5-2-客运专线预制箱梁施工技术

客运专线混凝土预制箱梁施工关键技术主讲:李小珍教授[e-mail]西南交通大学桥梁结构振动研究室内容提要•一、预制箱梁设计技术标准•二、预制箱梁施工准备工作•三、后张法预应力混凝土箱梁预制•四、预制箱梁常用运架设备•五、预制箱梁架设•一、预制箱梁设计技术标准(略)二、预制箱梁施工准备工作（一）制梁场规划（二）预制梁场设置（三）施工设备选型（四）箱梁试预制及参数试验（1）预制梁场总体规划1）预制梁场的设置数量主要根据桥梁分布情况、运梁车运梁速度、运梁半径、架梁速度、箱梁上线方式、建设总工期等因素综合考虑确定。2）预制梁场应设于箱梁相对集中地段。3）贯彻保护农田的原则，减少对耕地的破坏。4）梁场选址应结合现场实际情况综合谋划。根据客运专线桥梁所处的地形地貌条件，箱梁上线方式应以提梁上桥方式为主，便道、路基上桥方式为辅。二、预制箱梁施工准备工作（一）制梁场规划（2）预制梁场设置原则1）预制梁场根据现场地质、地形情况优化布置，以尽量减少拆迁、少占耕地、减少临时工程量为原则。2）梁场规划需按业主要求规划。并根据箱梁的生产工艺、外型尺寸、制梁、存梁数量，确定梁场的规模，并综合考虑场区道路、作业空间等因素，优化布置场地。3）采用提升设备垂直运梁上桥的预制梁场设置于平坦地段，存梁台位设于桥址边。二、预制箱梁施工准备工作（一）制梁场规划（2）预制梁场设置原则4）预制梁场台座布置形式，可分为纵列式和横列式。5）存梁台座数量根据生产效率、箱梁工艺及预存箱梁数量确定。二、预制箱梁施工准备工作（一）制梁场规划预制梁场一角预制梁场主要由生产区、生产辅助区、办公生活区三大部分组成。预制梁场地基处理包括：制梁、存梁台座地基处理提梁机、提梁站地基处理龙门吊轨道地基处理场地硬化处理运梁便道、运输便道地基处理二、预制箱梁施工准备工作（二）预制梁场设置台座有两种布置方式：纵列式和横列式。纵列式布置方式是台座的长度方向顺线路走向，横列式台座的长度方向垂直于线路走向。横列式布置的箱梁上桥前需水平旋转90°，运梁车需调头。二、预制箱梁施工准备工作（二）预制梁场设置预制梁场布置图梁场轨道包括提梁机轨道和龙门吊轨道，轨道设置包括基础、轨道梁及钢轨。轨道设置按照复合地基梁计算内力，地基承载力按照复合地基理论计算。自定义移动荷载施加外力。轨道基础要求：轨道基础压实度90%。轨道梁要求：C40混凝土浇注。钢轨、轨枕的规格及辅助材料：钢轨采用P50，不使用轨枕，钢轨与轨道梁之间用橡胶减震，厚度为10mm。二、预制箱梁施工准备工作（二）预制梁场设置混凝土拌合站布置应合理规划，以注重工作效率、节约土地为原则。混凝土拌合站根据功能和种类可分为三大部分：混凝土搅拌运输区、水泥存放区、砂石料存放区。二、预制箱梁施工准备工作（二）预制梁场设置微机控制高性能混凝土拌和站混凝土浇筑完毕后采用养护棚罩封闭梁体，并输入蒸汽控制梁体周围的湿度和温度。蒸汽养护系统设置应经过热工计算，设置锅炉和蒸汽管路，满足预制箱梁生产能力的需要。蒸养系统控制采用全电脑温度自动控制系统。二、预制箱梁施工准备工作（二）预制梁场设置蒸养管道布置图（1）预制箱梁设备预制箱梁混凝土采取全自动拌合站拌合，混凝土运输车配合混凝土输送泵与布料机泵送混凝土入模。考虑设备备用及实际工作效率，每一个梁场至少应设2套生产效率不少于120m3/h的混凝土自动计量拌合设备，并相应配置2～4台输送能力均为80m3/h的拖式混凝土输送泵及2～4台布料机（臂长不小于15m，电驱动为佳），布料机与输送泵按1：1配置。箱梁外模宜为开合式钢模板，内模为可牵引（或自行）液压钢模板。制梁模板采用钢模板，内、外模数量与制梁台座的比例按照1：1或1：2考虑。二、预制箱梁施工准备工作（三）施工设备选型（2）移梁设备目前出梁方法主要有两种：滑移台车横移法和提梁机提吊法，其中提梁机又分为轮轨式和轮胎式两种形式（提梁机可采用一台900t提梁机或采用两台450t提梁机）。（3）运梁设备预制箱梁运输采用900t轮胎式运梁车或运架一体机运输。运梁、架梁分开进行，架设进度快，可平行作业，效率高。（4）架梁设备架梁设备采用900t架桥机，架桥机分为导梁式架桥机、步履式架桥机和运架一体式架桥机。导梁式架桥机又分为上导梁式和下导梁式。