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1、京沪高速铁路 900T双线整孔后张法预应力混凝土简支箱梁施工要点王焕强韩凤林孙强李元(中国水电集团京沪高铁三标段三工区七局)摘要:本文结合京沪高速铁路长清制梁场900T 双线整孔后张法预应力混凝土简支箱梁地施工过程,简要论述三项关键工序、高性能混凝土耐久性指标地保证措施、减小箱梁后期徐变地相关施工措施及注意地要点, 以确保满足高速铁路运营地安全性、高速度、高平顺性和舒适度.关键词:高速铁路;后张法;预应力;箱梁1 概述京沪高速铁路正线全长1318Km,桥梁占正线长度80%以上 . 桥梁施工大量采用32、24m 双线单箱单室整孔后张法预应力混凝土简支箱梁, 采用高性能混凝土结构设计使用年限为10
2、0 年 . 采用“ ZK 标准活载”即0.8UIC (国际铁路联盟标准活载), 桥梁设计速度目标值是300 350km h. 要求桥梁整体刚度满足机车行车地安全性、平稳性以及旅客地乘坐舒适性.支座中心线孔风通×)角侧径外孔水泄)角倒(图 1-1 :通桥( 2008 ) 2322A- 概图(适用 CRTS-型板)其中 32m双线整孔单箱单室等高度截面箱梁, 全长 32.6m, 梁宽 12.0 m,梁高 3.05m, 底宽混凝土 334.71m3, 梁体重 836.8T. 梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚. 例如跨度31.5m 简支箱梁截面尺寸如图1-1 所示 .具体参见:时速 350
3、 公里客运专线铁路无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(预制、双线、跨度 32m) 通桥( 2008) 2322A- .虽然该梁型具有刚度大、抗冲击力强、稳定性好、噪声小、便于维护保养等优点, 但同时也具有结构复杂、工艺新颖、技术含量高、自身体积大、重量重、宽跨比大等特点. 因此 , 这种箱梁地预制1 / 7难度较大 , 具有新材料使用广、新技术要求高、施工复杂地特点. 我公司长清制梁场在京沪高速铁路施工中负责799 榀 ( 其中 739 榀 32 m、60 榀 24 m) 箱梁预制工作 . 本文简要介绍长清制梁场地箱梁预制施工关键工序地施工要点, 以期抛砖引玉 , 供大家参考 .2 箱梁预制工
4、艺2 1 预制工艺流程后张法预应力混凝土简支箱梁地预制工艺流程见图2-1 :底腹板钢筋绑扎、报验原材料进场、检验顶板钢筋绑扎、报验混凝土准备钢绞线检验、 下料钢绞线穿束箱梁横移准备真空压浆设备准备底模、外模安装报验支座、防落梁预埋件安装底腹板钢筋吊装入模管道坐标及保护层调整内模安装、端模安装端模、内模修整顶板钢筋吊装入模钢筋、模板报检箱梁混凝土浇筑混凝土布料机、拖泵混凝土养护拨胶管、孔道清理箱梁端、内模拆除预应力束预、初张拉900t 搬梁机起吊、横移箱梁箱梁终张拉张拉设备准备真空辅助压浆真空压浆材料准备箱梁交库存放2 / 7预制箱梁施工工艺流程图2.2 箱梁预制关键工艺1)混凝土灌筑工艺混凝土
5、地浇筑采用连续浇筑、一次成型, 浇筑时时间不宜超过6h;由实验室对混凝土拌和物进行坍落度损失实验, 根据多次实验结果,确定混凝土拌和物地滞留时限和间隔时限(上下两层混凝土) .滞留时限确定为45 min, 间隔时限亦为1 小时 , 在上下两层混凝土浇筑时 , 尽量压缩其间隔时间 , 避免因时间过长 , 造成混凝土表面出现条状色差 .区 域 5m两侧对称进行浇筑c区 域 4区 域 409mc区 域 2区 域 208m区 域 3c07区域1区域1第5区域第4区域第2区域1、3区域图 2-2 箱梁浇筑示意图灌筑总地顺序为“先底腹板倒角、再下腹板、再底板、再上腹板、最后顶板”;总地原则为“由一端向另一
6、端进行、左右对称、斜向分段、水平分层”. 当浇筑至距另一梁端6 8m时 , 由另一梁端开始向回浇筑, 然后合拢 . 用 2 台 HG18型布料机对称布料、连续浇筑, 以水平分层地工艺左右对称进行 , 前后两层混凝土地间隔时间不得超过1 小时 . 混凝土拌和物入模前进行含气量地测定, 含气量控制在 2%4%,混凝土入模前测定模板温度, 并作好记录及调整. 模板温度控制在5 35 , 混凝土拌和物入模温度控制在5 30 . 混凝土地振捣以插入式振捣为主, 以高频侧振为辅. 腹板混凝土浇筑时在桥面钢筋腹板顶部两侧铺竹胶板, 防止混凝土洒落其他部位及污染桥面.浇筑底腹板倒角处混凝土, 也就是从底模往上
7、0cm 70cm 部分混凝土 , 采用插入式振动棒捣固密实 , 高频振捣器辅助振捣. 第 1 区域从一端向另一端浇筑24m远 , 留下约 1/3 地底腹板倒角等第2 区域下料时浇筑 . 为了保证支座板处混凝土振捣密实, 在端模上开孔对支座板处进行振捣, 并且在支座下面地底模下方安置附着式振捣器加强振捣.2)预应力张拉工艺京沪高速铁路采用CRTS-型板式无砟轨道, 预应力钢束布置按二期恒载120 140kN/m、 140160kN/m、160 180kN/m 三档进行设计、施工. 因此每榀箱梁地预施加应力必须根据此箱梁实际所处线路桩号位置地综合情况进行应力调整, 以满足箱梁地刚度及抗裂性地要求.
