高速铁路简支箱梁施工方案

高速铁路简支箱梁施工方案一、前言客运专线铁路（高速铁铬）与我国既有铁路相比，具有速度高、对线路平顺性要求高等特点，要求其下部结构具有较大的抗弯和抗扭刚度，整孔简支箱梁具有受力简单明确、形式简洁、外形美观、抗弯和抗扭刚度大，建成后桥梁养护工作量以及维修少等优点，在许多国家高速铁路建设中得到广泛应用。目前我国客运专线大量采用32m简支箱梁（调跨用24m、20m），并主要采用现场预制、架桥机架设的施工工艺和方法。由于跨度32m简支梁体积大、桥面宽、其预制和架设尚属首次，同时为了提高桥梁的耐久性，预制梁采用高性能混凝土。二、工程特点1、预应力混凝土箱梁采用现场预制、架梁机架设的方法，避免了箱梁的长途运输，便于施工管理，既能保证工程质量，又可以缩短全桥工期，降低工程造价，效益显著。2、施工工艺适应了新结构、新标准的要求，确保了制梁架梁质量，为铁路桥梁向预制化发展积累了经验。3、横移小车、轮胎式搬运机、轮胎式运梁车、900t架桥机等先进设备的研制，确保了箱梁制架的要求。4、对不同的施工方法进行了比较。5、采用高性能混凝土技术进行客运专线箱梁的预制。三、适用范围适用于铁路后张法预应力混凝土单双线简支箱梁的现场预制架设。四、施工工艺1、工艺流程（见图1、图2）五、施工总体布置及基础设施2.1、场地布置:要根据现场的地质条件，地形地貌，同时根据施工工艺及施工方法，各工序的相互关系来合理布置场地，既要满足生活需要，又要方便施工，形成流水作业，并应尽量少占耕地。3＃梁场采用横移方案，模板与台座采用1：2布置，便于抽拔橡胶管拆除端模松侧模、内模、端部活动底模穿钢绞线箱梁预张拉拆除内模、外模、端部活动底模箱梁初张拉横移至存梁台位箱梁终张拉管道压浆箱梁封锚加工支座板、防落梁板底腹板钢筋绑扎、安装抽拔管钢筋检验加工成型端模修整、安装锚垫板顶板钢筋绑扎整修内模砼输送砼拌和砂石、胶凝材料、外加剂进场、检验安装下端模防水层施工整修底模安装调整侧模安装支座板及防落梁板吊装底腹板钢筋安装底腹板预埋件吊装内模安装上端模吊装顶板钢筋桥面预埋件安装梁体混凝土浇筑养护侧模移动梁体横移，钢筋加工和绑扎在台座边分底腹板及顶板钢筋绑扎，内模用2台50ｔ门吊吊装入模。7＃梁场因地处北京市四环以内，占地面积小，必须双层存梁，故采用提梁机方案，模板不动，模板与台座采用1:1，钢筋集中绑扎，一次成型吊装入模，内模采用滑移式，从箱梁的一端进入。2.2、制梁台座:制梁台座中间采用条形基础，下部采用强夯碎石置换处理，要求承载力大于180ｋｐａ。由于箱梁在预应力后发生上拱，此时箱梁结构自重、模板重量和施工荷载逐渐向两端集中，一般按最不利情况考虑，即荷载全部由两端基础承受，因此二端基础必须采用桩基础。3＃梁场采用横移方案，台座设计考虑横移小车的高度，采用高台位法制梁；7＃梁场采用搬移方案，采用低台位法制梁。2.3、存梁台座:采用四点支承箱梁的方法，每个存梁台座由四个钢筋混凝土支墩组成，应保证箱梁四个支点的不均匀沉降或不平整度不大于2ｍｍ，各支墩顶面设橡胶板。2.4、模板:双线整孔预制箱梁的模板由底模、内膜、外模和端模组成。根据施工方案不同，3#梁场采用侧模、端膜、内膜与底模为1：2，即1套模板负责2个台座。7#梁场采用侧模、端模、内模与底模为1：1，即每个台座1套模板。所有模板均采用钢模，要求模板接缝平顺、板面平整、转角光滑、连接孔位置准确，具有足够的强度、刚度和稳定性，能保证在施工过程中各部位尺寸准确，且多次重复使用不产生影响梁体外形变形的足够刚度。3#梁场一套外模负责二个台位及将制成的梁体移出台位的需要，在两侧外侧模桁架的底部各设二个横移台车。7#梁场外模设为固定式。内模采用液压收缩内模，内模的收缩及脱模均利用液压油缸的自由伸缩，在满足伸缩行程的条件下保证快捷、灵活、方便。底模在跨中需设置反拱，端模安装时应考虑箱梁的弹性压缩。3、材料3.1、水泥:选用42.5级的低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥。3.2砂:采用质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净河砂，细度模数为2.6～3.0。