客运专线变截面连续道岔箱梁综合项目施工关键技术.doc

客运专线变截面道岔持续箱梁施工技术张麒（中铁十五局集团 洛阳 471013）【摘 要】昌山特大桥是武广铁路客运专线由我集团公司承建一座设有高速道岔车站桥梁，其重要构造为5-32m+1-532m+1-32m+1-632m+9-32m箱梁，其中设立道岔第610跨为532m四线变双线现浇变截面持续箱梁，设立渡线第1217跨为632m双线现浇持续箱梁。本文着重概述该桥变截面持续道岔箱梁施工技术和上拱徐变观测及变形评估状况。【核心词】客运专线 变截面持续 道岔箱梁 施工技术0.前言 上拱徐变观测及变形评估、徐变控制是铁路客运专线桥梁持续箱梁线形控制技术重要构成某些，特别是道岔持续箱梁上拱徐变直接影响无砟轨道及高速道岔铺设精度，在箱梁整个施工过程、施工完毕、无砟轨道铺设先后，通过对持续梁线形监测控制、观测桥梁上拱徐变，并对徐变趋势进行分析评估，获得铺设无砟轨道道岔条件，保证了无砟轨道及道岔铺设精度。1. 工程概况武广客运专线是国内第一条一次性建设长达1000km时速为350km高速铁路，是国内铁路建设新技术标志性工程。由我集团公司承建XXTJV标昌山特大桥，全长863.79m，位于乐昌东站咽喉区，其中第610跨为532m四线变双线现浇变截面持续箱梁，1217跨为632m双线现浇持续箱梁，车站大里程道岔区设立在该桥持续箱梁上，其中在532m四线变二线持续箱梁上设立2组站线道岔，在632m双线持续梁上设立渡线，见图1-1、图1-2。客运专线在桥梁上设立高速道岔，由于构造较为复杂，设计难度大，技术含量高，因而该桥成为了武广客专重点控制工程之一。 图1-1 532m变截面道岔持续箱梁实图 图1-2 632m等截面道岔持续箱梁实图昌山特大桥532m变截面持续梁，构造为等高、变宽异型持续梁，截面形式由单箱三室渐变为单箱单室。桥跨布置：（31.85+332.7+31.85）m预应力混凝土持续梁，全长163.3m（含两侧梁端至边支座中心各0.75m），梁高3.05m。桥面宽度：防撞墙内侧净宽9.420.35m，桥上人行道栏杆内侧净宽13.224.15m，梁顶面宽13.424.35m。道岔箱梁构造采用预应力混凝土现浇变截面持续箱梁。由于等宽632m持续箱梁施工与变截面持续箱梁基本相似，在这里不再赘述，本文仅对变截面持续道岔箱梁进行简介。2. 总体施工规划依照施工工期及梁部类型特点，全桥采用满樘支架现浇法施工梁部，满樘支架现浇法施工灵活，可以有效加快施工进度，线形容易控制。该532m变截面持续箱梁混凝土数量达2500立方米，依照设计将全梁共分为五个施工节段（见图2-1），跨中46.7m为第一施工段（A段），依次向两端施工（B段、B/段、C段、C/段），施工缝设立在距支座中心7m处，上半部为6m。第一阶段施工长度为46.7m，第二阶段施工长度为232.7m，第三阶段施工长度为225.6m。图2-1 施工段划分示意图3. 现浇变截面持续箱梁施工工艺该箱梁第一施工段长度最大，混凝土方量约700m3，为原则简支梁（327m3）2倍多，两端分别伸出7#和8#墩顶支座中心7m，也是从单箱三室渐变为单箱单室过渡段，预应力筋布置复杂，构造尺寸变化多，施工难度最大，技术新颖。后来各施工段施工办法与此基本相似，但长度较短。现浇变截面持续箱梁施工工艺较为复杂，技术规定高，核心工序多，详细施工工艺流程图如图3-1所示。3.1. 支架地基解决 依照对桥位处地质状况及静力触探数据综合分析，决定支架地基解决采用先回填30cm厚级配碎石再浇筑10cm厚C20混凝土垫层解决，级配碎石碾压后实测地基承载力达560kpa以上，满足规定，浇筑10cm厚砼垫层进行找平。