現澆箱梁優化張拉端提高施工進度技術研究

蔣毅軍

（中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

近幾年，隨著我國經濟的發展、城市化進程的加快，高速便捷的城際鐵路加快了城市圈人員流動，優化了兩地的資源配置，改變了兩地人的生活觀念及習慣，促進了兩地的“同城化”和“一體化”。發展城際鐵路成為當今城市建設的迫切需要，城際鐵路的建設進入大力發展期，但由于城市規劃、設計調整等原因，經常造成工期壓縮。為了加快施工進度，施工單位必須科學組織施工、合理安排工序、不斷優化方案。本文就如何通過技術手段優化施工方案、加快施工進度進行敘述。

1 工程概況

杭臨城際鐵路因重大設計變更，工期延后15個月，但在竣工時間不變的情況下，施工單位的施工工期顯得尤為緊張。該工程高架段現澆簡支箱梁設計采用順序施工方法，即預應力采用梁端、單端張拉，逐孔施工。40 m+70 m+40 m現澆連續梁跨規劃道路因位于半徑5 000 m平曲線，分為中段1段、主墩2段、合攏段2段、邊段2段共7段依次澆筑、依次張拉，邊段完成后進行全橋張拉，張拉位置為梁端。連續箱梁橫截面為單箱單室直腹板，橋面板寬度為6 m。梁端部頂板厚度45 cm，腹板厚度60 cm，底板厚度55 cm，端橫梁厚120 cm，除腹板束采用梁端張拉外，底板束和頂板束均設置于箱室內張拉。連續梁梁端截面見圖1。

圖1 連續梁梁端截面（cm）

簡支箱梁橫截面為單箱單室斜腹板，橋面板寬度為6 m。梁端頂板厚度50 cm，腹板厚度60 cm。底板厚度50 cm，端橫梁厚110 cm，除腹板束采用梁端張拉外，底板束設置于箱室內張拉。簡支梁梁端截面見圖2。

原設計施工組織方案為：連續梁分段澆筑、分段張拉施工完成合攏并完成全橋張拉后，以連續梁梁端為起點，簡支梁以連續梁張拉端處作為張拉固定端，向兩邊進行簡支梁逐孔施工。

2 優化方案選擇

2.1 原設計施工順序

從原設計施工順序可以看出（見圖3），原設計工序應先完成連續梁全橋張拉，以連續梁梁端為起點進行簡支梁逐跨順序施工。而連續梁分段施工、分段張拉，合攏后全橋張拉，施工工序繁多，周期較長。具體步驟如下。

1）2個中墩和邊橋墩分別施工完畢后，2個中墩附近搭支架并預壓，安裝中墩支座。搭設支架并在節段D下搭勁性加強支柱及貝雷梁。在支架上立模澆筑B梁段，梁段混凝土強度及彈性模量達到設計值的60%后松開內膜，張拉腹板鋼束、頂板鋼束，張拉控制應力600 MPa。

在貝雷梁上立模澆筑D梁段，梁段混凝土強度及彈性模量達到設計值的60%后，松開內膜，張拉腹板鋼束、底板鋼束，張拉控制應力600 MPa。梁段混凝土強度及彈性模量達到設計值的100%，且混凝土齡期≥10 d后，補充張拉D段和B段的鋼束到設計噸位并錨固。

2）在支架上立模澆筑合攏C梁段。待梁段混凝土強度、彈性模量達到設計值的100%，且混凝土齡

期〉10 d時進行鋼束張拉，張拉順序如下：張拉腹板鋼束，張拉底板鋼束。

3）在節段A下搭支架并預壓。在邊墩上安裝永久支座。在支架上立模澆筑A梁段。待梁段混凝土強度達到設計值的60%，松開內膜，對稱初張拉腹板鋼束、頂板鋼束，張拉控制應力600 MPa。待梁段混凝土強度達到設計值的100%，彈性模量達到設計值的100%，且混凝土齡期≥10 d時，補充張拉到設計噸位。

4）拆除所有支架。需≥60 d再進行橋面鋪設等工作，隨后完成全橋施工。

根據以上施工步驟，連續梁從開工至完工，最快需3個月的施工周期。待連續梁完成預應力施工后，再作為起點進行兩端簡支梁順序施工的情況下，極大限制施工組織，在已經壓縮的工期下難以保證竣工日期。