二、预制箱梁施工准备工作（三）施工设备选型预制箱梁批量生产前，应进行箱梁试预制。箱梁试预制应从技术准备工作开始，目的是为了保证箱梁施工过程中各种工艺的可靠性，确定箱梁的标准化生产程序及箱梁施工工艺各项参数，确保箱梁静载弯曲抗裂性及静活载挠度满足相应规范要求。二、预制箱梁施工准备工作（四）箱梁试预制及参数试验（1）技术参数依据1）混凝土强度和梁体弹性模量试验方法（GB/T50081—2002）2）混凝土抗冻性和抗渗性试验方法（GBJ82—85）3）混凝土抗氯离子渗透性试验方法（ASTMCl202—97）4）客运专线高性能混凝土暂行技术条件附录D混凝土抗裂性试验方法（科技基[2005]101号）5）混凝土护筋性试验方法（GB8076—97）6）混凝土抗碱-骨料反应试验方法（TB/T2922.5—2002）7）骨料碱活性试验方法（TB/T2922.1、TB/T2922.3或TB/T2922.5）8）客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件（铁科技[2004]120号）9）静载弯曲抗裂性及挠度试验方法（TB/T2092）二、预制箱梁施工准备工作（四）箱梁试预制及参数试验应进行以下几种参数试验：材料试验检验按照预制场条件进行混凝土灌筑试验孔道及锚口摩阻试验并调整预应力终张拉值对箱梁进行静载预压试验箱梁质量检验二、预制箱梁施工准备工作（四）箱梁试预制及参数试验三、后张法预应力混凝土箱梁预制（一）箱梁预制总体技术要求（二）施工工艺流程（三）模板选型、加工、拼装及拆除（四）钢筋加工、钢筋骨架制作及安装（五）箱梁混凝土施工（六）预应力施工、管道压浆及封端（七）移梁及存梁1）原材料应有供应商提供的出厂检验合格证书或质量检测报告，并应按有关检验项目、检验批次，严格实施进场检验。2）预制箱梁均采用新制钢模，模板强度、刚度及稳定性符合设计要求，以刚度控制为主，确保模板在倒用、运输过程中不发生超过容许的变形。3）箱梁底腹板钢筋笼、桥面钢筋笼均必须在专用绑扎胎具上进行绑扎成型，整体吊装。4）预制梁应按有关部门批准的图纸及技术条件制造，预制梁采用的高性能混凝土应符合《客运专线高性能混凝土施工细则》的要求。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（一）箱梁预制总体技术要求5）各单位应根据不同结构部位、浇注量等，制定包括设备、机具、劳动力组织、混凝土供应方式、现场质量检查方法、混凝土浇注流程等各项措施，经监理审核、业主批准后实施，确保混凝土各项参数满足高性能混凝土的要求。6）箱梁浇筑：当采用混凝土输送泵运输混凝土时，直接泵送混凝土浇筑，布料杆布料。当采用混凝土输送车运送混凝土时，将混凝土运送至布置于箱梁附近的混凝土泵处，再由混凝土输送泵和布料杆一次浇筑。每片箱梁浇筑时间应控制在6h内完成。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（一）箱梁预制总体技术要求7）梁体混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖养护罩，静停4小时，然后采用蒸汽养护，蒸汽养护时梁体芯部混凝土温度不宜超过60℃，个别最高不得大于65℃。恒温时蒸汽温度不宜超过45℃，升降温速度不大于10℃/h。蒸养期间及撤除保温措施时，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不宜超过15℃。蒸养结束后立即进入自然养护，时间不少于7d。8）当箱梁混凝土强度达到设计强度的80%并且弹性模量达到设计要求后，即可进行早期部分张拉。在梁体混凝土强度达到设计强度的100%且弹性模量都达100%时，混凝土龄期满足10d方能进行终张拉。为使梁体不发生早期裂缝，应在混凝土强度达到50%～60%时拆除内模、端模，外模松开不移的情况下按设计要求张拉部分预应力束，张拉值应由设计单位提供。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（一）箱梁预制总体技术要求9）预制梁在制梁场内运输、起落梁和出场装运、落梁均应采用联动液压装置或三点平面支撑方式，运输和存梁时均应保证每支点实际反力与四个支点的反力平均值相差不超过±5％或四个支点不平整量不大于2mm。