营业线既有无湿接缝简支T梁横向加固施工工法

营业线既有无湿接缝简支T梁横向加固施工工法

罗培新

中国铁路乌鲁木齐局集团公司建设部 新疆乌鲁木齐 830011

摘 要：营业线提速升级改造施工时对既有无湿接缝简支T梁进行横向加固，在施工不影响线路正常运营的前提下使横向加固后的桥梁满足提速后的行车要求及结构耐久性，基于现场横向加固施工进行优化、改进及完善，介绍营业线既有简支T梁横向加固施工工法。

关键词：营业线；既有无横向连接简支T梁；横向加固；施工工法。

1 前言

营业线提速升级改造施工时，为了使既有无湿接缝简支T梁满足提速后的行车要求及结构耐久性，采用增设横向联结将两片梁联成整体加固的施工工法。

2 工法特点

该工法实施过程中不影响既有线路的正常运营，采用的机具、设备轻便可靠，能满足营业线提速升级改造施工要求。

3 适用范围

本工法适用于营业线提速升级改造施工时，对既有无湿接缝简支T梁进行横向加固施工。

4 工艺原理

采用化学植筋法在梁端及跨中增设横向联结并通过横向预应力筋将两片梁联成整体加固；预应力筋采用φ15.24mm，1860级低松驰无粘结钢绞线；混凝土采用C50细石无收缩混凝土。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

图5.1 桥梁横向加固施工工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

1 施工前编制施工方案，与相关设备管理单位进行现场踏勘明确作业时间、地点、作业内容及影响范围。

2 施工方案经监理、相关设备管理单位及建设单位审核后报路局，经路局批准后方可实施。

3 按照路局的要求，在施工前的规定时间内，将施工日计划申请报路局主管业务处室审核（盖章）后，向调度所施工调度室提报施工日计划申请。

4 施工前一天根据施工等级由路局相关部门组织召开施工预备会。

5 施工前对现场作业人员进行安全及施工技术交底，备足施工防护人员及防护备品。

6 人员进场，丈量需要加固的梁体外轮廓尺寸，保证所采用的加固方案与需加固的梁体图号无误。

7 顺桥方向在两片梁内侧中间位置拉设一道安全绳，安全绳固定在梁体两端伸缩缝位置。作业人员系好安全带戴好安全帽后，从梁底紧靠桥梁支座位置钻入两片桥梁的内侧，将安全带挂在安全绳上。作业人员双脚蹬在下翼缘斜面上用绳索从地面将安全走道网片吊到两片梁中间，安放在两片桥梁的内侧下翼缘斜面上，两道横隔板之间安放3片安全走道网片，安全走道网片安放应稳固。安全走道网片从桥梁的一端向另一端进行安放，桥下人员随时配合桥内人员，确保桥内人员的安全。

