京雄城際鐵路裝配式一體化施工技術(shù)研究

安宏科

摘要：結(jié)合新建京雄城際鐵路固霸特大橋及相關(guān)配套工程的施工經(jīng)驗(yàn)，從預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工、裝配式橋墩施工、裝配式橋面系施工等方面進(jìn)行了介紹。針對(duì)京雄城際高速鐵路項(xiàng)目特點(diǎn)，研究探討了高速鐵路橋梁裝配式一體化施工的關(guān)鍵技術(shù)，為其他類似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)參考。

Abstract： Based on the construction experience of the newly built Guba Bridge on the Beijing-Xiong'an Intercity Railway and related supporting projects， the paper introduces the construction of prestressed concrete pipe piles， the prefabricated bridge piers and the prefabricated bridge deck systems. According to the characteristics of the Beijing-Xiong'an Intercity Railway Project， the key technologies for the prefabricated and integrated construction of high-speed railway bridges have been studied and explored to provide empirical reference for other similar projects.

關(guān)鍵詞：高鐵橋梁;裝配式施工;一體化施工

Key words： high-speed rail bridge;prefabricated construction;integrated construction

中圖分類號(hào)：U445.57 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）24-0155-02

0 ?引言

近年來隨著我國高鐵橋梁建設(shè)技術(shù)的迅速發(fā)展，高鐵橋梁建造正朝著智能化、信息化、裝配化、綠色化的一體化施工方向發(fā)展。橋梁工程施工內(nèi)容較多，對(duì)于橋梁墩臺(tái)施工可分為就地澆筑和拼接預(yù)制兩種[1]。橋墩就地澆筑施工需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，通常要進(jìn)行鋼筋綁扎、立模、澆筑、脫模等環(huán)節(jié)，裝配式橋梁的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在質(zhì)量可靠，可標(biāo)準(zhǔn)化施工，建設(shè)速度快，安全系數(shù)高，性價(jià)比高，綠色環(huán)保等[2]，裝配式橋梁技術(shù)可大幅度提升橋梁技術(shù)及質(zhì)量水平[3]。筆者以新建京雄城際鐵路固霸特大橋?yàn)楣こ贪咐接懜咚勹F路橋梁裝配式一體化施工的關(guān)鍵施工技術(shù)，為今后的類似施工提供一些經(jīng)驗(yàn)參考。

1 ?工程概況

新建京雄城際鐵路站前工程JXSG-5標(biāo)固霸特大橋全長(zhǎng)13.65km。本橋共416個(gè)橋墩，其中DK72+580.45～DK73+578.47（349#～380#墩）段落設(shè)計(jì)為橋梁裝配式一體化施工。下部基礎(chǔ)采用預(yù)制管樁，墩身采用雙柱式節(jié)段預(yù)制拼裝圓端形實(shí)體橋墩，由兩個(gè)墩身立柱和一個(gè)墩帽組成，梁體采用預(yù)制簡(jiǎn)支箱梁，橋面系設(shè)計(jì)為預(yù)制裝配整體式防護(hù)墻和電纜槽。

裝配式一體化由PHC-1000-AB-130管樁、管樁承臺(tái)、節(jié)段預(yù)制拼裝圓端形實(shí)體橋墩、預(yù)制無砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁、裝配式橋面附屬和CRTS-Ⅲ型先張軌道板等組成。

2 ?裝配式一體化施工流程

2.1 大直徑PHC管樁沉樁施工

管樁施工采用錘擊法沉樁施工，單根管樁由2～3節(jié)組成。在預(yù)制廠內(nèi)以相鄰單根的節(jié)段接縫錯(cuò)開1m進(jìn)行生產(chǎn)，實(shí)行駐場(chǎng)建造、信息化物料追溯和過程跟蹤，單根沉樁總錘擊數(shù)不超過2500擊控制，沉入第2、3節(jié)前采用直徑500mm長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)進(jìn)行引孔，引孔深度以第2、3節(jié)設(shè)計(jì)底部標(biāo)高以上1m控制，直至沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高或貫入度達(dá)到要求。承臺(tái)施工采用現(xiàn)澆混凝土施工。

