高速鐵路連續梁施工技術分析與過程控制

肖寶海

（中鐵六局集團天津鐵路建設有限公司 天津 300232）

高速鐵路連續梁施工技術分析與過程控制

肖寶海

（中鐵六局集團天津鐵路建設有限公司 天津 300232）

我國自20世紀80年代末期開始進行高速鐵路的研究，至本世紀初開始建造，已過去二十多年的時間。橋梁作為高速鐵路建設的關鍵性和控制性工程，其施工技術也伴隨著工程項目難度的增加進入了一個新的發展時期。特別是預應力混凝土連續梁的使用已經獲得了普遍的認可，成為了鐵路跨越河流、公路的首選設計方案。本文以在建工程預應力混凝土連續梁作為實例，以施工技術分析為切入點，首先對預應力混凝土連續梁施工控制要點進行分解，然后提出施工過程中的關鍵工序，并針對現場易出問題進行技術分析，并提出相應的改進工藝和技術措施。

高速鐵路 預應力混凝土連續梁 施工過程控制

1 工程概況

商合杭鐵路水陽江特大橋工程全長15 km。施工范圍內包含連續梁13處，8次跨越主要高速公路、鐵路、省道、河道、河堤等特殊構筑物。設計技術標準為：設計速度：350 km/h；線路情況：雙線，直、曲線，正線線間距4.6～5 m；軌道結構形式：CRTSIII型板式無砟軌道；設計活載：列車豎向荷載采用ZK標準活載。連續梁結構形式均為A m+B m+A m的標準三跨連續梁，其中最小中跨跨徑為48 m，最大中跨跨徑為128 m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結構，底板、腹板、頂板局部向內側加厚，均按直線線性變化。橋面防護墻內側凈寬9 m，橋梁寬12.6 m，橋梁建筑總寬12.9 m。箱梁底寬6.7 m，頂板厚度在端支點處為0.635 m，按折線變化至0.385 m；腹板為直腹板形式；梁底下緣按二次拋物線變化。全橋共設4道橫隔板，分別設于中支點和端支點處。橫隔板設有孔洞，供檢查人員通過。連續梁0#塊采用支架現澆法施工，標準節段采用掛籃懸臂澆筑法施工，邊跨直線段采用現澆法，合攏段采用吊架法施工。

2 預應力混凝土連續梁施工過程控制的意義

隨著我國高速鐵路的飛速發展，對施工過程控制的要求也越來越高。預應力混凝土連續梁作為目前使用比較廣泛的橋梁形式，具有施工難度大、施工工藝較為復雜、對技術人員和現場施工人員的專業水平要求比較高的特點。因此加強施工中的過程控制，也成為了施工過程管理的重點及難點。在實際操作中，存在著諸多因素例如施工人員素質、材料、施工技術設備等等，這些都對工程質量存在著極大的影響。鑒于此種情況，一是要在施工前要認真審核圖紙及設計文件，了解設計意圖，盡可能的避免施工過程中的錯誤；二是針對重點部位、關鍵工序提出控制要點，制定相應的管控措施，在提高施工質量的同時，保證工程質量處于受控狀態；三是對施工現場易出問題進行技術分析，并提出相應的技術措施；四是利用新技術、新工藝優化現場施工工藝，進一步保證施工進度、質量，解決施工中可能存在的問題。總之，要運用多方面手段加強對施工過程的控制，為工程的順利開展提供有效的保障。

3 預應力混凝土連續梁過程控制要點

針對本工程連續梁多、設計標準高、施工難度大、過程控制要求高的特點，并結合項目現場實際施工情況，主要將過程控制要點總結為以下四個大方面：

一是影響結構物的安全方面，主要表現在混凝土的施工質量及預應力張拉的施工質量上；

二是影響結構物的耐久性方面，主要為混凝土鋼筋保護層的厚度、混凝土的養護、預應力管道壓漿質量和混凝土外觀缺陷處理；

三是影響結構物外觀方面，分別表現為混凝土的內飾外光、色澤均勻、輪廓分明等方面；

四是影響結構物線形方面，主要包含混凝土結構物的標高，線形控制，梁體的軸線控制等。

施工過程控制中還要重視安全確認和簽認。項目負責人要每天對作業隊人員進行確認，要按照現場公布的施工人員名單進行現場復核，尤其是跟班監控人員必須到位。相關人員檢查完畢后現場簽字確認。關鍵部位的關鍵工序設置關鍵工序標識牌，嚴格執行現場關鍵工序確認、簽認制；現場關鍵工序要由總工程師與安全總監會同監理組長及專業監理工程師簽名確認。同時要在連續梁施工現場設立檢查記錄本，檢查工點時，要在記錄本上簽認。