8、 并且须通过铁道部质检中心或者铁科院实验确定由于梁场地生产工艺和产品不同引起地管道、锚口、喇叭口等瞬时摩阻引起地预应力损失值, 根据实测数据, 报请中铁咨询设计院由设计人员对预应力束张拉值进行调整, 以3 / 7保证各束预应力值符合设计要求.长清制梁场预应力作业按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行. 张拉前清除管道内杂物及积水.带模预张拉 , 混凝土强度达到设计强度地 60%,内模板松开 , 不对梁体压缩造成阻碍 . 箱梁终张后需实测弹性上拱度 , 实测弹性上拱值不大于 1.05 倍地设计计算值 , 终张拉 30d 后实测上拱值在± L/3000(L 为梁跨度 ).3)真空压浆工艺张
9、拉完成后 , 切割钢绞线后外露40 50mm清除锚座面、密封槽及装配螺孔内地水泥浆密封锚头压浆前准备工作抽真空及配置浆液压浆停抽真空和保压工后清理封锚.压浆设备采用吴桥县山泉建筑机械厂生产地GSZ700型压浆台车 (配备吴桥县山泉建筑机械厂生产地 MBV80型预应力用水环真空泵, 负压能达0.097MPa、 SQG45A灌浆泵) 和无锡华群机械有限公司生产地JS-300 型自动压浆台车. 水泥浆外加剂采用北京巨通物流有限公司生产地TK-G- 型管道压浆剂 . 压浆用水泥为PO42.5 硅酸盐水泥 .本梁场理论压浆配合比:水泥:压浆料=9: 1;各种材料地称量以质量计, 精确到1%,性能符合铁路
10、后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件(TB/T3192-2008 )要求 .3高性能混凝土耐久性指标地保证措施3 1 原材料检验长清制梁场为确保箱梁100 年使用寿命 , 保证高性能混凝土地耐久性, 严格进行混凝土材料地选定 , 并结合济南站泰山站段T2 环境 , 要求混凝土地各项耐久性指标均符合客运专线高性能混凝土暂行技术条件 、铁路混凝土耐久性设计暂行规定及其补充文件地各项规定, 并满足客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件地要求. 同时 , 所选用地原材料必须有供应商提供地出厂合格证,梁场实验室根据认证细则要求进行实验检验.3 2 模板制造安装箱梁模板地制造精度、安装精度直接影响到箱梁地
11、结构尺寸, 因此在模板地招标、合同及进场验收均严格执行 客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件表 1 要求 . 严格按照梁型设置预设反拱,长清制梁场32m箱梁采用下式计算:y=17X2/16.32.其次 , 重点对箱梁混凝土地保护层进行监控, 确保完全符合保护层厚度地要求, 尤其注意倒角位置钢筋N44、 N44-1、 N44-2 与模板地间距.3 3 钢筋绑扎由于通桥( 2008 )2322A 型箱梁横向、竖向均为普通钢筋结构, 因此钢筋位置地正确与否直接影响到结构受力性能. 长清制梁场地箱梁钢筋采用了底腹板与顶板分离地绑扎形式, 虽然分别在绑扎胎具上进行分体绑扎地工效速度较快, 但是在顶板钢
12、筋安装入模就位工序上占用时间过多, 并且保护层尺寸控制十分困难, 常常出现倒角钢筋保护层尺寸偏差过大地问题, 因此 , 通过对实际地工艺对比, 建议今后地箱梁钢筋绑扎采取整体式绑扎后滑移进内模地工艺形式.3 4 高性能混凝土地浇筑浇筑过程中注意混凝土地工作性能、模板温度、混凝土入模温度、塌落度、扩展度、泌水率等现场实验检测工程, 并作强度及弹模试件.桥面混凝土施工是箱梁混凝土灌注地最后工序, 京沪高速铁路采用通桥(2008)2322A 型箱梁桥面为 6 面坡 , 并且由于该梁适用CRTS-型轨道板 , 桥面连接套筒144 个, 并且预留剪力齿槽、侧向挡块、桥面加高台 , 梁面平整度及坡度控制复
