铁路客运专线24m后张法单线箱梁现场预制工法 王晓光 伍国安  袁 俭  龚志明  郭建波  王 芹  张立军  邓寿军 1前言 秦沈客运专线是我国第一条设计时速160公里以上的快速客运专线，其桥梁上部结构采用国际上先进的双线、单线箱形梁型，横向、竖向均为普通钢筋混凝土结构，纵向为单向预应力结构。
    该梁型结构新颖，施工工艺复杂，且自重大，运输困难，需现场预制。

    我公司在辽宁省葫芦岛市组建现场制梁场，科学管理，精心组织，结合我公司沙城、吉安现场制梁经验，积极地借鉴国外箱梁施工的先进技术经验，研制出了国内首创半自动化液压系统模板体系，并建立起一套较完善的施工工艺,经总结形成本工法。

     2工法特点 （1）砂、石料就地取材，成本较低； （2）在现场筹建预制场建场周期短，建场费用较低，降低了工程造价； （3）模板采用整体行走式外模，半自动化液压系统内模，大大提高了箱梁施工的机械自动化程度，提高了劳动生产效率，降低了工人的劳动强度，改善了工人的劳动条件。

     （4）梁的预制工艺达到程序化、流水化、标准化作业，质量控制良好。

     （5）采用液压水平千斤顶滑移梁存放，滑梁工作安全、迅速。

     （6）采用自制吊重160T、跨度18米龙门吊（仿苏万能杆件组拼）装梁，快速高效。

     3适用范围 一般地区的公路梁、铁路梁预制，最低气温不低于5℃的季节内都可借鉴本工法。

    利用桥头路基或桥头路基附近作预制场，建场的规模视铺架工期、流水化的作业要求而定。

     4材料和锚具性能 （1）水泥采用强度等级不低于42.5Mpa的普通硅酸盐（或硅酸盐）水泥，其技术质量标准应符合GB175-99规定，并按TB10210-97检验验收。

    进场水泥应附有产品合格检验单，并经检验确认合格后方可使用；水泥从出厂到使用不得超过三个月，否则须经试验室重新鉴定标号后，视情况决定是否使用以及使用范围。

     （2）细骨料应符合TB10210-97的有关规定。

    其碱含量应符合CECS53：93《混凝土碱含量限制标准》的要求，每立方米混凝土碱含量不得超过3kg；当骨料为活性时，应采用含碱量小于0.6%的水泥；粗骨料的抗压强度与混凝土强度比应大于2。

     （3）外加剂采用平顶山NF-2型高效减水剂，掺量0.6%，质量要求符合GB8076-1997的有关规定。

     （4）拌和用水采用饮用水。

     （5）非预应力钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013-91）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-98）以及《低碳钢热轧圆盘条》（GB701-97）的规定；20MnSi钢筋碳含量应符合要求；钢筋的闪光对焊连接按200个接头为一检验批抽样检验；钢筋应有出厂合格证，钢筋外观要求无裂纹、重皮、锈坑、死弯及油污。

     （6）预应力钢绞线采用标准型强度级别为1860Mpa，公称直径为15.24mm高强度低松弛钢绞线，其技术性能应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-1995）的规定；钢绞线应有出厂合格证，试验报告。

    钢绞线的弹性模量试验按每批号进行。

     （7）锚具应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-93）的有关规定。

     （8）配件应符合《碳素结构钢》（GB700-88）的规定。

     （9）桥面系防水层采用TQF-I型防水层其技术要求应符合TB/T2965要求；保护层采用C40级聚丙烯纤维网混凝土，其技术要求、施工方法应符合专桥（01）8161图纸要求。

     5施工工艺 秦沈线后张法预应力混凝土简支24米箱梁为国内首次设计施工，断面为单箱单室箱型断面，中部空间较大、端部加厚而空间较小，内模的设计难度大;施工工序环节多，工艺复杂，技术难度高，故合理选择工艺流程和施工方法，完备检测手段，对产品质量、施工安全、生产进度和经济效益控制及混凝土施工技术水平的提高至关重要。

     5.1施工工艺图（见图1） 5.2施工方法 5.2.1钢筋加工安装 （1）钢筋调直：φ8mm盘条采用电动传送平台正（反）牵引，到位后卷扬机单控冷拉调直，I级钢筋冷拉伸长率≤2%。

