高速鐵路橋梁預應力混凝土的連續施工工藝

王 銳

隨著武廣高速鐵路客運專線的正式開通運行,我國高速鐵路建設開始真正走向人們的視野,其為國民經濟的發展,特別是交通運輸、交通旅游、加強地區聯系、促進地區之間經濟發展發揮了巨大作用。同時,高速鐵路橋梁結構類型、施工技術水平也隨之有了相應發展,特別是預應力混凝土連續梁橋施工工藝發展更是日新月異。但是由于高速鐵路的特殊性,橋梁結構必須具有足夠的強度和剛度,必須保證可靠的穩定性和保持橋上軌道的高平順狀態,使高速鐵路的橋梁結構能夠承受較大的動力作用,具備良好的動力特性。高速列車的運營要求較高,能用于檢查、維修的時間有限。

1 高速鐵路橋梁預應力混凝土連續施工工藝流程

當前整孔連續梁在鐵路和公路橋梁中的應用不斷增加,促進了混凝土連續梁施工工法的不斷完善和成熟。最常用的有懸臂施工和腳手架施工。其中滿堂腳手架施工的主要內容包括地基工程,支架工程,模板工程,鋼筋混凝土工程,預應力鋼筋工程等。施工工藝流程為:地基處理→腳手架搭設及壓底模與側模安裝→綁扎梁體底腹板鋼筋→安裝底腹板預應力波紋管→安裝內模→安裝端模→綁扎頂板鋼筋→安裝頂板預應力波紋管→梁體混凝土灌注→養護→脫側模→張拉→壓漿→撤支架和底模。

2 高速鐵路橋梁預應力混凝土的連續施工工藝

施工方案的選擇是混凝土連續梁施工的重中之中,本文以武廣鐵路衡陽湘江大橋為例來說明。此地屬亞熱帶季風氣候,冬季干旱,夏季多雨,干濕交替。該連續梁為變截面的箱梁,不能采用移動模架施工方案。由于墩最高為15 m,不屬于高墩,用鋼管樁貝雷架架空方案資源緊張,且價格較貴,也不合適。鋼管樁型鋼架空施工方案因現場沒有打鋼管樁的機械設備及人員,占用資金比較多和現場對鋼管樁施工沒有一定的施工經驗,也不太合適。滿堂腳手架施工方案施工簡便,施工費用低,現場施工有一定的施工經驗,又不在汛期施工,所以比較適合本工程。

2.1 支架設計

支架設計分為基礎工程、支架、縱梁三個部分,要進行基底承載力、強度、剛度、撓度和穩定性檢算,從而確定基礎的形式、桿件的間距、數量和預留起拱度。支架設計主要檢算以下因素:1)強度檢算:支架各構件按其計算圖式進行強度計算,容許應力可按臨時結構予以提高;2)撓度驗算;3)預拱度計算:包括梁體自重所產生的撓度、支架受荷載后產生的彈性變形和非彈性變形、支架基礎的沉降量等。

2.2 支架施工

1)支架基礎施工。支架現澆梁施工前,先對施工現場進行場地平整,對搭設支架的場地進行加固處理,在軟基位置用碎石換填或做混凝土基礎,確保地基承載力達到滿布荷載的要求,使梁體混凝土澆筑后不產生沉降。對處理好的施工場地進行放線。同時須做好地面的排水處理,周邊設置排水溝。

2)支架搭設。支架結構的搭建要穩固,桿件連接牢靠。本工程碗扣支架均采用外徑48 mm標準桿件進行組裝,每根立桿下端均設定型圓盤支座或木墊板,并按要求設置剪刀撐。立桿頂端安裝可調式U形支托,先在支托內安裝橫向方木,再按設計間距和標高安裝縱向方木及楔木墊塊。鋼管的整體穩定性是由基礎的不均勻沉降、支架結構的穩定性控制。橫橋向按照支架的拼裝要求,嚴格控制豎桿的垂直度以及掃地桿和剪刀撐的數量與間距。順橋向支架和墩身連接,以抵消順橋向的水平力。同時碗扣式支架通過鋼管與軍用墩支架連成一體,確保混合支架的強度和整體穩定性。

3)支架預壓和調整。支架搭設好后,鋪設底模,進行預加載試壓,以檢查支架的承載能力,減小和消除支架的非彈性變形和地基不均勻沉降,從而確保混凝土梁的澆筑質量。加載順序為從支座向跨中依次進行。滿載后持荷時間不小于24 h,分別量測各級荷載下支架的變形值。然后再逐級卸載,當支架的沉降量偏差較大時,要及時對支架進行調整。

2.3 支座安裝

支座安裝要保持梁體垂直,支座上下板水平,不產生偏位。支座與支承墊石間及支座與梁底間密貼、無縫隙。在模板安裝前詳細檢查支座位置,檢查的內容有:縱、橫向位置、平整度,同一支座板的四角高差,四個支座板相對高差。支座安裝后即按規定錨固支座螺栓,灌漿固定。

