高速鐵路懸臂澆筑連續(xù)梁施工質(zhì)量控制

吳建強(qiáng)，王鵬翔

（中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司 建設(shè)部，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在現(xiàn)代交通工程領(lǐng)域中，大跨度連續(xù)橋梁應(yīng)用非常廣泛［1-3］，尤其在建設(shè)跨江、跨海橋梁項目時，無論公路、鐵路，均應(yīng)采用大跨度連續(xù)梁橋［4-8］。隨著社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，未來會建設(shè)更多的跨江、跨海大橋，而質(zhì)量控制在大跨度連續(xù)梁橋施工中尤為重要［9］。

縱觀大跨度連續(xù)梁橋的發(fā)展趨勢，橋梁建設(shè)或運(yùn)行時的管理制度將不斷完善，為了避免橋梁因強(qiáng)風(fēng)等原因?qū)е绿鹿剩┕べ|(zhì)量控制應(yīng)放在首位［10］。

目前，已建成最具代表性的大跨度斜拉橋包括我國蘇通長江公路大橋（孔徑布置100 m+100 m+300 m+1 088 m+300 m+100 m+100 m）、日本瀨戶內(nèi)海多多羅大橋（孔徑布置270 m+890 m+320 m）、法國諾曼底大橋（孔徑布置547.8 m+856.0 m+737.3 m）等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，大跨度混凝土連續(xù)梁橋一般采用懸臂施工和掛籃現(xiàn)澆（拼裝）方法進(jìn)行施工。以掛籃現(xiàn)澆施工方法為例，對其施工質(zhì)量控制開展研究。

1 施工步驟

要研究高速鐵路懸臂澆筑連續(xù)梁的施工質(zhì)量控制，首先應(yīng)對其施工步驟進(jìn)行梳理（見圖1），具體步驟如下：

圖1 高速鐵路懸臂澆筑連續(xù)梁施工步驟

（1）步驟1：橋梁樁基礎(chǔ)、承臺、墩身至墩頂施工完畢，拼裝0#、1#塊支架，并對支架進(jìn)行預(yù)壓。

（2）步驟2：在中墩頂安裝永久支座；將0#塊與各墩頂臨時固結(jié)，在支架上施工0#塊；張拉并錨固縱向預(yù)應(yīng)力束及橫向、豎向預(yù)應(yīng)力；接著在支架上澆筑施工1#、1＇#節(jié)段，張拉并錨固縱向預(yù)應(yīng)力束及橫向、豎向預(yù)應(yīng)力。

（3）步驟3：在1#塊安裝掛籃，對稱懸臂澆筑施工2#、2＇#節(jié)段，張拉并錨固縱向預(yù)應(yīng)力束及橫向、豎向預(yù)應(yīng)力。

（4）步驟4：分別以各中墩中心線為對稱線，依次同時移動掛籃至下1 節(jié)段懸臂澆筑3#—7#段，張拉并錨固縱向預(yù)應(yīng)力束及橫向、豎向預(yù)應(yīng)力。拆除中跨任意1 個掛籃，中跨合龍利用懸空吊架，利用一側(cè)掛籃改裝。安裝合龍臨時鎖定，預(yù)張拉錨固束（每束張拉力50 t）對其實(shí)施臨時鎖定，拆除10#、11#墩頂臨時固結(jié)措施，澆筑中跨合龍段，待合龍段混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計要求且齡期足夠時，張拉錨固束至設(shè)計值，拆除合龍臨時鎖定，中跨合龍后拆除0#段支架，張拉跨中剩余頂?shù)装迨皺M、豎向預(yù)應(yīng)力。

（5）步驟5：拆除中跨合龍掛籃，搭設(shè)邊跨現(xiàn)澆段支架并預(yù)壓，施工邊跨直線段。

（6）步驟6：邊跨合龍利用懸空吊架，利用一側(cè)掛籃改裝，安裝邊跨合龍臨時鎖定，預(yù)張拉邊跨合龍臨時預(yù)應(yīng)力束（每束張拉力50 t），對其實(shí)施臨時鎖定，澆筑邊跨合龍段，完成邊跨合龍施工。待合龍段混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計要求且齡期足夠時，張拉錨固束至設(shè)計值，拆除合龍臨時鎖定，張拉跨中剩余頂?shù)装迨皺M、豎向預(yù)應(yīng)力，拆除邊跨支架，完成體系轉(zhuǎn)換。

