1、32m 双线铁路后张法预应力混凝土单箱梁现场预制施工工艺中铁六局集团有限公司柴跃进摘 要 预应力混凝土箱形梁是高速铁路桥梁的主要结构形式，箱形梁预制包含了全液压大型钢模板的设计制造技术、高性能混凝土施工技 术、 预应力张拉等一系列新技 术。本文就模板、混凝土 浇筑程序、 预应力张拉、孔道压浆进行一些探讨。关键词 箱形梁、模板、混凝土灌注、张拉、 压浆1 高速铁路桥梁特点：高速铁路对平顺性要求很高，部份软土地基不能满足工后沉降量的要求，大量采用以桥代路，桥梁占线路全长达到 80以上。桥梁上部结构，受纵向、横向刚度、自振频率的要求，大量采用了双线整孔箱形结构，且高跨比一般在 1/10， 32m 后
2、张法预应力混凝土箱梁就是其中主要的梁形。该箱梁具有断面尺寸大（长宽高32.6m13.4m3.0m） 、钢筋布置密集、制作精度高，一次混凝土灌注量多达 328m3重量约 900t 的特点。不能长途运输，只能在现场预制；必须研究现场预制生产线。2 模板体系2.1 制梁台座台座要求置于良好的地基基础上，其下沉量不超过 2mm，尤其要控制其不均匀沉降。对软土地基应进行加固处理，一般采用粉喷桩加固处理，比较经济且施工速度较快。加固后的复合地基承载力可达到 200kNm 2以上。台作如图 1 所示2.2 模板32m 双线整孔预制箱梁模板由底模、内模、外侧模和端模组成。模板的设计应有足够的强度、刚度和稳定性
3、。在浇注混凝土的荷载作用下变形应符合误差要求。侧模与底模间用橡胶条密封，侧模与端模间用泡沫橡胶条密封。2.2.1 底模由 12mm 厚面板、底横梁及分配梁共同组成。底横梁与台座基础预埋件、底横梁与分配梁、分配梁与底模面板均采用焊接。考虑施加预应力时梁体的弹性压缩及混凝土的徐变、收缩影响，使梁长缩短，制造底模时的跨度应较设计尺寸加长，其加长的长度可先按设计压缩量考虑，待梁体张拉完后进行修正。为减少预应力产生的拱度，在跨中处预设反拱，由于钢模分段制造，可按二次抛物曲线近似折线布置。2.2.2 内模采用全液压控制折叠式模板，模板共分 6 部分，支撑、龙骨梁、横向框架、纵向加劲肋、面板、液压模板开合体
4、系。内模示意如图 2。2.2.3 外侧模板液压千斤顶、顶拉杆、桁架、支承面板的加劲肋和安装在侧模上的振动器支架组成。在工厂分段加工，到现场按反拱折线连接整体。外侧模支撑在刚性基础上，侧模底部与台座铰接固定，上部用桁架组成的平台拉结，平台既作为桥面连接系又兼作施工平台。外模示意图如图 3 图 2 图 3 2.2.4 端模由面板、横竖加劲肋和制孔波纹管托架(兼作施工人员上下梁体的梯子)3 工艺流程32m 双线箱梁预制生产工艺流程如下：检查维修底模、侧模调整到位吊装底板腹板钢筋骨架、安装波纹管及锚座内模安装、吊装顶板钢筋骨架并连接、预埋件埋设 浇筑混凝土蒸汽养护约 24 小时穿钢绞线松开模板进行预张
5、拉、当混凝土强度不低于设计强度的 80后，拆端模，退内模施拉第一阶段预应力将箱梁吊至存梁区进行自然养护，当梁体混凝土强度及相应弹性模量达到设计的100、龄期不少于 10 天时，进行预应力终张拉封锚 真空注浆后续工作 。 4 主要施工方法4.1 检查维修底模将侧模调整到位检查维修底模，清理打磨干净，均匀涂刷脱模剂。安装底模时应在底模上准确标出梁体的中轴线，并调整底模的反拱度。安装外模时，要保证箱梁底板、腹板的位置准确及倾斜度符合要求，模板接缝处加密封条，要严密不漏浆。4.2 吊装底板腹板钢筋骨架，安装波纹管及锚座梁体和桥面钢筋骨架分别在相应的模具上焊接成型。用龙门吊将加工好的底腹板钢筋调入模板内
