高速鐵路橋梁鋼筋工程質量控制技術創新研究

郭星亮

（中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001）

中國《中長期鐵路網規劃》勾畫的新時期“八縱八橫”高速鐵路網正在加緊建設中，高速鐵路橋梁一般占線路總里程的50%以上，混凝土橋梁從下至上各部位均涉及到鋼筋分項工程。多年來由于思想上不夠重視、習慣性操作等因素，鋼筋分項工程現場施工中仍存在一些質量缺陷。樁基及承臺等下部結構工程存在節段鋼筋籠連接質量差、承臺上下層鋼筋網片間距精度控制差、墩身鋼筋間距位置控制差等問題；連續梁存在梁體鋼筋位置偏差、錨墊板偏斜扭曲、預應力管道偏差過大[1]、合龍段管口脫落管道下沉等連續梁4個定位困難的問題。

1 鋼筋工程質量控制原理

通過梳理分析易發質量缺陷和安全風險產生原因，以問題為導向，基于“工裝保工藝、工藝保質量、質量保安全”的思想，通過深度研究、理論攻關開發設計了“卡、限、撐、控”為控制原理的實用工裝，形成了先定位→后輔助→再提升的成套實用技術?？ǎ侵缚ň吖ぱb，通過設計帶卡槽的卡具工裝對鋼筋位置及間距進行精確控制；限，是指限位工裝，采用井字架、鋼筋籠定位器等具有限位、固定功能的工裝控制鋼筋構件、預應力管道的位置，實現精準定位；撐，是指支撐工裝，利用可伸縮支撐桿、內支撐架等支撐工裝對鋼筋進行支撐并控制其間距、高度等參數；控，是指精控工裝，研制連接固定套筒、鋼筋彎曲液壓鉗等精控輔助工裝實現結構的臨時固定、鋼筋精調控制。

2 鋼筋精確定位關鍵工藝技術

2.1 卡具工裝精確定位技術

角鋼、鋼板等型鋼精確開槽，根據鋼筋分布特點制成不同結構、形式的卡具，實現了鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中對鋼筋的精確定位，保證了鋼筋間距和保護層厚度。此類工裝含墩身預埋主筋定位、連續梁普通鋼筋定位2 大類技術。以墩身預埋主筋定位技術為例進行介紹，由上下層定位鋼板、連接鋼管、銷軸、水平尺等組成，如圖1所示，高度調整范圍為50～100 cm，鋼板截面為100×8 mm，鋼管型號為Φ48×3.5 mm，分為可拆卸的4 部分，即2 個圓弧段和2 個直線段工裝。

圖1 墩身預埋主筋精確定位工裝

操作要點如下：①按照墩身結構尺寸制作工裝，鋼板槽口直徑比主筋直徑大4 mm，承臺頂層鋼筋網片上安放卡具支腿，以便將卡具放置在承臺停灰面以上；②螺母高度調整到位后安裝下層定位鋼筋及剩余部分，按卡具上預留的鋼筋卡槽位置安裝預埋主筋；③承臺混凝土澆筑之后拆除卡具。

2.2 限位工裝應用工藝技術

合理設計工裝內外輪廓尺寸，利用精確加工的定位框架對鋼筋骨架、預應力管道等進行限位，實現樁基鋼筋籠及預應力管道安裝過程中的精確定位及混凝土澆筑過程中的移位控制。此類工裝含預應力鋼筋管道定位、鉆孔樁鋼筋定位2 大類技術。

預應力管道定位網為單元井字架，分為底板、腹板、頂板井字架，如圖2 所示。單元井字架由Φ10 鋼筋加工制成，根據各斷面預應力管道位置設計專用的定位網胎具，A“井”形鋼筋的內徑比波紋管的外徑大2 mm[2]。其操作要點如下：①定位網片應按底板、腹板、頂板分單元制作安裝，并應與梁體鋼筋骨架焊接牢固，底板及頂板底層鋼筋綁扎完成后精確施樣安裝相對應的單元井字架，腹板鋼筋綁扎完成后安裝腹板單元井字架；②單元井字架的安裝間距為直線段，不宜大于0.5 m，曲線段和合龍段不宜大于0.3 m。

圖2 預應力管道單元井字架

鉆孔樁鋼筋籠定位工裝由方鋼、鋼板、螺栓、掛鉤等組成，分為整體式及單體式2 類，如圖3 所示。單體式由方鋼、掛鉤構成，通過鋼板、螺栓等組成可形成整體式定位工裝。其操作要點如下：①在樁基鋼筋籠最后一節安裝時將定位卡具懸掛在護筒上，方鋼管形成的定位圓內徑比鋼筋籠直徑大3 cm 左右；②鋼筋籠通過卡具中心下落，下落到位后微調吊筋和定位卡具的位置，混凝土灌注接近樁頂位置時拆除該定位工裝。

