24米单线箱梁预制施工技术总结.doc

24.0m单线箱梁预制施工技术总结

前 言
AAAA铁路客运专线跨度24.0m后张法预应力混凝土箱梁为我国首次采用旅客列车时速200㎞ 以上轻快货物列车时速100㎞以上的单线、直曲线梁，具有整体性好、横竖向刚度大、抗扭性能高、结构耐久性好的特点，是客运专线及高速铁路的首选梁型。
1、工程概况
我部主要承建的AAAA客运专线B28-2标段箱梁预制任务中，芦家窝棚中桥、烟台河1#特大桥、烟台河2#特大桥及兴城西河特大桥的上部结构均为24.0m单线箱梁，共116榀，24.0m单线整孔箱梁主要工程量为：500#混凝土100.7m3，Ⅱ级钢绞线3.08t，钢筋制安13.1t，单片梁重251.7t。
2、总体施工方案与工艺流程
梁体预制采用整体底模，全长整体滑移钢外模，折叠抽取式内模，台座上整体绑扎底板、腹板和顶板钢筋网架，抽拔橡胶棒成孔，强制式混凝土拌合机搅拌，混凝土输送泵配合液压式布料杆入仓，附着式振动器配合插入式振动器振捣。梁体采用一次性整体灌注技术，棚罩法蒸汽养护，钢绞线用慢速卷扬机穿束，人工配合。预应力采用两期张拉，一期在制梁台座上张拉后，千斤顶顶升梁体，安装滑道，顶推移至存梁场，再进行第二期张拉（终张拉），建立最终应力值，孔道采用一次性压浆工艺，梁端用微膨胀混凝土封锚，桥面防水层、保护层及挡碴墙在梁架完后施工。工艺流程图见图1
3、主要技术参数
根据工期要求及梁场实际情况，我部共投入4套整体滑移式侧模，4套折叠抽取式内模、8套底模、8个制梁台位，设计能力为每月生产单线梁28孔，存梁场存梁能力为48孔。
另据现场实测，24.0m单线箱梁反拱预留值取15mm，弹性压缩量预留值取15mm，虽较设计都偏大，但经施工后检测证明所选择参数恰当。
4、工艺装备
预应力混凝土箱梁施工工艺流程图
图1