5.2.2 确定腹板通过横向预应力筋的孔位

结合原桥梁设计图，采用钢筋位置探测仪复核钢筋位置，制作定位模具，清理出工作面，在结构专业放线的基础上放出初始钻孔位置线。

5.2.3 腹板横向预应力筋孔位钻孔

一般情况下采用电锤钻孔即可，如遇特殊工况也可选择水钻成孔方式，除特殊要求的地方之外，均可以采用电锤打眼。

5.2.4 梁体结合面凿毛、钻锚固钢筋孔眼

（1）凿毛

将梁体结合面范围内的表层混凝土去皮1mm～2mm，并用高压水冲洗干净，在浇注混凝土时湿润表面(并保证无明水)，以使新老混凝土良好结合。

（2）钻眼

将冲击钻机把握牢靠，钻头对准十字线钻孔，根据设计和现场试验确定的孔深，在钻杆上标明对应的位置开始钻孔，深度满足设计要求。

（3）清孔与孔洞的临时保护

用吹吸机、棉丝清除孔内渣土，擦拭干净，并用棉丝或塑料薄膜堵住孔口，防止灰尘等杂物进入孔内。

5.2.5 钢筋锚固、绑扎及预应力筋安装

（1）植筋前清理钢筋

用钢丝刷将钢筋锚固长度范围内的铁锈、油污等清理干净。

（2）报验

填写隐检表，并报请验收，查验胶的合格证及批号，经核准验收合格后方可进行灌胶作业。

（3）注入胶粘剂后插入连接筋

将药剂管置入套筒，旋上混合器，然后将套筒置入打胶枪内，扣动扳机，第一、二次挤出来的药剂不要使用（因为此时药剂可能没有混合均匀）,将胶枪上的混合喷头伸进孔的底部，扣动扳机，且每一次扣动扳击感觉有明显压力后，一步一步慢慢抽出,药剂添满孔深的2/3时，停止扣动扳机事先按孔深的2/3容积备胶，对于垂直盲孔，只需将胶放入孔内，再插入连接筋，一边插筋，一边不停的转动筋，以利于排出胶体内气泡，增加连接筋和胶粘剂之间的握裹力，同时要保证钢筋在孔中心位置。

（4）养护

结合胶粘剂的使用说明，确定注入胶粘剂后的养护时间，在防止扰动所植材料，保证锚固质量。

（5）钢筋绑扎

根据施工图要求加工钢筋，并绑扎联接筋，箍筋。且在绑扎钢筋时，其纵向钢筋接头在同一截面不得大于钢筋数量的25%。

（6）预应力筋安装

穿设端隔板及中间隔板的预应力筋，并预施横向预应力（以拉直钢绞线为宜），安装时注意固定端和张拉端的位置区别。

5.2.6 安装模板、横向预应力筋初张拉

（1）安装模板

桥梁横向加固模板均采用15mm厚双面覆膜木胶合板加木方背肋制作，铁丝加固。模板拼缝严密，防止漏浆，所有木枋施工前均压刨平整以保证梁板的平整度，要求所有木枋找平后方可铺设木模板，以确保顶板模板平整。

（2）横向预应力筋初张拉

张拉时，油泵安放在桥梁挡砟墙内侧，千斤顶用滑轮栓住，滑轮固定在挡砟墙上，张拉用吊篮固定在挡砟墙上，操作人员系好安全带，上面人员配合操作人员下到吊篮内，套入千斤顶，使的张拉缸与预应力筋保持同一轴线，进行初张拉作业。预应力筋初张拉应力为0.15fpk(39.05KN)。

5.2.7 浇注混凝土

（1）在浇注混凝土时先湿润梁体表面(并保证无明水)，以使新老混凝土的良好结合。

（2）混凝土浇筑

浇筑横向联接混凝土时采用插入式振动器震捣。采用料斗或串桶将混凝土灌注进隔板模型内，并用Ø30振动棒振捣密实；浇筑上部隔板湿接缝时振动棒必须斜向振捣，确保振动棒深入到上部横隔板两端头，以防止拆模后混凝土出现空洞现象。灌注完成后将混凝土表面抹平。

5.2.8 模板拆除、横向预应力筋终张拉

（1）模板拆除

一般情况下，包括墙模、梁侧模等侧模在混凝土强度达到1.2MPa以上方可拆除（常温约12～24小时）。承重模板拆除时间以同条件养护混凝土试块强度为准。任何情况下，都要保证拆模时不沾模、棱角完整。拆除、存放模板时应注意以下事项：

