浅谈高速铁路预应力混凝土连续梁0号块施工工序

浅谈高速铁路预应力混凝土连续梁0号块施工工序

牛景峰

京张城际铁路有限公司北京075000

摘要：随着我国高速铁路建设快速发展，新建铁路桥梁跨越江河、深谷、交通道路、桥位地质不良等条件下的高墩、大跨度混凝土连续梁越来越多，采用挂篮悬臂浇筑施工是一种较为简便、成熟、经济的施工方法，但近年来，连续梁0号块施工质量屡出问题，为了保证0号块施工质量，本文结合工程实例，对连续梁0号块的关键工序进行研究和应用，为类似工程提供了参考。

关键词：铁路桥梁；连续梁；0号块；施工工序

1引言

新建京张铁路张家口南特大桥位于河北省张家口市内，双线设计，线间距4.6m，设计时速250km/h，桥梁全长1922.32m，该桥17#墩～20#墩为60+100+60m连续梁，采用挂篮悬臂浇筑法施工，其中0号块施工是该施工方法的关键，为保证0号块的施工质量，从支架设计、支架预压、临时支墩和临时锚固、永久支座安装、模板及钢筋安装、混凝土浇筑、混凝土养护、预应力孔道摩阻试验、预应力束张拉、压浆及封锚等关键工序进行研究和应用。

2工程概况

新建京张铁路张家口南特大桥位于河北省张家口市内，双线设计，线间距4.6m，设计时速250km/h，桥梁全长1922.32m，该桥17#墩～20#墩为60+100+60m连续梁，上跨张家口市内胜利南路，连续梁与公路夹角为52°。连续梁设计为单箱单室、变高度、变截面、斜腹板结构，箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽6.4m，顶板厚度35.4至45.4cm，45.4至55.4cm，按折线变化；底板厚度40至120cm，按直线线性变化；腹板厚度60至80cm，80至100cm，按折线变化；全联在端支点、中跨中及中支点处共设5个横隔板，横隔板设孔洞。中支点处截面中心线处梁高7.29m，跨中10m直线段及边跨15.75m直线段截面中心线处梁高为4.69m。

连续梁0号块长为14.0m，宽12.2m，混凝土344.902m3，重896.746t；0#块两侧悬臂长度5m，单侧悬臂混凝土122.073m3，节段重量317.391t。悬臂段纵向13个节段分段长度为2×2.5m+2.75m+3×3m+3.25m+4×3.5m+2×4m，合龙段长2.0m，边跨现浇段为9.75m，连续梁0号段、边跨直线段以及边跨合龙段采用支架现浇施工，其它梁段均采取挂篮悬臂浇筑施工,最大施工悬臂长度为47m，最大悬浇段重量均为156.591t，梁部混凝土强度等级为C50。

30#块施工工序

3.1支架设计

该联连续梁的主墩墩身高度为18#墩13m、19#墩11.5m，支架均可搭设于承台顶混凝土面上，基础牢固，基本无沉降变形，故可采用钢管支架方案。

0号块箱梁采用钢管立柱+型钢+碗扣式支架施工。碗扣式支架钢管为Φ48×3.5mm，支架立杆纵向间距均采用60cm，腹板位置加密为30cm，步距120cm。腹板及横隔板下立杆横向间距为30cm，底板下立杆横向间距为60cm，翼缘板板下立杆横向间距120cm。箱梁往下依次为15mm竹胶板、10cm×10cm纵向方木、立杆上横梁为10cm×15cm方木。支架采用普通钢管作为剪刀撑进行支架加固。剪刀撑纵向在腹板设4列，横向每6排设置一道，与地面形成45-60°夹角，横断面剪刀撑杆件顶部交叉点应尽量位于腹板正下方。连续梁底面高度沿纵向连续变化，限制立杆超出最上方一道水平杆不超过50cm。支架与墩柱拉结，确保支架稳定。

支墩采用直径Φ630×10mm的螺旋钢管，一侧两排4根钢管立柱焊接于承台预埋钢板。钢管之间高度方向每隔6m采用10号槽钢交叉横向相连以避免钢管失稳。立柱上横梁为双拼I45工字钢，横梁上布置I36工字钢作为纵梁，其上沿桥宽方向布置14号工字钢作为横向分配梁，纵向间距60cm。

