王 锐

随着武广高速铁路客运专线的正式开通运行,我国高速铁路建设开始真正走向人们的视野,其为国民经济的发展,特别是交通运输、交通旅游、加强地区联系、促进地区之间经济发展发挥了巨大作用。同时,高速铁路桥梁结构类型、施工技术水平也随之有了相应发展,特别是预应力混凝土连续梁桥施工工艺发展更是日新月异。但是由于高速铁路的特殊性,桥梁结构必须具有足够的强度和刚度,必须保证可靠的稳定性和保持桥上轨道的高平顺状态,使高速铁路的桥梁结构能够承受较大的动力作用,具备良好的动力特性。高速列车的运营要求较高,能用于检查、维修的时间有限。

1 高速铁路桥梁预应力混凝土连续施工工艺流程

当前整孔连续梁在铁路和公路桥梁中的应用不断增加,促进了混凝土连续梁施工工法的不断完善和成熟。最常用的有悬臂施工和脚手架施工。其中满堂脚手架施工的主要内容包括地基工程,支架工程,模板工程,钢筋混凝土工程,预应力钢筋工程等。施工工艺流程为:地基处理→脚手架搭设及压底模与侧模安装→绑扎梁体底腹板钢筋→安装底腹板预应力波纹管→安装内模→安装端模→绑扎顶板钢筋→安装顶板预应力波纹管→梁体混凝土灌注→养护→脱侧模→张拉→压浆→撤支架和底模。

2 高速铁路桥梁预应力混凝土的连续施工工艺

施工方案的选择是混凝土连续梁施工的重中之中,本文以武广铁路衡阳湘江大桥为例来说明。此地属亚热带季风气候,冬季干旱,夏季多雨,干湿交替。该连续梁为变截面的箱梁,不能采用移动模架施工方案。由于墩最高为15 m,不属于高墩,用钢管桩贝雷架架空方案资源紧张,且价格较贵,也不合适。钢管桩型钢架空施工方案因现场没有打钢管桩的机械设备及人员,占用资金比较多和现场对钢管桩施工没有一定的施工经验,也不太合适。满堂脚手架施工方案施工简便,施工费用低,现场施工有一定的施工经验,又不在汛期施工,所以比较适合本工程。

2.1 支架设计

支架设计分为基础工程、支架、纵梁三个部分,要进行基底承载力、强度、刚度、挠度和稳定性检算,从而确定基础的形式、杆件的间距、数量和预留起拱度。支架设计主要检算以下因素:1)强度检算:支架各构件按其计算图式进行强度计算,容许应力可按临时结构予以提高;2)挠度验算;3)预拱度计算:包括梁体自重所产生的挠度、支架受荷载后产生的弹性变形和非弹性变形、支架基础的沉降量等。

2.2 支架施工

1)支架基础施工。支架现浇梁施工前,先对施工现场进行场地平整,对搭设支架的场地进行加固处理,在软基位置用碎石换填或做混凝土基础,确保地基承载力达到满布荷载的要求,使梁体混凝土浇筑后不产生沉降。对处理好的施工场地进行放线。同时须做好地面的排水处理,周边设置排水沟。

2)支架搭设。支架结构的搭建要稳固,杆件连接牢靠。本工程碗扣支架均采用外径48 mm标准杆件进行组装,每根立杆下端均设定型圆盘支座或木垫板,并按要求设置剪刀撑。立杆顶端安装可调式U形支托,先在支托内安装横向方木,再按设计间距和标高安装纵向方木及楔木垫块。钢管的整体稳定性是由基础的不均匀沉降、支架结构的稳定性控制。横桥向按照支架的拼装要求,严格控制竖杆的垂直度以及扫地杆和剪刀撑的数量与间距。顺桥向支架和墩身连接,以抵消顺桥向的水平力。同时碗扣式支架通过钢管与军用墩支架连成一体,确保混合支架的强度和整体稳定性。

3)支架预压和调整。支架搭设好后,铺设底模,进行预加载试压,以检查支架的承载能力,减小和消除支架的非弹性变形和地基不均匀沉降,从而确保混凝土梁的浇筑质量。加载顺序为从支座向跨中依次进行。满载后持荷时间不小于24 h,分别量测各级荷载下支架的变形值。然后再逐级卸载,当支架的沉降量偏差较大时,要及时对支架进行调整。