4 對預應力混凝土連續梁關鍵工藝控制要點的技術分析

混凝土工程與預應力工程作為預應力混凝土連續梁施工的關鍵工藝，他們的過程控制是否成功將直接關系到工程實體質量能否達到設計要求和驗收標準。我項目部結合施工現場經驗，針對以上兩項關鍵工藝，深入進行技術分析，總結出以下個方面的控制要點。

（1）混凝土澆筑的澆筑與振搗是連續梁施工過程控制的重點。

一是要根據混凝土的澆筑部位不同，選定不同的坍落度，對于底板位置處混凝土的坍落度要適當加大，保證在鋼筋較密的情況下混凝土能夠充分澆筑到位。

二是在澆筑過程中，要根據施工部位選擇不同的下落高度，如果下落高度過高，混凝土中的水泥漿和石子便會產生離析現象；下落高度過低，無法保證澆筑密實，這些都將影響混凝土的整體澆筑質量以及后期梁體結構強度。

三是采取分層澆筑的方式，保證振搗深度。

四是控制澆筑時間，一方面要保證澆筑的連續性，防止第一層混凝土已經初凝，后一層混凝土還未澆筑的現象；另一方面盡量減少由于混凝土運輸車輛或輸送設備發生特殊狀況或者其他技術因素造成的施工間歇，形成施工冷縫。

五是保證振搗質量。采用人工振搗時，要注意振搗半徑，插入深度和振搗時間等關鍵點，特別對于支座附近及梁體形狀不規則部位，要加強振搗，不得漏振。

（2）在預應力鋼絞線穿束的施工過程中，金屬波紋管道位置是否準確及鋼絞線穿入時是否發生纏繞現象是施工過程的控制關鍵。如果預應力孔道未按照設計圖紙要求進行預埋，一方面改變了連續梁預應力結構的整體受力狀態，特別表現在含有曲線形式的孔道上。另一方面如果預埋位置不準確或者預埋半徑不圓順，則會造成孔道摩阻系數μ值和孔道偏差系數K值的增加，從而增大預應力孔道的摩擦阻力損失。所以預應力管道預埋位置的準確性直接影響所施加的張拉力能否滿足設計要求，并且對構筑物在今后使用過程中是否會發生因張拉力施加不足而導致混凝土產生裂縫等“后遺癥”都有著極大的影響。對于縱向及橫向預應力鋼絞線等有多根鋼絞線組成的鋼束，若發生纏繞現象，則會導致預應力施加時，鋼絞線相互間發生摩擦，使得同一束中的鋼絞線受力不均勻，增大了摩擦阻力，從而造成預應力損失過大的情況。

（3）預應力鋼絞線張拉過程中實際的張拉控制應力是否可以達到設計控制應力的要求將直接影響到預應力張拉施工的成敗，因此張拉控制應力的選用、計算和過程控制也成為了張拉中的控制重點。

首先是張拉控制應力的選用，一般的設計圖紙給定的張拉控制應力為錨下控制應力，即鋼絞線計算起始端的控制應力，未考慮到錨口及喇叭口處的損失，這就造成了實際張拉過程中預應力施加不足，導致構筑物在使用過程中出現下緣開裂的現象。因此在實際操作中，應選用錨外控制應力作為張拉控制應力。

其次是張拉控制應力的計算，選定控制應力后，要根據現場實驗得到的錨口及喇叭口損失進行調整（在設計圖紙中一般給定的損失值為6%），并通過公式“錨外控制應力=錨下控制應力÷錨口及喇叭口損失”計算得出實際操作時的張拉控制應力。