①拆模时应按一定顺序进行，并且上下应有人接应，随拆随运转，并应把活动部件固定牢靠。

②拆模时不要用力太猛，如发现有影响结构安全问题时，应暂停拆除，经处理或采取有效措施后方可继续拆除。

③拆除时严禁使用大锤，应使用撬杠等工具。

④模板拆除后要及时清除残留混凝土，并涂刷隔离剂后按类分别堆码整齐，损坏的模板应及时挑出派专人修理。

⑤模板拆除后，按规定应支撑固定，防止倾覆。

（2）养护

拆模完成后，横向隔板采用塑料薄膜包裹，并注意及时补水，保持混凝土面充分湿润，直至达到设计强度。

（3）横向预应力筋终张拉

在混凝土强度、弹性模量达到设计值的80%（3.4×104）后，方可进行预应力筋终张拉，终张拉控制应力为0.75fpk（195.27KN）。

张拉前，张拉作业人员必须在收到工程部下达的张拉通知书后才允许进行张拉施工，以确定实测直径后的限位板的型号、实测弹性模量后的伸长值、混凝土的强度、弹模、龄期等张拉前的“三控”，

预施应力前应将锚垫板、管道口灰浆清除干净，如管道口堵塞应及时清理。

张拉中张拉应力、应变、时间“三控”：即张拉时以油压表读数为主、以钢绞线的伸长值作校核，在σCON作用下持荷2min。

理论伸长值计算：

①伸长值L=锚间伸长值ΔL + 张拉千斤顶段伸长值ΔLˊ

②锚间伸长值计算

ΔL=Pp×L/Ap×Ep

　　 Pp=P×(1-e-(kx+μθ))/( kx+μθ)

式中：ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值（mm）；

Pp—各分段预应力筋的平均张拉力（N）；

L—预应力筋的分段长度（mm）；

Ap—预应力筋的截面面积（mm2）；

Ep—预应力筋的弹性模量（Mpa）；

P—预应力筋张拉端的张拉力（N）；

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；

x—从张拉端至计算截面的孔道长度，整个分段计算时x等于L（m）；

k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数；

μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数

③钢绞线在张拉千斤顶段伸长值计算

ΔLˊ=σ×Lˊ/ E

其中：σ—张拉控制应力（Mpa）

Lˊ—钢棒在千斤顶内工作长度（mm）

张拉时要报现场监理旁站检查，张拉完毕后班组必须认真进行全面检查，确认达到标准后，由专职检查人员签认并报监理确认。

5.2.9 端头封锚

（1）封锚前，应对锚具周围封锚范围内的梁面进行凿毛处理，并将灰、杂物以及浮浆清除干净。

（2）在横向预应力筋锚具及与锚垫板接触处四周采用防水涂料进行防水处理。

（3）锚具端头按照图纸尺寸立模，确保与既有梁体紧密结合。

（4）浇注C50无收缩混凝土，混凝土应捣固密实，表面平整。

（5）混凝土强度达到1.2MPa以上方可拆除模板（常温约12～24小时）。

（6）模板拆除后，采用保湿养护，封锚混凝土四周、表面不得有收缩裂纹。

（7）在封锚混凝土与既有梁体混凝土接缝处刷防水涂料，接缝两侧涂刷宽度不得小于20mm。

5.3 技术要求

1 采用钢筋位置探测仪探测主梁内钢筋的实际分布后钻孔,钻孔严禁损伤既有预应力钢筋,尽量避免损伤既有普通钢筋。

2 如果孔位无法避开钢筋,可适当调整钻孔位置,移动距离不应大于50mm。

3 模板应与原梁可靠联结并有足够的刚度(两片梁间可用木块支撑)。

4 预应力筋初张拉应力为0.15fpk（39.05KN）。

5 全部预应力初张拉后应立即浇筑两片梁间横向联结混凝土。混凝土须进行配合比试验,如砂石料发生变化,应重做配合比试验；累计20孔梁须做一组弹性模量试验。

6 在混凝土强度、弹性模量达到设计值的80%（3.4×10⁴）后，方可进行预应力筋终张拉，终张拉控制应力为0.75fpk（195.27KN），钢绞线终张拉单端每延米伸长量0.7154cm/m。