     （2）钢筋连接：采用闪光对焊。

     （3）钢筋切断：槽钢切口横加挡板，固定于台架上控制下料长度，切断机下料。

     （4）钢筋弯曲：弯筋机弯制成型。

    采用操作平台大样图控制成型质量。

     （5）定位网制作：∠50mm×50 mm×4 mm焊制模具。

    φ8mm钢筋电焊成型，严格控制成型尺寸，保证焊接牢固，确保张拉管道定位准确无误。

     （6）主体钢筋骨架绑扎与安装： 主体钢筋在自制的绑扎台座（见图2）上整体绑扎成型。

    台座基础高340 mm，上部100 mm为C10混凝土，并预埋铁件以固定角钢及钢管；下部四周砖砌三七墙，中间为素填土夯实。

     台座顶面横向每2米设横向角钢（∠75×50×6）长300mm，设通长纵向角钢（∠50×6）并按箍筋位置开口以合页连接于固定角钢上；钢筋绑扎时将角钢翻上以槽口控制箍筋的位置，钢筋笼吊移时将角钢翻下在两根横向角钢之间位置设φ48长200mm的插管，插管位置避开纵筋及横筋；绑扎主体钢筋时，插管上插内径φ50mm钢管，钢管长2219mm，上按纵筋间距开孔插φ8mm短筋以控制纵筋的高度。

     主体钢筋绑扎完毕后用龙门吊和钢筋吊架整体吊装就位，钢筋骨架（见图3）采用钢管φ114×4作纵上弦并在吊点两侧局部加固，4根φ60×4做下弦，∠40×4做纵腹杆，两端1/4长度处设吊点，吊点下以∠40×4做下平纵联，∠50×4做横向受力下弦杆；以φ14圆钢上部挂于桁架上，下部挂于主体钢筋笼下部，吊钩间距不大于1米，以Q=10T、Lp=16m龙门吊吊装至生产台座就位。

     （7）支座板的制作及安装：支座板面板严格控制平整度及几何尺寸，每米平整度≤1㎜，边长允许误差－3～0mm；支座板在定型工装上焊接加工，确保下料精度。

     
5.2.2制孔 （1）胶管及接头： 制孔采用外径φ80mm的高强胶棒，内穿1根Φ15.24mm钢绞线作芯筋增加胶棒刚度。

    跨中处一侧芯筋应穿入另一侧胶棒不小于100mm，外用塑料薄膜包裹2-3层，细铅丝绑扎，并辅以短钢筋绑在外侧，避免胶管接头错位。

     （2）管道定位： 采用定位网法控制管道坐标，每60cm一个，定位网采用中心线控制法安装，主体钢筋就位后，将胶棒穿入设计位置，预留芯管在任何方向的偏差：跨中4米范围内≤4mm，其余部位≤6mm。

    在内模推进就位之前，全面检查管道位置。

     （3）拔管： 梁体混凝土灌注完毕后6-8小时（混凝土强度达4-8Mpa），开始拔管，具体时间视当时气温而定，拔管的先后顺序把与混凝土灌注顺序相同，每次拔管不得超过三根。

    拔管作业可采用龙门吊、地笼、定滑轮、钢丝绳等设备及工具。

     5.2.3备的安装与拆除 外模采用整体有轨移动模式，通过下部走行转向轮的升降、转向及外力牵引来实现纵横向移动；通过两组5t倒链对外模横向拖拉实现立拆模；通过底模端头设置定位卡，底模两侧安放元宝垫实现模板位置准确。

     内模采用半自动化液压系统模式，分为上下两部分：上半部分为全自动液压式，下半部分为人工拼装式；上半部分分成内顶模、上角模，中间为铰接，设置收缩用的斜向油缸，升降用的竖向油缸，整体支撑于走行架上；下半部分模板通过横撑支撑于走行架上（见图4）。