穿放钢束
钢绞线制备

钢束1期张拉
张拉机具标定
底模检测调整
压混凝土试件

顶升梁安装滑道
支座板制作
安装支座板

滑移梁至存梁场
安装底腹板钢筋网架
钢筋网架制作

浇水养护
安装锚垫板预埋件

橡胶棒整修
安设橡胶棒制孔
压混凝土试件
钢束2期张拉

备机具制水泥浆
立模
制水泥浆试件
孔道压浆

安装顶板钢筋网架

安装封锚模板

拌制混凝土
灌筑梁体混凝土

制混凝土试件
安装蒸养罩
制混凝土试件
灌注封锚混凝土

抽拔橡胶棒

锅炉供蒸汽
梁体混凝土养护

压混凝土试件
出厂检验

拆内外模

移梁、吊梁、运梁
清理孔道

4.1模板设计及其使用
在箱梁的预制施工中，模板设计的好坏是质量保证的前提，为了保证混凝土外观质量，防止以往制梁中所易于发生的质量通病（如模板接缝错台、漏浆等），减少分块模板组装时调整线形的工作量，加快施工进度，考虑采用整体滑动外模。由于箱梁内腔中部大，两端小，采用自动化内模造价高、制造难度大，因此采用分块式组合内模。
24.0m单线箱梁分为左右线梁，且部分箱梁上设接触网锚柱，针对此情况，我们设计的内外模具有拆装方便，结构刚度好和通用性强等特点。
4.2底模
底模设计时基本按4.0m分节，跨中部分采用10mm厚的钢板，端部采用20mm厚的钢板，通过与预埋角钢焊接和塞焊直接固定于台座上。底模铺设时按15mm反拱调整，梁跨部分预埋15mm压缩量，预留支座螺栓和端模螺栓孔洞，以便支座板和端模的精确定位。
4.3内模
根据箱梁内部尺寸及操作难度，内模面板采用标准组合模板，两端变截面处面板及端横隔板特制，内模支架每隔90cm一道，每个支架用4块焊接成三角形的独立支架和三根可调丝杆组成一个稳定的组合支架，组合模板用螺栓与此支架相连，支架纵向用Φ48mm钢管连接，以增加纵向刚度。这样的结构既稳定，又有足够空间供操作人员进行施工操作。
立内模时先在台座外空地上将内模拼成4.5m左右的小段，待底板及腹板钢筋及制孔橡胶棒绑扎安装完毕后，再将内模分段用龙门吊吊入钢筋笼内组拼。为保证箱梁内模位置，内模上部利用通风孔模型将内模两侧顶紧，下部每侧间隔3m左右用预制同标号混凝土垫块顶紧内模，底板也用预制同标号混凝土垫块作为支撑。为防止内模上浮，每隔2m在内模上设一横梁，经此横梁作为支撑将内模用可调丝杆向下压紧。
混凝土灌筑完成之后，待混凝土强度在到设计强度的80%，即可开始拆除内模。拆内模时先拆除变截面处的楔形块，消除模板纵向的挤压力，然后逐节拆除支架和组合模板，支架的拆除方式是先拆除下边一根可调丝杆，再收紧斜向两根可调丝杆，使4个三角结构支架松动后取出，然后再拆除组模板。以此类推，将所有内模全部拆除。
4.4外模
外侧模采用整体桁架式，于下部设置支承框架，框架安置在两台特制走行小车上，走行小车设置横移滚轴。工厂分5节加工完后，于现场按15mm反拱调整好线型后除将外模桁架联成整体。为保证模板就位后支撑牢固，于支撑框架处间隔2.0m设可调丝杆作就位后的支撑。
立模时用4台座30t螺旋千斤顶将一侧模顶升就位，再上紧可调丝杆作竖向支撑。拆除外模时，先拆除上下拉杆，用4台千斤顶顶紧受力之后松掉全部可调丝杆，然后4台千斤顶同步下降，将一侧外模放置在两端两台特制台车上之后再用倒链将模板横移，使其离开梁体15-20mm，最后用两台5t慢速卷扬机将模板拖拉至下一个台座就位。
5、主要生产设备（见表1）
6、主要施工工艺
6.1钢筋工程
6.1.1钢筋制作与绑扎
进场钢筋复检合格后，采用钢筋调直机进行调直、号料和放线，利用钢筋切断机下料。梁体水平构造钢筋采用闪光对焊焊成整根，钢筋弯曲成型均采用钢筋弯曲机。全部成型钢筋经检验合格后，将钢筋成品入库存放。由于梁体钢筋型号较多，存放时必须分类堆码，挂好标识牌。
钢筋绑扎在制梁台位上进行，绑扎前首先安放梁身绑扎卡具。钢筋绑扎中应注意预应力孔道的定位网片绑扎。定位网片于加工厂的胎具上制作，以保证其精度。梁身钢筋绑扎完毕并安装完内模后，开始绑扎梁顶钢筋网，其绑扎方法与精度控制与梁身相同。
为保证钢筋保护层厚度和梁体外观颜色一致，施工中采用了德国引进技术制造的NORMOFIX承重型和MINIFX圆形硬塑钢筋保护层垫块，并取得了较好的效果。

