高速铁路2131单线箱梁预制施工工艺

高速铁路2131单线箱梁预制施工工艺

孙超

中交第三航务工程局有限公司交建分公司上海市201900

摘要：随着我国高速铁路的快速发展，高速铁路的预制箱梁的施工是常见的施工方式之一。其中大部分预制场仅生产双线箱梁，双线为常规生产工艺，单线箱梁使用较少，本文就2131箱梁简要介绍单双线箱梁施工工艺的异同之处。

关键词：高速铁路；预制梁场；2131单线箱梁；

1工程概况

鲁南高速铁路RLTJ-4标兰山制梁场设于临沂市兰山区白沙埠镇西孝友村，对应正线里程为D1K95+185-D1K95+395，该段正线为路基，梁场位于线路右侧，沿路基布置，采用运梁车运梁上路基。梁场计划占地约139亩。

梁场本标段沂河特大桥（D1K91+082.248～D1K94+548.016段，双线）、动车线特大桥左、右线（单线）的260孔简支箱梁预制和架设任务。其中双线箱梁137孔：32m125孔、24m双线箱梁11孔、28m双线箱梁1孔。单线线箱梁123孔：32m箱梁122孔、24m单线箱梁1孔。

临沂北动车所主要承担鲁南地区以及部分苏北地区动车组的检修任务，临沂北站与动车所通过动车线特大桥相连，该桥采用2131单线箱梁。

投标工期目标为2017.06.20-2018.6.25。

2结构特点

兰山制梁场单线箱梁采用通图为中铁咨询设计院所设计的《通桥（2014）2131-Ⅲ/Ⅳ》，该种梁型与一般双线箱梁比较最大特点为：结构几何尺寸较小，腹板为竖直结构，底腹板厚度均较小，为薄壁结构。

3箱梁预制施工工艺

3.1钢筋施工工艺

梁体半成品钢筋加工与双线相同，先在钢筋加工场内批量制成，然后在钢筋绑扎胎具上进行整体绑扎成型。绑扎完成后通过2台50t龙门吊和专用吊具把成型的箱梁钢筋笼吊装入模板。

单双线不同之处为，钢筋绑扎胎卡具时需考虑U型筋限位钢管距钢筋笼外侧预留6cm左右空间，防止吊钢筋笼时候垫块被刮掉，钢管为抽插式，吊装钢筋笼时将钢管退回。

3.2模板施工工艺

箱梁模板分为底模、内模、外模与端模。箱梁底模、外侧模与端模均采用钢结构支撑体系与整体钢板组成，箱梁内模采用分节式钢内模并设置液压系统。为保证架梁后梁面线性平顺，外侧模板、底模板、内模均按箱梁设计预留弹性上拱，反拱值按二次抛物线设置。内、外钢模的配置根据模板设计方式及在台座上的占用时间等因素考虑，综合分析，生产一片梁外模占用时间约5d，内模占用时间为3d。

3.2.1底模

（1）底模的设计

底模下部结构为纵横向槽刚背楞，槽钢通过焊接与底部混凝土基础预埋角钢相连，钢底模与制梁台座基础接触密贴、良好，确保钢模在使用过程中不变形和不下沉。梁端底模设置倒角用以避免预张和初张时梁端底板的应力集中而形成的裂缝。

（2）底模长度及宽度的设计

底模长度一般单端长于梁体20cm，采用端包侧即端模直接坐于底模上．并且在底模上根据端模的尺寸预留与端模相连的螺栓孔。

（3）底模螺栓孔的预留

支座采用球型钢支座，支座预埋板设有预埋套筒。因此底模需开洞预留固定用螺栓孔，螺栓孔尺寸略大于套筒螺栓的直径，通过螺栓与套筒连接将支座预埋钢板固定在底模上，保证支座预埋钢板预埋位置准确。