    走行架安有走行轮，与钢轨、钢轨支撑架、梁内支撑预埋件组成内模的走行系统。

        （1）模板安装： 支立外模，外模及底模接缝胶条清理合格后，在台座两侧用于下部支撑的混凝土垫座上放置下部支撑（元宝垫）并使其处于工作状态；将外模下部可升降万向走行轮升起使模板整体升高并使走行轮对正横向钢轨方向；将两台5t倒链连结于外模两端，倒链的另一端连接于外模另一侧的钢轨上，人工同步拉动倒链使外模靠于底模侧面；在即将靠近底模侧面时，检查外模的纵向位置，确认合格后继续拉动外模靠拢底模侧面。

    旋转走行轮螺母使外模下部座于下部支撑顶面，在外模下部下拉杆孔穿入下拉杆并固定于底模侧面槽钢下拉杆固定孔上。

     

     主体钢筋及桥面钢筋绑扎就位后，通过外模下部竖肋处的可调托座和上部横向拉杆调整外模的垂直度。

     

     支立端模，主体钢筋就位后，先安装端模下部分，待内模推进主体钢筋笼后，再安装端模上半部分，安装前应先将成孔胶棒端部穿入端部上相应预留孔中，胶棒与端模孔间隙用海绵条塞紧。

     

     支立内模，在安装端模下部分的同时，就可以在钢筋内部按设计位置放置梁内支撑预埋件、钢轨支撑架、内模走行钢轨，沿内模走行轨将内模下角模推入按次序放置于主体钢筋下角相应位置；将内模上半部分及走行架推入钢筋笼中；竖向油缸进油，内模上升至设计正确位置，而后斜向油缸进油，使内上角模伸张到正确位置。

    最后人工逐块安装下角模栓结于上角模上，以纵撑、横撑、斜撑支撑于内模走行架上，全面检查内模各部分尺寸及连接，合格后将液压设备保压，同时，安装端隔板模板。

     （2）模板拆除： 当混凝土强度达到设计强度的50％，梁体混凝土表面与环境温差及箱梁腹板内外侧混凝土温差均不大于15℃时开始拆模。

     先拆除端部上部，以Q=10T 、Lp=16m龙门吊人工配合拆除。

    升起外模下部万向走行轮，将外模上部拉杆下部拉杆及和端模下部连接螺栓拆除，将外侧模下部稳定可调托座取出，降下外模下部支撑，此时外模重力通过外模下部万向走行轮作用于横向钢轨上。

    在外模两端1/4长度处下部设两组横向倒链，同步向外拉动外模下部，实现模板横移。

        在纵横钢轨交叉处置入交叉转向机构，方向对正横向钢轨方向。

        继续以倒链拉动外模，当转行轮外移至转向机构之上时，用钢棒使走行轮带动转向机构旋转90度，方向对正纵向钢轨方向。

    用卷扬机拉动外模纵移至下一生产台座。

        端模上部拆除后，人工自梁两端对称向跨中拆除内模下部分纵带、横撑、斜撑及下角模，并放置于梁内下导角处以不影响内模上部的收缩为宜。

        内模斜向油缸回油回缩300mm使上角模收缩，竖向油缸回油使内顶模带动上角模整体下降250mm，检查收缩到位后，人工将内模沿内模支撑走行轨推出箱梁腹腔；然后沿内模走行轨将下角模逐块推出梁体，按顺序存放并以备再次使用，最后将走行轨、支撑架拆除并拖出梁体。

     5.2.4混凝土灌注：（生产区断面见图5） （1）混凝土拌制：采用阜新生产的HZS50B2-X型自动计量拌和楼两台。

    梁体混凝土设计强度等级C50，水泥采用唐山冀东强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥，砂、石采用当地地材，减水剂为平顶山NF-2型，混凝土理论配合比为1：1.493：2.330：0.35，混凝土出料口坍落度100~140mm. （2）混凝土运输：采用长沙三一重工厂生产的HBT50C型拖拉式混凝土输送泵，坍落度允许偏差±30 mm，夏季气温过高时输送管道采取草袋覆盖隔热措施。

