32m双线铁路后张法预应力混凝土单箱梁现场预制施工工艺

32m双线铁路后张法

预应力混凝土单箱梁现场预制施工工艺

中铁六局集团有限公司

柴跃进

摘要预应力混凝土箱形梁是高速铁路桥梁的主要结构形式，箱形梁预制包含了全液压大型钢模板的设计制造技术、高性能混凝土施工技术、预应力张拉等一系列新技术。本文就模板、混凝土浇筑程序、预应力张拉、孔道压浆进行一些探讨。

关键词箱形梁、模板、混凝土灌注、张拉、压浆

1 高速铁路桥梁特点：

高速铁路对平顺性要求很高，部份软土地基不能满足工后沉降量的要求，大量采用以桥代路，桥梁占线路全长达到80％以上。

桥梁上部结构，受纵向、横向刚度、自振频率的要求，大量采用了双线整孔箱形结构，且高跨比一般在1/10， 32m后张法预应力混凝土箱梁就是其中主要的梁形。

该箱梁具有断面尺寸大（长×宽×高＝32.6m×13.4m×3.0m）、

钢筋布置密集、制作精度高，一次混凝土灌注量多达328m3重量约900t的特点。不能长途运输，只能在现场预制；必须研究现场预制生产线。

2 模板体系

2.1制梁台座

台座要求置于良好的地基基础上，其下沉量不超过2mm，尤其要控制其不均匀沉降。对软土地基应进行加固处理，一般采用粉喷桩加固处理，比较经济且施工速度较快。加固后的复合地基承载力可达到200kN／m2以上。台作如图1所示

2.2模板

32m双线整孔预制箱梁模板由底模、内模、外侧模和端模组成。模板的设计应有足够的强度、刚度和稳定性。在浇注混凝土的荷载作用下变形应符合误差要求。侧模与底模间用橡胶条密封，侧模与端模间用泡沫橡胶条密封。

2.2.1底模由12mm厚面板、底横梁及分配梁共同组成。底横梁与台座基础预埋件、底横梁与分配梁、分配梁与底模面板均采用焊接。考虑施加预应力时梁体的弹性压缩及混凝土的徐变、收缩影响，使梁长缩短，制造底模时的跨度应较设计尺寸加长，其加长的长度可先按设计压缩量考虑，待梁体张拉完后进行修正。为减少预应力产生的拱度，在跨中处预设反拱，由于钢模分段制造，可按二次抛物曲线近似折线布置。

2.2.2内模采用全液压控制折叠式模板，模板共分6部分，支撑、龙骨梁、横向框架、纵向加劲肋、面板、液压模板开合体系。内模示意如图2。

2.2.3外侧模板液压千斤顶、顶拉杆、桁架、支承面板的加劲肋和安装在侧模上的振动器支架组成。在工厂分段加工，到现场按反拱折线连接整体。外侧模支撑在刚性基础上，侧模底部与台座铰接固定，上部用桁架组成的平台拉结，平台既作为桥面连接系又兼作施工平台。外模示意图如图3

图2 图3

2.2.4端模由面板、横竖加劲肋和制孔波纹管托架(兼作施工人员上下梁体的梯子)

3 工艺流程

32m双线箱梁预制生产工艺流程如下：

检查维修底模、侧模调整到位→吊装底板腹板钢筋骨架、安装波纹管及锚座→内模安装、吊装顶板钢筋骨架并连接、预埋件埋设→浇筑混凝土→蒸汽养护约24小时→穿钢绞线松开

模板进行预张拉、当混凝土强度不低于设计强度的80％后，拆端模，退内模施拉第一阶段预应力→将箱梁吊至存梁区进行自然养护，当梁体混凝土强度及相应弹性模量达到设计的100％、龄期不少于10天时，进行预应力终张拉→封锚→真空注浆→后续工作。

4 主要施工方法

4.1检查维修底模将侧模调整到位

检查维修底模，清理打磨干净，均匀涂刷脱模剂。安装底模时应在底模上准确标出梁体的中轴线，并调整底模的反拱度。安装外模时，要保证箱梁底板、腹板的位置准确及倾斜度符合要求，模板接缝处加密封条，要严密不漏浆。

