箱梁预制技术总结

箱梁预制技术总结

武广客运专线湘潭梁场总工程师王周全

（2007年7月29日）

一、预制梁设计指标

武广客运专线预制箱梁结构形式为双线整孔单箱室简支梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。设计最高运行速度为350km/h；设计年限为正常使用条件下结构设计使用寿命100年；最小曲线半径为7000m，正线间距为5.0m。截面类顶板厚度30cm～61cm，底板厚度28cm～70cm，腹板厚度48cm～105cm。桥面内侧净宽9.4m，桥梁宽13.4m。梁高3.05m，顺桥向支座中心线距梁端55cm，横桥向支座中心距为4.5m。32m 梁每片箱梁理论重量819.05吨。混凝土327.6ｍ3，混凝土强度等级C50，弹性模量为35.5Gpa。支座统一采用CKPZ盆式橡胶支座，竖向承载力分别为5000KN和6000KN。

二、梁场规划设计

㈠场地布置及规划

中铁十六局集团五公司在湘潭市谭家山镇上水口山组建制梁场，共承担559片梁的生产任务。制梁场位于DK1632+220～DK1632+675间线路右侧，占地220余亩。制梁场共分为五个区，

拌合站、制梁区、存梁区、钢筋存放及加工区、生活区。设置制梁台座10个，内模台座6个，钢筋加工台座6个，存梁台座80个，制梁台座、存梁台座和提梁机轨道基础全部采用桩基础处理。配置内模6套，侧模和底模10套。制梁场按照每天2～2.5榀的生产能力设计。

结合以往制梁经验，借鉴国内外箱梁施工的先进技术，于2006年9月8日成功地生产出了武广客运专线第一榀箱梁，并经过一段时间的生产，目前已建立起了一套比较完善的生产技术和施工工艺。

㈡混凝土拌和站

拌和站配置两台HLS120型搅拌机，1台粗骨料清洗机。8个粗骨料、细骨料储料仓，每个储料仓约300㎡，正常情况能够储存10榀梁以上的粗细骨料，每种材料按照检验状态分为待检区和合格区，骨料储存仓全部采用彩钢瓦防雨棚覆盖，保证混凝土原材料质量的有效控制。拌和站用水利用1600 m3 的高位水池。14个100吨水泥储料罐，8个粉煤灰罐，平均混凝土生产能力为100m3/h（2台）。

三、工程特点

1、工程单价低，可充分利用地材，将预制梁场设在所承担工程任务的重心位置，减少运料、运梁费用。

2、采用整体式固定外模、自动化液压系统内模模板形式，提

高了箱梁预制的机械化施工程度和生产率。

四、箱梁施工工艺框图

五、钢筋工程

钢筋施工顺序：进场复检→钢筋下料→弯制成型→预留支座和防落梁预埋钢板位置→绑扎骨架→固定预应力管道→吊装就位

㈠钢筋加工：

1.钢筋下料

钢筋下料应根据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。为提高钢筋下料长度的精确度和钢筋弯钩的规范标准，在钢筋下料工作台设置限距钢板，以保证钢筋下料的准确性。

2. 闪光对焊

为了保证钢筋间距和保护层厚度，便于梁体砼浇筑，对于梁体Φ25和Φ16的钢筋接长采用闪光对接焊。首先根据施工实际条件进行工艺性焊接试验合格后，才能进行成批焊接。闪光对焊接头应熔接良好，完全焊透，且不能有钢筋烧伤及裂缝等现象。

3. 钢筋自动弯曲

为了能够规模化生产和保证钢筋加工质量，我们采用CW-40型钢筋自动弯曲机，每工日约加工钢筋量12吨，能够大大提高效率和弯制精度，保证钢筋加工质量，减少了人工投入量，为我们

大批量、规模化生产箱梁提供了资源保证。

㈡钢筋绑扎：

箱梁钢筋分底腹板钢筋和顶板钢筋两部分，为了保证钢筋绑扎位置的准确及加快模板的周转时间，使钢筋绑扎与箱梁混凝土施工能够同时进行，我制梁厂特制了钢筋绑扎胎具。（底腹板胎具如下图所示）

1.钢筋绑扎台座利用角钢焊接而成，并按钢筋坐标预设卡口来对钢筋进行定位。钢筋绑扎前首先对胎具进行全面检查，确保胎具的尺寸准确，胎具下部的角钢要进行标高测量，确保底板钢筋在同一个平面上，保证胎具底面和底模面状况一致，吊装后保护层、预应力管道定位准确。