     （3）混凝土布料：采用HG12布料杆配出料软管，人工拖移进行混凝土灌注。

       （4）混凝土灌注方案（见图6） 

     混凝土灌注采用大循环水平分层灌注法，分层厚度30cm左右，灌注顺序：先从一侧腹板一端开始，依次向前推进，灌完一侧再从另一侧开始，依次循环。

    灌注底板混凝土时，采用附着式振动器辅以插入式振动器，使两侧腹板混凝土靠振动力、自重力流入底板，此时人工进入箱内以插入式振动棒振动底板混凝土，保证底板混凝土密实程度及大致数量，底板灌注完约45分钟，腹板灌注90㎝高后，底板混凝土丧失一定流动性，开始对底板进行第一次找平，超高部分混凝土人工铲除，不足部分由内模顶板预留孔灌入。

    最后，人工压光抹平，底板厚度一定要以两侧下角模底以及内模走行轨为准，以防底板过薄或过厚。

    底板灌注完成后应立即对腹板灌注，不留间歇时间。

    在腹板混凝土灌注时，一定要严格分层，上下层混凝土间歇时间不超过下层混凝土初凝时间；振动方式全部以插入式振动器为主，在振动过程中严格布振间距及快插慢拔、振动时间的要求，随后以30型振动棒沿保护层混凝土插入，清除表面气泡，采取此振动方法之后，有效地改善了梁体表面施工缝的问题。

    最后，在自一端全面灌注桥面混凝土，人工插入式推动振动器振动之后先用角钢推出设计流水坡，再用木抹子初步抹平，待混凝土丧失部分流动性后，进行二次压光抹平，形成桥面流水坡。

     （5）梁体混凝土养护： 混凝土灌注完毕后即用帆布围盖，早期蒸养跟踪养护，以2吨锅炉供汽，管道直接接入梁体腹腔内，用压力方式温度表测定梁内及蓬内温度。

    依据混凝土凝结硬化原理，蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。

     蒸汽养护的混凝土在灌注4~6小时后开始通蒸汽加温，升温速度每小时不得大于10℃，恒温约25小时左右，温度应控制在50℃以下，降温速度不得大于每小时10℃。

     温度表在梁两端各设一处，跨中两侧腹板各设一处。

    恒温每2小时测温一次，升、降温每1小时测定一次，并作好详细的温度记录，根据实测温度确定蒸汽放入量，以调节内温来加速混凝土硬化，提高混凝土早期强度。

    蒸养的时间根据室外气温的高低以及梁体的强度的增长快慢等因素适当缩短或延长。

     当梁体表面温度与环境温度之差在15℃以下时，可以拆模。

    拆模后，洒水养护14天，洒水次数以使混凝土表面潮湿为宜。

    一般白天每2小时，夜间每4小时洒水一次。

    夏季气温较高时，应增加洒水次数；当室外温度低于5℃时，不得洒水。

     5.2.5张拉工艺 （1）制束：在钢绞线下料平台上，以预埋槽钢切口标识下料长度，用砂轮切割机切断钢绞线后平放，并用绑丝每1.5m绑一道（按设计图纸9股为一束）。

     （2）穿束：清除支撑锚垫板上残留砂浆并修正管口，人工抬运穿入钢绞线。

    抬运支点间距﹤3.0m，端部悬出长度﹤1.5 m。

     （3）张拉：采用拉锚式张拉体系，AM15-9群锚，YBZ10/49电动油泵，YQC250型穿心式千斤顶张拉，配以0.4级精密压力表监控。

    分初张拉和终张拉两阶段完成。

     张拉顺序：（见图7以及表1所示）。

         表1  张拉顺序及控制应力表 张拉阶段 张拉顺序 钢束编号 控制应力 一期 1 2N4 0.588Rjy 2 2N1C 3 2N2 二期 1 2N1b 0.72Ry 2 2N1c 0.78 Rjy 3 2N3 0.72 Rjy 4 2N4 5 2N2 6 2N1a 0.68 Rjy 

    

    

    

      张拉程序：0→初应力（0.10σk）→σk（静停5分钟，测伸长值）→锚固。

     张拉操作工艺：安装锚具，带好夹片之后，将钢绞线从千斤顶中心穿过，张拉时，当钢绞线的初始应力达到0.1σk到时停止供油。

    检查夹片情况完好后，画线作标记。

     张拉时按两侧同步对称分级张拉，张拉级数分10%σk，40%σk，70%σk，100%σk四级，张拉至设计控制应力（见上表一）时，静停5分钟，测量100%σk时钢绞线伸长值和锚夹片外露量。

