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客运专线现浇连续梁施工技术

［摘 要］本文结合武广客运专线铁路连续梁施工的具体情况，以昌山特大桥为工程背景，对满堂支架法现浇连续梁施工技术进行阐述。
［关键词］客运专线 现浇连续梁 支架计算 预应力筋张拉 施工技术
1、前言
为了节省用地，提高抗洪水和不良地质条件干扰的能力，客运专线大量采用了以桥代路的结构形式，全线桥梁的比例约占线路总长的三分之一。武广线全线桥梁611座共305032.09延长米，占线路全长的34.9%，其中特大桥203座共244937.63延长米、大中桥408座共60094.46延长米。其中连续梁的施工尤为突出。客运专线的桥梁设计，除满足一般铁路桥梁的要求外，还需满足刚度、耐久性等特殊的要求，这是因为在高速列车运行条件下，结构的动力响应加剧，从而使列车运行的安全性、旅客乘坐的舒适度、荷载冲击、材料疲劳、列车运行噪声、结构耐久性等等问题都与普通铁路有所不同。
桥上无碴轨道对桥梁变形控制提出更为严格的桥梁具有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度，使结构的各种变形很小。本文以武广客运专线昌山特大桥预应力混凝土连续箱梁施工为例，对客运专线连续梁施工技术进行介绍。
2、工程概况
武广客运专线昌山特大桥6×32m预应力混凝土连续梁，一联全长196.0m，防撞墙内侧净宽为9.4m，一侧人行道宽1.7m，桥面宽为13.4m；主要构造本桥采用等高连续箱梁，梁高3.05米，截面为单箱单室。跨中段为斜腹板，近中支点横梁位置1.5米范围内，由斜腹板渐变为直腹板。
全桥箱梁底宽5.5m（中支点横梁范围内为6.7m）,桥面板宽为13.4m，顶板厚由跨中的0.34m变化至中支点梁根部的0.60m，腹板厚由跨中的0.485m变化至中支点附近的0.776m，根部加厚到1.067m；底板厚由跨中的0.3m变化至中支点梁根部的0.6m；箱梁在中支点处设置厚2.0m的横隔板，端支座处设置厚1.5m的端横隔板。

3、施工工艺
3.1支架方案及计算×32米连续箱梁 （3）纵向水平杆件内力验算
3.2支架预压
1、根据设计图纸要求，为减少非弹性变形，支架需进行预压，且预压荷载不小于箱梁恒重。预压期不少于7天，连续两天沉降观测不大于1mm。预压物采用砼预制块，预压时顺桥向按箱梁砼实际重量分配搁置砼预制块，横桥向均匀分布，分节段进行预压。
2、具体施工过程如下：在处理好的地基上，按支架平面布置图布置方木，方木底部用砂浆找平，按照标高，合理组合立杆搭设支架。搭设过程中要确保立杆的垂直度偏差小于3%。支架搭好后，调整顶托标高安放方木及箱梁底模，然后用吊车搁置砼预制块。预压观测将一孔分为五个断面；支点，跨中，1/4跨，每断面布置三点，预压后每天定期观测。当预压期不少于7天且连续两天沉降观测不大于1mm时，开始卸载。测量组及时整理预压前（1）、预压稳定后（2）及卸载后（3）各测点标高值，其中（3）与（2）差值为支架弹性变形值、（1）与（3）差值为支架非弹性变形值，现浇梁底高程由预压稳定后标高（2）控制。
3.3 箱梁模板支立和钢筋绑扎

3.3.1准备工程