主 要 生 产 设 备 表1

序号
名称
规格
单位
数量
用途
备注
1
混凝土拌合站
35m3/h
座
1
混凝土拌制、配料

2
拖式混凝土泵
HBT60A
台
2
混凝土输送

3
混凝土布料机
HGY13
台
2
混凝土布料
全液压
4
龙门吊
SMJ门式20t
台
2
模板吊装

5
龙门吊
桁架式300t
台
2
箱梁装车

6
附着式振动器
ZW-7
台
100
混凝土振捣

7
插入式振动棒
ZN-50
台
40
混凝土振捣

8
穿心式千斤顶
YCM250B
台
8
张拉

9
电动油泵
ZB4-500
台
8
张拉

10
灰浆泵
UB3
台
2
压浆

11
灰浆拌合机
JW180
台
2
制浆

12
油压千斤顶
QMF200-20B
台
8
顶梁

13
钢筋切割机
GJ-40
台
6
钢筋切割

14
钢筋弯曲机
GJ-740
台
4
钢筋弯曲

15
钢筋对焊机
UN-75
台
2
钢筋对焊

16
砂轮切割机
TCH-300
台
8
钢绞线切割

17
电焊机

台
8
焊接

18
卷扬机
JJM-3
台
3
模板拖拉

19
动力变压器
650KVA
台
1
动力电源

20
发电机
250KW
台
1
备用电源

21
装载机
ZL40
台
1
拌合站上料

6.1.2制孔
钢绞线的预留孔道是采用橡胶棒预制、抽拔形成的。橡胶棒直径为Φ80mm，每根预留孔道是由2根橡胶棒在跨中对接而成，接头方法量：将2根橡胶棒对齐靠拢，接头外套铁皮加工的套筒，套筒内径为Φ82mm，，套筒长约400mm，套筒外包裹不干胶一层。制孔橡胶棒在定位筋中，应与定位横筋全绑在一起。橡胶棒在绑扎时，要求结扣拧紧，但扎丝又不能陷入橡胶棒内。
拔管时应能保证混凝土孔道形成良好、管壁混凝土无坍陷为原则。根据经验，灵活掌握。夏天，梁体混凝土灌注完毕后4~6小时为宜，冬天6~8小时。拔管过早混凝土有坍陷危险；过晚橡胶棒拔出较为困难。拔管用卷扬机（其拉力为3~5T），事先维修保养，拔管时先用直径Φ10~Φ12钢丝绳将梁端外露橡胶棒捆住（橡胶棒上先包裹麻袋一层，以免损坏橡胶棒），接上卷扬机的钢丝绳，然后开动卷扬机往回拉，达到一定拉力后，要稍稳定一下力量，稍候再加一些力量，促使橡胶棒从外向里，逐渐脱离混凝土而顺利拔出，否则，橡胶棒受力过大，再加上其它原因，橡胶棒容易被拔断。
6.2混凝土原材料及配合比选定
6.2.1原材料选定
(1)水泥：为防止梁体产生微裂，选用了唐山冀东水泥厂生产的42.5（低碱型）普通硅酸盐水泥。
(2)细骨料：选用了非碱活性的辽宁省兴城市烟台河河砂，其表观密度2630-2660㎏/m3;细度模量2.9-3.0，含泥量0.5%-1%。
(3)粗骨料：选用辽宁省钢屯镇马家沟石场的非碱活性石灰岩碎石，其表观密度为2810-2830㎏/m3，颗粒为5-25mm连续级配，母岩饱和抗压强度154Mpa，碎石压碎值为4.5-7.2%，含泥量为0.3%-0.7%。
(4)高效减水剂：选用上海花王化学有限公司生产的“迈地100”高效减水剂，其减水率14.6%，抗压强度RS3d=141%, RS7d=129%, RS28d=123%,较之传统的减水剂效率高、稳定性好。
(5)缓凝剂：选用山海关化原檬酸厂。
(6)原材料计量：水泥采用OKNF-S型电子秤、准确到±1%，碎石、砂采用

