若30天上拱度超限時(shí)，采取吊裝或者加載預(yù)壓措施進(jìn)行控制。盡可能適當(dāng)延長施加二期恒載的時(shí)間間隔。 5 結(jié)語 綜上所述，結(jié)合京滬高速鐵路長清制梁場的900T后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的預(yù)制施工，在關(guān)于預(yù)應(yīng)力調(diào)整、高性能混凝土耐久性指標(biāo)的保證措施、減小箱梁后期徐變等關(guān)鍵工序中闡述了需要注意的要點(diǎn)及控制方法，以此確保箱梁結(jié)構(gòu)承擔(dān)恒載的能力、控制結(jié)構(gòu)線型，保證高速列車運(yùn)行的平穩(wěn)性、舒適性和安全性。 參考資料 [1]鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院．京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S]．北京：中國鐵道出版社，2003 [2]中華人民共和國鐵道部．鐵科技函[2004]120號．客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件[S]．北京：中國鐵道出版社，2005 [3]鄧運(yùn)清．高速鐵路簡支箱梁設(shè)計(jì)研究[J]．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004（07）：125—129 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