（4）梁端线的标示

为保证梁体长度满足规范及设计要求，需准确控制端模安装位置，在底模面板上画出梁端线，即端模安装位置控制线。梁端线放线时候，从底模跨中位置分别向两端尺量放线，并需要考虑梁体上下口预留压缩量。

（5）底模反拱设置

为保证梁面顺直抵消梁体张拉后产生的弹性上拱，底模高程需预设反拱，反拱曲线按二次抛物线设置，底模安装时在制梁台座基础的预埋角钢上垫不同厚度的钢板调节底模高程控制反拱。

3.2.2内、外模板

（1）内、外模板设计

①外侧模板：外侧模采用固定式模板，与制梁台座配套设计。在模板厂分节加工，在现场栓接组装后焊接成整体。侧模与底模采用“一配一”的方式，每套侧模负责一个台座箱梁预制。

②内模系统：内模系统分三部分：内模板、走行机构、液压系统。内模缩放采用液压系统控制。

③端模板：端模为整体式钢模板，采用螺栓与侧模板相联接，用橡胶条填充与侧模、内模间的缝隙止浆。

3.2.3模板安装

安装流程如下：

清理底模→安装侧模→吊装底腹板钢筋笼→拖入内模→安装端模→安装桥面预埋件。

3.2.4模板拆除

按照模板安装的逆向顺序进行模板的拆除，首先拆除端模，其次拆除内模支撑体系，依靠油缸的驱动来收起内模侧面板，松千斤顶，落下主梁，用卷扬机拖移出内模，侧模板固定不拆。施工前必须对底模的高程反拱重新进行检查。

与双线梁不同的是腹板为直角，提梁时梁体易与侧模板刮曾产生影响外观的黑印，侧模上口需张开约1.5cm左右缝隙。

3.3混凝土施工工艺

箱梁采用C50高性能混凝土，本梁场混凝土总方量约5.1万m3。设两个180m3/h搅拌站，各配置6个200t筒仓。场内设置8个砂石料仓。混凝土搅拌完后，采用4台混凝土罐车运送至浇筑现场，由2台混凝土地泵进行输送，2台布料机布料。为保证混凝土连续浇筑，备用一台汽车泵。

浇筑工艺：浇筑时采用水平分层、斜向分段，连续浇筑、一次成型，从一端向另一端两侧腹板对称、连续浇筑的方法。斜向分段的长度为4m~6m，工艺斜度为30°～45°，水平分层厚度不大于30cm，上下两层混凝土的间隔时间不得超过初凝时间。浇筑总时间不超过6小时。振捣手的数量最少为12人。另外还需要人辅助振捣手拖拉振捣棒的电机。振捣手的布置是随布料位置挪动，而非固定分段作业。

由两台半径19米的布料机位于梁体同侧1/4、3/4跨处进行布料，两台布料机均从一端开始布料浇筑，向另一端推进。当梁底板混凝土距另一端6m左右，从另一端反向浇筑防止砂浆集中。浇筑人员指挥布料机使混凝土落入合理准确的位置，保证浇筑准确均匀。两侧腹板的混凝土高度保持一致防止内模侧移。

为防止离析，混凝土自由下落高度不得超过2m。夏季应避开中午等高温时间，尽量选择在傍晚或低温进行混凝土的施工。当平均气温低于5℃或最低气温低于-3℃时，采取保温措施，并按冬期施工处理。梁体混凝土浇筑完毕后，采用提浆整平机整平，对顶板、底板混凝土表面进行人工二次抹面收光。

梁体混凝土振捣采用插入式振动棒与附着式振捣器相结合方式；插入式振动棒振捣成型，并配合以侧振，以保证混凝土密实。插入式振捣时垂直点振，快插慢拔，不得平拉混凝土，不得漏振、过振；振动时振动棒上下略为抽动，振动棒应插入前次浇筑的混凝土面以下5cm。浇筑过程中特别注意加强梁端、倒角、预埋支座板和锚下等钢筋密集部位的振捣，2131单线箱作业较双线梁空间小、条件差，重点加强转角、腹板与底板的交界面处的振捣及底板厚度控制。桥面板混凝土浇筑到设计标高后采用提浆整平机进行提浆整平，在混凝土初凝之前由人工对梁面进行二次收浆抹平以防裂纹，使梁面平整，排水通畅。