6.4预应力施工
6.4.1钢绞线下料、编束和穿束
采用特制的放线架，用砂轮切割机切割计算好长度的钢绞线下料，将下好的料用22#铁线按9股和12股扎成一组。
编束时，钢绞线要顺绕，为防止根与根之间扭缠，需用22#铁线间距1.0m绑牢。
穿束时采用卷扬机引拉，即先穿入一根单钢绞线，将钢丝绳引进孔道，从另一端拉出后，采用联接套筒与钢绞线束联牵，然后开动卷扬机穿束。
6.4.2张拉
(1)张拉采用YCM250型张拉千斤顶和OVM15-9型预应力体系。
(2)张拉顺序为：
0 0.1δk（作伸长量标记） δk(静停5分钟，测伸长值) 锚固
(3)张拉作业
a.千斤顶就位，安装工作锚，用铁管将夹片轻轻打入锚板，然后安装限位板，千斤顶、工具锚，并用铁管将夹片均匀打入工具锚内，调整锚圈垫板及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者轴线吻合，每束根数与相应锚具配套。
b.张拉值以油压表读数为主，以预应力钢绞线伸长值作校核，实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在±6%范围内。
c.当油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路，并保持5分钟，测量钢绞线伸长值加以校核，在保持5分钟以后，若油压下降，须补油到设计油压值，千斤顶回油，夹片自动锁定则该束张拉结束，做好记录，全梁断、滑丝总数不超过钢丝总数的0.5%，且一束内断丝不超过一丝，也不得在同一侧，否则重新穿束施加应力。
6.4.3孔道压浆及封端
(1)预应力张拉后，宜在三天内进行管道压浆，水灰比采用0.38，泌水量为1.6%，压浆时压力控制在0.6-0.7Mpa，水泥浆拌制均匀后，须经孔格2.5×2.5mm滤网才可压入管道。
(2)水泥浆自动制压入管道时间间隔不超过40min为宜，压浆前采用空压机除尘并湿润管道。
(3)压浆采用活塞式压浆泵，从一端向另一端压浆，当另一端冒出浓浆时，并闭出口阀继续压浆，保压3min，关闭阀门，压浆结束。
(4)封锚时凿毛锚穴周围混凝土并对锚具进行防腐处理，同时检查有无漏压管道，安装完模板后，灌筑400#微膨胀混凝土，同时对封头上部进行防水处理。
6.5纵向滑移及装车
6.5.1一期张拉完毕，在制梁台座与存梁台座间安装移梁专用垫垛（16Mn钢制），铺设活动钢轨，于底模顶梁孔安装200t油压千斤顶，允许一端顶起脱离台座后，另一端也顶升脱离台座，待四台顶调好梁体水平后同步顶升到设计高度，安装滚轮小车及滑板。
6.5.2将梁体稳步落于滑板上，安装顶推千斤顶和卡轨器，高压油泵供油后顶推移梁。
6.5.3顶移梁时，须有专人负责，注意梁体的稳定性，防止顶偏，使梁体受力不均匀导致开裂。
6.5.4装车时，将梁移进吊梁区，中线对中后，穿放吊具，安装吊梁垫块，两台300t龙门吊先行试吊无误后再稳步提升，提升时注意观察梁体有无歪斜开裂现象，将梁提升到高度后，运梁车开进箱梁底部，对中后将梁稳步落于运梁车内运走。
6.6附属工程施工
6.6.1挡碴墙待箱梁架设完毕，采用400#混凝土整体灌筑每孔梁挡碴墙。
6.6.2 箱梁伸缩缝采用耐候性钢板及橡胶止水带等箱梁架设完后及时安装。
6.6.3防水层采用由阻燃防水卷材JS-18和881-Ⅰ型聚脂防水涂料共同构成TQF-Ⅰ型防水层，施工时保持梁体顶板平整，涂刷均匀，伸缩缝处进行连续的防水铺装。
6.6.4保护层待梁体防水层铺设完后，采用400#玻纤维混凝土，每隔4.0m设一道伸缩缝。
6.6.5遮板、盖板及人行道栏杆采用预制后人工安装。
7、结束语
我部自20AA年A月AA日起至20AA年A月A日，已完成116榀24.0m单线箱梁的预制任务，所制的梁内实外美，颜色均匀一致，并一次性顺利通过铁道部质检中心认证及静载试验，实践证明该技术成熟可靠，经济实用。