安装底模板穿钢绞线安装波纹管绑扎定位钢筋钢绞线下料编束绑扎顶板钢筋制作砼试块安装顶板波纹管穿钢绞线砼备料接头检查砼制备砼尺寸位置标高检查拼装支架施工准备地基解决模板加工绑扎底腹板钢筋安装外侧模板安装内模灌注砼标高检查预张测量定位预设拱度检查养护终张拉拆内模、侧模拆支架封锚压浆预压，调节模板支架图3-1 施工工艺流程图3.2. 支架搭设及支座安装支架采用满堂式钢管脚手架，在搭设支架前，对支架进行设计，特别是要进行受力验算，以计算支架构造强度和稳定性。支架搭设完毕后，在桥墩支座垫石上用全站仪精确测放出支座中心点位置及轮廓线，严格按照设计规定安装支座，固定支座设立在7#墩。支座安装时，必要认真核对图纸，选定支座型号，拟定支座方向，务必安装对的。3.3. 预拱度设立预拱度计算公式：f=f1+f2其中f1：支架弹性变形；f2：梁体挠度预拱度，依照设计该持续梁f20。最大值设在梁跨中位置，并按抛物线形式进行分派，算得各点预拱度值后，通过支架上可调顶托对底模进行调节。3.4. 模板制作、安装及支架预压支座安装合格后，安装箱梁底模板，模板表面规定光洁、平整、线条平顺，刚度强度能满足荷载规定。支架底模高程计入落地支架弹性、非弹性变形值，按抛物线设立预拱度，以保证箱梁标高符合设计规定。支架预压：在支架搭设完毕后来，为消除模板支架塑性变形，对支架进行预压，预压荷载按照梁体钢筋混凝土重量1.1倍设立，预压采用砼预制块，其荷载分布与现浇箱梁荷载分布一致，预压期间在每跨设立五个断面共15个观测点，预压前先测量复核支点标高，预压分三次平均加载，第一次加荷载至40%，第二次加荷载至80%，第三次所有加完，然后观测57天，卸载按三次进行，第一次按荷载20%，第二次为40%，第三次所有卸完，每个观测点在每一次加载（卸载）完毕及所有加载（卸载）完毕均要观测，所有加载完毕后每天至少观测一次，若持续3d观测成果在2mm以内，则可以以为支架变形基本稳定。预压完毕后，卸去砼预制块荷载，将模板清洗干净，并涂刷脱模剂。依照预压成果，调节预拱度，重新测量标高调节底模板，安装腹板模板。3.5. 混凝土浇注及预应力施工3.5.1. 混凝土浇注梁体混凝土浇筑，采用斜向分段、水平分层办法，一次浇筑成型。每孔箱梁浇筑时间不超过6h或不超过混凝土初凝时间。依照混凝土数量拟定混凝土运送车和混凝土泵车，配合足够人员，保证梁体混凝土施工质量。在混凝土振捣过程中，加强检查模板稳定性和接缝密合状况，防止混凝土在振捣过程中漏浆。浇注砼前，对支架、模板、钢筋和预埋件再次进行检查确认，对模板内特别是支座位置处杂物、积水和钢筋砼污垢应清理干净。浇筑混凝土时为了避免踏扁波纹管，防止变形，有专人负责看护，指挥及检查，注意锚下钢筋密集区混凝土振捣质量，严格按规范分层(30cm)浇筑，严格控制混凝土坍落度，消除由于混凝土大体积收缩产生裂纹，严格控制浇注时间。3.5.2. 预应力筋施工3.5.2.1. 波纹管定位及长钢束安装严格按施工图纸提供坐标安放波纹管，防止波纹管偏移或上浮，直线段每隔1m、曲线段每隔0.5m将1组直径12定位筋（马凳支托）焊接在附近钢筋上，将波纹管用直径12倒U型筋点焊在定位筋上，各节段之间波纹管采用大直径套管连接，浇注混凝土之前在管道中预留直径比管道直径小20mm塑料内衬管，混凝土浇注完毕初凝后，将塑料内衬管拉出，保证管道畅通。穿束：管道长度50m钢束采用人工穿束，管道长度50m钢束须提前在管道中预留一根钢丝绳，采用卷扬机牵引。为了协助钢束顺利通过管道，钢束端头设立导向装置。3.5.2.2. 解决预应力损失办法导致预应力损失因素共有孔道摩阻、锚具回缩、混凝土压缩、预应力筋松弛、混凝土干缩、徐变等六种，其中混凝土干缩损失、徐变损失两种不易控制，其损失值影响相比其他几种也较小，可忽视不计。