高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工技术研究.pdf

第1 2 卷第 3 期 2 0 1 3 年 9月 石家庄铁路职业技术学院学报 J OI 爪NAI ， OF S HI J I AZ HUANG I NS TI T UT E OF RAI L WAY TE CHNOL0GY V OL 1 2 N O 3 高速铁路大跨度预应力混凝土连续 梁桥悬臂浇筑施工技术研究 钟 兴兵 ( 中铁十八局集团有限公司 天津3 0 0 2 2 2 ) 摘要：介绍大跨度预应力混凝土连续梁悬臂现浇施工技术研究所依托的 “ 京津城际延伸线天津 至于家堡工程跨唐津高速及津滨轻轨 8 0 6 m+1 2 8 m+ 8 0 6 m连续梁”的工程情况。结合连续梁0 块施工技术，提出详细的临时支墩施工方法、支架搭设与预压方案，并通过预压试验验证支架的安 全性和稳定性。介绍模板安装、钢筋绑扎及预应力孔道安装、混凝土浇筑、预应力束张拉、孔道压 浆及封锚等施工工艺，明确其中需要特别注意的问题。最后，还介绍连续梁悬臂段和边跨直线段的 施工工艺以 及边跨、中跨合龙段施工中的关键技术问题。为同类施工提供借鉴。 关键词：高速铁路 预应力砼连续梁 悬臂浇筑 挂篮施工 中图分类号 ： T U 9 8 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 3 1 8 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 3 6 0 6 1 工程概 况 京津城际延伸线跨津秦客专特大桥跨唐津高速及津滨轻轨连续梁为跨唐津高速及津滨轻轨而 设，其计算跨度为 8 0 6 m+1 2 8 m+8 0 6 m，支座中心线至梁段长 0 8 5 m，梁全长 2 9 0 9 m，采用挂 篮悬臂浇筑施工。 梁体变高度 、变截面直腹板预应力混凝土连续箱梁结构 ，单箱单室 。箱梁顶宽 1 2 0 m，底 宽 7 0 1T I 。中心点截面中心处梁高 9 6 m，线路中线及底板座范围梁高 9 6 6 5 m；中跨跨中9 m直线段， 边跨 2 0 5 m直线段，截面中心处梁高5 6 m，线路中心线及底座板范围内梁高 5 6 6 5 m。 图 1 8 0 6 m+ 1 2 8 m+ 8 0 6 m预应力混凝土连续箱梁总体布置图 ( 单位：m) 梁端 1 4 5 m为直线段，截面中心处梁高 5 6 m，线路中心处及底座板内范围梁高为 5 6 1 5 IT I 。顶 板厚度除梁端附近外均为 4 5 0 6 5 0 m m，按折线变化；腹板厚 6 4 O 1 1 0 0 mm，也按折线变化；底 收稿日期：2 0 1 3 0 7 - 1 0 作者简介：钟兴兵 ( 1 9 6 9 一 ) ，男，高级工程师，研究方向铁道工程。 3 6 第 3 期 钟兴兵 高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工技术研究 板厚度由跨中的5 2 0 m m按二次抛物线变化至根部的 l 2 0 0 m m。全联在端支点、中跨及中支点处共 设置 5 个横隔板。隔板厚度：边支座 t 5 m，中跨 O 8 m，中支点处 3 0 m。 横隔板设有过入孔洞。箱 梁两侧腹板与顶底板相交处外侧均采用圆弧倒角过渡。 桥面板宽 l 2 0 m，桥梁建筑总宽 1 2 2 8 m，防护墙内侧净宽 8 8 m，桥上人行道栏杆内侧净宽 l 1 9 m。 京津城际延伸线天津至于家堡工程跨唐津高速及津滨轻轨 8 0 6 m+1 2 8 m+8 0 6 m连续梁布 置如图 l 所示 。 2 0 段 的施工技术 在整个连续梁施工过程中， 段的施工是其中的重要环节，根据桥墩设计高度和现场情况， 段采用托架法施工，一次浇筑到位 。其施工工艺流程如图 2所示。 施工准备 支架 设计 H 支架 安装 支 架加载 消除 变形 、 测定弹 性 变形 施工方案审批 监理工程师 验收 、钢 绞 线 及 锚 具 检 验1 l 底 模 、 侧 模 安 装卜 _ 模 根 验 收 钢 筋 及 钢 绞 线 加 工 H底 、 腹 板 钢 筋 卜 _ 钢 筋 验 收 张拉设备标定 拆 模 波纹管安装验收 内模验收 顶板钢筋验收 混凝土强 度检验 张 拉数据 校验 灌 浆强 度 检验 图2 0 梁段施工工艺流程图 2 1临时支墩施工 为了承受悬臂施工中连续梁重量及施工产生的不平衡弯矩 ，在 0 梁段下设置 4个临时支墩。支 墩基础为承台混凝土基础， 在浇筑承台和墩身混凝土时按照支架设计要求预埋精轧螺纹钢筋及钢板。 