2.2 裝配式橋墩施工

節(jié)段預(yù)制拼裝橋墩采用場(chǎng)內(nèi)預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)坐漿安裝、灌漿套筒施工組成。場(chǎng)內(nèi)預(yù)制包括臺(tái)座底座定位、灌漿套筒安裝及鋼筋綁扎、拼裝固定支撐和翻轉(zhuǎn)架安裝、鋼筋籠吊裝、墩柱側(cè)模拼裝及翻轉(zhuǎn)、模板吊裝及墩身澆筑、拆模、養(yǎng)護(hù)及存放等工藝。安裝施工包括坐漿槽鑿毛、測(cè)量放樣、試拼裝、0.5%垂直度及1mm平面控制、厚度2～3cm的M60砂漿坐漿、養(yǎng)生、坐漿料等強(qiáng)至36MPa、強(qiáng)度C100灌漿施工、包裹養(yǎng)護(hù)。

2.3 裝配式橋面系施工

裝配式橋梁附屬采用工廠化預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)安裝、坐漿施工組成。場(chǎng)內(nèi)預(yù)制包括預(yù)埋安裝（？準(zhǔn)50和？準(zhǔn)45螺栓孔預(yù)留、接地、欄桿預(yù)埋件、尼龍吊裝套筒）、鋼筋綁扎、入模安裝、混凝土澆筑、帶模養(yǎng)生、拆模、翻轉(zhuǎn)等組成。現(xiàn)場(chǎng)安裝由梁體預(yù)埋孔清理、螺桿安裝、高程及平面調(diào)整、封邊及坐漿施工、拆模養(yǎng)生等組成。

制箱梁鋼套筒定位工裝采用60*80mm方鋼，中間按照預(yù)埋套筒設(shè)計(jì)位置開孔，定位工裝依托箱梁翼緣模板焊接固定，此方法控制套筒定位精度為±3mm，預(yù)埋套筒平面位置及標(biāo)高滿足要求，工裝使用便捷且可重復(fù)利用。預(yù)埋套筒預(yù)制梁翼緣部分與普通預(yù)制箱梁橫向匯水坡設(shè)置一致，預(yù)制塊安裝位置（即距兩側(cè)翼緣邊1.8m）做拉毛處理。

首套模板采用液壓式，由四個(gè)液壓千斤頂輔助脫模。模板設(shè)計(jì)時(shí)考慮墊板組件定位，在模板對(duì)應(yīng)位置安裝定位芯管，定位芯管長(zhǎng)度控制在10～20cm，防止拆模板時(shí)混凝土擠壓造成棱角破碎。本套模板預(yù)制3塊預(yù)制塊，因存在4臺(tái)千斤頂不同步問題，導(dǎo)致豎墻在拆模時(shí)部分破損。針對(duì)豎墻位置拆模困難及拆模后棱角破損嚴(yán)重的問題，項(xiàng)目部與模板廠家共同研究，改變模板設(shè)計(jì)及脫模方式。第二套模板設(shè)計(jì)時(shí)豎墻部位安裝合頁，利于脫模。

預(yù)制塊混凝土采用C50高性能混凝土，混凝土澆筑由固安西梁場(chǎng)攪拌站供應(yīng)，澆筑時(shí)控制坍落度在120～140mm，振搗采用ф50插入式振搗棒振搗。構(gòu)件澆筑完成后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)或用蒸汽發(fā)生器進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后，拆除四周側(cè)模，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度60%（即30MPa）后，液壓模板利用千斤頂頂升脫模，豎墻開合式模板的構(gòu)件整體吊出底模。預(yù)制時(shí)在構(gòu)件量測(cè)預(yù)埋M20吊裝套筒，側(cè)模拆除后，套筒上安裝螺栓，吊帶吊裝螺栓輔助脫模。