（7）步驟7：施工邊墩高出部分墩帽，全面成橋。

2 施工及質(zhì)量控制

2.1 支座安裝

（1）墊石鑿毛清理：采用風(fēng)鎬人工鑿毛，露出75%以上新鮮混凝土面。

（2）測量放線：根據(jù)設(shè)計圖標(biāo)明的支座中心位置，分別在支座及墊石上劃出縱、橫軸線，在墩臺上放出支座控制標(biāo)高。

（3）安放支座，采用鋼楔塊調(diào)平支座。安放支座時，支座上座板按圖紙設(shè)計預(yù)設(shè)偏心量。

（4）砂漿拌制重力壓漿：人工攪拌支座灌漿料，采用重力式灌漿法進(jìn)行支座灌漿料的澆筑，支座灌漿時，混凝土表面及環(huán)境溫度≥5 ℃，當(dāng)氣溫＞35 ℃時，應(yīng)采取降溫措施，砂漿入模溫度≥5 ℃且≤30 ℃。

（5）灌漿料為快硬性膠凝材料，因此，灌漿完成后及時采用塑料薄膜進(jìn)行包裹覆蓋，并灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間≥3 d。

2.2 支架施工

0#段與1#段施工工藝及方法大體相同，以0#段施工為例進(jìn)行闡述。0#段支架采用“落地式鋼管支架+三角楔形支架”施工。在支架搭設(shè)前，應(yīng)檢算支架穩(wěn)定性，符合要求后，嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行施工。支架結(jié)構(gòu)形式見圖2。

圖2 0#段支架結(jié)構(gòu)形式

2.3 模板安裝

（1）底模板。底面模板采用竹膠板和方木，竹膠板規(guī)格122.0 cm×244.0 cm×1.5 cm，10 cm×10 cm方木作為竹膠板的橫向背楞，縱向中心距30 cm，10 cm×10 cm方木直接作用在分配桁架上。

（2）外側(cè)模。外側(cè)模采用工廠制作的鋼模板。模板采用拉桿加固，包括內(nèi)外模之間對拉和雙側(cè)外模板的對拉。除翼緣板部分鋼管架承受較小混凝土荷載外，其余僅承受模板自質(zhì)量及施工荷載。通過與木模板比較，鋼模的面板和加勁背楞強(qiáng)度及剛度均較大。

（3）內(nèi)模板。內(nèi)模采用木模與鋼模搭配，鋼模為小塊拼裝，倒角位置鋼模為一次加工定型重復(fù)使用，直板鋼模采用0.3 m 長的小模板拼裝，在地面拼裝好之后用鋼管頂托加固，整體吊裝就位，橫隔板部分采用木模。橫隔板縱向背楞的豎向中心間距30 cm，豎向背楞采用雙10 cm×10 cm方木并穿拉桿，拉桿間距1 m，拉桿采用φ25精軋螺紋鋼。

（4）端板與堵頭板。端板與堵頭板是保證0#段梁端和孔道成形滿足要求的措施。端模架為鋼骨架，骨架邊緣采用7#鋼，用拉桿穿過內(nèi)外模對拉。由于箱梁縱向預(yù)應(yīng)力管道密集，堵頭板預(yù)應(yīng)力筋孔道集中，根據(jù)施工要求及制作條件，用鋼板或竹膠板加工后組拼。外側(cè)模、內(nèi)模、端模間用拉桿螺栓聯(lián)結(jié)并用鋼管作為內(nèi)撐，以制約模板變位和變形。

2.4 鋼筋綁扎

安裝底板鋼筋骨架→腹板鋼筋骨架、豎向預(yù)應(yīng)力筋→腹板鋼筋骨架內(nèi)安裝縱向預(yù)應(yīng)力管道→頂板鋼筋骨架→頂板錨頭及橫向預(yù)應(yīng)力管道→安裝梁頂預(yù)埋鋼筋。

底板下層鋼筋網(wǎng)片安裝前先布設(shè)不低于梁體混凝土強(qiáng)度及耐久性能的墊塊，墊塊錯開布置并保證≥4個/m2，底板下層鋼筋網(wǎng)片安裝后，安裝上層鋼筋網(wǎng)片，2 層鋼筋網(wǎng)片之間按設(shè)計布置“［”形鋼筋（采用30 cm×30 cm 梅花形布置方式，在預(yù)應(yīng)力鋼束錨固段處1 m×1 m 范圍內(nèi)改用間距為20 cm×20 cm 梅花形布置）并與上、下層鋼筋網(wǎng)片綁扎牢固。

