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京滬高速鐵路900T雙線整孔后張法預應力混凝土簡支箱梁施工要點 王煥強 韓鳳林 孫強 李元 （中國水電集團京滬高鐵三標段三工區(qū)七局） 摘 要：本文結合京滬高速鐵路長清制梁場900T雙線整孔后張法預應力混凝土簡支箱梁的施工過程，簡要論述三項關鍵工序、高性能混凝土耐久性指標的保證措施、減小箱梁后期徐變的相關施工措施及注意的要點，以確保滿足高速鐵路運營的安全性、高速度、高平順性和舒適度。 關鍵詞：高速鐵路；后張法；預應力；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應力混凝土簡支箱梁，采用高性能混凝土結構設計使用年限為100年。采用“ZK標準活載”即0.8UIC（國際鐵路聯盟標準活載），橋梁設計速度目標值是300～350km／h。要求橋梁整體剛度滿足機車行車的安全性、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側加厚。例如跨度31.5m簡支箱梁截面尺寸如圖1-1所示。 具體參見：《時速350公里客運專線鐵路無砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁（預制、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、穩(wěn)定性好、噪聲小、便于維護保養(yǎng)等優(yōu)點，但同時也具有結構復雜、工藝新穎、技術含量高、自身體積大、重量重、寬跨比大等特點。因此，這種箱梁的預制難度較大，具有新材料使用廣、新技術要求高、施工復雜的特點。我公司長清制梁場在京滬高速鐵路施工中負責799榀(其中739榀32 m、60榀24 m)箱梁預制工作。本文簡要介紹長清制梁場的箱梁預制施工關鍵工序的施工要點，以期拋磚引玉，供大家參考。 2 箱梁預制工藝 2．1預制工藝流程 后張法預應力混凝土簡支箱梁的預制工藝流程見圖2-1：底腹板鋼筋綁扎、報驗 底模、外模安裝報驗 底腹板鋼筋吊裝入模 管道坐標及保護層調整 端模、內模修整 內模安裝、端模安裝 頂板鋼筋吊裝入模 支座、防落梁預埋件安裝檢查 頂板鋼筋綁扎、報驗 箱梁混凝土澆筑 混凝土養(yǎng)護 預應力束預、初張拉 混凝土布料機、拖泵準備 混凝土準備 鋼絞線穿束 撥膠管、孔道清理 900t搬梁機起吊、橫移箱梁 箱梁端、內模拆除 箱梁橫移準備 箱梁終張拉 真空壓漿設備準備 真空壓漿材料準備 張拉設備準備 鋼筋、模板報檢 箱梁交庫存放 鋼絞線檢驗、下料 原材料 進場、 檢驗 真空輔助壓漿 預制箱梁施工工藝流程圖 2.2箱梁預制關鍵工藝 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，澆筑時時間不宜超過6h；由試驗室對混凝土拌和物進行坍落度損失試驗，根據多次試驗結果，確定混凝土拌和物的滯留時限和間隔時限（上下兩層混凝土）。滯留時限確定為45 min，間隔時限亦為1小時，在上下兩層混凝土澆筑時，盡量壓縮其間隔時間，避免因時間過長，造成混凝土表面出現條狀色差。 圖2-2 箱梁澆筑示意圖 灌筑總的順序為“先底腹板倒角、再下腹板、再底板、再上腹板、最后頂板”；總的原則為“由一端向另一端進行、左右對稱、斜向分段、水平分層”。當澆筑至距另一梁端6～8m時，由另一梁端開始向回澆筑，然后合攏。用2臺HG18型布料機對稱布料、連續(xù)澆筑，以水平分層的工藝左右對稱進行，前后兩層混凝土的間隔時間不得超過1小時?；炷涟韬臀锶肽Ｇ斑M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℃?；炷恋恼駬v以插入式振搗為主，以高頻側振為輔。腹板混凝土澆筑時在橋面鋼筋腹板頂部兩側鋪竹膠板，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，采用插入式振動棒搗固密實，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，留下約1/3的底腹板倒角等第2區(qū)域下料時澆筑。為了保證支座板處混凝土振搗密實，在端模上開孔對支座板處進行振搗，并且在支座下面的底模下方安置附著式振搗器加強振搗。 2）預應力張拉工藝 京滬高速鐵路采用CRTS-Ⅱ型板式無砟軌道，預應力鋼束布置按二期恒載120～140kN/m、140～160kN/m、160～180kN/m三檔進行設計、施工。因此每榀箱梁的預施加應力必須根據此箱梁實際所處線路樁號位置的綜合情況進行應力調整，以滿足箱梁的剛度及抗裂性的要求。并且須通過鐵道部質檢中心或者鐵科院試驗確定由于梁場的生產工藝和產品不同引起的管道、錨口、喇叭口等瞬時摩阻引起的預應力損失值，根據實測數據，報請中鐵咨詢設計院由設計人員對預應力束張拉值進行調整，以保證各束預應力值符合設計要求。 長清制梁場預應力作業(yè)按預張拉、初張拉和終張拉三個階段進行。張拉前清除管道內雜物及積水。