梁體混凝土達(dá)到10MPa后，對(duì)灌漿區(qū)域進(jìn)行機(jī)械鑿毛，使梁體露出新鮮混凝土面，并用水沖洗干凈。安裝連接螺桿，安裝調(diào)節(jié)墊片，將調(diào)節(jié)墊片高度調(diào)整到設(shè)計(jì)高度。內(nèi)側(cè)采用∠75角鋼作為封邊模板，預(yù)制塊箱梁翼緣板側(cè)采用型鋼、Φ60mm鋼管加工的簡(jiǎn)易工裝進(jìn)行封邊。以一個(gè)預(yù)制塊為一個(gè)單元進(jìn)行坐漿。攪拌前先將7kg拌合用水倒入攪拌筒中，后將50kg坐漿料緩緩加入，使用手持?jǐn)嚢铏C(jī)攪拌300秒后，觀察坐砂漿攪拌均勻且無結(jié)塊現(xiàn)象，后在試驗(yàn)臺(tái)頂面坐漿區(qū)域鋪一層35mm的砂漿，砂漿頂面鋪成中間略高于四周的形狀，然后吊機(jī)起吊預(yù)制塊，利用螺栓的導(dǎo)向作用，精準(zhǔn)落位。

3 ?需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁

本工程管樁基礎(chǔ)使用區(qū)域基本為黏土層和砂土層地質(zhì)，管樁穿過厚度為9～13m的砂層。砂層區(qū)特點(diǎn)為顆粒空隙更小，密度大，沉樁阻力隨樁端進(jìn)入砂層深度的增加而增大。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁穿越砂夾層及硬夾層等特殊地質(zhì)，導(dǎo)致沉樁過程中出現(xiàn)爆樁、沉樁困難、樁長(zhǎng)不足，無法順利到達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁端持力層，更不滿足樁承載力及高鐵沉降要求，施工難易打入，需探索新的施工工藝，解決大直徑管樁基礎(chǔ)成樁困難問題，并確定相應(yīng)施工參數(shù)，指導(dǎo)后期管樁施工。

3.2 裝配式橋墩

預(yù)制拼裝橋墩技術(shù)較傳統(tǒng)橋墩施工精度要求更高，需要對(duì)預(yù)制場(chǎng)內(nèi)鋼筋加工設(shè)備、鋼筋胎架、臺(tái)座、模板等一整套生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行研究重新設(shè)計(jì)，以達(dá)到橋墩標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、工廠化作業(yè)。設(shè)計(jì)工裝及定位裝置解決灌漿套筒和鋼筋精確定位問題，確保預(yù)制質(zhì)量。

針對(duì)翻轉(zhuǎn)困難，需對(duì)預(yù)制墩身構(gòu)件翻轉(zhuǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，研究翻轉(zhuǎn)裝備。研究橋墩就位、精調(diào)校正、等工藝，以保證橋墩平面位置、標(biāo)高復(fù)核規(guī)范要求。對(duì)橋墩安裝技術(shù)進(jìn)行研究，如底部擋漿模板、套筒灌漿技術(shù)等，形成橋墩快速安裝成套設(shè)備集成系統(tǒng)。

3.3 裝配式橋面系

箱梁預(yù)制過程中，套筒預(yù)埋數(shù)量多，精度要求高，需針對(duì)此特點(diǎn)研制預(yù)制拼裝防護(hù)墻和電纜槽預(yù)埋套筒定位工裝，確保箱梁預(yù)埋套筒定位精度。

預(yù)制拼裝整體式防護(hù)墻和電纜槽構(gòu)件截面復(fù)雜，較傳統(tǒng)施工澆筑混凝土后脫模困難，需根據(jù)截面研究生產(chǎn)模板，保證預(yù)制塊脫模順利，保證棱角完整。

4 ?結(jié)論

隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，橋梁建造正朝著設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化和機(jī)械化、管理信息化的方向發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、預(yù)制拼裝橋墩、預(yù)制拼裝整體式防護(hù)墻和電纜槽在內(nèi)的全預(yù)制拼裝技術(shù)有望成為今后橋梁重要施工方法之一。

預(yù)制拼裝法作為橋梁綠色環(huán)保建設(shè)的代表工法，不僅可以促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，還能降低勞動(dòng)成本、節(jié)約建筑材料、降低能耗、減少揚(yáng)塵、對(duì)環(huán)境干擾小，是符合節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策的先進(jìn)技術(shù)。因此，對(duì)該施工方法和核心技術(shù)進(jìn)行深入研究并實(shí)施產(chǎn)業(yè)化，具有重要意義。

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