2. 钢筋骨架制作严格遵照图纸规定尺寸和钢筋编号，在绑扎胎卡具上标明位置，再布筋绑扎。绑扎完毕后用龙门吊吊运安装在底侧模内就位。

为保证钢筋绑扎定位准确，同时加大骨架钢筋之间的整体性，满足整体吊装要求，避免预埋件错位等问题的发生，我们对腹板钢筋N6、N12和腹板内侧钢筋N15、底板二层钢筋骨架事先在胎具上点焊，使之成为一个整体，以加大吊装时的稳定性与结构尺寸的准确性。

3. 为保证底板、桥面钢筋有足够的刚度，防止起吊或安装人员踩踏变形，横向每隔2m增加一道劲性骨架。桥面每3m设置一道，劲性骨架由上下两层钢筋加焊形成。

4. 底板抽拔棒在底层钢筋绑扎完毕，定位钢筋点焊固定后安装，腹板抽拔棒在定位网安装后分别从两端穿入，抽拔棒与普通钢筋相碰时，可适当移动梁体构造钢筋或进行适当弯折。定位钢筋网应与腹板箍筋焊接在一起，焊接时注意水平方向定位钢筋必须水平，定位网的网眼净尺寸应比抽拔棒外径大5～8mm。

5. 钢筋绑扎时注意扎丝头均须进入钢筋区域内，不得外伸至保护层内。保护层垫块采用统一订做的十字形凹槽混凝土垫块，抗压强度不小于50Mpa。绑扎位置应放置在钢筋十字交叉处以保证垫块绑扎后不会转动。根据钢筋笼入模后和模板的接触特性，在腹板内、外侧分别采用了30～35mm 和35～40mm的十字形垫块，保证保护层平均厚度误差控制在0～5mm内。

㈢预应力孔道成型:

预应力孔道采用抽拔橡胶棒预埋成孔。

1.梁体钢筋骨架与定位网片绑扎好后，即可从骨架两端向跨中将抽拔棒穿入定位网片的设计坐标孔。安装穿送时前端须人工引导进入预设的定位网眼中。穿送时注意不得用力过猛，以免造成抽拔棒损伤或使定位钢筋网片移位。

2.抽拔棒穿好后，技术人员负责对管道的方向、位置进行检查调整，确保管道定位准确。并检查抽拔棒接头处包裹严密，以防漏浆影响成孔效果和抽拔棒拔出困难的现象。

㈣顶板钢筋安装

在底腹板钢筋绑扎、内模安装完毕，顶板钢筋绑扎完成后，采用2台龙门吊通过专用吊具整体吊装入模。

1.特制吊具采用型钢制作主梁和分配梁，主梁全长31米，分配梁长15米。吊具应具有足够的刚度，起吊时挠度不应大于1/250。吊具应同时兼顾起吊底腹板钢筋笼和桥面钢筋笼的功能

2.起吊钢筋笼的吊点间距纵向为1.5m，底腹板钢筋笼横向设置4个吊点。起吊时应在钢筋笼内穿入短钢筋作为分配筋，不得

将吊钩直接挂在钢筋上，分配钢筋应放置在纵向钢筋下面。

3.吊装时，吊点布置要均匀、对称，吊链和钢筋笼联结后，吊链的松紧度要一致，联结牢靠，保证钢筋笼起吊后，受力均匀，防止局部受力偏大，导致箱梁钢筋发生变形。

六、模板施工

㈠模板设计

模板分底模、外侧模、端模和内模四部分。底模采取分块制作，整体安装使用。沿纵向按抛物线预设反拱，根据设计按二次抛物线跨中设置18.28cm反拱度，模板平整度符合设计要求，要求底模在使用过程中不发生变形和沉降现象。

㈡模板制作

为了便于运输模板先以十小块模板制作，到达工地后在制梁台座条形基础上按图纸调整好预留反拱度并拼装焊接成整体。侧模板采用分段制造，制造要求如下：模板接缝处应严密，焊缝采用熔透焊，焊缝打磨平整，预留工地整拼的接缝须采用刨边对接。侧模在工地拼装成整体，侧模与底模连接采用螺栓连接，每隔2.5米用一个M45的大螺栓拉紧侧模骨架，其余部位每隔300mm用M22螺栓连接以保证侧模与底模密贴后，焊接牢固使底侧模形成一个整体。