4.2吊装底板腹板钢筋骨架，安装波纹管及锚座

梁体和桥面钢筋骨架分别在相应的模具上焊接成型。用龙门吊将加工好的底腹板钢筋调入模板内，安装锚座及穿制孔波纹管，连接端模板。

4.3内模安装

内模安装前涂刷脱模剂，内模安装时，用慢速卷扬机将龙骨梁沿着支撑墩顶面拖入箱梁内，开动千斤顶将内模板撑开，用螺栓或者销

钉固定支撑墩与龙骨梁，调整模板的平整和平

顺锁定各千斤顶，将内膜与端模板螺栓连接，完成内模安装。

4.4吊装顶板钢筋骨架，并连接安装预埋件。

4.5浇筑混凝土

4.5.1混凝土配合比条件

水泥应采用强度等级不低于42.5级的低碱硅酸盐水泥，且胶凝材料用量不宜超过500kg/m3。绝对用水量不超过200Kg/m3，水灰比宜控制在0.35～0.4内。坍落度要求控制在14—16cm。为提高混凝土的早期强度及改善混凝土的和易性，应掺用高效减水剂及其它掺加剂。其掺量由试验室确定。混凝土要求缓凝8小时。

4.5.2拌合与运输

采用自动计量装置的强制式拌合设备，其拌合能力要满足120m3／h，以保证混凝土灌注时间控制在规定范围以内，混凝土采用输送泵管道运输。输送泵的大小与拌合能力相匹配。

4.5.3灌注和捣固

a、箱梁的灌注顺序为：腹板→底板→顶板，灌注时要注意灌注的节奏，不能过快或过慢，保证混凝土必要的振捣时间。

b、当腹板混凝土灌注到比底板高600mm 时，改用从内模顶的灌注孔灌注底板。灌注两腹板下部梗斜处，为保证底板与腹板交接部位及其附近区域混凝土密实，应将振动棒插入模板预留孔内，沿周围振捣。

c、两侧腹板应对称灌注，防止两边浇筑面高低悬殊，造成内模偏移。混凝土入模时，下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行，腹板灌注以附着式振捣器为主并辅以插入式振捣。操作插入式振动器时宜快插慢拔，振动棒移动距离应不超过振动棒作用半径的1．5倍(约45cm)，对于普通振动棒，每点振动时间约20s～30s，对于高频振动棒5s 一8s，振动时振动棒上下略为抽动，振动棒插入深度以进入前次灌注面层下50mm为宜。混凝土振动时间，应以表面没有气泡逸出为宜，掌握最佳的振动时间。

d、当两腹板槽灌平后，开始灌注桥面板混凝土。除应按规定进行振捣外，还必须执行两次收浆抹平。以防裂纹和不平整。并保证顶板厚度和流水坡度。

e、在梁体灌注过程中，应指定专人检查模板、钢筋，发现螺栓及支撑等松动应及时拧紧和打牢。发现漏浆应及时封堵，钢筋和预埋件如有变化移位及时整修保证位置正确。

f、当室外温度超过35℃或拌合物出盘温度达到25℃以上时，应按夏季施工办理，混凝土安排在上午11：00以前灌完或下午16：00以后开盘灌注。

g、每片梁的灌注总时间不超过6小时。

4.6蒸汽养护

混凝土灌注完成后用蓬布覆盖梁体静养4小时，然后开始蒸汽养护，其养护工艺为：升、降温速度IO℃／h，恒温温度47～50℃，其升、降时间由当时自然气温决定，恒温时间由试验室根据混凝土强度及弹性模量增长情况决定。低温季节混凝土灌注完成后，要立即用蓬布覆盖，并通蒸汽进行预养，其预养温度为5～10℃。养护期间必须设温度表进行监测并按要求记录各测点温度。

当梁体内部与表面，表面与环境温度差值小于15℃时，方可脱模。梁体蒸养脱模后可进行洒水养护。

4.7拆模：

拆模时，先拆除端模板，注意端模平行拆除，防止损伤梁端锚坑。解除千斤顶的锁定，缩回油缸，拆除龙骨梁与支撑墩的连接，用慢速卷扬机将内模拖出，最后拆两边侧模。

4.8预应力施工

4.8.1预应力孔道成型

采用预埋波纹管成孔工艺。波纹管径应符合要求，要求顺直和足够的抗拉强度。

波纹管在绑扎梁体钢筋骨架时，沿梁长方向每500mm放一道定位网片，并与腹板和底板钢筋焊接。