每个支墩采用 1 6 0 0 1 2的钢管 ( 至少 1 2 2 0 1 2 )混凝土柱将承台与 0 梁段固结，钢管柱内填充 C 4 0的混凝土，在进行混凝土浇筑 时，人工进入钢管 内进行振捣，以确保混凝土密实并保证混凝土 强度达标。设置纵、横向连接系 ( 包括水平连接杆和剪刀撑) ，使其成为空间网架结构，提升支架的 3 7 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 石家庄铁路职业技术学 院学报 2 0 1 3年第 3期 整体稳定性。 钢管混凝土临时支墩需要满足承受最大不平衡弯矩 9 4 0 9 0 k N m及相应竖 向支反力 7 8 6 3 9 k N。 2 2支架搭设与预压 段支架采用型钢拼装焊接而成 ，型钢支架与临时支墩连接联合受力 。0 段支架的各类纵梁 ( I 3 6 b )用于支撑底模板、外模、内模的自重、梁段混凝土重量及其它施工荷载；纵梁直接支撑于 横梁上，并通过横梁将各类荷载传递到立柱上，最终各类荷载由承台承担，托架需经刚度和稳定性 验算。 横梁采用 2 1 4 5 b工字钢，通过楔形垫与纵梁连接形成平面网架结构，用以支撑底模和外侧模， 横梁与立柱通过高强螺栓刚性连接，保证，其连接的可靠性。横联节点板、斜撑耳板与立柱采用双 面贴角焊，焊缝要求高 1 2 mm。0 段箱室内支架采用碗扣件式脚手搭设，间距按 0 9 mX 0 9 m布置。 段支架水平杆、斜撑、横梁安装完毕后需要对其进行预压。预压采用预埋精轧螺纹钢锚固的 方式进行 ，此方法简便易行，节省工期 ，并能对 0 段支架的水平杆、斜撑、立柱进行 良好 的检测 。 支架预压检验 0 段托架的实际承载能力及稳定性；获得相应荷载下的弹性变形值，同时托架的非弹 性变形被消除；已达到对支架的加工、拼装质量进行检验的 目的。 选择支架三角支撑支点处作为位移监测点，用液压千斤顶按表 1进行分级加载、卸载，每级荷 载应缓慢 、均匀加载卸载。其中，位移监测结果如表 1 所示。 表 1 0 段支架预压加载试验测试结果 各阶段千斤顶所加荷载 测点处的位移值 由表 l 的位移监测结果可见 ：测点处最大位移 5 1 mm，说明结构实际承载能力和稳定性能够满 足现浇施工的要求，支架的加工、拼装质量合格 。 2 3模板的安装 0 段使用定型钢模板。其主要拼装施工工艺包括： ( 1 )安装底模，设置预拱度。O 段底模用竹胶板，铺设根据支架纵横梁布置以及底模架设计施 工，按要求设置预拱度，调整底模板标高，以铁楔作调整加固。 ( 2 )0 段侧模加固。外模全部采用定型钢模 。将侧模用吊车 吊至墩顶，支撑在支架上，并用倒 链将侧模 临时固定在墩身两侧；然后用千斤顶调整模板 的标高、垂直度、位置，最后彻底固定 。 2 4绑扎钢筋与安装预应力管道 在浇筑混凝土前检查预应力管道的位置及管道接头处理，纵向预应力孔道采用镀锌金属波纹管 成孔，能保证波纹管不锈蚀且不易被焊渣溶 穿，同时减少摩擦阻力 。 波纹管用设计的井字形钢筋定位，要确保顺直，位置正确稳定。定位筋基本间距不大于 0 8 m， 在钢束 曲线段 ( 包括底板钢束呈凸曲线段)适当加密不大于到 0 _ 3 m，并应保证管道位置正确。锚具 垫板尺寸位置安装 固定正确，并杜绝堵住预应力孑 L 道 。 3 8 第 3期 钟兴兵 高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工技术研究 2 5浇筑混凝土施工工艺 8 0 6 m+1 2 8 m+8 0 6 m连续梁 O 段混凝土采取分层浇筑一次性浇筑成型工艺。 从 中横隔板 向大 小里程对称浇筑 。总体浇注按照先中横隔板、底板、腹板，最后顶板的顺序 ，遵循 “ 变形小处先灌 ， 变形大处后浇筑 ”的原则。 混凝土浇筑前需对梁体钢筋、波纹管道 、剪力齿槽、预埋件 、侧 向挡块预埋钢筋 以及各预留 孔洞进行检查验收，以保证其数量、位置等符合要求。混凝土采用搅拌站集中拌制 ，混凝土罐车运 输 ，混凝土泵车泵送混凝土进行连续浇筑 。 混凝土强度等级采用 C 5 0 高性能混凝土，混凝土拌和要均匀，每盘料搅拌时间不少于 2 m i n ， 混凝土的和易性能要好，水灰 比、坍落度要能满足混凝土强度和泵送混凝土的需要 ，一般坍落度控 制在 1 6 O 1 8 0 mi 1 ，并根据气温的变化和骨料含水量随时调整，以保证混凝土具有足够的强度和耐 久性，同时又能满足设计弹性模量的要求。由于混凝土数量较大，施工时必须连续灌注 ，一次成型 ， 混凝土施工面灌注 间隔不宜超过 3 h 。 