3.3、碎石:选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线膨胀系数小的洁净碎石，采用二级级配，5～10、10～25的碎石。3.4、钢绞线选用高强度低松驰预应力钢绞线，极限强度为1860MPa。应无损伤、无锈蚀、无污染，有出厂合格证和抽检试验报告。性能符合规定要求，供应商应提供每批钢绞线的实际弹性模量。3.5、锚具应通过省部级签定，符合GB/T14370的要求。3.6、粉煤灰需水量比不应大于100%，细度≤12%。3.7、矿粉比表面积宜为350～500m2/kg。3.8、外加剂应采用减水率高，坍落度损失小，适量引气，能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂和水泥间应有良好的相容性，经铁道部鉴定或评审，并经铁道部产品质量检验中心检验合格。4、分项工程施工及质量控制4.1、钢筋加工安装钢筋绑扎根据施工方案不同而采用不同的方式成型，3＃梁场采用梁体和桥面钢筋骨架分别在相应的胎模上绑扎成型，7＃梁场采用整体成型。4.1.1钢筋要调直、除锈，下料、弯度要准确，加工好的半成品钢筋要分类挂牌存放。4.1.2、钢筋绑扎台位用型钢制作，其外形按梁体底腹板及桥面形状制作，纵向按钢筋的间距割槽口，以保证钢筋对位准确，操作方便。4.1.3、为保证混凝土保护层厚度，在钢筋骨架内外侧分别绑扎细石混凝土垫块，其数量不少于4个/m2，绑扎垫块和钢筋的扎丝不得伸入保护层内。4.1.4、在绑扎钢筋时，应将制孔胶管安装到位，其误差控制在规定范围内，曲线应圆顺。4.2、混凝土施工4.2.1、配合比梁体配合比设计必需满足设计强度（C50）,满足设计终张拉要求，强度R≥50Mpa，弹性模量35.5GPa，坍落度16～18cm，扩展度400±20mm。满足混凝土耐久性（预防碱—骨料反应，抗冻能循环，抗渗性，抗氧离子渗透，护筋性，抗裂性）的要求，其检验报告须由承担该产品生产许可证检验任务的检验机构出具。预制梁每2万方混凝土应再进行耐久性试验。4.2.2、拌合与运输采用有自动计量装置的强制式拌合设备，其拌合能力应满足60m3/h，以保证混凝土灌注时间控制在规定范围内，配置4台混凝土运输车，制梁台座侧面布置2台输送泵和2台布料机。4.2.2.1、灌注箱梁的浇注顺序为：底板—＞腹板—＞顶板，应配置足够的振捣设备和人员，使混凝土灌注速度与振捣一致，有效控制混凝土灌注时间，但灌注速度也不能太快，以免出现混凝土搅拌不均匀，振捣不密实的现象。4.2.2.2、捣固以插入式振动棒为主，辅以少量的附着式振捣器，桥面混凝土亦采用振动棒振捣密实，并初步找平，再采用持制的振动桥振动、找平、提浆，其后用抹子二次收浆抹面4.2.2.3、养护根据环境温度及施工条件采用自然养护或蒸汽养护。自然养护时，应及时覆盖，保温，保湿，防水分蒸发发生收缩裂纹，覆盖材料采用较厚的土工布为宜。蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段，恒温养护时间应根据梁体拆模强度要求、混凝土配合比及环境等通过试验确定。4.3、拆模拆模时的混凝土强度应符合设计要求，且梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不应大于15℃，拆模后应及时喷涂混凝土养护剂，大风或气温急剧变化时不宜拆模。4.4、预应力施工4.4.1、预应力孔道成型采用抽拔橡胶管成孔工艺，要求顺直，粗细均匀，有足够的抗拉强度，每个孔道由2根橡胶管制成，在梁体混凝土浇筑完一定时间后用卷扬机将橡胶管拔出，每次不得多于2根，全部拔完后用通孔器检查孔道。4.4.2、钢绞线的下料编束和穿束整卷钢绞线放在放线架中，抓住钢绞线一端，将其缓缓拉出，注意不让钢绞线产生弯折变形，如有弯折必须去掉，钢绞线下料用砂轮切割机，下料长度满足张拉设备和孔道长度所要求的长度外，还要有留一定的预留量。将下好的钢绞线放在工作台上，每隔1.0～1.5m用22#铁丝将钢绞线扎成一束，形成预应力束，注意编束要绑紧，根于根之间不能绕扭。