2.3 支座安装

支座安装要保持梁体垂直,支座上下板水平,不产生偏位。支座与支承垫石间及支座与梁底间密贴、无缝隙。在模板安装前详细检查支座位置,检查的内容有:纵、横向位置、平整度,同一支座板的四角高差,四个支座板相对高差。支座安装后即按规定锚固支座螺栓,灌浆固定。

2.4 模板安装

模板的安装要结合钢筋及预应力管道的埋设依次进行。安装前检查:板面是否平整、光洁、有无凹凸变形及残余粘浆,模板接口处要清除干净;所有模板连接端部和底脚有无碰撞而造成影响使用的缺陷或变形,振动器支架及模板焊缝处是否有开裂破损,如有均要及时补焊、整修。铺设底模:底模板安装前要考虑支架预留拱度的设置调整、加载预压试验及支座板的安装。侧模安装:先使侧模滑移或吊装到位,与底模板的相对位置对准,用压杆调整好侧模垂直度,并与端模连接好。内模安装:内模安装要根据模板结构确定,当内模为拼装式结构时,可采用吊装方式安装内模。内模安装完后,严格检查各部位尺寸是否正确。端模安装:将胶管或波纹管逐根插入端模各自的孔内后,进行端模安装就位。安装过程中逐根检查是否处于设计位置。端模安装要做到位置准确,连接紧密,侧模与底模接缝密贴且不漏浆。安装模板时要注意预埋件的安装,严格按设计图纸施工,确保每孔梁上预埋件位置准确无误,无遗漏。

2.5 钢筋施工

根据设计图纸,提出下料单,工班据此下料、加工,对某些编号的钢筋,物资供应部门与钢材生产厂家联系采用定长生产。工班下料时,应根据梁体钢筋编号和供料尺寸的长短,统筹安排,采用连续配料法下料以减少钢筋的损耗。钢筋调直采用长线冷拉调直或调直机调直;预应力钢绞线下料采用砂轮锯切割,钢筋使用切断机下料;非预应力钢筋焊接采用闪光对焊;钢筋弯制成型采用弯曲机,并用样板控制弯筋尺寸。

2.6 混凝土施工

现浇梁混凝土施工必须保证保护层强度,顶面高程要严格控制。混凝土浇筑时由低向高处进行,注意对称浇筑。混凝土施工工艺主要流程如下:混凝土配合比→混凝土的搅拌→混凝土的运输→混凝土的浇筑→混凝土的质量检查→混凝土养护。首先要根据混凝土的强度要求选择合适的水泥强度等级,水胶比,高效减水剂及其他掺加剂,使混凝土必须具有较好的和易性,坍落度在规定范围之内。其次是混凝土配料必须按试验室通知单进行,并应有试验人员值班。配料应采用自动称量系统计量。开盘前要校核电子秤及其他计量器具,根据施工配合比确定每盘混凝土用料,并由试验人员复核;混凝土浇筑采用混凝土输送泵连续浇筑,一次成型或多次成型;浇筑底板混凝土时,为防止底板混凝土超厚,当混凝土浇筑到高于底板混凝土时,改用从内模顶的浇筑混凝土孔灌注底板混凝土,振捣采用插入式振动棒振捣;灌注中不得用振动棒推移混凝土以免造成离析。浇筑过程中,设专人检查模板、钢筋,发现螺栓、支撑等松动应及时拧紧和打牢。发现漏浆应及时堵严,钢筋和预埋件如有移位,及时调整保证位置正确。

2.7 预应力施工

张拉工艺流程:制束→穿束→预张拉→初张拉→终张拉→锚具外钢绞线切割。按设计尺寸下料后,编束时应先将钢绞线理顺,并尽量使各根钢绞线松紧一致。预应力钢绞线安装,在梁体混凝土强度达到张拉要求后进行。预施应力按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行。张拉前,应清除管道内杂物和积水。当混凝土强度达到设计强度的50%,此时箱梁带模预张拉,但模板应松开,不应对梁体压缩造成障碍,张拉数量、张拉力、张拉顺序符合设计要求;当梁体混凝土强度达到设计值的80%,且侧模板拆除后,进行初张拉。张拉数、张拉力、张拉顺序符合设计要求;梁体混凝土强度、弹模达到设计值、龄期不少于10 d后进行终张拉。

总之,高速铁路桥梁预应力连续梁满堂架施工工艺是一项复杂的系统工程,其技术在理论上是成熟的,但在实际施工过程中要考虑各种因素,根据具体情况编制工作计划,方能取得满意的结果。

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