由于 0 段梁体高，混凝土方量较大，为保证混凝土振捣密实，需在梁体顶面中心无纵 向波纹管的位 置临时开孔洞 ( 5 0 5 0 c m) ，以方便作业人员进入横隔板及腹板内进行振捣作业。 为保证梁面混凝土的平整性，还需进行收面处理。混凝土浇筑完成后 ，在初凝之前先进行第一 次抹面收平 ，在终凝前进行二次压光收面 ，防止表面收缩出现裂纹 。收面时严格控制混凝土顶面高 程和坡度，顶板混凝土的厚度采用焊接临时竖向钢筋，在钢筋上作顶面混凝土高程标记，浇筑时严 格控制。混凝土浇筑完后及时收面，确保表面光滑。 2 6预应力束张拉 预应力筋张拉时， 在设计张拉吨位 2 0 的初拉力时做 出标记，以便直接测出各钢绞线的引伸量， 并与施工规范推荐的计算公式对照 ，对不符合 的延伸量应该查明原因并处理，预应力钢束或钢筋张 拉完毕后 ，严禁撞击锚头和钢束，钢绞线和粗钢筋多余长度应用切割机切割，用于挂篮后锚的粗钢 筋则待用后再切割 。预应力筋锚固后 的外露长度不宜小于 3 0 mm。 2 7孔道压浆及封锚 孔道压浆在预应力筋张拉完成后 2 4 h内完成。压浆时，浆体温度应控制在 5 3 0 C之间，压浆 前应使用高强水泥浆封 闭锚具孔隙，覆盖层厚度不应小于 1 5 mm。同一孔道压浆应使用压浆泵连续 压浆 。在长孔道和弯 曲孔道中压浆时及 时打通排气孔，做为排气、排水和 中继压浆之用 。压浆采用 P 0 4 2 5水泥，水灰 比 O 4 ，适量加入减水剂，浆液质量达到要求。在压浆顺利的前提下，适当加大 水泥浆浓度；试验室做好检查试件 ，测定水泥净浆收缩值。 现场使用真空压浆泵，压浆前在管道一端用真空泵将管道真空抽到一O O 6 -0 1 MP a 之间，待 真空度压力稳定后开启另一端进浆 口阀门，以 O 7 a的压力进行压浆 。当抽真空端得透明胶管 内 有水泥浆流出时，关 闭抽真空阀及真空泵，打开排浆阀继续压浆，待 出浆 口流 出的浆体稠度与压入 端一致时 ，关闭出浆 口阀门，继续 以 O 7 a的压力保压不少于 3 mi n ，然后关闭压浆 口阀门，使管 道 内维持正压力直至水泥浆凝固。 3 连续梁悬臂段和边跨直线段施工技术 3 1悬臂段施工技术 悬臂段浇筑采用挂篮施工，节段悬浇从 l 阶段开始，每段悬浇 的长度均按设计要求控制，每节 3 9 石家庄铁路职业技术学院学报 2 0 1 3年第 3期 段采用两边对称一次浇筑完成 。梁段底板从主墩 向悬臂端浇筑，腹板、顶板 由两侧悬臂端向主墩方 向浇注，并就每段的底板 、腹板高度， 沿结构横截面以斜坡层向前推进，使挂篮悬臂端先发生变形， 再重点振捣结合处附近混凝土，防止结合面发生裂缝。在悬臂挂篮施工前建立连续梁线形控制点， 桥梁中线控制点。 每节梁段混凝土在初凝前一次浇筑完成，浇筑混凝土时，从悬臂端部开始向根部顺序浇筑，在 根部与前段混凝土连接，在浇筑过程中随时调整由于梁段自重在挂篮上产生的挠度避免产生裂缝。 混凝土中掺入适量的缓凝剂，保证整个连续梁节段混凝土在初凝时间范围浇筑完毕。 悬臂浇筑过程中，做好连续梁节段悬浇的监测、控制工作。在每个块件的前端顶、底板应设置 观测点，测出每个阶段的标高变化情况，以控制连续梁节段的抬高量和连续梁悬浇过程中的线形。 采用在远离既有线悬臂端挂篮主桁架安放钢材的方法设平衡重，所加平衡重吨位为施工防护措 施重量。挂篮移动过程中，平衡重钢材也随之移动，保证两悬臂端配重平衡。 3 2边跨直线段施工技术 边跨直线段，采用钢管支架施工法一次整体浇注 。包括如下工序 ： ( 1 )基础处理。钢管桩施打完成后在地表施做 1 mX 1 m的钢筋混凝土条形基础，混凝土厚 0 5 m，混凝土中上、下各配一层 1 6 钢筋网片，钢筋间距 2 0 c m，保护层 5 c m，以增加混凝土的抗 裂性。钢管桩与钢管支架一一对接。钢管桩顶面与支架钢管连接处设置0 8 0 8 c m厚 2 c m的钢板， 浇筑在条形基础中以增加承载力和钢管支架的稳定性。 ( 2 )支架搭设和预压 。严格按照设计图纸搭设，搭设完毕后进行预压。经现场技术人员检查合 格后方可投入施工 。 ( 3 ) 梁段施工。支架拼装并预压完成后，按照以下施工步骤施工梁段：安装底模板，分片吊 装外侧模板、整体钢筋网片就位；安装竖向预力筋及管道，安装纵向预力管道；安装内模板； 绑扎顶板钢筋，安装顶板纵、横向预力管道；搭设混凝土浇筑工作平台；浇筑混凝土养生、 拆模；穿钢绞线束、施加预应力、压浆。 4 合龙段施工技术 合龙段作为预应力混凝土连续梁桥施工最为重要的环节之一，对于确保桥梁建成后在受力状态 和梁体线形均能够满足设计要求非常关键。因此，需要做好合龙段施工。 混凝土连续梁合龙段的施工顺序，必须符合设计要求，以确保连续梁结构体系转换后梁体内力 及变形符合设计要求。