圖3 鉆孔樁鋼筋籠定位工裝（單位：mm）

2.3 支撐工裝應用工藝技術

合理設計支撐工裝結構和形式，利用可伸縮式支撐桿實現承臺鋼筋的支撐及定位，利用墩內支撐架為操作人員提供作業平臺，實現墩身鋼筋快速、精準綁扎。

墩內鋼筋綁扎支撐架應用工裝由槽鋼、角鋼、木板等組成，如圖4 所示。支撐架立柱采用[12.6 槽鋼，立柱斜撐采用∠75×6 mm 角鋼，工作平臺采用[8 槽鋼和木板組成，[8 槽鋼端部焊接鋼板并通過螺栓與立柱連接，工作平臺豎向層間距為2.0 m，其上部設置過人孔，方便人員綁扎鋼筋。操作要點如下：①該工裝主要適用于20 m墩高范圍內的直坡實心墩鋼筋綁扎施工中，改變傳統搭設墩身周邊腳手架的方式；②在墩身鋼筋綁扎前，將內支撐架吊放至承臺對應位置上，作業人員站立在支撐架各層平臺上，從下至上逐步完成墩身鋼筋的定位和綁扎，綁扎完成后，整體吊裝至下一墩身循環使用。

圖4 墩內鋼筋綁扎支撐架應用工裝（單位：cm）

承臺鋼筋精確定位技術工裝由支撐鋼管、套接鋼管、支撐銷等組成，如圖5 所示。支撐鋼管型號為Φ50×3.5 mm，底部十字開槽，支撐于承臺下層鋼筋網片上；套接鋼筋型號為Φ48×3.5 mm，底部套接部分根據承臺高度設置對穿孔，頂部十字開槽，支撐承臺上層鋼筋網片；距支撐鋼管頂部20 cm 處焊接安裝支撐銷孔，支撐銷孔可用調節套接鋼管的伸出長度。操作要點如下：①套接鋼筋的底部對穿孔位置應根據承臺高度進行設置，通過支撐銷支撐不同對穿孔實現卡具高度的調節，適用承臺高度為2.2～3.8 m；②將部分架立筋與上下層鋼筋網片焊接形成整體后，抽出支撐卡具銷子，縮短支撐卡具高度后取出支撐卡具，重復利用進行下一個承臺施工。

圖5 承臺鋼筋支撐定位工裝（單位：mm）

2.4 精控工裝應用工藝技術

利用相應的工具使鋼筋的角度或位置滿足要求，通過連接工裝對鋼筋進行精準定位控制，解決了樁基鋼筋籠、錨盒及錨墊板等連接質量問題。

可調式樁基鋼筋籠焊接定位工裝由角鋼、套筒、連接螺栓等組成，如圖6 所示。角鋼型號為∠63×6 mm，套筒型號為Φ48×3.5 mm，在角鋼一側中部開孔通過M20 高強螺栓連接牢固，根據鋼筋籠主筋采用的鋼筋型號調節其長度，保證滿足單面焊接長度不小于10 d。操作要點如下：①采用3～4 件卡具組合成一套鋼筋籠焊接定位卡具，均勻分布鋼筋籠頂部四周，主籠鋼筋伸入卡具套筒內5 cm，保證鋼筋搭接長度；②位置調整好之后，對未安裝卡具的鋼筋籠進行焊接，焊接完成后，拆除卡具，完成卡具定位的3～4 組主筋的焊接。

圖6 樁基鋼筋籠焊接定位工裝（單位：mm）

預應力錨墊板精確定位工裝涉及的錨口模板采用鋼板制作，錨墊板、錨口模板與端模板采用栓接固定，在3 mm 厚鋼板上精確放樣，開設預應力孔道出口及錨墊板連接螺栓孔，保證結構精度，實現錨墊板垂直于孔道中心線。操作要點如下：①工裝現場加工方式優化為工廠精確加工，保證錨口模板、端模剛度及精度，實現錨墊板垂直與孔道中心線；②將錨口模板、錨墊板、端模三者連接方式改進為Φ25 螺栓剛性栓接，地面組裝完成后整體吊裝與側模固定。

3 應用效果

該技術創新成果適用于鐵路、公路橋梁下部結構鋼筋及連續橋梁懸臂澆筑鋼筋、錨墊板、預應力管道及合龍段預應力管道精確安裝施工，并在京沈客專、太焦高鐵、杭紹臺鐵路、鹽通鐵路等橋梁鋼筋工程的精確定位中進行深入的應用及創新，有效保證主體鋼筋位置、間距、保護層符合設計要求，提高了鋼筋工程施工工效和施工質量，進一步確保橋梁整體結構施工精度和施工質量，效果顯著。成套技術入選中國中鐵股份有限公司實用技術成果名錄并榮獲首屆實用技術創新大賽二等獎。

4 結語

本文以多條高速鐵路橋梁鋼筋工程精確定位為依托，以下部結構及上部結構的鋼筋質量控制問題為導向，通過深入研究，得出如下結論：①對橋梁鋼筋工程定位技術進行系統深入研究，創新形成“卡、限、撐、控”橋梁鋼筋精確控制原理，并研制了系列實用工裝，形成了先定位→后輔助→再提升的成套實用技術；②成套定位技術解決了普通鋼筋、預應力鋼筋的精確定位，確保橋梁整體結構施工精度和施工質量。