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高速铁路32。Om单线箱梁预制施工技术总结前言秦沈铁路客运专线跨度32。0m后张法预应力混凝土箱梁为我国 首次采用旅客列车时速200km以上,轻快货物列车时速100km以上 的单线、直曲线梁,具有速度高、对线路轨道平顺性要求高的特点. 采用单箱单室截面形式,于端部设置横隔墙,箱梁上部宽6.15m,下 部宽3.0m,梁高2。7m,设置有通风孔、泄水孔和梁底检查孔。接 触网支柱基础和挡碴墙及盖板竖墙采用预埋钢筋,待箱梁架设完后现 浇施工,防水层采用由氯化聚乙烯防水卷材和聚氨脂防水涂料共同构 成的 TQF-1 型防水层,并与梁端伸缩缝处进行连续的防水铺装,保 护层采用 400纤维混凝土保护层。1 、工程概况 秦沈铁路客运专线六股河特大桥位于辽宁省兴城市境内,全长1679m,上部结构设计为51孔102榀跨度32。0m单线箱梁,该梁全 长32.6m.单线整孔箱梁主要工程量为:500#混凝土 148m3;钢筋制安 22T;高强度低松弛II级钢绞线5。5t。该梁主要特点为技术含量高、 标准要求高、施工难度大。2、总体施工方案与工艺流程 梁体预制采用整体底模,全长整体滑移钢外模,折叠抽取式内模,台 座上整体绑扎底板、腹板和顶板钢筋网架,抽拔橡胶棒成孔,强制式 混凝土拌合机搅拌,混凝土输送泵配合液式压布料杆入仓,附着式振 动器配合插入式振动器振捣。梁体采用一次性整体灌注技术,棚罩法蒸汽养护,钢绞线用慢速卷扬机穿束,人工配合。预应力采用两期张拉(终张拉),建立最终应力值,孔道采用一次性压浆工艺,梁闻风 而采用微膨胀混凝土封锚,桥面防水层、保护层及挡碴墙在梁架完后 施工。工艺流程图见图13、主要技术参数根据工期要求进行测算,模板循环时间4d/循环,制梁台位循环时间8d/循环,投入4套整体滑移式侧模,4套折叠抽取式内模、8套底模、8 个制梁台位,设计能力为每月生产单线梁24孔,存梁场存梁能力为36 孔.另据现场实测及计算,32。0m单线箱梁反拱预留值取20mm,都较设计都偏大,施工后检测证明选择参数恰当。4.1 生产台座及配套设备制梁台位地基承载力按200Kpa/cm2设计,考虑到梁体张拉后两端支 撑,于台座跨中部设60cm厚素混凝土结构,梁两端设120cm厚钢筋 混凝土结构,并预埋角钢和钢板以便与底模联接。顶梁孔处局部加垫 钢板,避免压碎.在制梁台座混凝土结构沿中线方向开设30X 30m槽口,横方向每隔1-1.5m设30X20cm槽口,以利于中部蒸养管道蒸养时箱梁底部受热均匀和安装外侧模下拉杆。4.2模板设计及其使用32.0m单线箱梁分左右线梁,且部分箱梁上设接触网锚柱,针对此情况,内外模的设计须具有拆装方便、结构刚度好、通用性强等特点。预应力混凝土箱梁施工工艺流程图图14.2.1 底模底模设计时基本按4。0m分节,跨中部分采用10mm厚的钢板,端 部采用20mm厚钢板,通过与预埋角钢焊接和塞焊直接固定于台座 上。底模铺设时按25mm反拱调整,梁跨部分预留20mm压缩量,预 留支座螺栓和端模螺栓孔洞,以便支座板和端模的精确定位。4.2.2 内模内模采用折叠抽取式,中间部分每节8。0m,靠近端部每节7。5m, 两端0。25m为小块钢模。小块钢模重量不大于30kg/块,以便人工 拆装,每节面板采用5mm厚热轧钢板,框架采用2Z100X80X6对焊 形成矩形方钢,分顶模、侧模、转角模五大块,各块之间增设活动铰, 斜撑采用120钢管制作,并设可调丝杆装置,10槽钢纵向加劲, 各节之间通过M16X50螺栓栓接。