高速铁路系杆拱施工工法要点

高速铁路系杆拱桥施工工法

(中铁五局集团第二工程有限责任公司)

王灶华易雨锋

1.前言

钢管混凝土拱桥因其技术相对成熟，外形美观，逐步应用到客运专线和高速铁路工程中。由于高速铁路具有不同于其他工程的显著特点和更高的标准要求，施工时既要确保满足设计要求的高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点，又要适应高效、快速建成的特点，就要解决如何精心组织，优化工艺，形成一套具有高铁特色的系杆拱桥施工方法。

中铁五局集团第二工程有限责任公司通过对京沪高铁跨S122省道1-96m 系杆拱开展科技项目攻关，形成了高速铁路系杆拱桥施工工法，其技术先进，具有明显的社会效益和经济效益。

2.工法特点

2.1先梁后拱施工，因地制宜，桥下吊装，即确保安全又可有效降低费用。

2.2合理优化系梁施工分段和预应力张拉方案，缩短建设工期。

2.3钢管拱内砼一次连续压注技术，避免了多次压注，缩短建设工期。

2.4根据不同施工方案重新计算吊杆张拉力，可一次张拉到位，避免反复调整吊杆力。

3.适用范围

3.1客运专线、高速铁路系杆拱桥工程施工。

3.2客运专线、高速铁路提篮拱桥工程施工。

4.工艺原理

采用支架法施工系梁，系梁分段浇注，通过对系梁浇注分段和系梁预应力张拉时间和工艺顺序的优化，确保质量，缩短工期。钢管拱采用桥下吊装施工方法，减少荷载对系梁的影响，可优化支架的受力计算，同时降低安全风险。钢管拱内混凝土采用了一次连续压注的施工方法，吊杆张拉力通过重新计算可一次张拉达到设计要求，时间缩短至原来的三分之一以上。通过全过程的监控和跟踪调整及优化，可高效、优质、低成本的完成拱桥的施工。

5.施工工艺及操作要点

5.1工艺流程

5.2关键工序施工工法

5.2.1系梁施工

1 系梁施工采用满堂支架法施工。

首先根据设计资料对地基承载力的要求，支架基础必须具有足够承载力，不得出现不均匀沉降。一般情况可采用换填砂夹卵石后再在上面铺设一层C20混凝土作为支架基础。

地基处理完毕后，进行支架搭设。支架结构应具有足够的承载力和整体稳定性，支架杆件应力安全系数应大于1.3，稳定性安全系数应大于1.5。满堂支架

脚手架采用碗口式脚手架，支架的横向间距、纵向间距及竖向间距根据检算资料合理设置。在跨路、跨河位置可采用钢管柱支架搭设门洞。钢管柱的大小及间距根据检算资料进行设置。

支架搭设完成后，铺设底模，然后进行支架预压。支架预压的目的是为消除支架体系塑性和弹性变形对现浇系梁质量的影响，对钢管支架搭设完毕后进行预压，支架预压荷载为设计梁体自重的1.3倍，荷载分布：模拟梁部混凝土重量分布；预压材料主要采用钢材，也可采用砂袋或水袋预压。待消除支架非弹性变形量及压缩稳定后测出弹性变形量，即完成支架压重施工。撤除压重钢材、砂袋后，设置支架施工预留拱度，调整支架底模高程，并开始梁体施工。

2 支架预压完成后，开始进行系梁钢筋绑扎和模板安装。

1）模板铺设：先铺底模，按设计值预设反拱值，并根据沉降、压缩量、张拉上拱度及时调整反拱值。底模与底模之间连接缝隙贴上软塑双面胶，通过连接螺栓拧紧，挤压，调整错台后，铲除多余双面胶，确保接缝处平整、严密。外侧模拼装同底模相似，拼装外侧模时，控制好模板角度与标高，底模与外侧模的连接螺栓要上足且拧紧。底模、外侧模拼好后，打磨其上异物，然后涂刷脱模漆。防漆脱模剂须在干燥的环境下涂刷，不能在有露水的夜里或雾天里涂刷，否则形成脱皮现象。内模分节组拼，待梁体底、腹板钢绑扎好后，进行内模安装，每段模板之间的接缝用胶带纸封堵，保证不漏浆。内外侧模板通过梁体两侧通风孔用φ22mm拉杆对拉，腹板底部两侧采用三角角钢固定在横梁上，用方木抵紧。侧模、翼板桁架底部用三角垫块调节。