3.2支架预压

（1）预压：通过支架预压消除支架系统非弹性变形，测出弹性变化值，确定底模预留拱度值，保证线形。预压采用堆载预压方案，钢筋混凝土按照2.4t/m3计算，按实际梁重的1.2倍进行预压，0号块重896.746t，预压重量为1076.095t。支架预压应分4级水平加载，预压加载按预压总荷载的20%、60%、100%、120%分四级加载，然后观测7d。卸载按3次进行，第一次按压重的20%，第二次为40%，第三次全部卸载。

（2）加载：纵向从0号块中支点处向两端、横向从中心线向两侧对称进行荷载施加。每级加载完成后，应先停止下一级加载，并在2h后进行支架的变形观测，且沉降量小于2mm后方可进行下一级加载。若在压重过程中出现一些不正常现象（如异常的响声，变形值的突然增加），要立即停止加载并及时处理或上报，问题未查清楚之前，严禁继续加载。

（3）卸载：预压荷载卸除时，应按加载预压时的分次分级逐步卸载，并在卸载的过程中做好沉降量观测，分级卸载观测点应与加载时沉落量观测点相同。

（4）沉降变形观测：预压前在支架顶设沉降观测点，设置5个横断面，墩身范围外每个断面布设4个观测点，墩身范围内每个横断面布设2个观测点，共计18个。每级加载完毕2h后进行支架的变形观测，支架预压荷载全部加载完成后，每6h测量一次每个测点变形值，最后两次沉落量观测平均值不大于2mm，且预压稳定至少24h后方可卸除预压荷载，卸载采用分级卸载并进行观测，同时计算支架的变形量，以此确定支架弹性变形和非弹性变形，支架弹性变形量作为模板预抛高值。

预压后支架已基本消除预压荷载作用下地基塑性变形和支架各竖向杆件的间隙及非弹性变形。预压卸载后的回弹量即是箱梁在混凝土浇筑过程中的下沉量，因此，支架顶部的标高值最后调整为设计标高值+设计预拱值+预压弹性变形量。

3.3临时支墩和临时锚固

连续梁在采用分段悬臂浇筑过程中，永久支座不能承受施工中产生的不平衡力矩。施工中需采取临时锚固措施，以抵抗施工中产生的各种不平衡力矩，保证“T”构平衡。临时支墩关系到主梁施工安全，施工临时支墩时，应确保其施工质量。梁体合龙后予以拆除并实现连续梁的体系转换。

临时支墩采用钢管混凝土结构，利用主墩两侧的支架钢管支撑，每侧各8根，安装在腹板底，临时支墩采用Φ630×10mm钢管，内部填充C40混凝土，伸入腹板30cm。在施工过程中由于T构两侧不平衡重量而产生不平衡弯矩，使得临时支墩一侧受压一侧受拉，且受压侧与受拉侧经常转换，容易造成连接处的疲劳，因此为保证结构安全，应加强临时支墩两端与混凝土结构的连接。

临时支墩与承台的连接，临时支墩钢管安装在承台顶预埋钢板上，预埋钢板采用800×800×20mm的Q235钢板，采用8根单根长度0.6m的Φ20mm钢筋做锚筋。同时钢板中央留直径40cm圆孔，圆孔内沿周边均匀安装14根，单根长度3.0m的Φ25mm锚筋，锚筋一半伸入承台，一半伸入钢管，增强临时支墩与承台的连接。

临时支墩与0号段的连接，临时支墩顶面需伸入0号段腹板混凝土内，伸入长度以不破坏底层钢筋网为原则，同时在钢管顶口焊接28根单根长度3.0m的Φ25mm锚筋，焊缝长25cm，锚筋一半伸入0号段腹板内，一半伸入钢管，增强临时支墩与0号段的连接。