13、杂, 因此需要严格控制梁面处理施工地质量, 采用坡度工装 ,4 / 7同时注意边整平边覆盖, 避免因失水过快造成桥面高性能混凝土开裂.3 5 拆模混凝土强度、温度控制900T 高速铁路箱梁拆模前有严格地要求, 首先混凝土地强度达到60%以上 , 梁体地混凝土芯部与表层、箱内与箱外、 表层与环境温差不大于15 , 拆除端模后 , 松开内模但不拆除内模即进行预张拉,此时注意两个梁端内模空腔必须做到挡风隔离严禁空气对流穿膛, 待梁体进行初张拉后立即移出内模 , 在拆除内模地过程中注意操作正确 , 确保梁体棱角完整 . 并采用 900T 搬梁机移梁出制梁台座至存梁台座 .需要注意济南地区秋冬及初春早晚
14、气温急剧变化时候不宜贸然拆模 . 3 6 箱梁预应力施工控制后张法预应力混凝土预制梁张拉施工具体工艺要点见前文所述, 需要强调地是为确保梁体地耐久性 , 预应力终张拉地条件除了弹模和强度外, 要求龄期必须大于10 天 . 其次是 , 京沪高速铁路地900T 箱梁分直线无声屏障、直线有声屏障、曲线无声屏障、曲线有声屏障4 类梁 , 施加预应力时必须根据线路桥梁表, 结合站前四电专业确定相应梁所承受地相应地不同级别地二期恒载进行调整.3 7 管道压浆材料及工艺控制预应力混凝土简支箱梁终张拉后24 小时到 48 小时之间完成真空辅助管道压浆, 根据铁道部要求,压浆材料必须满足客运专线预应力混凝土预制
15、梁暂行技术条件及铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件 ( TB/T3192-2008 )地要求 .3 8 梁体预埋件地材质要求及精确定位安装根据箱梁设计图纸及暂行技术条件、认证细则要求, 所有进入梁体地预埋件均应位置精确, 预埋钢板平整、预埋钢筋绑扎焊接牢固, 为确保箱梁结构地耐久性, 所有预埋件根据所处位置不同均进行了相应地防腐处理, 即:多元合金共渗或渗锌+封闭层处理(支座预埋件、防落梁预埋件及接触网预埋钢板 1);多元合金共渗+达可乐 +封闭层处理(接触网支柱预埋螺栓基础面以下150mm及外露部分);渗锌处理 (防落梁挡块及除接触网支柱预埋螺栓以外地部件). 在上述部件进入梁体前必须
16、经相关单位检测检验合格后方可使用.3 9 封锚施工控制封锚前必须对锚穴进行凿毛处理, 并利用一端带钩一端带螺纹地短钢筋安装于锚垫板螺栓孔, 与锚穴内钢筋网绑扎在一起, 保证封锚混凝土与梁体连为一体. 封锚后进行防水处理, 梁端底板及腹板地锚穴外侧全部涂刷防水涂料.3 10 桥梁端伸缩缝结合通桥( 2008) 8388A, 京沪高速铁路CRTS-型轨道底座板在梁伸缩缝处连续铺设, 在梁端底座板处不设置挡水台, 梁端防水伸缩缝必须设置在梁面, 因此预制梁时注意预埋伸缩缝型钢, 并确保位置精准 .4 关于控制箱梁后期徐变上拱地施工相关措施京沪高速铁路900T 预应力混凝土简支箱梁截面长期处于预应力偏
17、心受压状态, 下缘预压应力大,上缘预应力为零, 或存在少量地拉应力, 随着时间地变化, 逐渐产生不同地塑性变形. 下缘压缩最大,向上逐渐减小, 故变形后下缘缩短, 上缘伸长 , 因而出现梁体向上拱起, 即徐变上拱 . 箱梁徐变随持荷时间( t-t0)地发展按下式计算:5 / 7tt 00.3(t t0 )H0(t t )1.2 RH18H1501h250 1500100100式中: (t-t0) -徐变随持荷时间地发展系数;(t-t0) -持荷时间(天) ; H -与相对湿度和理论厚度有关地调整系数;RH -大气环境地相对湿度(%);h -构件地理论厚度(mm).其危害直接影响梁上轨面地平整度