2）钢筋绑扎：先绑扎底板和腹板钢筋，安装并定位好预应力管道，内模安装完毕后再绑扎顶板钢筋，预埋防撞墙、竖墙及接触网支柱基础钢筋。在钢筋与

模板间设置保护层垫块。保护层采用与梁体混凝土同标号的混凝土垫块制作，垫块形状为锥形，满足保护层厚度和定位的允许偏差要求。模板安装和灌筑混凝土前，仔细检查保护层垫块的位置、数量及紧固程度，并指定专人作重复性检查以提高保护层厚度尺寸的质量保证率。侧面和底面的垫块不少于4个/m2，绑扎垫块和钢筋的铁线头不得伸入保护层内。

3 模板安装和钢筋绑扎完成后，经监理验收检查合格后，进行系梁混凝土的浇筑。

系梁混凝土施工要求截面一次成型，可分段浇筑，减小收缩、徐变的影响，避免产生施工裂缝。一般情况可分为3～5个节段进行混凝土浇筑。在梁段浇筑前，与前段混凝土接合面应凿毛，并清洗干净，纵向非预应力钢筋采用搭接。合拢段采用微膨胀混凝土。系梁浇筑采用混凝土在拌合站集中拌制，混凝土车运输、泵送入模，插入式振捣的施工方法。在支架上浇筑混凝土，横向混凝土的分布坚持“对称、平衡、同步进行”的原则进行施工，以免产生超过允许的偏差和变形。浇注混凝土时,就每箱的底板、腹板高度,沿结构横截面以斜坡层向前推进。斜坡层倾斜角20°～25°。浇筑顺序为底板、腹板、顶板，沿梁高方向浇注。

系梁混凝土浇筑完成后，要采取覆盖保湿的方法进行养护，顶面采用土工布覆盖，晒水保湿养生。

4 系梁预应力施工

当系梁全部浇筑完成后，准备进行预应力张拉。张拉分两次进行，当砼强度达设计强度95%、弹模达95%、砼养护达15天后进行第一批张拉，第二批张拉在二期横载上桥前完成。每批张拉索的位置和数量以及张拉顺序严格按照设计图规定执行。张拉方式分为一端张拉，和两端对称张拉两种，张拉时应左右对称，

最大不平衡束不超过一束。

梁体预应力张拉采用双控法，以应力控制为主，伸长值作校核，对于锚外应力的控制，将做完摩阻实验后，通过提供的数据并征求设计单位意见同意来决定张拉时锚外应力。

孔道压浆采用真空辅助压浆施工工艺。张拉完成后，应在两天内进行管道压浆。压浆前管道内应清除杂物及积水，压入管道的水泥浆应饱满密实。水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40min。

5.2.2拱肋安装施工

系梁第一批预压力索张拉压浆完成后，进行系杆拱拱肋安装。拱肋安装可采用吊车上桥拼装和吊车桥下吊装两种方式。

钢管拱在工厂内加工制作好，并进行预拼，通过验收合格后运至施工工地。

在进行拱肋安装之前，需制定切实可行的测量方案，具体内容应包括：控制网的测设、钢拱脚安装定位测量、拱肋临时支撑定位及安装测量、拱肋、风撑安装测量、拱肋的定期观测等。同时还得进行吊装方案的选择以及吊车的检算及选定。

拱肋安装需在系梁上搭设拱肋临时支撑。拱肋临时支撑一般采用钢管柱搭设。临时支撑的设计需经过受力及稳定性检算。在系梁施工时，在支架位置预先埋设好钢板和螺栓。钢管柱与系梁通过法兰连接。钢管柱横向连接和纵向连接采用桁架连接。

临时支撑安装完成后，开始进行拱肋吊装。拱肋吊装采用左右线交错吊装，前后对称吊装的方式。以122省道1－96m系杆拱为例，吊装顺序依次为：1，5段吊装→第1、5道横撑吊装→2，4段吊装→第2、4道横撑吊装→合拢段（3