单、双线的混凝土振捣不同之处在于双线腹板厚度大，2322箱梁为45cm，有足够的空间插入振捣棒，单线腹板厚度最薄处为24cm，抽拔管高度以下混凝土插入振捣棒空间较小。

部分钢筋保护层垫块存在脱落或松动现象，导致钢筋笼偏位，振捣棒无法插到底。容易出现导致出现倒角空洞现象。

针对振捣易出现的问题宜采取如下预防措施：

①对工人划分振捣责任区，定人定区，责任到人。加强对工人及管理人员思想教育，使之高度重视单线箱梁混凝土振捣。

②浇筑混凝土前由混凝土工序负责人对作业人员进行班前交底，清点振捣工人数量，保证振捣人员不少于12人（底板4人、顶板8人）。

③对影响振捣棒插入的钢筋在规范允许范围内进行适当缩尺，增加垫块密度，并在入内模之前检查钢筋笼是否有偏位现象，如有则进行调整，尽量保证振捣棒有插入空间。

④根据梁高在振捣棒上做记号，用以检测振捣棒是否插到底，如不能插到底则增加30小振捣棒保证振捣必须到底。适时开启侧振保证混凝土密实。

混凝土浇筑完成后，应及时对混凝土养护，养护方式为梁顶洒水覆盖，侧面喷淋养护，箱内蓄水养护。养护期应不少于14天。

3.4预应力施工工艺

预应力钢绞线采用1×7-15.2-1860-GB/T5224-2014钢绞线。锚固体系采用自锚体系。

3.4.1制孔工艺

采用抽拔胶棒制孔，胶棒外径分别为φ80mm、φ90mm胶棒，其中M15-9孔道采用φ80mm胶棒，M15-14、M15-15、M15-16、M15-17孔道采用φ90mm胶棒。

施工时采用定位网控制管道三维坐标，保证孔道位置准确。严格按技术交底进行定位网片加工制作。每种定位网片成型后要按图纸编号挂牌。在与钢筋笼绑扎加固定位时，定位网的中心与钢筋笼中心线重合，纵、横向坐标位置符合规范及设计要求．可在绑扎胎具的相应部位进行标示，用以以控制绑扎和安装位置。

3.4.2张拉工艺

（1）张拉机具选用及检验

张拉采用穿心式千斤顶，额定张拉吨位为设计张拉力的1.2倍至2倍，油泵及油压表与千斤顶配套使用。防震型油压表精度不低于1.0级，直径大于150mm，读数分格为0.5MPa，最大量程为60MPa。另外，梁场配备自动张拉系统一套，该设备可同时驱动2对千斤顶，双向对称张拉，千斤顶安装压力传感器和位移传感器。张拉前人工输入各项技术参数，过程采用电脑控制，自动完成整个张拉过程。张拉期间的平衡自动完成，自动计算伸长值及两端不同步率等。

在进行预应力的施加时，需要从两侧的两个端口同时展开张拉，然后根据张拉力来加以控制，根据伸长的值进行核对，一般的箱梁单孔最多只有17跟钢绞线，所以在进行张拉时，需要格外注意设备的选型问题。

3.4.3压浆工艺

（1）压浆前的准备工作

终张拉完成后，24h内观察有无滑丝断丝，48h内进行管道真空辅助压浆。

张拉结束后，切除锚外钢绞线并安装压浆罩，压浆罩必须安装牢固、密实，确保浆液在最大压力下不漏浆。

（3）管道压浆工艺

在进行压浆时，主要采用的施工工艺为真空辅助式的工艺方法。将孔道内部存在的空气采用真空泵加以抽吸，一般对真空是有一定的要求在的。当满足真空要求，达到既定标准后，需要第一时间将进行压浆的管道的阀门加以开启，然后把压浆泵开启后进行持续性的压浆，需要注意的是，压浆的顺序是要先进行下部再进行上部的压浆，针对同一管道进行压浆时，应当连续性进行，这样才能保证一次性加以完成，一般而言，进行压浆时，从对浆体进行搅拌到最后入梁，所有的时间不能超过40分钟。