18、, 对高速铁路列车行车地安全性和乘坐地舒适性不利. 国内早期梁体徐变普遍偏高, 平均 6cm.部分营运线路曾因此问题导致火车缓行, 并且换梁 . 因此 , 徐变上拱过大将会对铁路安全运营造成极大影响.通过实验对比分析, 在施工控制方面影响徐变上拱地主要因素有:( 1)水灰比和水泥用量水灰比相同 , 徐变变形随水泥用量增多而提高;水泥相同, 徐变变形随水灰比增大而提高.( 2)骨料地力学性能骨料对徐变有约束作用, 不同岩石骨料混凝土使徐变增大地次序为:石灰岩、石英岩、砾石、花岗岩及砂岩 .( 3)施加预应力时梁体地弹性模量徐变上拱地大小取决于施加预应力时梁体地弹性上拱量. 在施加预应力前, 检验
19、混凝土弹性模量.控制预应力调整数值.( 4)施加二期恒载地时间间隔间隔时间越长 , 二期恒载影响越小 .针对上述各方面地因素, 长请制梁场在箱梁预制过程中主要采取了以下减小后期徐变地施工措施:( 1)在满足高性能混凝土强度与和易性条件下, 采用较低地水泥用量和水灰比, 并采用低碱水泥( 0.6%) , 确保混凝土地耐久性.( 2)混凝土骨料 , 选用弹性模量较高地岩石和适当级配, 母岩强度必须达到为C50 地 2 倍以上地抗压强度 . 对骨料进行碱活性实验, 严禁使用碱 - 碳酸盐反应地活性骨料和膨胀率大于0.2%地碱 - 硅酸盐反应地活性骨料.( 3)采用自动化温控系统控制蒸汽养护 , 严格
20、遵守“静停、升温、恒温、降温”四阶段地温度控制要求 .( 4)在对梁体施加预应力前 , 针对预张拉、 初张拉、终张拉三阶段 , 除检验每阶段混凝土强度外 ,同时检查混凝土地弹性模量, 确保弹性模量和强度同时符合要求, 方可进行张拉施工. 张拉作业实行“双控” , 严禁超张拉 .( 5)采取措施有效降低管道摩阻、管道偏差系数. 长清制梁场由于早期实测锚口及喇叭口损失6 / 7为 4.8%, 管道摩阻系数0.6239, 管道偏差系数0.0018, 较设计标准值偏差过大, 后经对预应力定位网片地工艺改进及对抽拔成孔地质量管理控制, 对混凝土地振捣最大限度减少碰撞管道橡胶棒, 对钢筋笼地吊装吊具进行改
21、造, 确保足够刚度避免底腹板钢筋骨架变形导致预应力定位网位置变动过大, 最后在底腹板钢筋吊装入模后再次精调定位网位置, 并拉伸橡胶抽拔棒, 确保线形平顺符合设计地预应力管道坐标地偏差限值.( 6)在满足工期及设计规范地前提下, 尽量推迟终张拉时间, 若 30 天上拱度超限时, 采取吊装或者加载预压措施进行控制. 尽可能适当延长施加二期恒载地时间间隔.5 结语综上所述 , 结合京沪高速铁路长清制梁场地900T 后张法预应力混凝土箱梁地预制施工, 在关于预应力调整、高性能混凝土耐久性指标地保证措施、减小箱梁后期徐变等关键工序中阐述了需要注意地要点及控制方法, 以此确保箱梁结构承担恒载地能力、控制结构线型, 保证高速列车运行地平稳性、舒适性和安全性.参考资料1 铁道第三勘察设计院京沪高速铁路设计暂行规定S 北京:中国铁道出版社,20032 中华人民共和国铁道部铁科技函2004120号客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件S 北京:中国铁道出版社 ,20053 邓运清高速铁路简支箱梁设计研究J 铁道标准设计 ,2004 ( 07): 1251294 王召祜京沪高速铁路桥梁设计 J 铁道科学与工程学报 ,2005 (10): 13 165 中铁十九局集团有限公司铁路客运专线施工与组织M 成都:西南交通大学出版社,20067 / 7
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