縱向主筋通過梁部端?？刂其摻铋g距及線形。端頭模板制作時，按設(shè)計圖紙在主筋及預(yù)應(yīng)力管道位置割出槽口，縱向鋼筋采用單面搭接焊，預(yù)留長度要滿足規(guī)范要求，且交錯布置，保證同一截面鋼筋搭接面積≤50%。鋼筋廠加工鋼筋時統(tǒng)一加工長度，保證預(yù)留鋼筋長度一致。

預(yù)應(yīng)力管道的定位，在直線段采用“U”形定位鋼筋固定，“U”形定位鋼筋與梁體鋼筋焊接牢固，預(yù)應(yīng)力管道直線段定位鋼筋間距≤0.5 m，曲線段間距≤0.3 m。如金屬波紋管與鋼筋位置沖突時，應(yīng)保證管道位置不變，將鋼筋稍做調(diào)整。預(yù)應(yīng)力防崩鋼筋在有豎彎的T束曲線段、底板束的彎曲段和曲線段布設(shè)，防崩鋼筋在鋼束彎曲段間距12.5 cm，在曲線段間距25.0 cm。

頂板下層鋼筋網(wǎng)片安裝完成后，安裝預(yù)應(yīng)力管道、錨頭墊板及錨下螺旋筋，然后安裝頂板鋼筋網(wǎng)片，頂板2層鋼筋網(wǎng)片之間按設(shè)計布置“［”形鋼筋，布置原則同底板。梁頂三墻預(yù)埋鋼筋嚴(yán)格控制位置、線形及高程，保證后續(xù)施工鋼筋保護(hù)層厚度，預(yù)埋鋼筋采用型鋼提前加工定位模具，定位模具按設(shè)計圖紙鋼筋間距開方形槽口定位鋼筋。預(yù)埋鋼筋時，先定位兩端鋼筋高度，在2 根鋼筋之間拉線控制整體預(yù)埋鋼筋高度。頂板橫向預(yù)應(yīng)力為交錯張拉，安裝時，注意將張拉端間隔布置，并在橫向預(yù)應(yīng)力的彎曲段布置防崩鋼筋，布置間距15 cm。

橫隔梁橫向預(yù)應(yīng)力安裝：在0#段橫隔梁過人洞上、下位置各設(shè)置4 層×5 組4-15.2 預(yù)應(yīng)力鋼束，其上、下2 層預(yù)應(yīng)力鋼束張拉端反向布置，在張拉撮口位置切斷梁體普通鋼筋，使鋼筋穿入張拉槽口，待張拉完畢后將切斷的鋼筋等強(qiáng)補(bǔ)焊連接。

2.5 混凝土澆筑

混凝土采用C50 混凝土，塌落度控制在160～200 mm；考慮支座位置鋼筋較密集，應(yīng)加強(qiáng)振搗。封錨采用C50微膨脹細(xì)石混凝土，管道壓漿所用水泥漿強(qiáng)度等級不低于M50并添加阻銹劑。

混凝土按先中間后兩端、由下到上、由低到高的順序，循環(huán)分層分段澆筑。首先澆筑底板，混凝土分層厚度控制在30～40 cm，由低向高處澆筑，避免砂漿集中而流入支座處。澆筑空心段底板時，可采用內(nèi)模頂板開口的方式，方便底板中間位置混凝土澆筑，開口位置處鋼筋在安裝時不固定，待底板混凝土澆筑完成后，采用小塊鐵片封堵內(nèi)模頂板下料口并將周圍鋼筋固定好。

腹板澆筑采用斜向分段、水平分層方式，空心段混凝土分層厚度≤30 cm，防止?jié)仓俣冗^快導(dǎo)致混凝土從底板下倒角位置溢出；實(shí)心段混凝土按30～40 cm厚度分層澆筑；最后，澆筑頂板，頂板采用由內(nèi)向外的澆筑順序，有利于控制頂面高程及坡度。上、下層混凝土澆筑間隔時間不超過初凝時間。澆筑腹板時，采用φ15 cm PVC 管作為混凝土下料通道，順橋向每2 m 設(shè)置1 根，此處鋼筋在安裝時可暫時不固定，待腹板澆筑成型后將鋼筋固定好。