第1节段混凝土体积大，配筋多，断面复杂，且预应力管道密集，是6个节段中最复杂的部分。支架预拱的设置一般根据箱梁设计施工图进行；梁底预拱的线形设置为二次抛物线型式，并依据设计结果和施工经验箱梁设置反拱。根据设计理论计算跨中反拱值及施工经验向两侧应按二次抛物线过渡，同时考虑地基沉降两组数据进行组合。
3.3.2 模板工程
该现浇连续梁底模采用10cm×10cm方木和15mm的竹胶板相配合的施工方案，10cm×10cm方木横桥向布置间距为30cm/道。在支座位置处根据梁底的楔块尺寸在底模上开孔，在开孔处支立梁底楔块的模板，楔块的底模根据预埋钢板的尺寸也开孔（同时注意预留张拉缠上的支座偏移量），预埋钢板与楔块的底模用高强砂浆密封。铺设时每块底板用海绵条夹缝纵横连接，用对拉螺丝对拉竹胶板下连接的横向方木。底模铺设完成后，清除底板表面外露海绵条，模板表面光滑、平整，确保拼缝质量。芯模制作：在芯模制作时，在只制作骨架部分和面板，其支撑部分待芯模安装就位后，再进行加固。内模面板采用15mm厚竹胶板，肋带使用10cm×10cm方木直接与面板相连。肋带顺桥向间距40cm，内支撑采用Φ48钢管支撑。芯模的安装：采用分节段吊入箱内，人工组拼成整体。内模采用加工场内制作成节段龙骨，吊装后整体组拼成型方法。为保证箱梁芯模稳固在箱梁主筋和腹箍筋上，设置一定数量的定位钢筋，准确确定模板位置。为保证混凝土浇筑连续性在芯模顶底设置30cm宽的活动板，待浇筑完底板混凝土后，恢复至原位。为防止浇筑混凝土时芯模上浮，在芯模顶部每隔1.5m，设置一道防上浮压杆。
3.3.3 钢筋工程
钢筋绑扎过程中要在施工缝位置预留预埋筋，预埋筋的预留长度≥5d(d为钢筋直径)，预留长度也不易过程影响模板拆除。绑扎顶板钢筋：调正，安好内模后，绑扎顶板钢筋，同时注意预埋件的位置、标高、以及预留孔道的位置准确性。尤其是接触网立柱的要求及为严格，基础网立柱对线路中心的间距3.15（+5mm）米。3.4 混凝土浇注施工
其偏载量不得大于一个底板混凝土量，混凝土浇筑采用分层一次性浇筑完成，混凝土采用集中拌和，运输采用汽车式混凝土运输车，混凝土泵送至混凝土施工工作面。
现浇连续梁混凝土采用强制式搅拌机拌制，连续箱梁砼采用拌和站集中拌制，混凝土罐车运输，泵送入模。连续梁混凝土浇筑采用两台混凝土泵送车，每台泵车配备3台混凝土罐车运输混凝土，以保证混凝土泵车输送的连续性。在浇筑过程中安排各工种检查钢筋、支架及模板的变化，遇到情况及时处理。浇筑前，备足同一规格的水泥、砂石料等。现场检测砼坍落度符合要求方可浇筑。
（1）箱梁砼浇筑顺序：箱梁砼浇筑按先底板，再腹板，最后顶板及翼板顺序进行。底板和腹板混凝土采用斜向分段、水平分层的方法进行浇筑，分段长度为4m，砼浇筑过程中采用斜向分层逐渐推进浇筑，顺桥向浇筑长度不超过5m，腹板浇满后，横向一次节段成型，避免浇筑时工作长度太长，造成第一层砼与第二层砼之间出现施工缝样的波纹以及引起的颜色不一。为了保证底部斜角处完全被混凝土充满且密实，应先将混凝土从腹板处下料，待底板有均匀的混凝土流出后，再从芯模顶的预留口下放底板的混凝土。
（2）振捣方法：振捣时采用插入式振捣棒振捣，对于钢筋较稀疏的部位用50棒振捣，密集的部位用30棒振捣。腹板振捣时要分层进行，每层厚度不超过30cm。。在箱梁砼浇筑施工过程中，专门组织两班人看模，随时观察内、外模是否有跑模、漏浆迹象，及时发现及时处理。