对其他四种解决办法为：（1）孔道摩阻损失在张拉锚固前先不上夹片，重复单张拉多次可有效减少孔道摩阻系数。（2）锚具回缩损失减小锚具回缩损失，是选用机械顶锚锚具及张拉机具，二是当采用自锚体系时，恰当减小锚环与限位板之间间距（用与钢绞线直径配套限位板），但调节时不能调节过大，否则锚具回缩损失虽然减小，但锚口损失增长，得不偿失。（3）混凝土压缩损失在不影响构造受力状态前提下，通过调节张拉顺序减小，原则是先长后短、对称施压，次完毕。（4）松弛损失及时饱满压浆并使水泥浆迅速达到设计强度。3.5.2.3. 预应力孔道压浆为最大限度减少预应力损失，预应力张拉完毕后，需要及时对孔道进行压浆填充，本桥采用真空辅助压浆工艺进行压浆。真空压浆即采用真空泵抽吸预应力孔道中空气，使孔道内真空度达到80%以上，其长处在于：可以消除普通压浆法引起气泡，孔道中残留水珠在接近真空状况下被汽化，随同空气一起被抽出，增强了浆体密实度；消除混在浆体中气泡，避免了有害水积聚在预应力筋附近也许性，防止预应力筋腐蚀；浆体中微末浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆体稠度即能保持一致，使浆体密实度和强度得到保证；孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体形成压头差，便于浆体充盈整个孔道；真空辅助压浆过程是一种持续且迅速过程，缩短了压浆时间。4. 持续道岔箱梁线形控制及梁体徐变观测4.1. 箱梁线形控制本桥道岔持续箱梁线形变形量由支架弹性变形、节段张拉起拱及新浇段混凝土荷载引起挠度拟定，为达到施工控制最后目的，在施工组织上建立了箱梁线形控制监测小组，负责全桥线形控制。通过对施工中支架、模板及梁体表面变形测量，并对测量数据进行分析解决，对施工过程中施工误差进行分析评价，并依照计算成果，拟定下一节段模板标高，以达到控制持续箱梁线形目。4.2. 桥梁梁体徐变观测为了保证无砟轨道几何尺寸，保证线路高平顺性，在桥梁工程施工中，桥梁徐变观测，显得尤为重要，在本桥中通过对持续道岔箱梁徐变观测，评估后期徐变趋势，拟定无砟轨道施工时间，以保证客运专线无砟轨道构造铺设质量。为满足客运专线沉降变形观测系统技术规定，保证沉降变形观测系统质量，依有关设计规定，针对昌山特大桥工程特点，制定了详细观测实行方案，在施工中严格执行。观测仪器采用天宝DiNi12电子水准仪一台，配备3m铟条码钢尺进行观测。依照规定规定，在现浇梁施工完毕后分别在支座及跨中设立桥梁徐变观测点，设立位置如图4-1所示，观测点采用不锈钢材料。在施工桥面铺装前将观测点移至桥面保护层顶面，做为永久性观测点继续观测，观测频率如表4-1所示。图4-1 变截面持续箱梁徐变观测布点示意图在对梁体上拱徐变观测中，标高采用相对标高进行观测，武汉端左1为0.00000m，观测其她点位高差。测量过程中实行“人员、仪器、测量方式”三固定。认真建立“零”观测理念。保证数据整顿规范性和数据辨认统一性，保证观测数据可靠性。梁体徐变上拱，向上为“正”，向下为“负”。有沉降变形观测过程中注意记录荷载变化，以便协助分析构造变形变化和数据异常点状况。在沉降变形观测过程中，及时绘制沉降曲线，及时分析验证，并作记录，及时报送监理核对签字。表4-2为昌山特大桥持续道岔箱梁徐变上拱量分析成果汇总表。