本连续梁共有 3个合龙段，每段长 2 m，采用 由边跨 向中跨分两次对称合龙。 合龙温度控制在 1 5 2 1 ，并避开大风季节，选择在一天中气温最低时进行。 4 1边跨合龙段施工 边跨合龙段利用悬臂段挂篮进行施工。挂篮施工完 “ T ”构最后一节悬浇段混凝土后， 利用挂篮 模板作为合龙段底、外侧模，调整标高，焊接刚性骨架，绑扎合龙段钢筋，布置底、腹板预应力管 道，安装内模，绑扎顶板钢筋，布置顶板预应力管道，经检查合格后浇筑混凝土。 另外，选择当天温度最低的时段浇筑合龙段混凝土。待混凝土强度达到规定值时，按顺序张拉 合龙段钢束。张拉完成后方可拆除模板及支架。 4 2 中跨合龙段施工 在距合龙口2 3 个梁段施工时开始贯通测量控制， 合龙口施工前应对两悬臂端的中线、 高程进 第 3期 钟兴兵 高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工技术研究 行测量检查，如发现在合龙口相邻 “ T ”构梁体悬臂端中线、高程及相对偏差大于 1 5 m m时，采用 施加配重 的措施纠正，以保证合龙段顺利合龙 。边跨合龙段施工完毕后，拆除中跨一端挂篮，另一 端挂篮前移，并将其主桁架拆除。 另外，在当天最低温度 时安装合龙段刚性骨架 ，拆除活动支座处的纵 向临时约束，张拉临时合 龙钢束，完成合龙段底、外模板的安装及钢筋和预应力管道的安装。拆除与连续梁的纵向约束，使 连续梁从临时支座支承转为正式支座支承 ，完成全联连续梁 的体系转换 。 5 结语 以京津城际延伸线天津至于家堡工程跨唐津高速及津滨轻轨 8 0 6 m+ 1 2 8 m+ 8 0 6 m连续梁为工 程背景，对高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工关键技术的研究，对该工程的施工起 到了很好的指导作用。但是，鉴于原材料差异、环境变化等诸多因素的影响，决定了现场施工决不 能完全照搬以往的施工方案。因此，高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工技术的完善 和发展还需要进一步通过更多的实际工程进行验证和总结。 参考文献： 【 1 】 葛俊颖 桥梁工程( 上) 【 M】 北京： 中国铁道出版社， 2 0 1 0 【 2 】 雷俊卿 桥梁悬臂施工与设计【 M1 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 0 【 3 】 许克宾 桥梁施工【 M】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 5 【 4 】 杨咏国 京津城际轨道交通连续梁悬臂浇筑及桥上 C R T S I I 型板式无砟轨道的施工【 D 】 长沙： 中南大学， 2 0 0 9 f 5 】 姜浩 悬臂浇筑大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的研究 D】 长春： 吉林大学， 2 0 0 5 【 6 1 lJ 跃华， 李国平 连续梁桥悬臂浇注施工挠度控制的因素分析 J 】 上海公路， 2 0 0 2 ， ( 2 ) ： 2 0 2 2 On Ca n t i l e v e r e d Ca s t i ng Co n s t r u c t i o n Te c hn o l o g y o f Lo n g - s pa n Pr e s t r e s s e d Co nt i n uo us Co nc r e t e Gi r d e r f o r Hi g h - s p e e d Ra i l wa y Z HONG Xi n g b i n g ( C h i n a R a i l wa y 1 8 t h B u r e a u G r o u p C o L t d T i a n j i n 3 0 0 2 2 2 C h k n a ) Ab s t r a c t ：Th i s p a p e r ,fi r s t l y ,i n t r o d u c e s t h e e n g i n e e rin g b a c k g r o u n d o f the 8 0 6 m+1 2 8 m + 8 0 6 m c o n t i n u o u s b e a m c r o s s i n g T a n g j i n E x p r e s s wa y a n d T i a n j i n B i n h a i L i g h t R a i l i n T i anj i