施工时在台座外将内模分节调整到位,用龙门吊吊装进入已绑扎钢筋 笼内组拼,定位进利用端模从一端向另一端拼装,底部通过设置50 拉杆防止上浮,拆除时先拆除联接螺栓,然后拆除各节撑杆及拉杆, 采用手拉葫芦将每节沿转铰轴收缩到位,置落于滑床板上,由卷扬机 整节拖拉出箱梁内腔。4.2.3 内模 外侧模采用整体桁架式,于下部设置支承框架,框架安置在两台特制 走行小车上,走行小车设置横移滚轴。工厂分节加工完毕后,于现场 按25mm反拱调整好线型后除将外模桁架联成整体。为保证模板就位 后支撑牢固,于支承框架处间隔4。0m设两根可调丝杆作就位后的支撑。作竖向支撑;拆除外模先拆除上、下拉杆,采用千斤顶顶紧后 松掉可调丝杠,然后千斤顶回油,落于两台滚轮小车上,采用倒链或 螺旋丝杆将模板横移后,卷扬机拖拉位置于下一个制梁台位.4.3 存梁台座的设置 存梁台座根据制梁台座标高的位置相应设置,地基承载力 300Kpa/cm2,采用混凝土基础,于滑移钢轨下布设一层钢筋网片,施 工时可先用10cm厚混凝土垫层找平,铺设钢轨以保证每延米高差不 超过2mm,且无突变点,相邻两股钢轨高差不超过5mm,存梁场须 做好排水设施,防止台座浸泡产生不均匀沉降。5。主要生产设备(见表一)6。主要施工工艺6.1 钢筋制作与绑扎6.1。1 钢筋制作(1)螺纹钢筋应采用闪光对焊。对焊接头应焊接良好、完全焊透且 不得有钢筋烧伤及裂缝等现象。钢筋焊接前,应先试焊,经试验室取 样,做接头冷弯和抗拉强度试验,试验合格后。方可进行批量加工, 加工过程中,试验室应按每200个对焊接头抽样6个,其中3个做接 头冷弯试验和3个做抗拉强度试验。(2)钢筋冷拉调直时,伸长率应控制在如下范围内:螺纹钢18、 16、12W1.0%;10W1。5%。圆钢 8W3。0%.钢筋冷拉调直 后,不得有死弯.在拉伸过程中,如发现对焊接头有裂纹、拉断等,应加 强检查焊接质量;如发现钢筋脆断、劈裂拉不直等异常现象进,应及序号名称规格单位数量用途备注1混凝土拌合站35m3/h座1混凝土拌制、配料2拖式混凝土泵HBT60A台2混凝土输送3混凝土布料机HGY13台2混凝土布料全液压4龙门吊SMJ门式20t台2模板吊装5龙门吊桁架式300t台2箱梁装车6附着式振动器ZW7台100混凝土振捣7插入式振动棒ZN-50台40混凝土振捣8穿心式千斤顶YCM250B台8张拉9电动油泵ZB4500台8张拉10灰浆泵UB3台2压浆11灰浆拌合机JW180台2制浆12油压千斤顶QMF200-20B台8顶梁13钢筋切割机GJ40台6钢筋切割14钢筋弯曲机GJ740台4钢筋弯曲15钢筋对焊机UN-75台2钢筋对焊16砂轮切割机TCH-300台8钢绞线切割17电焊机台8焊接18卷扬机JJM-3台3模板拖拉19动力变压器650KVA台1动力电源20发电机250KW台1备用电源21装载机ZL40台1拌合站上料主要生产设备表1时反映,并对材质进行复查。(3)梁体的定位钢筋是采用梁体箍筋与圆钢(直径8mm)点焊预 制而成.6.1.2 钢筋绑扎(1)钢筋骨架绑扎前,应先检查制作钢筋的质量、数量及种类,是 否符合图纸的要求,底模是否符合设计要求,合格后,方可准备进行钢 筋绑扎。(2)钢筋绑扎顺序:底板及腹板钢筋一顶板钢筋一挡碴墙、端边墙 及接触网一般支柱、锚柱处的预埋钢筋。(3)梁体钢筋所有的交叉点全绑,不允许有跳绑现象。绑扎点应拧紧, 扎丝扭断的必须重绑。NORMOFIA承重型和MINIFIX圆形硬塑钢筋保护层垫块,取得了较 好的效果。