高速铁路客运专线简支箱梁整体预制施工研究

  摘要:本文介绍了高速铁路客运专线简支箱梁整体预制施工流程,重点对模板制作与安装、钢筋绑扎与吊装、混凝土浇筑过程控制进行了阐述,总结出了一套具体的高速铁路预制箱梁施工工艺,为今后客运专线同类型预制箱梁的施工提供借鉴。

  关键词:高速铁路,简支箱梁,整体预制

  1、概述

  为适应经济高速发展,减小区域限制,高速铁路应运而生。与既有铁路相比,其具有速度高、安全稳定等特点,在许多国家的公共交通中得到了广泛应用。目前我国客运专线大量采用32m简支箱梁,并主要采用现场预制的施工方法。由于跨度32m简支梁体积大、桥面宽,其预制工作在国内处于起步阶段,同时为了提高桥梁的耐久性,预制梁采用高性能混凝土。中铁大桥局一公司承担了津秦铁路客运专线汉沽3#梁场533孔预应力混凝土双线简支箱梁的预制任务后,对箱梁的预制进行了一系列施工工艺研究,成功地解决了模板的制作与安装、钢筋整体吊装、混凝土的浇筑过程质量控制等重大技术问题。

  2、施工工艺流程及总体方案

  2.1箱梁预制施工工艺流程:(见图)

  箱梁预制施工工艺流程图

  2.2施工总体方案

  根据箱梁施工特点及现场的地质条件,结合我公司京津城际梁场和哈大梁场的施工经验,为了加快制梁台座的周转,节约梁场大临建设投资,以及尽量少占用耕地。汉沽梁场采用了900t提粱机移梁方案,底模及侧模不动,模板与台座采用1:1布置,内模采用整体液压式内模,整体入模,整体脱出。梁场设两个钢筋加工车间。钢筋集中绑扎,一次成型,钢筋采用两台50t龙门吊及特制吊架将钢筋整体骨架整体吊装模式,吊至制梁台位上安装。梁体混凝土采用一次性连续浇筑成型。

  2.3模板

  为保证梁体结构尺寸、预应力孔道位置及梁体外观质量,梁体模板必须具有一定的强度、刚度及面板的平整度。预制箱梁的模板由底模、内膜、外模和端模组成。汉沽梁场采用侧模、底模与端模、内模为2:1。

  2.3.1底模。梁体在混凝土浇筑和施加预应力后,其受力形式由全底模分布转变为端部受力。因此,支撑梁体荷载的台座形式为:梁端3m,范围内采用PHC管桩扩大基础,中间部位为水泥搅拌桩扩大基础,底模骨架为[20,支于台座的条形基础上,并与其预埋件焊接,面板为8mm钢板.底模分段制造,在台座上组拼成整体。底模安装要求:底模四个支座相对高差不大于4mm,同一支座四角高差不大于2mm,每米高低差不大于2mm(反拱除外)。

  2.3.2侧模。外模面板为8mm厚钢板,骨架为桁架式。侧模与底模采用螺栓连接,每隔3.5m用一个M39的大螺栓拉紧侧模骨架,其余部位每隔200mm用M20螺栓连接,以保证侧模与底模密贴,模板接缝处应严密,焊缝采用熔透焊,焊缝打磨平整,预留工地整拼的接缝须采用刨边对接,预拼后对接缝不大于2mm,错台不大于1mm,板面不平整度2mm/m。并用骨架按要求支撑固定好。

  2.3.3内模。内模采用液压式内模,整体入模,整体脱出。内模面板采用8mm厚钢板,支架采用加液压顶式,拼装内模,在走行支撑上安装内模小车、液压顶、钢桁梁及面板。拼装完成后检查各部位尺寸、连接及油管接缝处是否有渗漏。生产台座底板上的泄水孔钢柱将作为内模在生产台座内的走行支撑,安装内模轨道钢轨,轨道平整其高差不得大于5mm。内模采用整体式滑入,入模时应对准位置,缓慢平移,当内模滑至移动滑座及台座内走行时,应特别注意,不得碰撞钢筋。内模滑到设计位置后,打开液压装置系统,向内模车立柱顶伸千斤顶供油,立柱升高至模板在台位上的安装高度,将内模撑开,随后用内模内附着的炮弹支撑固定来取代液压装置的支撑。液压千斤顶不得长期处于受力状态。调节支撑,使得内模尺寸在误差允许范围内;将内模按要求固定。

  2.3.4端模。对梁长起控制作用,又是锚下垫板的固定装置,必须准确制作成整体,其底部置于底模上,用螺栓联结。端模安装时抽拔橡胶管应逐根与端模上锚垫板孔对应穿入,穿进时应缓慢平稳,端模两侧同步移动,不得强行推进。

  2.4钢筋

  钢筋绑扎根据施工方案采用整体成型。钢筋绑扎在钢筋绑扎胎具上进行,桥面板与底腹板钢筋在一起整体绑扎,梁场共设绑扎胎具6个,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。当梁体底腹板钢筋绑扎完成后,抽拔橡胶管直接在梁体底腹板钢筋上进行安装定位。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,垫块呈梅花形布置,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。钢筋采用整体吊装模式,采用两台50t龙门吊及特制吊架将钢筋整体骨架一次抬吊至制梁台位上安装。

  2.5混凝土施工

  2.5.1砂、石、水泥、粉煤灰、矿粉的选用

  砂子采用硬质、吸水率低、空隙率小的洁净河砂,细度模数为2.6~3.0。

  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,5~10mm、10~25mm的碎石。以适应梁体钢筋最小净距的要求。

  梁体混凝土和管道压浆用水泥应采用品质稳定、强度为42.5MPa级的低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥。

  粉煤灰需水量比不应大100%,细度≤12%。

  矿粉比表面积宜为350~500m2/kg。

  2.5.2外加剂的选用

  外加剂的选用及掺量应考虑以下几个因素:

  (1)梁体采用C50高标号混凝土,水灰比应控制在0.32以下。

  (2)要求混凝土早期强度高以缩短梁体占用台座的时间。

  (3)梁体为箱形闭合结构,梁内温度高,浇筑时,混凝土失水严重,影响振捣,所以外加剂应具有缓凝作用。若初凝时间过长,混凝土对模板的侧压力增大,会导致模板变形影响梁体结构尺寸;初凝时间过短,分段、分层浇筑的混凝土间胶结不好,影响质量。初凝时间一般定为:夏季6~8小时,冬季4~6小时为宜。

  综合以上3个因素,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。