10）预制梁伸缩器采用后安装方式，较易控制相邻预埋件高差，但如在冬季施工时局部现浇混凝土质量很难得到保证，且新旧混凝土接缝质量不容易控制，建议预制箱梁同时预埋安装。故根据架设工期，安排在冬季架设的预制梁，在箱梁预制时应提前安装桥梁伸缩缝装置预埋件；11）预制梁架设后，与相邻预制梁端的桥面高差不应大于10mm，支点处桥面标高误差应在+0～-20mm。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（一）箱梁预制总体技术要求三、后张法预应力混凝土箱梁预制（二）施工工艺流程箱梁预制工艺流程主要包括：模板制作及安装钢筋制作与绑扎安装混凝土浇筑与养护钢绞线制作与张拉孔道压浆封锚箱梁预制工艺流程图（1）模板选型模板选型按照以下要求：1）制梁模型板采用钢模板，内、外模数量与制梁台座的比例按照1：1或1：2考虑。2）钢模板应具有足够的刚度、强度和稳定性，应能保证梁体各部形状、尺寸及预埋件的准确位置，且具有能经数次反复使用不致产生影响梁体外形尺寸的缺陷。3）钢模板由侧模、内模、底模和端模组成。内模、侧模可由整体或拼装式钢模板组成，并应配有相应的安装、拆卸装置。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（三）模板选型、加工、拼装及拆除（1）模板选型模板选型按照以下要求：4）底模与侧模的连接可采用螺杆、铁楔或其它措施紧固，应确保安装准确及操作简便，确保侧模在震动力的作用下不致上浮。5）模板的全长及跨度应考虑预设反拱度和预留压缩量，制作模板时，侧模底部与底模相对应部分应配套综合考虑。6）支撑底模的混凝土基础不均匀沉降值与底模变形值之和不得大于2mm/m。7）侧模上附着式振动器的安装底座应交错布置，安设牢固。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（三）模板选型、加工、拼装及拆除（1）模板选型---内模对于箱梁，箱室截面尺寸一般变化大，内模的装拆困难。为提高工效，确保质量，施工方便，兼顾成本，采用液压式和拼装式两种内模。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（三）模板选型、加工、拼装及拆除液压式内模和拼装式内模（1）模板选型---内模液压式内模采用液压收缩分段或不分段的整体抽拔方式。其优点是钢模整体性好，整体刚度大，表面平整光洁，支模和拆模时可一次整体完成，省时省力。其缺点是由于安装精度高，加工制造困难，用钢量大，使用维修难度大，模板投资大，其箱体内油顶设置多，难以保持同步运动，因而易变形，模板变形后难以修复。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（三）模板选型、加工、拼装及拆除（1）模板选型---内模拼装式内模加工方便，用料少且造价低，便于梁型转换，拼装时不占用制梁台座，容易维修，但拆装费时耗工。建议采用全自动化液压整体内模，设计通过在箱梁底板泄水孔处设拉杆将内模纵向主梁与底模横梁连接，有效控制内模上浮。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（三）模板选型、加工、拼装及拆除（1）模板选型---底模为达到底模板刚度大且能受力均匀的要求，模板由12mm厚的钢板与槽钢格子梁组成整体焊接结构。铺设在支承于条形混凝土基础的工字形底横梁上，三点支撑的工字形底横梁与混凝土地基有效地结合成整体，既增加了底模的刚度，也增加了混凝土地基的横向刚度，节约了钢材的用量。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（三）模板选型、加工、拼装及拆除（1）模板选型---侧模将悬臂板底模与侧模板设计为刚度较大的整体结构，面板由面板加劲槽钢、面板加劲立带加强，上翼悬臂板底模外侧设置侧模立腿，使侧模上翼的悬臂受力转化为简支受力。三、后张法预应力混凝土箱梁预制（三）模板选型、加工、拼装及拆除侧模支承结构图（1）模板选型---端模箱梁端模一般顶、底板和腹板均较薄，并且预应力束布置较多，