㈢内模系统

内模在箱梁模板体系中结构最复杂，是保证箱梁质量的关键，而且在箱梁循环作业中起着关键的作用，是主要的控制因素。我梁场采用全液压可自动伸缩的内模，主要由五部分组成：包括内模模板、内模纵梁、导轨梁、支撑钢凳及支墩、液压控制系统。

内模设计为全液压自动开合形式，沿纵向分成五部分，即两个端部等截面、两个变截面和一个中间等截面，中间采用螺栓联结。每部分由液压工作站分别提供动力独立工作，使模板的各部分按顺序达到收缩、张开的目的。内模的运出由与其相连的行走小车控制。内模与外模通过通风预留孔进行连接，确保腹板结构尺寸。

㈣脱模

1、试验室负责进行同条件养护试件强度试压和梁体、环境温度监测，当梁体混凝土强度达到设计强度的60%，梁体混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层与环境温差均不大于15℃，且能保证棱角完整时，方可拆除模型。

2、拆模时，首先松开内模，拆除端模时，利用龙门吊拉紧端模吊点后松开连接螺栓，再采用千斤顶水平顶出端模后再起吊，以防锚孔混凝土棱角被模板带掉。内模拆除通过走行轨利用卷扬机抽出。

㈤内模施工工艺流程

验收合格

七、混凝土工程

㈠混凝土浇筑

1、浇筑前准备

梁体混凝土浇筑由2台布料机置于梁体两端对称进行布料，浇筑人员指挥布料机使混凝土倾入合理准确的位置，保证布料准确均匀。

混凝土浇筑前，应测定混凝土的温度、塌落度、含气量、水胶比、泌水率等工作性能，混凝土入模温度控制在5～25℃；模板温度控制在5～35℃。为了保证混凝土的入模温度及模板温度，在浇筑混凝土时准备4只温度计，对每车混凝土温度进行量测并记录，对模板温度每半个小时进行测温一次，如果模板温度高于35℃，则采用在模板侧面进行浇水降温的方式。

2、浇筑顺序

混凝土的浇筑采用连续整体浇筑。浇筑时采用斜向分段、水平分层的方法。其工艺斜度为30°～45°，纵向分段长度控制在6-10m ，水平分层厚度不得大于30cm

，先后两层混凝土的间隔

时间不得超过混凝土初凝时间。

浇筑总的原则为：先底板、再腹板、最后顶板，从中间到两端，再由两端到中间。

3、浇筑方法及步骤

第一步：从中间向两端通过腹板对称浇筑底板与腹板交接处混凝土，采用插入式振动棒捣固密实，并及时对底板混凝土进行抹平、压实和收面。

第二步：浇筑底板剩余混凝土，此时振捣时注意不能对已浇筑梗肋混凝土扰动，以免造成倒角混凝土掉落，形成倒角不饱满，这样浇筑后可以对腹板混凝土形成一定的阻力。

为防止底板混凝土超厚,浇筑时使底板两侧混凝土超过内模下梗肋后,稍作停顿,再从内模顶部预设浇筑孔处补充底板混凝土。浇筑底板混凝土时要让混凝土充分翻浆,从腹板翻出的混凝土基本是密实的混凝土,只有充分翻浆才能保证腹板下梗肋处的混凝土密实。

第三步：底板浇筑完成后,腹板混凝土浇筑采用纵向分段斜向分层的方式,每层混凝土厚度不超过30cm,2台布料机分别从两端向中间浇筑,但在跨中部位交叉搭接,以防跨中部位形成水泥浆集中造成截面薄弱，同时每层的接头相互错开。

两侧腹板浇筑速度保持同步,以防止两边混凝土面高低悬殊,而造成内模偏移。

第四步：当两腹板槽灌平后，开始浇筑顶板混凝土，浇筑时

分别从两端向跨中方向和两边翼缘外侧向中部浇筑，分段连续浇筑。

梁体混凝土浇筑完毕后，对底板、顶板混凝土表面进行第二次收浆抹面，以防裂纹和不平整。桥面一经收浆抹面初凝前不得践踏。

㈡混凝土的振捣

底板混凝土采用插入式振动棒振捣，腹板混凝土先采用插入式振动棒振捣，待腹板每一层混凝土浇平后，采用附着式振动器间隔振动2～3次。附着式振动器每次振动时间控制在10秒钟。