2.4 模板安裝

模板的安裝要結合鋼筋及預應力管道的埋設依次進行。安裝前檢查:板面是否平整、光潔、有無凹凸變形及殘余粘漿,模板接口處要清除干凈;所有模板連接端部和底腳有無碰撞而造成影響使用的缺陷或變形,振動器支架及模板焊縫處是否有開裂破損,如有均要及時補焊、整修。鋪設底模:底模板安裝前要考慮支架預留拱度的設置調整、加載預壓試驗及支座板的安裝。側模安裝:先使側模滑移或吊裝到位,與底模板的相對位置對準,用壓桿調整好側模垂直度,并與端模連接好。內模安裝:內模安裝要根據模板結構確定,當內模為拼裝式結構時,可采用吊裝方式安裝內模。內模安裝完后,嚴格檢查各部位尺寸是否正確。端模安裝:將膠管或波紋管逐根插入端模各自的孔內后,進行端模安裝就位。安裝過程中逐根檢查是否處于設計位置。端模安裝要做到位置準確,連接緊密,側模與底模接縫密貼且不漏漿。安裝模板時要注意預埋件的安裝,嚴格按設計圖紙施工,確保每孔梁上預埋件位置準確無誤,無遺漏。

2.5 鋼筋施工

根據設計圖紙,提出下料單,工班據此下料、加工,對某些編號的鋼筋,物資供應部門與鋼材生產廠家聯系采用定長生產。工班下料時,應根據梁體鋼筋編號和供料尺寸的長短,統籌安排,采用連續配料法下料以減少鋼筋的損耗。鋼筋調直采用長線冷拉調直或調直機調直;預應力鋼絞線下料采用砂輪鋸切割,鋼筋使用切斷機下料;非預應力鋼筋焊接采用閃光對焊;鋼筋彎制成型采用彎曲機,并用樣板控制彎筋尺寸。

2.6 混凝土施工

現澆梁混凝土施工必須保證保護層強度,頂面高程要嚴格控制。混凝土澆筑時由低向高處進行,注意對稱澆筑。混凝土施工工藝主要流程如下:混凝土配合比→混凝土的攪拌→混凝土的運輸→混凝土的澆筑→混凝土的質量檢查→混凝土養護。首先要根據混凝土的強度要求選擇合適的水泥強度等級,水膠比,高效減水劑及其他摻加劑,使混凝土必須具有較好的和易性,坍落度在規定范圍之內。其次是混凝土配料必須按試驗室通知單進行,并應有試驗人員值班。配料應采用自動稱量系統計量。開盤前要校核電子秤及其他計量器具,根據施工配合比確定每盤混凝土用料,并由試驗人員復核;混凝土澆筑采用混凝土輸送泵連續澆筑,一次成型或多次成型;澆筑底板混凝土時,為防止底板混凝土超厚,當混凝土澆筑到高于底板混凝土時,改用從內模頂的澆筑混凝土孔灌注底板混凝土,振搗采用插入式振動棒振搗;灌注中不得用振動棒推移混凝土以免造成離析。澆筑過程中,設專人檢查模板、鋼筋,發現螺栓、支撐等松動應及時擰緊和打牢。發現漏漿應及時堵嚴,鋼筋和預埋件如有移位,及時調整保證位置正確。

2.7 預應力施工

張拉工藝流程:制束→穿束→預張拉→初張拉→終張拉→錨具外鋼絞線切割。按設計尺寸下料后,編束時應先將鋼絞線理順,并盡量使各根鋼絞線松緊一致。預應力鋼絞線安裝,在梁體混凝土強度達到張拉要求后進行。預施應力按預張拉、初張拉、終張拉三個階段進行。張拉前,應清除管道內雜物和積水。當混凝土強度達到設計強度的50%,此時箱梁帶模預張拉,但模板應松開,不應對梁體壓縮造成障礙,張拉數量、張拉力、張拉順序符合設計要求;當梁體混凝土強度達到設計值的80%,且側模板拆除后,進行初張拉。張拉數、張拉力、張拉順序符合設計要求;梁體混凝土強度、彈模達到設計值、齡期不少于10 d后進行終張拉。

總之,高速鐵路橋梁預應力連續梁滿堂架施工工藝是一項復雜的系統工程,其技術在理論上是成熟的,但在實際施工過程中要考慮各種因素,根據具體情況編制工作計劃,方能取得滿意的結果。

[1] 林 勝.預應力橋梁現澆連續梁施工工藝[J].科技信息,2007(22):16-17.

[2] 王向陽.連續鋼構橋梁施工控制仿真分析研究[J].武漢理工大學學報,2007,31(4):40.

[3] 歐志科.變截面連續箱梁的有限元分析[J].公路與汽運,2007(3):11-12.

[4] 許 震.連續鋼構跨中下撓的參數影響分析[J].重慶交通大學學報,2007,26(4):7-8.