连续梁施工完毕后进行临时支墩的割除，采用氧气乙炔在与0号块接头处直接割除钢管，再凿断混凝土。

3.4永久支座安装

支座安装前进行支座质量验收，支座的品种性能、结构形式、规格尺寸及涂装质量符合设计要求和相关产品标准的规定，才能进行安装。该联60+100+60m连续梁支座设计为TJQZ球型支座，分为固定（GD）支座、纵向活动支座（ZX）两类。17#墩：TJQZ-通桥8361-10000-ZX-0.1g≤Ag≤0.2g；18#墩：TJQZ-通桥8361-45000-ZX-0.1g≤Ag≤0.2g；19#墩：TJQZ-通桥8361-45000-GD-0.1g≤Ag≤0.2g；20#墩：TJQZ-通桥8361-10000-0.1g≤Ag≤0.2g。

3.5模板及钢筋安装

为保证梁底拼缝线形的一致，底模采用竹胶板，底模小楞采用10cm×10cm方木，变坡段根据梁底坡度渐变方木高度与底模接缝密实牢靠，铺设在支架顶的I14工字钢横向分配梁上，底板及翼缘板部位横向对称排列间距为30cm，腹板范围横向排列均为20cm。侧模扩大段采用定型整体钢模，其余部位采用挂篮外模，内模采用小型模板拼装，端模上有预埋钢筋和预应力管道伸出，位置要求准确。

立模时先立外模板，绑扎腹板、横隔板及底板部分的普通钢筋，并布放竖向预应力筋套管和纵向、横向预应力波纹管；再立内模板及内隔板模板；安装顶模架、顶板模板和预应力管道。

预应力管道采用定位钢筋网片固定，直线段网片间距为50cm，曲线部分间距加密为30cm，保证预应力筋位置满足设计要求，同时钢筋焊接时应避免烧穿波纹管道。预应力钢筋端头设置张拉槽模板，张拉槽位置、角度必须满足设计要求，张拉槽平面必须保持平整，便于混凝土浇筑完成后张拉顺利。各浇筑段接缝处波纹管接长主要采用在已浇混凝土预埋波纹管套管，要求外露长度为15cm，然后在待浇段接长波纹管，且每仓浇筑时要求波纹管内穿塑料衬管，浇筑时转动衬管，防止进浆堵塞波纹管。

钢筋绑扎按先后顺序开始绑扎底板钢筋、腹板钢筋和横隔板钢筋，然后立横隔板模板和内模，最后绑扎顶板钢筋。为保证钢筋绑扎质量，要求钢筋严格按设计要求下料，绑扎定位准确、牢固。钢筋焊接、搭接长度和保护层厚度等要满足规范和设计要求。

当梁段钢筋与预应力筋相碰时，可适当移动梁段钢筋或进行适当弯折。钢筋的交叉点处采用扎丝呈梅花状绑扎结实，绑扎铁丝的尾段不得伸入保护层内。钢筋与模板之间设置35mm厚与梁段同标号的混凝土垫块，垫块与钢筋绑扎牢靠，垫块呈梅花形布置，按不小于4个/㎡设置，所有梁段预留孔处均增设相应的螺旋筋，其中桥面泄水孔处钢筋可适当移动，并增设螺旋钢筋和斜置的井字形钢筋进行加强。施工中为确保腹板、顶板、底板钢筋的准确位置，根据实际情况加强架立钢筋的设置。

3.6混凝土浇筑

施工时要控制好混凝土的入模温度，不得超过30℃，模板及钢筋温度不得超过40℃，且在梁体内部预埋测温传感器。混凝土浇筑次序：先浇筑底腹板倒角，再浇筑底板、腹板和顶板，从两端向中央隔板推进。在混凝土浇筑完成后，进行混凝土收浆抹平，特别要进行二次收浆抹面，避免混凝土出现裂缝。

3.7混凝土养护

混凝土养护采用自然养护的方法，梁体表面采用专用养护用的土工布，并在其上覆盖塑料薄膜，梁体洒水次数能保持混凝土表面充分潮湿为度，当环境相对湿度小于60%时，保持相对湿度在60%以上时，自然养护不少于14d。

