高鐵連續梁節段預制膠拼施工技術

摘要： 常規的高鐵連續梁節段預制膠拼技術，對混凝土的灌注和冷卻過程采用常溫冷卻方式，導致混凝土后期易出現開裂現象，基于此，本文提出高鐵連續梁節段預制膠拼施工技術。施工前期應準備鋼筋建材，使用膠拼技術實現高強度鋼筋連接，進而對連續梁節段預制膠拼施工模板進行排布，澆筑混凝土后減少吊桿力控制預制膠拼接縫截面，經檢查調整完成對高鐵連續梁節段預制膠拼施工技術的設計。在對施工質量的驗證中，膠接縫的荷載為5 kN/m2，混凝土的荷載為4.3 kN/m2左右，此結果可保證施工質量。

關鍵詞：高速鐵路；連續梁；鐵路連續梁；施工技術

中圖分類號：G642" 文獻標識碼：A" 文章編號：

Prefabricated Rubber Assembly Construction Technology for Continuous Beam Segments of High Speed Rail

Abstract：The conventional prefabrication and bonding technology for high-speed rail continuous beam segments adopts a room temperature cooling method for the pouring and cooling process of concrete，which leads to cracking in the later stage of concrete，based on this，this article proposes a construction technology for prefabrication and bonding of high-speed rail continuous beam segments.In the early stage of construction，steel bars and building materials should be prepared，and high-strength steel bars should be connected using adhesive bonding technology，then，the prefabricated adhesive bonding construction formwork for continuous beam segments should be arranged，and the suspension rod force should be reduced after pouring concrete to control the cross-section of the prefabricated adhesive bonding joint，after inspection and adjustment，the design of the prefabricated gluing construction technology of high-speed rail continuous beam segment should be completed.In the verification of construction quality，the load on the adhesive joint is 5 kN/m2，and the load on the concrete is about 4.3 kN/m2，which can ensure the construction quality.

Keywords：high-speed railway;continuous beam;railway continuous beam;construction technique

0 引言

預制膠拼施工技術具有施工速度快、結構性能好、節能環保等優點，能夠滿足冬季低溫和夏季高溫等差異性較大的施工環境的拼裝需求。因膠拼施工技術具有獨特的優勢，在高鐵連續梁節段的設計中，選用預制膠拼施工技術是未來發展方向之一。該技術具有較高的施工標準和預應力標準，但必須不斷克服這些技術難點，以滿足其越來越廣泛的應用需求。在趙永超等[1]的研究中，對高速鐵路節段預制全膠拼連續梁施工進行了線形分析，闡明在高鐵道路施工中具有提高結構的承載能力和穩定性的優勢；文陽[2]對新型節段預制膠拼技術在高鐵預應力連續梁的應用進行了研究，闡明了預制膠拼技術的優勢。結合以上研究成果，本文在預制膠拼技術下對高鐵連續梁節段的施工進行設計，以期為相關的研究提供一定的參考。

1 工程概況

本工程為新建天津至濰坊高速鐵路JBTJ-5標段，其中山東省路橋集團有限公司承建商惠濱2號特大橋DK99+804.66～DK125+832.78段，全長26.02 km，全線鉆孔樁6 790根，承臺853座，墩身853座，簡支梁架設768孔，連續梁13處。惠民制梁場設置在濱州市惠民縣麻店鎮蓋北趙村，位于線路里程DK116+700右側，784#墩～802#墩范圍內，規劃臨時用地約225 km2。

本次工程施工中，對于工程中的主要要求配置設置如下：在生產區中布置制梁臺座11個，用于本次高鐵連續梁節段設置的預制膠拼技術的研究，其中分為32 m臺座和24 m臺座，設置了9個32 m臺座，剩余2個為32 m和24 m的共用臺座。在模板配置中，上述中的臺座對應的外模為11套，內模7套，本次工程中設置的端模為7套，其中固定式外模的生產周期為5 d。除此之外，配有鋼筋綁扎胎膜具，具體設置了4個32 m的整體鋼筋綁扎胎具，1個24 m和32 m共用的鋼筋綁扎胎具，胎具的主要作用為將梁體底腹板和頂板鋼筋綁扎成型，并采用龍門吊進行吊裝。場內道路布置：場內承重道路共2條，分為生產主道路、搬運機通道。生產主道路設置寬9 m，長522 m，梁場所有材料和設備均從此路進場，運輸車進場道路貫通整個輔助生產區；搬運機通道按照梁場提梁方式，設置轉向區、走行區。在梁場設置箱梁靜載試驗臺1個，用于箱梁的靜載試驗。根據箱梁鋼筋綁扎臺位布置和施工進度的需要，梁場內設置1個鋼筋加工場，內含原材堆放和加工制作區，用于鋼筋堆放、下料、彎曲、擺放等作業。