再次是預應力張拉過程控制，施工過程中普遍存在張拉控制應力越高越好的錯誤觀點。雖然超張拉能夠在一定程度上提高梁體的抗裂性，但是也正因為如此，預應力鋼絞線在承受正常結構恒載和列車通過的動荷載時往往處于一種“超應力”狀態。

通過實驗發現，出現此種狀態時的荷載與構筑物產生裂縫時的荷載水平相接近，在超過應力臨界值時，就會對梁體的結構使用安全造成嚴重的、不可逆的危害。

（4）預應力鋼筋張拉順序及操作應嚴格按照設計圖紙的要求進行。尤其是位于曲線處的連續梁，在張拉過程中可能會出現梁體內、外兩側邊緣拉應力過大的現象，這樣將導致梁體預應力最密集的腹板位置處產生裂紋，影響工程質量。因此要求在張拉時必須同步、對稱的進行，且優先張拉靠近梁橫截面形心處的鋼絞線。對于邊跨及中跨處的長鋼絞線，由于預應力管道長度較一般節段要長，為躲避互相間的空間位置，一般會存在平彎及豎彎的現象，無形中增加了鋼絞線的轉角θ，摩擦力增大，由張拉端向鋼絞線中心的預應力損失也隨之增加，在此種情況下，可采取超張拉的方式補足張拉應力。但一定要杜絕在施工出現因為千斤頂、油壓表等施工設備自身缺陷帶來的人為操作失誤。

（5）預應力管道壓漿作為預應力鋼絞線張拉施工的后續工作，起到了一個承上啟下的關鍵作用，對它的過程控制主要有以下兩個方面。

一是壓漿的及時性。按照《鐵路混凝土工程施工技術指南》[鐵建設（2010）241號]和《鐵路后張拉法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》的要求，在張拉完成后48小時內即進行管道壓漿。張拉后的鋼絞線猶如人體皮膚的毛孔，處于一種張開的狀態，碳元素分子間的間隙增大，此時存在于空氣中的水分子和腐蝕性元素最易侵入鋼絞線的“體內”，從而加快鋼絞線的銹蝕速度。在此時進行管道壓漿施工，可很好的預防預應力鋼絞線的銹蝕。

二是預應力孔道壓漿是否飽滿。管道壓漿后，由于水泥漿凝固后，體積收縮，將預應力鋼筋緊緊包裹在其中，產生握裹力，這也是其與梁體已澆筑混凝土能夠視為勻質結構的原因。若壓漿不飽滿，則無法充分的產生此種握裹力，而管道內由于仍保留有一部分氣體，會繼續腐蝕預應力鋼筋，導致已產生的握裹力逐漸失效，降低預應力效應。

5 針對關鍵工序的改進工藝

時至今日，隨著項目工程難度的增加已經有很多新技術，新工藝被不斷應用到工程建設中來。很多傳統的施工工藝已經不能滿足高速鐵路建設的要求。對此我項目部針對連續梁施工過程中容易出現的問題進行了深入的分析，改進了施工工藝，保證了工程實體質量。

5.1 0#塊混凝土支座位置處混凝土振搗工藝改進

主跨72 m連續梁0#塊長度9 m，寬度12.6 m，施工面積小，且底板、腹板及頂板鋼筋密集，振搗難度大，容易造成個別部位混凝土振搗不密實和漏振的問題。傳統施工工藝為在箱室內模板處進行人孔預留，使振搗人員進入模板內部對支座位置處的底板及腹板混凝土進行振搗。通過對設計圖紙的反復審核和施工現場調查，發現由于鋼筋太過密集，施工人員根本無法進入內部進行振搗。因此將原工藝改進為橫隔板及腹板中間區域的底板混凝土采用人工手持插入式振搗器振搗，并根據梁體鋼筋及預應力筋分布情況，采用Ф50插入式振搗棒振搗；在橫隔梁處因鋼筋分布較密，則需采用Ф30振搗棒振搗。支座處底板及腹板則采用插入式振搗棒+附著式振搗器相結合的振搗方式，首先在0#塊支座上方突出部位鋼模板處每側開3個孔，利用Ф50或Ф30插入式振搗棒振搗，然后在支座兩側模板上每隔一定距離布置附著式振搗器進行對死角部位的混凝土進行輔助振搗，并在箱室內腹板內模處預留觀察孔，設專人時刻觀察混凝土振搗質量。改進后的工藝很好的保證了支座位置處鋼筋密集區域混凝土的振搗質量，極大地減少了由于混凝土振搗不密實造成梁體表面蜂窩麻面的現象。