在混凝土浇筑完毕后，时刻关注外界环境及混凝土内外温度的变化，控制好混凝土降温梯度，避免出现裂纹。

3.8预应力孔道摩阻试验

孔道摩阻的常规测试方法以主被动千斤顶测力法为主，长期现场实践证明，这种方法测试精度较低，且测试工艺不够完善。该联连续梁采用穿心式压力传感器及其配套的读数仪，并结合铁路相关规范关于孔道摩阻测试的规定，孔道张拉束主动端与被动端实测压力值导致的压力传感器的应变均用读数仪读取，经过计算可以得出孔道张拉束主动端与被动端实测压力值。运用这种改进的测试工艺及精确的数据处理方法，大大提高了测试精度。试验前必须对所用的张拉设备、测试使用的压力传感器进行标定校核。

试验预应力束仅在一端安装张拉千斤顶。在试验开始时，将一端封闭作为被动端，以另一端作为主动端，分级加载至设计张拉控制荷载。每级荷载到位后，读取两端读数仪上的应变值和主动端油表读数。主动端张拉三次后，主被动端互换后再张拉三次。然后根据应变值换算成的压力值，计算出孔道摩阻损失。

3.9预应力束张拉

预应力束张拉前，混凝土强度必须达到设计强度的100%，弹性模量达到设计值100%，且龄期不少于5天。

油泵、压力表、张拉千斤顶、油管路及阀门接头等进场时应与锚具配套使用，使用前千斤顶与压力表须配套校验，建立油表压力与千斤顶拉力标定曲线，并建立卡片定期检查和复验。选用精度为0.4级的防震型油压表，表盘直径为150mm，最大量程为60MPa，最小分度值0.2MPa。检定有效期为一个月，每周校准一次，用前复核。油表发生故障后必须重新校正。

根据设计要求，先张拉纵向束再张拉横向束，横隔板横向张拉顺序从梁板外侧至内侧对称张拉。纵向预应力束张拉采用两端同步、左右对称张拉，先腹板束，再顶板束，从外到内左右对称张拉。以应力、应变双控，应力为主，应变校核，实际张拉伸长值与理论张拉伸长值控制在±6%范围内，每端锚具回缩量控制在6mm以内，一旦发现伸长值出现异值时，停止张拉，进行分析，找出原因后方可继续张拉作业。张拉顺序应按设计图纸要求逐束张拉。张拉程序为0—10%σk（持荷2分钟，测量伸长值）—20%σk（持荷2分钟，测量伸长值）—100%σk—持荷5分钟—补张拉至100%σk（σk为控制应力，测量伸长值，检查有无断丝、滑丝）—锚固（回压）—分级卸载至0（回油）—测量回缩值。张拉过程中保持两端的伸长量基本一致。

隔板横向预应力筋在梁段混凝土达到混凝土设计强度的100%后张拉，采用单侧交错张拉。隔板横向预应力筋待该节段所有纵向预应力张拉和压浆完毕后方可进行张拉。张拉槽口采用C50干硬性补偿收缩混凝土封锚。

3.10压浆、封锚

预应力筋张拉后，经观察确认钢绞线断滑丝根数不超过钢丝总数的0.5%，并不处于梁的同一侧，且一束内断滑丝不超过一丝，24h内管道压浆完毕。压浆过程中，制作3组标准试件，2组标准养护进行抗压和抗折强度试验，一组随梁体进行同条件养护。

封锚混凝土采用干硬性无收缩混凝土，封锚前对锚穴进行凿毛处理，凿毛以全部为新鲜混凝土结合面为准，凿除锚圈浮松水泥浆，同时清洗端部及支承板浮浆，以增加混凝土的粘结力。用聚氨酯防水涂料对锚具、锚垫板表面及外露钢绞线进行防水处理。待封锚混凝土初凝后，用湿麻袋覆盖进行养护。

4结语

随着我国高速铁路建设快速发展，新建铁路桥梁跨越江河、深谷、交通道路、桥位地质不良等条件下的高墩、大跨度混凝土连续梁越来越多，采用挂篮悬臂浇筑施工是一种较为简便、成熟、经济的施工方法，本文对连续梁0号块的支架设计、支架预压、临时支墩和临时锚固、永久支座安装、模板及钢筋安装、混凝土浇筑、混凝土养护、预应力孔道摩阻试验、预应力束张拉、压浆及封锚等关键工序进行研究和应用，为类似工程提供了参考。

参考文献

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