表4-1 桥梁徐变观测频率表观测阶段观测频次备 注观测期限观测周期梁体施工完毕/设立观测点预应力张拉期间全程张拉先后各一次测试梁体弹性变形桥梁附属设施安装全程安装先后各一次测试梁体弹性变形预应力张拉完毕无砟轨道铺设前60天1次/1、3、5天后期1次/周无砟轨道铺设期间全程1次/天无砟轨道铺设完毕后24个月03个月1次/月残存徐变变形长期观测412个月1次/3个月1324个月1次/6个月表4-2 昌山特大桥持续道岔箱梁徐变上拱量分析成果汇总表断面桩号观测梁编号终张拉日期当前观测日期有效观测期（月）荷载状况观测徐变上拱量（mm）后期徐变与否趋于稳定五孔变截面持续梁徐变观测登记表DK1944+429.706/11/24/10/51011.943是DK1944+462.307/11/1/10/51111.653是DK1944+495.008/10/8/10/51214.318是DK1944+527.709/11/11/10/51111.400是DK1944+560.4010/11/24/10/51011.700是六孔持续梁徐变观测登记表DK1944+625.9012/8/4/10/61413.690是DK1944+658.5013/9/1/10/61313.002是DK1944+691.2014/9/30/10/61314.640是DK1944+723.9015/10/17/10/61214.093是DK1944+756.6016/11/2/10/61111.198是DK1944+789.3017/11/25/10/61112.415是昌山特大桥532米变截面现浇持续梁，终张拉后徐变观测期为1014个月，满足评估技术指南规定。梁体跨中实测徐变上拱量为14.31316.545 mm，后期徐变变形趋于稳定。下面各图分别为每跨梁部徐变状况。（1）第6跨徐变状况图4-2 五孔变截面持续梁第6跨DK1944+429.70梁部徐变状况由图中可以看出第6跨持续梁在终张后徐变上升8.110mm，终张后1、3、5、7天进行观测，合计上拱量分别是9.113mm、10.173mm、10.818mm、11.243mm，终张后一种月上拱量趋于稳定。在该持续梁施工完毕后进行通长索和锯齿块张拉先后，合计上拱量分别为11.890mm、11.955mm。整个梁体稳定。（2）第7跨徐变状况图4-3 五孔变截面持续梁第7跨DK1944+462.30梁部徐变状况由图中可以看出第7跨持续梁在终张后徐变上升8.098mm，终张后1、3、5、7天进行观测，合计上拱量分别是9.163mm、9.638mm、10.283mm、11.063mm，终张后一种月上拱量趋于稳定。在该持续梁施工完毕后进行通长索和锯齿块张拉先后，合计上拱量分别为11.748mm、11.698mm。整个梁体稳定。（3）第8跨徐变状况图4-4 五孔变截面持续梁第8跨DK1944+495.00梁部徐变状况由图中可以看出第8跨持续梁在终张后徐变上升8.103mm，终张后1、3、5、7天进行观测，合计上拱量分别是9.155mm、9.648mm、10.310mm、11.110mm，终张后一种月上拱量趋于稳定。在该持续梁施工完毕后进行通长索和锯齿块张拉先后，合计上拱量分别为14.393mm、14.345mm。整个梁体稳定。（4）第9跨徐变状况图4-5 五孔变截面持续梁第9跨DK1944+527.70梁部徐变状况由图中可以看出第9跨持续梁在终张后徐变上升8.113mm，终张后1、3、5、7天进行观测，合计上拱量分别是9.178mm、9.638mm、10.293mm、11.088mm，终张后一种月上拱量趋于稳定。在该持续梁施工完毕后进行通长索和锯齿块张拉先后，合计上拱量分别为11.595mm、11.460mm。整个梁体稳定。（5）第10跨徐变状况图4-6 五孔变截面持续梁第10跨DK1944+560.40梁部徐变状况由图中可以看出第10跨持续梁在终张后徐变上升7.943mm，终张后1、3、5、7天进行观测，合计上拱量分别是9.260mm、10.230mm、10. 930mm、11.380mm，终张后一种月上拱量趋于稳定。在该持续梁施工完毕后进行通长索和锯齿块张拉先后，合计上拱量分别为11.945mm、11.583mm。