2 高鐵連續梁節段預制膠拼施工技術設計

2.1 布置施工前期鋼筋準備

根據箱梁施工特點及場地和設備選用情況，本文對梁場總體平面采用橫列式雙臺位布置方案，制梁場劃分為5個區域：生活辦公區、生產輔助區、制梁區、存梁區、提梁區。并且設置相應的設備，工程中的鋼筋彎曲質量需要在實際的工程作業前進行檢測，對應的鋼筋加工偏差需要符合表1要求。

鋼筋的綁扎是預制膠拼施工中的重要環節之一，其目的是將鋼筋連接在一起，形成一個穩定的骨架結構，以確保預制構件的強度和穩定性。當梁體出現碰撞問題時，需要適當調整梁體鋼筋，避免工程誤差，也避免被鋼筋劃傷，并在對應的螺旋處設置綁扎鋼筋，通過鋼筋的位置關系，確定橋面的泄水孔是否需要移動，結合螺旋筋和十字鋼筋進行鋼筋作用的加強[3]。

在工程施工中，為了保證各項工程的準確性，將根據實際的工程作業情況對鋼筋架立，并且通過架立鋼筋的數量來固定底板頂板等鋼筋位置。在鋼筋綁扎過程中，需要對鋼筋位置進行固定，在鋼筋的交點處設置間隔綁扎，雖然可以減輕用料需求，但是在拐角處必須進行綁扎，以固定鋼筋位置，確保安全。在鋼筋的交點處，可以按照逐點改變鋼筋的繞絲方向，使用8字形正反扣進行交錯扎結并固定鋼筋，同時需要注意保護層的保護方式，綁扎鋼筋的鐵絲不得伸入保護層內，以防扎破保護層，造成工程誤差。

在鋼筋的保護層墊塊的設置中，為了保證足夠的鋼筋外混凝土厚度，需要在鋼筋和模板之間設置對應的墊塊，并且為了增加保護層的強度，選擇了C50的高性能混凝土作為保護層的施工用料。鋼筋的級別、直徑、根數和間距均應符合設計要求，綁扎或焊接的鋼筋網和鋼筋骨架不得有變形、松脫和開焊，鋼筋位置的允許偏差不得超過表2的規定值。

在梁體鋼筋的綁扎過程中，搭接長度要符合規范要求，對接處要用鐵絲綁扎牢固。電焊機要安裝漏電保護裝置，確保安全。

2.2 膠拼技術下鋼筋高強度連接

膠拼技術采用專用的膠粘劑，可以實現高強度的鋼筋連接。相比傳統的焊接或螺栓連接方式，膠拼連接具有均勻性、牢固性和適應高速鐵路連續梁的強度要求等優勢。其連接技術的實現過程如下。

1） 膠粘劑選擇：為了實現高強度的鋼筋連接，選擇合適的膠粘劑至關重要。本文選用高性能環氧樹脂膠粘劑，該膠粘劑為常用膠粘劑，具有粘接力強、抗剪強度高及耐化學品和耐熱性能好的特點。

2） 膠粘劑涂布：先將膠粘劑均勻涂布在預置的鋼筋連接部位上，確保膠粘劑與鋼筋充分接觸。可以使用專用的刷子或輥涂的方法進行膠粘劑的涂布。同時，根據設計要求和鋼筋連接的強度要求，確定膠粘劑的涂布厚度。

3） 鋼筋定位：在膠粘劑涂布后，需要將貼有膠粘劑的鋼筋按照設計要求進行定位。通過調整和檢驗，確保鋼筋的位置和間距符合規范要求，并且與預制構件的鋼筋粘結面充分接觸[4]。