2.2 優化方案

為提高施工組織功效，加強施工進度，將高架段連續梁、簡支梁分為2個作業面同時施工。其中連續梁段按原設計施工組織方案不變，即搭設支架分節段現澆，分節段張拉，再整體張拉。簡支梁段選取與連續梁施工周期相當的段落長度或簡支梁跨數，改變其作業方向與連續梁同時施工，在施工周期適當的時間點與連續梁端“合攏”。將“順序施工法”改為“平行施工法”，可達到節約工期的目的，優化后施工順序見圖4。

但施工組織順序改變后，按原設計的預應力施工方案，在梁端（圖4中b）處因沒有預應力施工作業面而無法完成其中一端箱梁腹板的預應力施工，在優化施工組織方案前，需在“合攏”梁端（圖4中b）處進行相應設計處理，以滿足梁端預應力作業面的方案，以解決連續梁、簡支梁梁端“面對面”張拉問題。頂、底板預應力因在箱室內張拉不受工作面影響，故只需對腹板張拉槽進行相應設計處理，使連續梁、簡支梁梁端“合攏時面對面”（圖4中b）達到可以進行張拉作業條件即可。優化后的施工方案見圖5。

圖5 優化后的施工方案

3 箱梁張拉槽優化施工技術

3.1 張拉槽優化設計

因改變簡支梁逐跨施工方向后，簡支梁沿施工前進方向為單端張拉的張拉端，后方為固定端，當簡支梁施工至連續梁端時，面臨張拉端無工作面的困境。為使兩側張拉槽滿足作為張拉時施工人員和千斤頂的進出口并滿足張拉作業面，在不改變端橫梁受力、預應力體系的情況下，對腹板張拉槽進行以下優化設計。

將簡支梁端張拉槽深度由原15 cm加深至45 cm，連續梁端張拉槽深度由原20 cm加深至50 cm。即梁端至鋼束張拉端錨固點距離各增加30 cm，使兩梁梁端鋼束張拉端錨固點距離由原45 cm增加至45 cm+10 cm+50 cm=105 cm，以滿足兩端千斤頂張拉作業面要求。

由于連續梁和簡支梁的頂、底板預應力均設置于箱室內張拉不受工作面影響，均按原設計要求進行預應力施工。

由于連續梁端張拉槽為直腹板，圖6梁端張拉槽重合截面中綠色線框。而簡支梁梁端張拉槽為斜腹板，梁端張拉槽重合截面中黃色線框。兩端張拉槽的尺寸、大小沿中線不在同一縱向投影面上。需將兩端梁橫截面圖進行重合，取兩端張拉槽重合面作為新的張拉槽，并且需在重合的張拉槽上口設置敞開處，以滿足預應力施工時人員、張拉設備進出，即圖6梁端張拉槽重合截面中紅色線框。

圖6 梁端張拉槽重合截面（cm）

兩端張拉槽經加深、重合后部分作為后澆部分混凝土進行二次澆筑。

3.2 后澆段張拉槽鋼筋設計

錨下加強鋼筋均按原設計進行加強安裝。箱梁端頭張拉槽模板安裝前時，箱梁梁體縱向鋼筋及端橫梁橫向鋼筋做好預留，預留長度必須滿足后澆段鋼筋與預留鋼筋的連接，以便后澆段鋼筋綁扎安裝，后澆段鋼筋安裝時與梁體內預留鋼筋采用雙面焊接，安裝好的鋼筋必須與原設計端橫梁鋼筋位置形成一致[1]。

箱梁梁體混凝土澆筑前加設直徑12 mm，規格10 cm×10 cm的鋼筋網片，并預留足夠尺寸至梁端，箱梁混凝土澆筑后將鋼筋網片上翻留出張拉槽作業面進出口，待后澆段混凝土施工時下翻整平，保證鋼筋網片使后澆混凝土與梁體可靠錨固連接成為一體。

鋼束管道位置用定位鋼筋固定，牢固焊接在鋼筋骨架上，如與骨架鋼筋沖突時應保證管道位置不變，適當移動鋼筋。波紋管及定位筋等均按原設計安裝，管道定位應按設計要求的規格、數量、位置精心施工，做到位置準確、線形平順、定位牢固，保證箱梁混凝土澆筑過程中不彎沉、不上浮。