张拉完成后，切割后外露钢绞线至30～35mm。然后将螺孔内部、压浆罩以及锚垫板等内部的水泥浆加以清除。

当从一端进行水泥浆的压浆时，另一端则是会喷出稀浆，其浓稠度基本与进浆口是相同的。然后将出口进行关闭，再继续进行压浆操作，当达到压力值时，将出浆口进行关闭，这样就能确保孔道内部的水泥实现饱满厚实的状态。

3.4.4封锚

将孔道的压浆作业完成之后，此时水泥浆已经基本完全凝固，然后这个时候再进行梁体的封箱锚固作业。

绑扎封锚钢筋之前，先检查锚穴凿毛是否彻底，并将锚垫板表面的浮浆和锚穴范围内的灰碴等杂物清理干净。再将封锚钢筋网片用带丝的钢筋固定在锚垫板的丝孔上，使其稳定不变形，固定时须严格控制钢筋网片的保护层厚度。

采用C50干硬性补偿收缩混凝土进行梁端封锚施工，混凝土强度与梁体相同。

针对封锚混凝土需要对其实施持续性的捣固操作，这样混凝土才能确保其密实度，然后可以实现与梁两端平齐，封锚混凝土和梁体混凝土的错台应当小于2毫米，确保其表面没有蜂窝麻面的产生。

同时还应当保持混凝土的表面是湿润的，避免梁体和混凝土之间有缝隙和裂纹的产生，拆模后在梁端采用塑料薄膜覆盖洒水保湿养护，以确保封锚混凝土质量。

封锚混凝土养护结束后，采用聚氨酯防水涂料对梁端面底板和腹板表面进行防水处理，涂层厚度不小于1.5mm。

3.4移梁

梁体在进行初张拉后即可吊出制梁台座，终张拉完成并且管道内浆体强度达到设计强度后方可进行架梁施工。

台座提梁和梁体在场区内移动使用1台900t轮胎式移梁机实现。

提梁时搬梁机每端前后两吊点采用均衡吊具，从而实现四点吊梁。

在进行梁体的存放、吊运以及运输的环节中，需要确保每一个受力点是均匀受力的，在针对双层梁进行操作时，上下层箱梁均采用四点支承，支点按箱梁中心线对称布置，其中上下层箱梁支点中心顺桥向距离梁端均不大于1.5m，横桥向间距均应为2.6m，存梁台座不得产生不均匀沉降。考虑到经济性，部分存梁台座可以单双线共用。

箱梁四支点高差控制：要想确保梁体的四个端点能够受力均衡，避免发生三条腿的状况，最终导致裂缝的产生，应当确保箱梁的高差小于2毫米。在存梁台座和存梁橡胶垫板之间垫一层黄砂，用来微量调整四支点高差。在针对梁体的上下以及存放运输的过程中，需要对这一操作进行观察及跟踪，将四个端点的高差控制在2毫米的范围之内。

单线梁的运架设备均与双线不同，提梁均采用900t提梁机。为防止出现更换吊具降低功效现象，提梁的吊具需单双线通用，且单线吊杆要长于双线吊杆。

5结束语

综上所述，2131单线箱梁既有与双线相同或相近的施工工艺，又有不同之处，要给予充分重视。在梁场规划建设、设备选型、模板选择以及钢筋、模板、混凝土、预应力、起移梁等各工序中都要各方面加强配合，还需要对组织人员强化管理，加强研究施工工艺，为以后的类似施工提供宝贵经验。保证预制的箱梁内实外美，工艺成熟可靠。

参考文献：

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