整个梁体稳定。综上所述，昌山特大桥532m变截面持续梁于9月30日完毕灌注，10月20日完毕终张拉，通过铺设无砟轨道前徐变观测，在施工完毕3个月后，徐变趋于稳定，通过沉降和徐变评估，于3月开始施工无砟轨道，在施做完毕无砟轨道后，继续对梁体徐变进行观测，截止10月6日观测分析，梁体整体徐变已经稳定。各跨合计徐变量第8跨最后徐变上拱量为14.393mm，而其他跨都在12mm以内，对于产生上拱量不同因素分析也许是由施工节段长度不同而产生。632m持续箱梁为原则断面梁，徐变上拱量在11.198mm14.640mm以内，截止10月徐变值稳定。保证了轨道几何尺寸和道岔精度，保证了线路平顺。在昌山特大桥上铺轨后继续按规定进行了徐变观测，通过观测数据来看梁体后期已经稳定。在无砟轨道联调联试阶段轨道精调中，从精调数据上得到了验证。在整个梁体徐变观测过程中可以反映出梁体上拱徐变发展规律。5. 施工注意事项（1）变截面持续箱梁支座型号多，有承载力不同，同一承载力支座还分固定、横向活动、纵向活动和多向活动四种型号，某些型号不同支座尺寸也许相似，出厂时标记顺桥向或横桥向标记也也许有误，因而，持续梁支座很容易安装错误，有选错型号，有方向安装错误等状况，故在支座进场时，应认真按照图纸进行检查，安装支座时，一定要按照图纸，对的选取型号，并拟定好安装方向和位置，活动支座还要设立好预偏量。（2）钢绞线布置应严格按照图纸，准拟定位，并合理安排波纹管和钢筋绑扎顺序，避免返工，遇有预应力筋和其她筋发生抵触时，普通应遵循普通钢筋让预应力筋，横向预应力筋让纵向预应力筋原则。（3）持续梁预应力筋布置较多，锚下局部压应力非常大，张拉时，梁端锚垫板下混凝土易开裂，因而，施工前，应认真核对锚下最小截面尺寸与否满足锚具厂提供资料中规定最小尺寸，如果不满足，可以采用局部加厚办法解决，绑扎钢筋时，应严格按设计布置锚下加强钢筋网片，避免张拉时开裂。（4）该持续梁分5个施工段施工，大量纵向预应力筋穿过施工缝，前一施工段浇筑混凝土时，一定要采用可靠办法保护预留波纹管不被挤压变形或漏浆堵塞，避免后期无法穿入钢绞线，普通可采用穿入硬塑料管等办法。（5）箱梁上接触网立柱基本、综合接地端子、排水孔等预埋件种类繁多，浇筑混凝土前，要逐个核对，保证型号对的，定位精确，加固牢固。6. 结束语通过对现浇箱梁整个施工过程中标高等各项线形监测及徐变等内容监测和科学合理施工控制，使本桥持续道岔箱梁徐变变形完全达到了设计和规范规定，保证了整个桥梁线型美观，保证了施工质量，获得了较好效果。由于当前持续道岔箱梁在客运专线铁路使用较少，但随着客运专线迅速发展，由于受地形限制，将会有更多相似客运专线桥梁，因而通过对本管段昌山特大桥持续道岔箱梁施工技术总结，也为同类道岔持续箱梁施工提供某些借鉴。参照文献：1 罗家良. 浅谈预应力混凝土持续箱梁后张法施工控制. 山西建筑.,34(9):173-174.2 范立础. 预应力混凝土持续梁M . 北京:人民交通出版社,1990.3 石国友. 现浇64m公路钢筋混凝土持续箱梁施工技术. 山西建筑.,34(14):139-140.4 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南 TZ213-.5客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定 铁建设189号.作者个人信息：张 麒 1966年12月出生 高档工程师 1989年毕业于石家庄铁道学院铁道工程专业 学士学位单位：中铁十五局集团武广客运专线项目经理部 地址：广东省乐昌市人民中路139号 邮编：512200电话：籍贯：河南省渑池县 男 项目总工程师