7 切割外露预应力钢绞线,浇筑梁腹板外侧封锚混凝土,封锚前应对锚具进行防水处理。

8 钢绞线采用单端张拉,伸长量及张拉力双控,并以张拉力控制为主，伸长量作为校核。固定端锚具采用与张拉端向配套的单孔夹片锚具。

9 钢筋锚固:

（1）有预应力筋的新增隔板中普通钢筋与既有梁体采用锚固包锚固，应符合TBT2093-2002的要求,使用锚固包时将锚固包封口端直立全部浸泡于水中,浸泡时间以不冒气泡为准(约为50~120秒),填满钻孔后迅速插入需锚固的钢筋，用手锤打紧,抹平孔口。

（2）无预应力筋的新增隔板中普通钢筋与既有梁体采用HILTIHY150胶锚固,应严格按照环境温度控制固化时间并符合植筋的技术要求。清孔不得用水冲洗,锚固胶填满孔深约2/3处后,迅速将钢筋旋转插入直至孔底,抹平孔口。

10 梁体钻孔:

（1）预应力钢筋梁体钻孔直径中22mm-φ24mm.

（2）采用HILTIHY150胶锚固时,12mm钢筋梁体钻孔φ16mm,16mm钢筋梁体钻孔φ22mm;采用锚固包锚固时,梁体钻孔直径以刚好塞入锚固包为原则。

11 梁体加固中,尤其是预应力钢束张拉过程中一定要加强梁体观测,发现异常应立即停止并向设计单位反映。应制定严格和切实可行的措施,确保张拉时不发生梁体开裂的现象。

12 新旧混凝土的接缝处理，为提高混凝土的耐久性,防止雨水从连接缝处渗入,采用聚氨脂881胶和防水涂料处理。

6劳动组织

单作业面劳动力组织见表6。

表6 劳动力组织表

7 材料与设备

单作业面主要机具设备见表7。

表7 主要机具设备配置表

8 质量控制

8.1 质量控制执行标准

1 《客货共线铁路桥涵工程施工技术规程》(Q/CR 9652-2017)。

2 《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB 10415-2018)。

3 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB 10424-2018)。

4 库喀扩能改造施工图《桥梁梁部加固设计图集01-04》[库喀改施桥(加固)01-04]。

8.2 质量控制措施

1 混凝土采用拌合站集中拌合，用混凝土罐车运送混凝土到桥梁现场灌注，混凝土灌注时，按标准制做试块，检验横向预施应力施工时混凝土强度。

2 配合比经试验室试验比选确定。

3 混凝土所用的原材料应按品种、规格和检验状态分别标识存放。

4 混凝土所用的原材料发生变化时，必须重新选定配合比。

5 混凝土强度等级和弹性模量必须符合设计要求。

6 混凝土拌制前，由实验室在每次开盘前测定砂、石含水量，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比，出具施工配料单。

7 混凝土拌和物的坍落度应符合设计配合比要求，混凝土施工每次开盘时应进行现场测定。

8 混凝土原材料每盘称量偏差水、外加剂、水泥、粉煤灰不得超过±1%，其他材料不得超过±2%。

9 模板安装必须牢固稳定，接缝严密，外型、位置尺寸必须符合设计要求。

10 混凝土表面应密实平整、颜色均匀，不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷。

11 混凝土运输

由于区间桥梁分散，混凝土运输距离较远，为保证混凝土质量，应采取以下措施：

（1）运输时选择最佳路线，尽量缩短运输距离，缩短运输时间。

（2）混凝土运输车罐体覆盖保温材料，防止运输过程中混凝土温度变化过大。

（3）合理组织现场混凝土灌注，减少吊装、倒运程序，减少混凝土灌注时间，混凝土出站后等候时间不得过长。运至现场的罐车车罐在等待期间应一直保持转动，直到将罐内混凝土浇筑完毕后停止。