6、，安装锚座及穿制孔波纹管，连接端模板。4.3 内模安装内模安装前涂刷脱模剂，内模安装时，用慢速卷扬机将龙骨梁沿着支撑墩顶面拖入箱梁内，开动千斤顶将内模板撑开，用螺栓或者销钉固定支撑墩与龙骨梁，调整模板的平整和平顺锁定各千斤顶，将内膜与端模板螺栓连接，完成内模安装。4.4 吊装顶板钢筋骨架，并连接安装预埋件。4.5 浇筑混凝土4.5.1 混凝土配合比条件水泥应采用强度等级不低于 42.5 级的低碱硅酸盐水泥，且胶凝材料用量不宜超过500kg/m3。绝对用水量不超过 200Kg/m3，水灰比宜控制在 0.350.4 内。坍落度要求控制在1416cm。为提高混凝土的早期强度及改善混凝土的和易性，应掺
7、用高效减水剂及其它掺加剂。其掺量由试验室确定。混凝土要求缓凝 8小时。4.5.2 拌合与运输采用自动计量装置的强制式拌合设备，其拌合能力要满足 120m3h，以保证混凝土灌注时间控制在规定范围以内，混凝土采用输送泵管道运输。输送泵的大小与拌合能力相匹配。4.5.3 灌注和捣固a、箱梁的灌注顺序为：腹板底板顶板，灌注时要注意灌注的节奏，不能过快或过慢，保证混凝土必要的振捣时间。b、当腹板混凝土灌注到比底板高 600mm时，改用从内模顶的灌注孔灌注底板。灌注两腹板下部梗斜处，为保证底板与腹板交接部位及其附近区域混凝土密实，应将振动棒插入模板预留孔内，沿周围振捣。c、两侧腹板应对称灌注，防止两边浇筑
8、面高低悬殊，造成内模偏移。混凝土入模时，下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行，腹板灌注以附着式振捣器为主并辅以插入式振捣。操作插入式振动器时宜快插慢拔，振动棒移动距离应不超过振动棒作用半径的 15 倍(约 45cm)，对于普通振动棒，每点振动时间约 20s30s，对于高频振动棒 5s 一 8s，振动时振动棒上下略为抽动，振动棒插入深度以进入前次灌注面层下 50mm为宜。混凝土振动时间，应以表面没有气泡逸出为宜，掌握最佳的振动时间。d、当两腹板槽灌平后，开始灌注桥面板混凝土。除应按规定进行振捣外，还必须执行两次收浆抹平。以防裂纹和不平整。并保证顶板厚度和流水坡度。e、在梁体灌
9、注过程中，应指定专人检查模板、钢筋，发现螺栓及支撑等松动应及时拧紧和打牢。发现漏浆应及时封堵，钢筋和预埋件如有变化移位及时整修保证位置正确。f、当室外温度超过 35或拌合物出盘温度达到 25以上时，应按夏季施工办理，混凝土安排在上午 11：00 以前灌完或下午16：00 以后开盘灌注。g、每片梁的灌注总时间不超过 6 小时。4.6 蒸汽养护混凝土灌注完成后用蓬布覆盖梁体静养 4小时，然后开始蒸汽养护，其养护工艺为：升、降温速度 IOh，恒温温度 4750，其升、降时间由当时自然气温决定，恒温时间由试验室根据混凝土强度及弹性模量增长情况决定。低温季节混凝土灌注完成后，要立即用蓬布覆盖，并通蒸汽进
10、行预养，其预养温度为510。养护期间必须设温度表进行监测并按要求记录各测点温度。当梁体内部与表面，表面与环境温度差值小于 15时，方可脱模。梁体蒸养脱模后可进行洒水养护。4.7 拆模：拆模时，先拆除端模板，注意端模平行拆除，防止损伤梁端锚坑。解除千斤顶的锁定，缩回油缸，拆除龙骨梁与支撑墩的连接，用慢速卷扬机将内模拖出，最后拆两边侧模。4.8 预应力施工4.8.1 预应力孔道成型采用预埋波纹管成孔工艺。波纹管径应符合要求，要求顺直和足够的抗拉强度。波纹管在绑扎梁体钢筋骨架时，沿梁长方向每 500mm 放一道定位网片，并与腹板和底板钢筋焊接。4.8.2 钢绞线的下料、编束和穿束将钢绞线放在放线架中