帶模預張拉，混凝土強度達到設計強度的60%，內模板松開，不對梁體壓縮造成阻礙。箱梁終張后需實測彈性上拱度，實測彈性上拱值不大于1.05倍的設計計算值，終張拉30d后實測上拱值在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的水泥漿→密封錨頭→壓漿前準備工作→抽真空及配置漿液→壓漿→停抽真空和保壓→工后清理→封錨。 壓漿設備采用吳橋縣山泉建筑機械廠生產的GSZ700型壓漿臺車（配備吳橋縣山泉建筑機械廠生產的MBV80型預應力用水環(huán)真空泵，負壓能達0.097MPa、 SQG45A灌漿泵）和無錫華群機械有限公司生產的JS-300型自動壓漿臺車。水泥漿外加劑采用北京巨通物流有限公司生產的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量計，精確到1%，性能符合《鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》（TB/T3192-2008）要求。 3．高性能混凝土耐久性指標的保證措施 3．1原材料檢驗 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，嚴格進行混凝土材料的選定，并結合濟南站－泰山站段T2環(huán)境，要求混凝土的各項耐久性指標均符合《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》、《鐵路混凝土耐久性設計暫行規(guī)定》及其補充文件的各項規(guī)定，并滿足《客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件》的要求。同時，所選用的原材料必須有供應商提供的出廠合格證，梁場試驗室根據認證細則要求進行試驗檢驗。 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構尺寸，因此在模板的招標、合同及進場驗收均嚴格執(zhí)行《客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件》表1要求。嚴格按照梁型設置預設反拱，長清制梁場32m箱梁采用下式計算：y=17X2/16.32。其次，重點對箱梁混凝土的保護層進行監(jiān)控，確保完全符合保護層厚度的要求，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構，因此鋼筋位置的正確與否直接影響到結構受力性能。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間過多，并且保護層尺寸控制十分困難，常常出現倒角鋼筋保護層尺寸偏差過大的問題，因此，通過對實際的工藝對比，建議今后的箱梁鋼筋綁扎采取整體式綁扎后滑移進內模的工藝形式。 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、擴展度、泌水率等現場試驗檢測項目，并作強度及彈模試件。 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，并且預留剪力齒槽、側向擋塊、橋面加高臺，梁面平整度及坡度控制復雜，因此需要嚴格控制梁面處理施工的質量，采用坡度工裝，同時注意邊整平邊覆蓋，避免因失水過快造成橋面高性能混凝土開裂。 3．5拆模混凝土強度、溫度控制 900T高速鐵路箱梁拆模前有嚴格的要求，首先混凝土的強度達到60%以上，梁體的混凝土芯部與表層、箱內與箱外、表層與環(huán)境溫差不大于15℃，拆除端模后，松開內模但不拆除內模即進行預張拉，此時注意兩個梁端內?？涨槐仨氉龅綋躏L隔離嚴禁空氣對流穿膛，待梁體進行初張拉后立即移出內模，在拆除內模的過程中注意操作正確，確保梁體棱角完整。并采用900T搬梁機移梁出制梁臺座至存梁臺座。 需要注意濟南地區(qū)秋冬及初春早晚氣溫急劇變化時候不宜貿然拆模。 3．6箱梁預應力施工控制 后張法預應力混凝土預制梁張拉施工具體工藝要點見前文所述，需要強調的是為確保梁體的耐久性，預應力終張拉的條件除了彈模和強度外，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，施加預應力時必須根據線路橋梁表，結合站前四電專業(yè)確定相應梁所承受的相應的不同級別的二期恒載進行調整。 3．7管道壓漿材料及工藝控制 預應力混凝土簡支箱梁終張拉后24小時到48小時之間完成真空輔助管道壓漿，根據鐵道部要求，壓漿材料必須滿足《客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件》及《鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》（TB/T3192-2008）的要求。 3．