（3）在顶板钢筋上布设标高控制点，浇筑顶面砼过程中进行标高观测，并横向挂线，用2m长靠尺刮平，在砼初凝前不少于三次抹光，消除裂纹，并在砼初凝前进行表面拉毛，以利于桥面铺装砼的连接。砼施工时注意预埋预埋件的正确位置。
（4）施工注意事项：混凝土浇筑前对支架、模板和预埋件进行认真检查，清除模板内的杂物，并用清水对模板进行认真冲洗。为防止混凝土本身的收缩及施工时间较长，混凝土配合比设计时掺入外加剂，施工过程中严格按施工配合比配置混凝土。浇筑过程中为防止内模移位，腹板浇筑时采取对称平衡浇筑，腹板使用插入式振捣器振捣。底板采用插入式振捣器振捣和平板式振动器振捣配合进行。振捣过程注意不要振破预应力束波纹管道，以防水泥浆堵塞波纹管，浇筑工程中要经常来回地拉动钢绞束的两个端头，防止浇筑时漏浆堵塞管道。
3.5 预应力施工控制
3.5.1 预应力筋定位
第1节段共计34束，每束由15根φ15.24钢绞线组成，张拉控制应力为0.75R。波纹管采用塑料波纹管（φ106mm外） ，在施工缝位置处为钢绞线连接器，锚具及连接器的根部注意锚下钢筋的检查。波纹管定位采用自制钢筋定位架固定在腹板钢筋上，直线段定位架间距为1m，曲线段间距加密为0.5m。为保证压浆时管道内空气排出，在后续节段施工过程中连接器一定要预留好排气孔。波纹管架穿完毕后严禁实施电焊作业，以防焊碴烧伤管壁。
3.5.2 预应力筋张拉
预应力筋在张拉前要拆除支座连接螺栓，拆除内模束缚，预应力的施工是连续梁施工的关键，混凝土强度达到设计的90%后开始张拉。张拉前对预应力钢材、锚具、夹具和张拉设备按设计及规范要求进行检验。箱梁纵向预应力束采用φ15.24高强度低松驰钢绞线，Ryb＝1860Mpa，张拉控制应力为0.75 Ryb。对于30m以上长束初应力取0.15σk,持荷时间取5分钟，对于一般束，初应力取0.10σk持荷时间取3分钟，施工时按张拉吨位与引伸量双控，并以张拉吨位为主的方法，实测引伸量与计算引伸量之差应在±6%以内，若误差过大应及时检查原因，研究处理方法（该连续梁顶板钢绞线的张拉在6个节段施工全部完成后最后进行张拉）。
安装千斤顶
初张拉 测伸长值
100%张拉 测伸长值
持荷5分钟
锚固应力 测伸长值与理论值比较
卸载、回油
（1）张拉设备
根据箱梁预应力种类及工程量，选用的张拉设备。所有张拉机具设备及仪表进场前配套校验，使用时由专人使用和保管，当千斤顶使用超过1个月或200次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后，均重新校验。
（2）引伸量计算
预应力施工前，根据下述公式计算每束钢绞线的理论引伸量，现场施工的依据。
引伸量公式：
ΔL=[]
P——张拉力（N）；
X——从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；
A——预应力筋断面积（mm）；
E——预应力筋实测弹性模量（Mpa）；
K——孔道偏差系数，K=0.0015
µ——摩阻系数，µ=0.15
θ——从张拉端至计算截面切线角之和（rad）。
计算时钢绞线弹性模量应取实际试验值，另外，箱梁纵向束线形为平曲线和竖曲线的组合，由于箱梁为一次浇筑完成，钢绞线束长且变化点多，因此，伸长值采用分段计算，然后叠加得出整束伸长值。
（3）张拉油表读数计算