11、，抓住钢绞线一端，将它缓缓拉出，注意不使钢绞线产生弯折变形，其变形部分必须去掉。钢绞线下料用砂轮切割机，下料长度由计算确定。将下好的钢绞线放在工作台上，每隔1.01.5m 用 22 号铁丝将 79 根钢绞线扎成一束，形成预应力束。注意编束要绑紧，根与根间不能绕扭。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。4.8.3 预应力束的张拉与锚固4.8.3.1 钢绞线的预应力损失采用规范给定的数值，预应力钢绞线与孔道壁的摩察阻力应由试验确定。4.8.3.2 安装张拉操作架和设置防护板张拉前把张拉架紧靠在梁两端，千斤顶用倒
12、链悬挂在张拉架上，并在距离千斤顶后面1.52.0m 处安设防护板，以防夹片和钢绞线弹出伤人。4.8.3.3 张拉机具的检验 张拉前应对千斤顶、油压表及油泵配套标定，并计算回归曲线。张拉时要配套使用，并按回归方程计算的油压表读数进行加载。4.8.3.4 检查预应力钢束和锚具应检查下列内容：预应力钢束与锚具是否与设计相符，压浆咀是否畅通，锚具板喇叭口处的混凝土是否清理干净，锚具安装是否正确。限位板与锚具是否配套。4.8.3.5 张拉作业为防止梁体早期裂纹和加快制梁台座周转，梁体张拉分三次进行。当梁体混凝土蒸养结束，混凝土内部与表面、表面与环境温度不大于15时，松开模板进行预张拉；强度和弹模达到设计
13、值的 80时，进行初张拉，然后将梁体吊离制梁台座；当梁体混凝土强度和弹模达到设计值的 100时、且混凝土龄期满 10 天，进行终张拉。张拉时，两端分级加载，两侧对称进行，其最大不平衡束为一束。步骤如下：a、千斤顶就位：将工作锚环按顺序穿入钢绞线，用铁管将夹片均匀打入锚环，然后安装限位板、千斤顶和工具锚，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重合。b、张拉：油顶充油，两端同时张拉至初应力(0.2 k)时，用钢尺测量油缸伸出长度，再张拉至 k稳压 5min，测量油缸伸出长度，计算实测伸出长度与理论伸长量之间的误差是否在6之内，若不符合要求，应查明原因予以处理。c、锚固：稳压结束，
14、两端同时将千斤顶补油至 k，回油锚固，当油压回到零时，测量油缸伸出长度。d、张拉注意事项：工作锚、夹片安装要均匀，松紧一致；加载、卸载要平稳缓慢；两端、两侧同步张拉：张拉时，顶后不得站人。4.9 移梁为加快制梁台座周转和防止梁体出现早期裂纹，当梁体混凝土强度80设计强度时；进行预张拉，初张拉完成后；可将箱梁用龙门吊移出制梁台座至存梁场，让出台座再次制梁。4.10 孔道压浆 预应力终张拉完 24 小时后，检查锚具和钢绞线有无滑丝情况，若有则要进行处理，若无则用砂轮切割机切割钢绞线头，并用水泥浆封锚，24 小时后方可压浆。4.10.1 压浆工艺预应力管道压浆采用真空辅助压浆工艺。真空泵和压浆泵应分
15、别与同一管道的排气口和压浆口连接；排气口应设在管道一端的上方，压浆口应设在管道另一端的下方。压浆前管道真空度应稳定在-0.06-0.10 MPa 之间。连接管道的压浆口，开启压浆口阀门进行压浆。浆体通过透明管时，方可关闭真空泵排气口阀门。当排气管流出的浆体稠度与灌入前一致时方可关闭排气阀，并继续压浆使管道内压力上升至 0.500.60 MPa 后，持压 2min 关闭压浆阀。同一管道压浆应连续进行，一次完成。4.10.2 压浆要求及注意事项：a、同一孔道压浆应一次完成，不得中途停压，因故中途停压不能连续一次压满时，应立即用压力水冲干净，研究处理后再压浆。b、压浆顺序由下至上进行，互相串通的孔道