8梁體預埋件的材質要求及精確定位安裝 根據箱梁設計圖紙及暫行技術條件、認證細則要求，所有進入梁體的預埋件均應位置精確，預埋鋼板平整、預埋鋼筋綁扎焊接牢固，為確保箱梁結構的耐久性，所有預埋件根據所處位置不同均進行了相應的防腐處理，即：多元合金共滲或滲鋅+封閉層處理（支座預埋件、防落梁預埋件及接觸網預埋鋼板1）；多元合金共滲+達可樂+封閉層處理（接觸網支柱預埋螺栓基礎面以下150mm及外露部分）；滲鋅處理（防落梁擋塊及除接觸網支柱預埋螺栓以外的部件）。在上述部件進入梁體前必須經相關單位檢測檢驗合格后方可使用。 3．9封錨施工控制 封錨前必須對錨穴進行鑿毛處理，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，與錨穴內鋼筋網綁扎在一起，保證封錨混凝土與梁體連為一體。封錨后進行防水處理，梁端底板及腹板的錨穴外側全部涂刷防水涂料。 3．10橋梁端伸縮縫 結合通橋（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，在梁端底座板處不設置擋水臺，梁端防水伸縮縫必須設置在梁面，因此預制梁時注意預埋伸縮縫型鋼，并確保位置精準。 4 關于控制箱梁后期徐變上拱的施工相關措施 京滬高速鐵路900T預應力混凝土簡支箱梁截面長期處于預應力偏心受壓狀態(tài)，下緣預壓應力大，上緣預應力為零，或存在少量的拉應力，隨著時間的變化，逐漸產生不同的塑性變形。下緣壓縮最大，向上逐漸減小，故變形后下緣縮短，上緣伸長，因而出現梁體向上拱起，即徐變上拱。箱梁徐變隨持荷時間（t-t0）的發(fā)展按下式計算： 式中： β(t-t0) ---徐變隨持荷時間的發(fā)展系數； (t-t0) ----持荷時間（天）； βH ------與相對濕度和理論厚度有關的調整系數； RH ------大氣環(huán)境的相對濕度（%）； h --------構件的理論厚度（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。國內早期梁體徐變普遍偏高，平均6cm。部分營運線路曾因此問題導致火車緩行，并且換梁。因此，徐變上拱過大將會對鐵路安全運營造成極大影響。 通過試驗對比分析，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為：石灰?guī)r、石英巖、礫石、花崗巖及砂巖。 （3）施加預應力時梁體的彈性模量 徐變上拱的大小取決于施加預應力時梁體的彈性上拱量。在施加預應力前，檢驗混凝土彈性模量。控制預應力調整數值。 （4）施加二期恒載的時間間隔 間隔時間越長，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?；炷恋哪途眯浴? （2）混凝土骨料，選用彈性模量較高的巖石和適當級配，母巖強度必須達到為C50的2倍以上的抗壓強度。對骨料進行堿活性試驗，嚴禁使用堿-碳酸鹽反應的活性骨料和膨脹率大于0.2%的堿-硅酸鹽反應的活性骨料。 （3）采用自動化溫控系統(tǒng)控制蒸汽養(yǎng)護，嚴格遵守“靜停、升溫、恒溫、降溫”四階段的溫度控制要求。 （4）在對梁體施加預應力前，針對預張拉、初張拉、終張拉三階段，除檢驗每階段混凝土強度外，同時檢查混凝土的彈性模量，確保彈性模量和強度同時符合要求，方可進行張拉施工。張拉作業(yè)實行“雙控”，嚴禁超張拉。 （5）采取措施有效降低管道摩阻、管道偏差系數。長清制梁場由于早期實測錨口及喇叭口損失為4.8%，管道摩阻系數0.6239，管道偏差系數0.0018，較設計標準值偏差過大，后經對預應力定位網片的工藝改進及對抽拔成孔的質量管理控制，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行改造，確保足夠剛度避免底腹板鋼筋骨架變形導致預應力定位網位置變動過大，最后在底腹板鋼筋吊裝入模后再次精調定位網位置，并拉伸橡膠抽拔棒，確保線形平順符合設計的預應力管道坐標的偏差限值。 （6）在滿足工期及設計規(guī)范的前提下，盡量推遲終張拉時間，若30天上拱度超限時，采取吊裝或者加載預壓措施進行控制。盡可能適當延長施加二期恒載的時間間隔。 5 結語 綜上所述，結合京滬高速鐵路長清制梁場的900T后張法預應力混凝土箱梁的預制施工，在關于預應力調整、高性能混凝土耐久性指標的保證措施、減小箱梁后期徐變等關鍵工序中闡述了需要注意的要點及控制方法，以此確保箱梁結構承擔恒載的能力、控制結構線型，保證高速列車運行的平穩(wěn)性、舒適性和安全性。 參考資料 [1]鐵道第三勘察設計院．京滬高速鐵路設計暫行規(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．客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件[S]．北京：中國鐵道出版社，2005 [3]鄧運清．高速鐵路簡支箱梁設計研究[J]．鐵道標準設計，2004（07）：125—129 [4]王召祜．京滬高速鐵路橋梁設計[J]．鐵道科學與工程學報，2005（10）：13—16 [5]中鐵十九局集團有限公司．鐵路客運專線施工與組織[M]．成都：西南交通大學出版社，2006