每层混凝土入模后，立即进行全面的振捣，使之形成密实的均匀体，严格控制振动棒的插入间距和两台振动棒的振捣范围，避免出现漏振。采用插入式振捣器振捣时，应采用垂直点振方式，移动振动棒时应先竖向缓慢将振捣棒拔出，然后再将振捣棒移至新的位置，不得将振捣棒放在拌合物内平拖，也不得用插入式振捣棒平拖驱赶下料口处堆积的混凝土拌合物。

桥面混凝土浇筑一部分后用振动棒先振捣密实初步摊平，将高频提浆整平机安装到两侧翼缘板的钢轨上，整平机在自重及激振力的作用下将混凝土摊平并再次振捣使混凝土表面提浆及密实，整平机在移动时应缓慢平稳。

㈢模板拆除时间

试验室指定专人进行同条件试件强度检验，并进行温度测量，

做好记录，当混凝土强度达到设计强度的60%以上，且梁体混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层与环境温差均不大于15℃时进行模板拆除，拆模时必须保证梁体棱角完整。拆模前必须核实混凝土内外温差、抗压强度符合相关技术条件及验标要求后再进行，拆模后立即进行养护，避免温差过大引起裂缝。

八、混凝土养护工程

㈠箱梁养护

箱梁底板混凝土浇筑完毕后,立即用篷布将箱梁两端封闭,以避免在箱室内形成风道,穿堂风会使箱内温度降低过快。

当桥面混凝土浇筑完毕、在混凝土表面用人工收浆的过程中，加强混凝土表面得保湿工作。当气温较高、气候干燥时应采用喷壶洒水保湿，混凝土接近初凝时梁面采用土工布覆盖，注意不得污染桥面，土工布之间应有搭接宽度，保证混凝土表面湿润；梁体养护用水与拌制梁体混凝土用水相同，养护用水温度低于混凝土表面温度时，二者温差不得大于15℃。

模板拆除后，立即采用喷雾器在箱梁腹板内侧、腹板外侧、翼板底面、底板底面及箱内顶板上均匀喷洒PX-2型混凝土养护剂进行养护。

㈡温度控制

我们采用了长沙市三智电子科技有限公司开发研制的SZWT-MCU自动温度测量软件进行梁体混凝土的温度控制，测

温范围为－55℃～125℃，测量精度±0.25℃，分辨率0.25℃。

测温布置了共14个点，1#、2#、3#、4#点位于混凝土芯部，5#、6#、7#、8# 位于梁腹板外测，翼板下面，9#、10#位于内模内部，11#、12#点位于梁顶板上面，紧贴混凝土表层，14#位于梁顶篷罩内测量梁顶篷温，13#点为环境温度。根据测量显示结果来控制梁体混凝土芯部与表面，表面与环境温差不超过15℃。如果有超出允许温差现象，利用环境升温或梁体降温等有效措施来控制相对温差。（测温布置见下图）

㈢蒸汽养护

冬季施工时，当昼夜平均温度低于5℃或最低温度低于-3℃时，要求必须采用蒸汽养护，梁体抹面完成后进行混凝土养护管道安装、蒸养棚吊装、帆布围护。将两侧侧模及端模完全覆盖，形成一个保温棚，利用锅炉房提供蒸汽进行养护。

蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停期间

应保持棚温不低于5℃，灌筑完4h后方可升温，升温速度不大于10℃/h，恒温时蒸汽温度不大于45℃，梁体芯部温度不超过60℃，降温速度不大于10℃/h。蒸汽养护期间及撤除保温设施时，梁体混凝土芯部与表面，表面与环境温差不超过15℃。蒸汽养护时间为混凝土浇筑完毕至混凝土表面温度与环境温差不大于15℃时段。且养护时间不少于2d。控制升降温速度采用调整蒸汽阀的蒸汽流量，逐渐升降温。

蒸汽养护结束时应立即进入自然养护，时间不少于7d，当采用自然养护时，梁体表面可采用土工布覆盖，并将其上覆盖塑料薄膜，梁体洒水次数应能保持混凝土表面充分潮湿为度。当环境相对湿度少于60%自然养护不应小于28d，相对湿度在60%以上时，自然养护不小于14d。