利用錨墊板安裝孔連接一端帶螺紋一端帶鉤的短鋼筋，并與梁體伸出的鋼筋一起與封端鋼筋綁扎，以保證封端混凝土梁體混凝土連為一體。

3.3 張拉施工工藝

3.3.1 設備選擇

簡支梁腹板束采用15-Φj15.2 mm鋼鉸線，設計錨下控制應力為1 100 MPa，考慮喇叭口損失控制應力達2 457 kN。連續梁端腹板束采用19-Φj15.2 mm鋼鉸線，設計錨下控制應力為1 302 MPa，考慮喇叭口損失控制應力達3 684 kN。經綜合考慮，千斤頂噸位選擇400 t穿心式千斤頂及配套油泵、油表即可完成預應力施工。

400 t千斤頂根據張拉槽作業面尺寸大小，選擇合適型號的千斤頂作為張拉設備，也可通過廠家根據實際作業面定制以滿足張拉槽狹小空間作業需求。根據作業面大小，選取的張拉設備如下：千斤頂自身長度37 cm，油缸最大伸長量20 cm，工作錨+限位板+工具錨長度共18 cm，累計最大長度75 cm，鋼絞線外露預留26 cm。滿足張拉槽內空間作業要求。

3.3.2 張拉作業

根據施工進度，其中一端達到預應力施工條件后即可先行進行張拉作業，張拉作業按設計及規范要求進行，采用一次張拉到位，混凝土齡期〉10 d并且其彈性模量及強度達到設計值的100%，帶模張拉時先行松開內模，以免對梁體壓縮造成阻礙。張拉時左右對稱交替進行，直至鋼束逐根張拉完成，張拉后及時封錨并采用真空壓漿工藝及時壓漿[2]。其中一端張拉完成后切除外露鋼絞線，即可進行另一端張拉作業。

3.4 后澆段混凝土施工

3.4.1 模板安裝

現澆梁梁體模板安裝時提前安裝好張拉槽端頭模板并預留好正確的穿束孔位，兩側張拉槽頂留好天窗以便作為張拉時施工人員和千斤頂進出口。在端頭張拉槽模板上切割好箱梁鋼筋槽口作為梁體預留鋼筋位置，以便后澆段混凝土澆筑前，后澆段鋼筋與梁體預留鋼筋能有效搭接，混凝土澆筑前用發泡劑對孔洞填塞以防漏漿。模板安裝前應注意后澆段鋼筋與梁體鋼筋的連接。其余部位模板安裝均按規范和施工方案實施。

后澆段端頭采用12 mm竹膠板，兩端頭模板之間直接采用10 cm方木作為背楞及對撐，拆模時抽取即可。因張拉槽的加大，連續梁端槽口兩側有部分敞開，此處需設置外模加固，根據梁體外側輪廓彎作鋼管作為外模支撐，采用9 mm竹膠板，以10 cm方木作為背楞，雙鋼管支撐，在梁體內預留鋼筋焊接對拉鋼筋蝴蝶扣加固。

3.4.2 后澆段混凝土澆筑

后澆段混凝土在相鄰兩孔梁預應力施工作業完成，并完成后澆段鋼筋安裝后即可進行灌注，兩端槽口可同時加固模板，同時澆筑混凝土，端頭模板之間采用方木對撐固定[3]。由于該部位混凝土是端橫梁后澆部分，簡支梁鋼束張拉錨固點離支座中心僅10 cm，連續梁鋼束張拉錨固點離支座中心僅20 cm，后澆段混凝土澆筑質量較為關鍵，必須使后灌部分混凝土與梁體混凝土有效連接成為一體。

4 結語

綜上所述，為保證在工期內完成施工，本文主要結合杭臨城際鐵路工程詳細探討了現澆箱梁施工技術及優化措施。按照設計施工順序，需連續梁全橋張接完成后才能開始簡支梁施工，進度計劃按照順序作業進行。連續梁、簡支梁梁端張拉槽優化后，連續梁和簡支梁可實現分2個作業面同時施工，改順序施工為平行施工，可節省該段落內現澆箱梁施工作業周期達3個月。在城際鐵路高架段施工中，現澆箱梁順序施工時針對工期安排相對固定狀態下，通過優化方案達到了節約工期的效果，經張拉槽優化后的現澆連續梁和現澆簡支梁，在施工完成后通過靜載試驗，剛度和應力變化等各項數據均滿足設計要求，可為同類型工程提供參考和借鑒。