6.2 混凝土原材料及配合比选定6.2.1 原材料选定(1)水泥:为防止梁体产生微裂,选用了唐山冀东水泥厂生产的P。 042.5(低碱型)普通硅酸盐水泥。(2)细骨料:选用了非碱活性的辽宁省兴城市花营河砂,其表观密度2630-2660kg/m3,细度模量 2。9-3。0,含泥量 0.5%1%.(3)粗骨料:选用河北抚宁驻操营石场的非碱活性石灰岩碎石,其表观密度为26502660kg/m3,颗粒为525mm连续级配,母岩饱和抗 压强度154Mpa,碎石压碎值5。58.6%,含泥量为0。3-0.7%。(4) 高效减水剂:选用上海花王化学有限公司生产的“迈地100高效减水剂,其减水率 14.6%,抗压强度Rs3d=141%,Rs7d=129%,Rs28d=123%,较之传统的减水剂效率高、稳定性好.(5) 粉煤灰:选用内蒙古元宝山发电厂生产的I级粉煤灰,其需水量为91%,烧失量为 1。62%,三氧化硫含量 0.43%。(6) 缓凝剂:选用山海关华原柠檬酸厂生产的柠檬酸。(7) 原材料计量:水泥、水及减水剂准确到1%,碎石、砂准确到2%。6。2.2 配合比设计(1) 满足设计标号C48号要求,28天弹性模量$35Gpa,抗压强度保证达到设计强度的 100。(2) 每立方水泥用量不大于500kg,砂率不大于40%(3) 进行多组混凝土配比设计,初凝时间大于6小时,混凝土坍落 度设置16-18cm,1820cm两种不同范围,分别满足不同气候情况下的 混凝土灌制要求.6。3 混凝土灌筑及养护6.3.1 混凝土浇灌方法(1) 混凝土开盘前先对各项准备工作进行全面检查(水、电、备料、 拌合站、机具状态及其计量,混凝土输送泵和振捣器等)由于混凝土 方量大,为保证整孔梁连续灌筑,对混凝土输送和布料采用了龙门吊 料斗备用方案.(3)灌注混凝土时,沿梁长度方向斜向分段,斜向长度约810米 左右,每层混凝土的灌注高度不超过30cm,混凝土从梁腹板两侧对称 一料,以附着式振动器与插入式振动棒相结合的原则,进行振捣混凝 土。当混凝土的高度在距腹板1.2m以下时,主要用附着式振动器与插 入式振动棒;当混凝土的高度在距底板1.2m左右时,相应底板处已 灌满混凝土后,停止使用附着式振动器,只用插入式振动棒。(4)梁体腹板及底板处的混凝土,采用附着式振动器与插入式振动 棒相结合,振动棒插振的间距和时间,应以保证混凝土密实,不产生 离析为宜,振动棒禁止触碰橡胶棒。振捣混凝土密实的标准为:混凝土顶面不再出现气泡、混凝土不再 下沉、混凝土表面出现返浆三个条件都同时出现时,混凝土才振捣密 实.(5)灌注桥面混凝土时,先用插入式振动棒振捣混凝土,然后, 人工抹面二次,此时,应抹出桥面的排水坡度(梁端部纵向40、 其余横向2%的排水坡度),为以后的桥面防水层、保护层的施工打好 基础。6。 3.1 混凝土的养护(1)蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温共四个阶段。静停时间为: 夏季 46 小时;冬季68 小时(静停时间从梁体混凝土全部灌注完毕 起算),静停时间的养护温度为2025C(如自然环境温度超过25C不 限)升温速度不宜超过每小时10C。恒温温度控制在4550C以内, 并保持90100%的相对湿度,恒温时间不得小于24小时,若混凝土强度达不到设计强度的 80%,则应延续恒温时间,直到混凝土强度达到 设计强度的 80为止,才能结束恒温时间,允许降温.降温速度不得 超过每小时10C,降至25C时拆除保温设施.