4） 施加壓力：為了提高鋼筋與膠粘劑之間的粘結強度，通常在膠粘劑涂布后施加壓力，可以通過機械夾持設備或壓力板等工具實現此目的。壓力的施加時間和強度應根據膠粘劑的特性和施工要求進行確定。

5） 固化硬化：膠粘劑固化硬化的過程需要一定的時間。根據膠粘劑的特性，確定適當的固化時間，以保證膠粘劑的粘結強度達到預期。同時，對環境溫度和濕度進行合理控制，以加速膠粘劑的硬化。

通過以上步驟，完成高強度鋼筋連接的膠拼技術。這種連接方式在保證連續梁結構強度的同時，具備均勻性和牢固性的優勢。它能夠滿足高速鐵路連續梁對強度和安全性的要求，并提高施工效率和結構質量。

2.3 排布連續梁節段預制膠拼施工模板

鋼筋連接完成后，需要根據設計要求將模板準確安裝在鋼筋連接部位上，以提供適當的支撐力。模板的穩定性和準確性對于保證施工質量和節段形狀的一致性非常重要。在箱梁的模板排布中，本文為了節約施工過程中的模板成本，并減少模板在使用過程中的變形情況，需要對模板的強度、剛度等進行穩定性的劃分。在外側模板的設計中，本文選擇大剛度與臺座相結合，通過結合后所形成的支撐結構，對鋼結構進行支撐。在內側模板的設計中，本文設置相應的整體倒模方式，將內模進行抽拔，這有利于保證倒模后施工構件的完整性。安裝在模板底部的油缸，用于控制液壓的動力源及控制模板，并且能夠控制模板的張合形式。本文所選擇內模能夠根據制造方向進行抽拔，內模與外模的連接，通過高強度的螺栓進行整合。本文所設置的模板施工安裝順序如圖1所示。

2.4 澆注混凝土

膠拼技術避免了常規施工中混凝土灌注和冷卻過程帶來的問題。由于混凝土的灌注和冷卻過程是在常溫下進行，不會引起熱應變差異，從而減少了混凝土開裂的風險。在對模板進行說明后，設定相應的混凝土工序流程，在混凝土實際進行泵送前，需要設定混凝土泵的泵送速度，根據工程需求，調整了混凝土泵在初始灌注階段的泵送速度，使其以慢速勻速的方式進行。同時，為了確保施工的靈活性，還確保了隨時可以進行反泵操作。對其進行觀察，然后將泵送速度設置為由慢到快，如果出現泵送困難的情況，需要立即停止泵送，采取措施排除問題。

本文為了對混凝土灌注過程的施工進行表述，首先通過對混凝土進行取樣，來判斷混凝土中的各項參數的應力需求。在對參數的計算中，分別從施工項目中的不同位置，即連續梁節段中的腹板和頂板等部位進行取樣研究。在混凝土的灌注中，需要及時對施工過程進行記錄。

在灌注混凝土后需要對梁體的混凝土進行養護，本文選擇蒸汽養護以加快施工進度，該技術手段根據混凝土的凝結狀況分為了四個時期，通過初步的靜停養護對混凝土進行初步應力強度的建設，進而在混凝土凝固階段，對其進行升溫處理，以提高混凝土的養護強度[5]。在養護階段的升溫階段，主要目的是降低混凝土與鋼筋之間的粘結強度。而在養護的恒溫階段，為了防止空氣導致混凝土開裂，需要確保混凝土環境的溫度保持穩定。此外，混凝土在恒溫期的施工質量取決于所選擇的建筑材料。在混泥土養護的降溫階段，溫度控制不當也會造成混凝土出現結構損傷的現象，需要采取通風設備來降溫。

2.5 控制預制膠接縫截面

在高鐵的連續梁膠接縫截面控制的影響因素中，一般分為可調控和不可調控兩類因素，根據對架橋機和實際施工工藝的分析得出，后者因為在短期內無法進行變更，所以被稱為不可調控因素；而前者可以通過天車松鉤前后進行調整，所以被劃分為可調控因素。