㈣夏季降温措施

室外温度达到35℃以上时，按夏季混凝土施工需要采取降温措施，夏季砼入模温度一般控制在30℃以下。

我梁场采用防晒、降温等综合措施，主要措施有：

1、混凝土粗细骨料储料仓全部采用彩钢瓦遮阳棚和砖挡墙封闭。

2、水泥、粉煤灰在罐体外采取防晒降温措施：在罐顶和罐桶边加设一层岩棉被防晒层，岩棉被厚度根据室外气温与降温要求进行计算。岩棉被外设反光层。

3、拌和水采用井水，及时抽水入池，防止长时间不抽水水

温升高，水池顶及周边覆盖，采取防晒措施。

4、砼罐车、输送泵、布料机采取适当防晒措施，同时及时浇水降温，减少砼运输时间。

5、模板除采用大型防晒雨棚遮盖，防止阳光直射外，另外在模板附近地面和模板外面浇水降温。

6、根据实际情况，必要时，对粗骨料采取洒水降温，来降低混凝土的入模温度。

7、混凝土浇筑避开白天的高温，尽量在夜间浇筑。

九、预应力张拉工程

㈠钢绞线束制作

首先对出库的钢绞线按试验报告单逐盘检查。钢绞线下料应在特制的放盘筐中进行，防止钢绞线弹出伤人和扭绞。散盘后的钢绞线应仔细检查外观，发现劈裂、小刺、折弯等需进行处理。钢绞线按实际计算的长度加100毫米余量作为下料依据。为保证下料长度的精确，我们现场设有四块规格相同的槽钢，且使四者同轴心，下料时使钢绞线沿槽钢延伸，这样一来就保证了钢绞线平顺与长度的精确度，下料完成以后在离端部30cm处用扎丝绑扎，以免分散。

㈡钢绞线穿放

钢绞线穿放前应清除孔道内杂物。钢绞线穿入梁体后应尽快张拉，停放时间不宜过长，否则应采取防锈措施。为提高功效我

们配用卷扬机穿束，在钢绞线端部用直径100mm的套筒套住，再弯制一个抓钩，然后用一根钢绞线连接抓钩，卷扬机再连接此根钢绞线。通过卷扬机卷拉既节省了人工又节约了时间，大大提高了工作效率。

㈢预应力张拉

1、为防止箱梁早期裂纹将预应力张拉分三次进行，即预张拉、初张拉和终张拉。早期张拉时混凝土强度应不小于设计强度的60％。预张拉后，应在制梁台位上继续养护至混凝土达到设计终张要求时方可进行终张拉。

2、张拉操作：清除锚垫板下水泥浆，安装工作锚，并与孔道轴线同心。工作锚安装后安装张拉限位板及千斤顶对位，再安装工具锚，安装工具锚时应注意不得使钢绞线错孔扭结。以上安装工作就绪后，启动油泵，使千斤顶受力并与梁端锚面垂直，再次检查锚具、千斤顶、孔道三者轴心是否同心，有偏差时应用手锤轻击锚环调整位置，检查合格后开始张拉，当张拉到0.1σcon后停止张拉，测量并记录千斤顶油缸外伸量及夹片外露量。测量记录完后，发出信号，两端同时继续张拉至0.2σcon时停止张拉。并测量记录千斤顶油缸外伸量及夹片外露量。测量记录完后两端同时

继续张拉。当为早期张拉时应继续张拉至0.66σcon时锚固即可，当为终张拉时应张拉至σcon后静停5min并补充到σcon测量并记录油缸外伸量及夹片外露量，测量完毕后即可回油锚固。并再次测量记录锚固后的油缸外伸量，作为夹片回缩量的计算依据。

钢绞线的实际伸长量△＝控制油压（σcon）油缸外伸量-初始油压（0.1σcon）油缸外伸量-钢绞线在锚外的延伸量-（初始工作夹片外露量-控制油压工作夹片外露量）+（0.1～0.2）σcon油缸外伸量。

3、预应力张拉力控制

钢绞线锚固：钢绞线束在达到σcon时，持荷5min，并维持油压表读数不变，然后主油缸回油，钢绞线锚固。最后回油卸顶，张拉结束。张拉完成后，在锚圈口处的钢绞线上做标记，以作为张拉后对钢绞线锚固情况的观察依据。

实际张拉力尚需对试验梁进行孔道摩阻、锚口摩阻、喇叭口摩阻测试，来确定孔道偏差系数、摩阻系数及锚口摩阻、喇叭口摩阻系数，根据测量结果对各束设计张拉力进行调整。