拆模时梁体表面温度与 自然环境温度之差不得大于15C,否则桥梁应带模让其自然延进降 温,直至梁体表面温度与环境温度之差小于或等于15C时,才允许 脱模。(见图2)48256832 34温度 ()0时间(h)2)自然养护时,箱梁的桥面用海绵进行覆盖;如不覆盖,应采取必要的措施,以保证桥面潮湿。箱梁拆模后,自然环境温度大于 10C时,应对梁体混凝土表面浇水养护,浇水养护时间不少于 14 天,洒 水养护的次数应随天气变化而定,白天不宜超过两小时一次;夜间4 小时一次,向阳和向风的一侧,应多浇一些水,浇水次数应能使混凝 土表面保持充分潮湿为度.6.4 预应力施工6。4。1 预应力孔道成孔(1)钢绞线的预留孔道是采用橡胶棒预制,抽拔形成的。橡胶棒直 径为 80mm 和 90mm (O 80mm 为 OVM159 用, 90mm 为OVM15-12 用),施工中应加以区别,不能穿错,外层为光面橡胶所组成,每根长为1618m,每根预留孔道是由2根橡胶棒,在跨中对 接而成。(2) 制孔橡胶棒的接头在箱梁的跨中,接头方法是:将2 根橡胶棒 对齐靠拢,接头外套铁皮加工的套筒,套筒内径为 82 或 92,套筒 长约400mm,套筒外包裹不干胶一层。( 3 )绑扎底板、腹板钢筋骨架的同时,安放定拉筋,定位筋沿梁长 度方向的误差W15mm,定位筋应与梁体纵向分布钢筋牢固绑在一起, 定位筋的编号应与其位置相符,不能放错。(4) 制孔橡胶棒在定位筋中,应与定位横筋全绑在一起。橡胶棒在绑扎 时,要求结扣拧紧,但扎丝又不能陷入橡胶棒内.6。 4。 2 钢绞线下料、编束和穿束 (1)钢绞线下料:先将捆装的钢绞线放入特制的架子内,抽出内圈头, 用人力牵引至规定长度后,用砂轮切割机切断,钢绞线的端头应采取 适当的措施,以防散股,钢绞线切断长度误差为土 50mm。并进行外观 检查,劈裂、死弯、锈蚀、油污、电接头等,不可挽回的不得使用。(2) 整束钢绞线用 18 号铁丝捆绑制成,成束是应保证钢绞线束顺直 不扭转,钢绞线束两端应整齐,相错不超过50mm.钢绞线有12根与9 根两种规格,捆绑时应加以区别,以免在穿束进穿错.(3) 钢绞线束穿入预应力孔道,可采用卷扬机引拉,也可采用人工穿。如采用卷扬机引拉时,应先穿入单根钢绞线将卷扬机的钢丝绳引入引 道,从另一端拉出后,将钢绞线束与钢丝绳之间用联结套筒联结,然 后开动卷扬机的钢丝绳引入孔道,从另一端拉出后,将钢绞线束与钢 丝绳之间用联结套筒联结,然后开动卷扬机穿束。穿束前,应清除锚 垫板上及喇叭管。6.4.3 张拉1、张拉采用YCM250型张拉千斤顶和OVM159、OVM15-12型预应力体系。2、箱梁张拉分为两次进行,第一次为初张拉,初张拉是用以承受梁的 自重而起、移梁达到加速制梁台座的周转,第二次为终张拉(亦称二 期张拉),张拉全部钢绞线束到设计张拉力的 100(包括早期张拉的 钢绞线束补拉到设计张拉力的 100%)。必要时进行防裂张拉。3、张拉前箱梁端部在锚垫板上及喇叭管内的水泥浆,必须清除干净, 防止工作锚环的底面不能与锚垫板全面接触,从而引起滑丝,避免预 留孔道压浆是时漏浆,且保证千斤顶安装时,千斤顶的中心、锚环的 中心与预留孔道的中心,三中心重合.4、预应力钢绞线的张拉程序(1)初张拉的张拉程序:0初应为(作伸长值标记)f早期张拉控 制应力(测伸长值,计算并校核伸长值)一回油锚固(测回缩量)。(2)终张拉的张拉程序:a.未经初张拉的钢束的张拉程序:0初应 为(作伸长值标记)f张拉到控制应力(测伸长值,计算并校核伸长值, 静停5分钟)f回油锚固(测回缩量)。b.