在對預制膠接縫截面進行控制的過程中，僅根據原有設計中的臨時束，不能夠完全抵抗因為其他因素產生的拉應力。另外，由于預制過程中臨時束錨固臺座預留孔的存在，方便了臨時束的安裝。然而，增加大范圍的臨時束將消耗大量的材料和時間。相比之下，臨時束相對于永久束而言，在減小梁頂拉應力方面的作用并不明顯。因此，在設計中采用永久束來代替臨時束是一個更合理的方案，必要時可以使用臨時束進行補強。

在主梁的膠拼過程中，為了避免設備中的剛度影響，通過減小吊桿力完成對吊桿的控制。在永久束和臨時束的共同作用，加強主梁膠接縫的界面包絡曲線，通過節段中吊桿力的不同步情況，來規劃抗力包絡曲線的容許范圍。主梁膠接縫的截面梁頂剩余壓應力儲備值計算如表3所示。

由表3可以分析出主梁膠接縫界面梁頂位置中的永久束和臨時束共同作用后剩余的壓力值。

2.6 預制膠拼施工吊裝收尾

最后對整體的施工進行收尾，在前幾道工序已保質保量完成、初張拉已完成、模板已完全拆除不影響移梁作業的前提下，將梁體吊移至存梁臺的上方，在進行對準之后才能夠平緩落梁。在橋梁存放之前，需要事先鋪設對應的支墩建材，并在檢驗施工質量后，進行后續工序，在保證支墩的水平統一后，進行下一步工序。

在落梁過程中，需要密切關注箱梁與已架箱梁的前后位置，避免發生碰撞。并對梁體的水平位置進行調整，調整到位后，事先設置千斤頂的預頂力，以消除支墊的間隙和變形。

在過孔時，將架橋機的輔助支撐架設在下導梁上，并對架橋機前的輔助支腿進行設置，根據已有的下導梁長度，設定架橋機的主梁長度、支撐點位置和數量、負載分布與承載能力及操作參數等參數，經過計算，使架橋機安全通過。

3 施工質量驗收

根據本文高鐵連續梁節段預制工程項目提出的施工方案展開施工，為驗證施工后的施工質量，對施工中的膠拼和混凝土的應變差異進行測定試驗。

膠接梁底緣受拉側布置了應變片，并獲得了不同荷載下的應變曲線，如圖2所示。在應變片較短的工作區域內，應變能夠反映膠接縫和混凝土整體部分在受力時的差異性。膠拼試驗梁初期受力階段的應力-應變關系基本呈現線性趨勢。將該線性段進行擬合，直線的斜率即為膠接縫處和混凝土整體部分的彈性模量。換言之，通過線性擬合可以得到膠接縫與整體混凝土的彈性特性。雖然與實際的施工過程存在一定的差別，但是仍然能夠作為驗收結果對施工質量進行檢驗。

根據圖2的應變曲線關系分析得出，膠接縫在應變為0時的荷載＞混凝土的荷載，所以在正常情況下膠接縫能夠保障施工中混凝土的穩定性，并且本次施工在注重施工質量的同時，膠接縫附近的混凝土的極限抗拉強度雖然受到一定折減，但是仍然能夠具有較高的安全冗余度。在應變為0時，膠接縫的荷載為5 kN/m2，混凝土的荷載為4.3 kN/m2，二者的數據關系都能夠保證施工質量。

4 結語

本文對高鐵連續梁階段預制膠拼施工技術進行分析，在高鐵連續梁節段預制膠拼施工中，前期準備尤為關鍵。鋼筋建材需嚴格篩選，確保質量上乘。采用先進的膠拼技術，使高強度鋼筋得以穩定連接，為后續施工打下堅實基礎。模板排布是核心環節，直接關系到連續梁的質量與穩定性。合理布局模板，確保各部分精準對接，為澆筑混凝土創造有利條件。在澆筑過程中，控制預制膠拼接縫截面的吊桿力，能有效減少混凝土開裂現象，進一步提升工程質量。竣工后，細致的檢查與調整不可或缺。通過嚴格的質量把關，確保高鐵連續梁節段的預制膠拼施工達到預期效果，為高鐵的安全、高效運行提供有力保障。通過應變曲線結果，驗證了本文所闡述的施工技術的可行性。

參考文獻

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