5.2 預應力孔道壓漿三通管工藝改進

連續梁塊段中含三種預應力筋，分別為縱向預應力筋、橫向預應力筋、豎向預應力筋。其中橫向和豎向預應力筋線型為直線，且豎向預應力筋底部與上部增設壓漿管，能保證壓漿質量。但縱向預應力筋線型為直線與弧線構成，且無任何質量保證措施。通常情況下壓漿時，當排氣孔流出的漿液與進漿口均勻一致時，需要關閉排氣孔，然后再繼續壓漿，最后持壓5 min。對于直線或者“凹”形管道，可以保證壓漿的飽滿度。對于“凸”型管道而言，正常壓漿時管道最高點處就存在漿液空白區。存在注漿質量缺陷時會出現錨頭應力集中和隨時間推移的預應力損失現象，且會改變梁體的設計受力狀態，降低橋的承載力，從而影響橋梁的使用壽命。在管道最高點處增設三通管的方式可加強對于“凸”型管道的壓漿質量控制。三通管采用比波紋管大一號長度30 cm不銹鋼鐵皮管，在鐵皮管上開直徑Φ2 cm圓孔，在圓孔上焊接內徑2 cm，壁厚2 mm,長15 cm鋼管，形成“三通”形狀。

安裝過程中，將波紋管穿入大一號的鐵皮管中，并在對應的三通口處對波紋管進行開孔，然后用專用壓漿管連接三通管頂部鋼管，并引至梁面標高以上，并做好標記，最后用膠帶將波紋管和三通管接頭處綁扎連接牢固，確保砼澆筑過程中不松動、不漏漿。采用三通管后，上拱形預應力管道內無壓力死角，利用壓力可將壓漿料 充滿管道，保證預應力管道壓漿質量，從而保證預應力鋼絞線的施工質量。

6 結語

施工過程控制是一個系統工程，作為同時兼具技術性、協調性和持續性的一項重要工作，必將貫穿于整個施工過程中。由于施工階段會受到多種因素的影響，因此要想有效的實施過程控制，就必須密切結合施工現場實際，保證重點部位和關鍵工藝控制的有效性，加強每一道環節的施工管理；對于過程中出現的問題，及時采取對應措施或改進原有施工工藝，只有這樣才能保證工程的實體質量處于可控的狀態。

[1]馬成強,陳剛強,鄭文魁.鋼箱縱梁式掛籃在廈深鐵路連續梁施工中的應用[J].施工技術,2012(12)

[2]謝進權.聯體掛籃施工技術在鐵路連續梁施工中的應用[J].智能城市,2016(5)

Technical Analysis of and Process Control in Continuous Beam Construction of High Speed Railway

XIAO Bao-hai

(China Railway Six Group Tianjin Railway Construction Co., Ltd Tianjin 300232)

From the end of 1980s, China began to study the high-speed railway. It has been more than 20 years since the high-speed railway construction began at the beginning of this century. Building bridges being the key and control project of high speed railway construction, the bridge construction technologies enter a new period of development as the difficulty of engineering projects increases. In particular, the use of prestressed concrete continuous beams has been widely recognized and has become the preferred scheme for railways to go across rivers and highways. Taking the prestressed concrete continuous beam in ongoing projects as an example and its construction technology as the cut-in point, the paper firstly deals with separately the key points of the construction control of prestressed concrete continuous beams, and then proposes the key steps in the process of the construction. In addition, it provides technical analysis on the common problems at workplace and puts forward relevant measures to improve the process and the techniques.

high-speed railway prestressed concrete continuous beams construction process control

A

1673-1816(2017)02-0045-05

2016-06-29

肖寶海（1972-），男，工程師，研究方向橋梁工程。