经初张拉的钢束的张拉程 序:0f早期张拉控制应力(作伸长值标记)f张拉到控制应力(测伸 长值,计算并校核伸长值,静停5分钟)f回油锚固(测回缩量)。6.4。4 孔道压浆及封锚1、孔道压浆必须在终张拉完毕24 小时以后进行,且宜在3 天内完成。 压浆前,应检查有无滑丝、失锚及其它异常情况。如有滑丝、断丝, 应采取措施(如更换钢绞线、锚具、重新张拉等)加以解决,确认合格 后,才允许进行压浆。2、压浆以前的24 小时内,宜采用砂轮机割多余的钢绞线,切割位置 在距夹片尾部 3。 0cm 处,钢绞线不能留得太长,以影响封锚混凝土 的灌注。如采用气切割多余的钢绞线,则一边切割,一边用水管向锚 具上浇水降温,防止锚具受热而滑丝。3、钢绞线切割后,应在锚具及锚垫板上涂881 I型聚氨脂防水涂 料,进行防水处理。经检查合格后,方能进行下一道工序.堵塞钢绞 线与锚具夹片间的缝隙,用强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥加粒 径小于0。3mm的细砂,按1:1。5的配合比,适当加水拌匀,宜稠 不宜稀。堵缝工作,主要是手工操作,要耐心致,以防止孔道压浆不 密实。4、孔道压浆采用一次性压入法.从甲端压入水泥浆,乙端喷出浓水泥 浆,封闭乙端,待甲端压力升至0。60.7Mpa时,再封闭甲端.压浆管 道不宜太长,否则应提高水泥浆的压从搅拌到压入孔道的间隔时间, 不得超过40分钟.5、封锚时凿毛锚穴周围混凝土对锚具进行防腐处理,同时检查有无漏压管道,安装完模板后,灌筑400微膨胀混凝土,同时对封头上 部进行防水处理。6.5 纵向滑移及装车1、一期张拉完毕,在制梁台座与存梁台座间安装移梁专用垫垛(16Mn 钢制),铺设活动钢轨,于底模顶梁孔安装200t油压千斤顶,允一端顶 起脱离台座后,另一端也顶升脱离台座,待四台顶调好梁体水平后同 步顶升到设计高度,安装滚轮小车及滑板.2、将梁体稳步落于滑板上,安装顶推千斤顶和卡轨器,高压油泵供 油后顶推移梁.3、顶移梁时,须有专人负责,注意梁体的稳定性,防止顶偏,使梁 体受力不均匀导致开裂。4、装车时,将梁移进吊梁区,中线对中后,穿放吊具,安装吊梁垫块, 两台300。0t龙门吊先行试吊无误后再稳步提升,提升注意观察梁体 有无歪斜开裂现象,将梁提升到高度后,运梁车开进箱梁底部,对中 后将梁稳步落于运梁车上运走.6.6 附属工程施工6.6.1 挡碴墙待箱梁架设完毕,采用 400混凝土整体灌注每孔梁挡碴 墙。6.6.2 箱梁伸缩缝采用耐性钢板及橡胶止水带待箱梁架设完后及时安 装。6.6.3防水层采用由阻燃防水卷材JS-18和881 I型聚氨脂防水涂料 共同构成的TQF-1型防水层,施工时保持梁体顶板平整,涂刷均匀,伸缩缝处进行连续的防水铺装。6.6.4 保护层:待梁体防水层铺设完后,采用400#玻纤维混凝土,每 隔2。0m设一道伸缩缝。6。6.5 遮板、盖板及人行道栏杆采用预制后人工安装。7、结束语 秦沈铁路客运专线六股河特大桥运用该技术已生产32米单线箱梁102 榀,实践证明该技术成熟可靠、经济实用,其主要表现在: (1)整体移动钢外模板,安装与拆除方便,省工省时,安拆一个循环 仅需 56 小进.(2)折叠抽取式内模整体性好,变形小,安拆方便,使操作工人于 箱内工作强度大大降低,每拆装一次仅需1214 个工日。(3)采用快装蒸汽锅炉对梁体进行棚罩法恒温蒸汽养护22-26 小时 后,混凝土强度可达到35Mpa,大大加快了台位、模板的周转周期。
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