预应力施工前校验张拉千斤顶，出具千斤顶校验报告。根据校验报告计算得出每一配套千斤顶及油表的回归方程。另外再根据设计张拉力以及试验得出的锚口摩阻损失计算油表读数，计算方法如下：
y=Ax+B 式中：y＿油表读数 A、B－回归系数，根据校验报告算出
x－千斤顶张拉力（x＝设计张拉力＋锚口摩阻损失）
（4）张拉施工工艺
a、张拉顺序
箱梁混凝土强度和弹性模量达到设计强度值的90%后、龄期不少于10天时方能进行张拉。
预应力应左右对称进行，最大不平衡束不应超过1束，张拉顺序应按图纸要求。所有纵向钢束均采用两端同时张拉。
张拉次序：先底板在腹板后顶板，严格按照施工图纸进行，两端张拉的预应力力钢束在预应力张拉过程中应保证两端预应力的伸长值基本一致。
预应力束张拉采用张拉力与引伸量双控，以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核。
b、纵向束张拉
所有纵向束均采用两端左右对称张拉，张拉程序如下：
0——初应力（0.1σk）——σk（持荷）——锚固
σk－锚下控制应力
对于大于30m的钢束控制初应力为0.15σk，最后持荷时间为5分钟
（5）压浆
预应力筋张拉完毕后，多余部分用手提砂轮机切除，使预应力筋露出锚具5cm左右。封锚采用水泥砂浆，并将夹片及外露的钢绞线头全部包裹，覆盖层厚度大于2cm。
明确预应力孔道压浆的时限要求：客运专线验标提出了“预应力筋终张拉后必须在 24 小时内完成孔道压浆”的内容。主要考虑预应力筋张拉后，处于高应力状态，对腐蚀非常敏感，应尽早进行孔道压浆。
压浆使用42.5#普通硅酸盐水泥，水灰比0.36，为增加其流动性掺加1%高效减水剂，同时掺加0.2/1000的铝粉作为膨胀剂来减少水泥浆的孔隙率，提高密实度。
压浆前首先安装压浆咀，压浆阀并将压浆管与待压管道联接。然后用高压水冲洗管道，再用空压机将管道内的积水排出，启动压浆机，待出浆口溢出的灰浆由稀变稠后，关闭出浆口，将压力升至0.6Mpa，持压几分钟后卸压。
压浆施工注意事项
①张拉工序完成后，严禁碰撞锚头，切割外露钢绞线，保证钢绞线外露长度不超过25mm。
②在密封槽内均匀涂上一层玻璃胶，装入“O”形密封圈。
③定出吸真空端和压浆端吸真空端的出浆孔置于锚座上方，压浆端的压浆孔置于锚座下方）。
④在真空吸浆前用真空泵吸真空，当真空度检测达到要求的标准后，即可始真空吸浆。
⑤孔道真空吸浆要连续进行，一次完成。若出现无法及时排除的故障时，应立即拆下压浆管道，用高压水冲洗孔道，待故障排除后重新压浆。
3.6支架拆除
在进行第二、三、四、五、六节段施工前首先要将前一节段施工缝处冲洗干净并对砼凿毛，然后焊接预埋筋（其施工方法与第1节段一致）。对前一节段待注浆强度达到要求后拆除支架及底模。底模拆除时用绳子系下，以免损伤模板棱角。拆架时，从跨中向支点进行拆除，按全跨多点、对称、缓慢、均匀的原则进行拆除。采用覆盖土工布并洒水养护，使砼表面始终处于湿润状态，养护时间不少于28天。
4、结束语
满堂支架法连续梁施工应用到客运专线中，人为操作性多，可控制点要求多，应严把质量。由于其便于施工，而且施工不受限制，经济效益高，且操作重复，有利于高效率工作，同时便于在不断重复施工中提高精度。特别是施工速度快，采用该方法施工的昌山特大桥比业主要求的工期提前45天完成，并获得了中华总工会颁发的“火车头奖杯”。