4.4.3、预应力束的张拉与锚固4.4.3.1、安装张拉操作架和设置防护板张拉采用特制的张拉操作架，方便千斤顶的移动，并在张拉架三周设置防护板，以防夹片和钢绞线弹出伤人。4.4.3.2、张拉机具的检验张拉前应对千斤顶、油压表及油泵定期配套标定，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。4.4.3.3、检查张拉力束和锚具主检查下列内容：预应力钢束与锚具是否与设计相符，压浆嘴是否畅通，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等。4.4.3.4、张拉作业预应力张拉施工采用二次张拉和三次张拉相结合的施工工艺。自然养护的箱梁早期强度发展较慢，为预防梁体混凝土出现收缩裂纹，采用三次张拉工艺。蒸气养护的箱梁由于粱体早期强度发展较快，且粱体与环境温差控制时间较长，采用二次张拉工艺。预应力张拉程序:预张拉：0→初应力0.2σk（做伸长值标记）→预张拉要求的控制应力（侧伸长值）→回油、锚固（测总回缩量）。若采用二次张拉工艺，此阶段合并至初张拉。初张拉：0→初应力0.2σk（做伸长值标记）→初张拉要求的控制应力（侧伸长值）→回油、锚固（测总回缩量）。终张拉：0→初应力0.2σk（做伸长值标记）→1.0σk（侧伸长值，持荷5min）→回油、锚固（测总回缩量、测夹片外露量）。经过初张拉的钢绞线张拉：0→初张控制应力（做伸长值标记）→1.0σk（测伸长值，持荷5min）→回油、锚固（测总回缩量、测夹片外露量）。初张拉后，梁体即可调离制梁台位。终张拉时梁体混凝土强度、弹模均应满足设计要求，且龄期不少于10天，张拉时以油表读数为主，以钢绞线的伸长做校核，且在σk作用下持荷5min。张拉时，两端同时分级加载，两侧对称进行。4.4.4、孔道压浆孔道压浆采用真空辅助压浆工艺，在终张拉完毕48小时内进行。○1确定抽吸真空端及压浆端，在二端锚具上安装真空罩，压浆菅和接头，检查并确认所有阀门能安全开启及关闭。②将接驳在真空泵上的三向阀门的上端出口用透明喉管连接到抽真空端的接头上，用真空泵吸真空。开启出浆端接在接驳管上的阀门，关闭入浆端的阀门，抽吸真空达到-0.06～-0.1MPa并保持稳定，停泵1min，若压力表能保持不变即孔道能达到并维持真空。③拌浆：启动电机使搅拌机运转，然后加水，再缓慢均匀地加入灌浆剂，搅拌不小于2min。④启动灌浆泵，开始灌浆。灌浆时按先下后上的顺序压浆，由一端压入浆体，待抽真空的透明网管中有浆体通过时，关闭空气滤清器前端的阀门，稍候打开排气阀，直至水泥浆顺畅流出，当另一端溢出的稀浆变浓（与灌入的浆体相同）之后，封闭出浆口，继续压浆使压力达到0.5～0.6MPa，持续2min且无漏浆情况时，关闭进浆阀门卸下输浆胶管⑤浆体初凝后（具体时间根据相关试验确定），拆卸并清理安装在压浆端及出浆端的球阀，彻底冲洗压浆设备及工具。4.4.5、封锚封锚采用强度等级不低于C50的无收缩混凝土进行填塞。封锚前，应对锚具穴槽表面进行凿毛（宜在梁端模板拆除后立即进行）处理，并在预应力筋、锚具及锚垫板处用聚氨酯防水涂料进行防水处理，安装封锚钢筋后，采用低流动度的C50无收缩混凝土对锚穴进行填塞，要确保密实、表面平整，新旧混凝土结合部采用聚氨酯防水涂料进行二次防水处理。5、移梁整孔箱梁从制梁台位转往存梁台位和从存梁台位至提升站的搬运，可采用设置专用滑道的滑移方案（3#梁场）或配置专用轮胎式搬运设备的搬移方案（7#梁场）。前者具用专用设备投入费用少的优点，但工作效率低，并在场地地质条件不良时，滑道地基处理的费用较高，要求制梁和移梁顺序必须严格按照架梁顺序进行，且无法实现双层存梁。后者虽然投入专用设备费用多，但工效高，走行道路的地基处理费用低，可实现双层存梁，对制梁和架梁顺序要求较低，场地布置灵活。5.1、滑移方案（3#梁场）箱梁初张拉后移开外模，拆掉二端活动底模，将横移台车喂入梁底，每端横移台车上设二台350t千斤顶作顶升千斤顶，其中一端台车千斤顶油路串联，另一端台车千斤顶油路各自独立，以保证在任何情况下箱梁均处于三支点平衡状态。台车行走采用横移千斤顶。横移轨道