    然后回油整机复位，进行下一束张拉。

     张拉注意事项： 按设计张拉力，复核钢绞线伸长值，若其差超过±6%，应查明原因。

    当对位的两端压力表数值相差大于1.5Mpa时，两端应同时停机，卸荷后同时更换油表，重新张拉。

     张拉应符合下列要求： 钢绞线的实际张拉伸长值与理论伸长值差值不超过±6%。

    断、滑丝数量不超过预应筋总数的0.5%，并不得位于梁体的同一侧，且一束内断丝数量不得超过一丝。

     张拉千斤顶的校正系数≯1.05，校正周期不超过一个月。

     油压表校正不超过一周。

     5.2.6移梁 每榀24m箱梁自重251.8吨。

    初张拉完毕后，在梁四支座位置放置4台YT1960型千斤顶平衡将梁顶起，顶起高度约200mm。

    将自制的过梁轨在梁的两端一定位置处放入梁底，其中一端与存梁台座滑梁轨相接，过梁轨上摆放滑梁板，之后四台千斤顶同时缓慢回油，将梁体落在滑梁轨上（在梁底与轨顶之间放入滑梁板）。

    安装过梁轨下支撑活动粱。

    钢轨用鱼尾板连接，轨缝用电焊焊平并用砂轮磨光。

     在梁前进方向存梁台座滑梁轨上固定30T行程1米水平千斤顶，在梁底放置固定受力装置，以Φ15.24mm单根钢绞线相连，两侧同步启动千斤顶，拉动梁体移动，达到行程后，重新固定钢绞线，直至滑梁就位。

    短距离亦可采用千斤顶后置顶推梁。

     5.2.7压浆： 终张拉完毕后，用环氧树脂涂封锚具，并用砂轮切割机切除外露钢绞线。

    压浆采用一次压浆工艺。

    以UJW-200灰浆搅拌机搅拌水泥浆，UB3灰浆泵压浆，水泥采用强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥，水灰比≯0.4。

    当一端压浆另一端冒出浓浆后，关闭出浆阀，保压0.6～0.7Mpa约1～2分钟。

    压浆顺序自下往上进行，一榀箱梁一次性连续压完。

     5.2.8封端 将锚穴处混凝土凿毛，涂聚氨酯防水涂料；封端混凝土采用梁体灌注同标号混凝土，人工插捣密实，外压平抹光，并洒水养护7天。

     5.2.9防保层 （1）防水层：采用TQF-I型防水层首先处理桥面基层、内外边墙和端边墙内侧，使其平整，无凹凸不平，蜂窝麻面，浮渣、浮灰、油污等。

    保证基面干燥合格后，拌制聚氨酯防水涂料，搅拌时间约3～5分钟，并搅拌至混合液发出黑亮，然后将搅拌均匀的防水涂料从挡渣墙一侧的一端开始，倒出防水涂料，按涂刷宽度约90cm用刮板往另 一端涂刷；防水涂料应涂刷均匀，不得漏刷，一边涂刷一边铺设氯化聚乙烯防水卷材；防水涂料应涂刷均匀，防水卷材应推压平整，无翘起，无空鼓。

    防水卷材纵、横向搭接粘贴宽度≮8cm，防水涂料厚度为1.5mm；封边、封角作业应同步进行，不需另外拌料。

    防水层铺设完24小时后方可进行保护层施工。

     （2）保护层： 采用聚丙烯纤维网混凝土保护层，混凝土强度采用C40级。

    纤维网掺量为标准袋2袋/m3 将石子、沙子、水泥倒入搅拌机搅拌约1分钟，然后加入水、减水剂及纸袋包装好的纤维网，混合搅拌5～8分钟。

    随后将搅拌好的纤维混凝土铺设在梁体防水层上，平板振动器振动密实，先用木抹子刮平，稍稍失去流动性后，二次抹平压光，然后薄膜覆盖养护24小时。

    纤维网混凝土厚度约37.5mm.每隔4米用木板断缝，混凝土施工完毕后，以聚氨酯防水涂料填塞断缝。

    同时洒水养护7天。

     6机具设备：（见表2）