12 混凝土浇筑、捣实及养护。

（1）浇筑：混凝土浇筑，梁跨范围内按先中间后两端、先下后上的方法进行。

（2）捣固：捣固采用插入式捣固器振捣，捣固时不得碰撞模板和钢筋，每一捣固点的时问宜为20s～30s，以混凝土不再出现沉落，不出现气泡，表面出现浮浆为度。

（3）检查：混凝土在拌制、灌注的过程中应随机制作试件，要求每班次均做好R14、R28试件，其中R14作为预应力钢筋张拉时混凝土强度的控制依据。

（4）养护：混凝土的养护主要采用自然养护，在混凝土浇筑完毕后1h内对混凝土进行保温保湿养护，当环境温度低于5℃时禁止洒水，必要时在混凝土表面涂抹养护剂。不同混凝土的养护期限按下表要求进行。

表8.2-1 不同混凝土保温保湿养护的最低期限

9 安全措施

1 作业必须严格执行《铁路技术管理规程》(铁总科技[2014]172号)、《普速铁路工务安全规则》(铁总运[2014]272号)、《普速铁路营业线施工安全管理实施细则》等有关规定。

2 施工前应对作业人员进行安全技术培训，考试合格后方可上岗。

3 从事高空作业人员，必须定期进行体格检查，凡不适应高空作业的人员，不得从事此项工作。作业中必须系安全带、戴安全帽、穿防滑鞋。高空作业人员应配给工具袋。小型工具及材料应放入袋内，较大的工具，必须拴好保险绳。不得随手乱丢，防止坠落伤人，更严禁从高空向下乱扔乱丢。

4 每次作业前必须严格检查爬梯、安全带、防护绳、吊挂绳等机具的状况，不符合安全要求的严禁使用。

5 夜间进行高空作业时，必须有足够的照明设备。爬梯空洞等处设明显的标志。

6 六级（包括六级）以上大风，为确保施工人员的人身安全，应停止高空作业。

7 所有机械操作人员必须持证上岗，机械操作规程必须张贴、悬挂至醒目位置，严格按照机械操作规程操作。

8 使用倒挂人字梯时，单梯只许上1人操作，且安全带必须系在桥面或梁体可靠位置不得栓挂在人字梯上。作业前确认吊篮、爬梯无脱焊，有足够的强度、刚度和稳定性，必须反复确认挂置的吊篮牢固可靠，方可作业。

9 使用吊车吊装材料、构件等应严格执行起重作业“十不准”要求。

10 桥梁在跨乡间道路、公路时，施工时桥下必须设防护人员，同时桥上也必须做好安全防护措施，以免桥上坠物伤人或中断公路交通。

11 配电箱（柜）、开关箱安装使用必须符合JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》的相关要求，做到“三级配电、二级漏电保护、一机一闸、一漏一箱”配电及保护使用要求。

12 加工车间及生活区应配备必要的消防灭火设施。现场采用彩钢板房屋穿线必须加装套管。

13 现场材料、半成品、成品堆放高度宜不大于1.5m，且堆放前地基平整、排水通畅。

10 环保措施

1 严格遵守国家和当地有关环境保护、控制环境污染的规定，按照国家环保总局的要求，依据“预防为主、保护优先、开发与保护并重”的原则，采取相关措施，进行环境保护，确保将周边环境影响降至最低限度。

2 现场施工时要尽量避免对植被的破坏。施工场内设施布置合理、有序。生活垃圾集中堆放，不乱丢乱弃，废水集中处理后排放，严禁污染周围环境；机械设备定点停放、整齐干净；材料按要求挂牌堆码，整齐有序，需防雨的材料进库存放或加盖防雨蓬布。

3 废弃的混凝土应集中排放，需掩埋或覆盖。每座桥施工完毕后需做到“工完、料尽、场清”。

11 应用实例

在南疆铁路库尔勒至喀什段提速扩能改造工程施工中，按照集团公司要求采用该工法进行了346孔桥梁横向加固施工任务，取得了良好的施工效果，为库尔勒至阿克苏段2019年年底提速奠定了良好的基础。

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