16、应同时压浆。c、制作试件的水泥浆应由出浆口提取，制作 7.077.077.07cm 试件 4 组，其中两试件按标准养护 28 天，评定水泥浆强度，另两组试件随梁养护作为检验。d、水泥浆在拌浆机中的温度不宜超过25，夏季施工应采取降温措施(降水温及掺减水剂等)。同时尽量安排在早晚压浆。e、压浆前应使孔道内的积水和空气全部排出，保证压浆密实，且不能漏压。温度低于 5时不宜压浆，否则应采取加温保温措施。4.11 封端封端混凝土采用微膨胀混凝土，其强度等级应符合设计，掺入 8的膨胀剂。封端前，要用聚氨脂防水涂料将锚具和钢绞线头涂刷一层，防止锚具生锈。4.12 后续工作 施做防水层、保护层及养护，等待运
17、架梁。5 主要机具设备(见下页)6 安全措施6.1 场内的电线路要专业设计、规范布置，电器开关应设在有防雨防晒功能的电器箱柜内，距离地面不小于 15m。6.2 张拉时，严禁非工作人员进场。操作人员不得站在张拉千斤顶后，以防夹片锚具飞出伤人，张拉平台后应设置防护罩。高压油管接头要紧密，油管油泵要随时检查，以防高压油喷射伤人。6.3 龙门吊机应定期进行检查保养，特别是龙门吊的吊具应定期进行探伤检查。6.4 压浆人员操作时要戴防护眼镜、口罩和安全帽。7 结语高速铁路预应力混凝土箱形梁预制是一个复杂的系统工程，大量采用新技术、新设备、新工艺、新材料。采用工厂化生产线的管理方式，进行现场箱梁预制、存放、
18、运输架设的方法，能保证工程质量。避免了特大重量铁路箱梁的长途运输，缩短建桥工期，经济效益十分显著。参考文献：1、高速铁路技术；2、二一 . 二二年铁道部部级工法汇编。主 要 机 具 设 备 表名 称 规 格 单 位 数 量 用 途侧 模 、 底 模 、 端 模 套 4内 模自 行 设 计 制 造 或 购 置 ， 含 附着 式 振 动 器 、 侧 、 内 模 液 压千 斤 顶 套 4 梁 体 成 型制 梁 台 座 座 4 制 梁封 端 模 板 套 2 封 端内 模 整 修 台 位 座 2钢 筋 绑 扎 台 位 底 腹 板 、 顶 板 座 各 2钢 筋 切 断 机 GQ40A(3Kw) 台 5 钢
19、 筋 成 型钢 筋 弯 曲 机 GJ740(3Kw) 台 6钢 筋 碰 焊 机 UNl100 台 6混 凝 土 拌 合 站 75m3 h 座 2 混 凝 土 搅 拌混 凝 土 输 送 泵 ItBT50 75m3 h 台 2 混 凝 土 输 送布 料 杆 HG 一 12 台 2 混 凝 土 灌 注高 频 振 动 器 控 制 台 GFZl50HZ， 12kW， 18 5kW 台 5插 入 式 振 动 器 ZH50、 30 台 各 20 混凝土振捣龙 门 吊 机 L 30m， 500t 台 2 吊 移 梁龙 门 吊 机 L 30m， 100t 台 2 吊 钢 筋 笼 、 灌 注 混 凝土油 泵ZB10/500 台 8 内 、 外 模 板 安 装 使 用张 拉 油 泵 ZB2X2 50 台 6张 拉 油 顶 250t 台 6 张 拉卷 扬 机 5t 台 3 钢 筋 调 直 、 拖 内 模发 电 机 320GF、 75Kw 台 各 1 备 用 电 源变 压 器 315KV、 500KY 台 各 l 梁 场 电 源灰 浆 泵 UB 一 3 台 2真 空 泵 台 2灰 浆 搅 拌 机 BXl500 台 2压 浆电 焊 机 BX35003 台 3 维 修 、 预 埋 件 及 定 位 网 制作