n - Y u j i a p u s e c ti o n o f Be i j i n g - T i a n j i n i n t e r c i t y e x t e n s i o n l i n e s ， o n w h i c h the c a n t i l e v e r e d c a s ti n g c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y f o r the l o n g - s p an p r e s t e s s e d c o n t i n u o u s c o n c r e t e g i r d e r i s a p p l i e d S e c o n d l y , thi s p a p e r g i v e s a l l i n tr o d u c ti o n o f t h e 0 b l o c k c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o g y o f c o n t i n u o u s g i r d e r ,p u t s f o r wa r d the t e mp o r a r y s u p p o r t p i e r c o n s t r u c t i o n me tho d ， s e t t i n g u p o f wo r k i n g p l a t f o r m an d p r e s tre s s i n g p l an i n d e t a i l s ， an d v e r i fi e s the s a f e t y a n d s tab i l i ty o f wo r k i n g p l a t f o r m t h r o u g h a p r e s t e s s i n g e x p e ri me n t Th i r d l y ,thi s p a p e r p r e s e n t s c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o g i e s o f f o r mwo r k i n s tal l a t i o n ， s t e e l b a r b i n d i n g ， p r e s t r e s s e d d u c t i n s tal l a t i o n ， c o n c r e t e c a s t i n g ， p r e s tre s s e d b e a m t e n s i o n ， d u c t g r o u t i n g an d a n c h o r s e a l ， an d e x p l i c i t s p r o b l e ms wh i c h n e e d t o b e p a i d a tt e n ti o n t o Last l y , t h i s p a p e r a l s o i n tro d u c e s the c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f t h e c an t i l e v e r s e c t i o n an d s i d e s p a n s tra i g h t l i n e s e g me n t o f the c o n t i n u o u s g i r d e r an d the k e y t e c h n o l o g y i n c o n s t r u c t i o n o f s i d e s p an and s p an c l o s u r e s e c t i o n I t i s o f g r e a t r e f e r e n t i a l v a l u e f o r s i mi l a r p r o j e c g t s Ke y wo r d：h i g h s p e e d r a i l wa y p r e s t r e s s e d c o n t i n u o u s c o n c r e t e g i r d e r c an t i l e v e r e d c ast i n g c r a d l e c o n s t r u c t i o n 41