混凝土振搗采用插入式振搗器，振搗器要快插慢拔?；炷琳駬v完畢后振搗器應(yīng)緩慢拔出，以便插孔閉合不留空隙和防止出現(xiàn)砂漿柱（只有水泥砂漿沒有粗骨料）影響混凝土質(zhì)量。上層混凝土澆筑時振搗器應(yīng)伸入下層混凝土5～10 cm，振搗器單次移動距離≤30 cm，混凝土振搗時間以保證混凝土振搗密實(shí)為準(zhǔn)，混凝土密實(shí)標(biāo)志是混凝土停止下沉、不再冒出氣泡、表面呈現(xiàn)平坦、泛漿，注意防止過振?；炷琳駬v時，特別注意錨墊板后位置振搗密實(shí)，錨墊板位置處鋼筋較密，可用ZX-50 振搗器初振，再采用ZX-30 振搗器對錨下位置振搗。支座處鋼筋密集，振搗時采用ZX-30 振搗器，加強(qiáng)振搗，防止支座處混凝土產(chǎn)生空洞現(xiàn)象。

2.6 預(yù)應(yīng)力施工

2.6.1 預(yù)應(yīng)力筋下料、穿束

預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛，鋼絞線公稱直徑15.2 mm，抗拉強(qiáng)度1 860 MPa，彈性模量1.95×105MPa。

鋼鉸線按設(shè)計圖下料，下料長度=管道長度＋工作長度（依據(jù)設(shè)計圖紙鋼絞線工作長度70 cm），下料采用砂輪鋸切割，禁止用電、氣焊切割，以防熱損傷，下料后不得散頭，同一束內(nèi)下料長度的相對差值≤計算下料長度的1/5 000，且極差≤5 mm。預(yù)應(yīng)力束搬運(yùn)做到無損壞、無污物、無銹蝕，且多支點(diǎn)支承，支撐點(diǎn)采用方木，距離≤3 m，端部懸出長度≤1.5 m。短鋼束質(zhì)量小，穿束用人工進(jìn)行，長大鋼束如若困難采用卷揚(yáng)機(jī)牽引，后端用人工協(xié)助。

2.6.2 預(yù)應(yīng)力張拉

（1）預(yù)應(yīng)力張拉前，應(yīng)按設(shè)計要求對孔道摩阻損失、錨墊板摩阻損失和錨口摩阻損失進(jìn)行實(shí)際測定；設(shè)計單位根據(jù)實(shí)際測定的結(jié)果對張拉控制力進(jìn)行調(diào)整或確認(rèn)。設(shè)計確認(rèn)后根據(jù)實(shí)測的摩阻損失、預(yù)應(yīng)力筋彈性模量精確計算預(yù)應(yīng)力筋理論伸長值。

（2）縱向預(yù)應(yīng)力鋼束。梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值95%、彈性模量達(dá)到設(shè)計100%且齡期達(dá)到7 d 后，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉，按控制應(yīng)力的10%、20%、100%依次進(jìn)行。同一節(jié)段梁體預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉應(yīng)按先縱向、次豎向、后橫向順序進(jìn)行，并且一次張拉到控制噸位，持荷5 min?？v向預(yù)應(yīng)力應(yīng)按“對稱、均衡、先長索后短索”原則進(jìn)行，橋墩兩側(cè)梁段應(yīng)同時同步、左右對稱張拉，張拉順序先腹板后頂板再底板、從外向內(nèi)左右對稱進(jìn)行，縱向鋼束在橫截面上最大不平衡束不超過1 束。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時采用張拉力與伸長量雙控，并以張拉力為主、以伸長量作為校核的原則，雙端張拉的預(yù)壓力鋼束兩端伸長量保證基本一致，實(shí)測總伸長量與計算總伸長量容許誤差控制在±6%以內(nèi)；每片梁斷絲及滑絲數(shù)量≤預(yù)應(yīng)力鋼絞線總絲束的0.5%，并不應(yīng)位于梁體的同一側(cè)，且1束內(nèi)斷絲≤1絲。

預(yù)應(yīng)力筋回縮量（含錨具變形）測量及計算：

式中：SH為回縮量；LK為張拉至控制應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力筋伸長量；LM為系統(tǒng)錨固后的剩余伸長量；LQ為張拉工作段長度內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋；σ0為初始應(yīng)力；σK為張拉控制應(yīng)力。

張拉完畢后，預(yù)應(yīng)力鋼絞線端頭采用切割片切除，嚴(yán)禁采用電氣焊燒除，切斷處距錨具外端≥30 mm。鋼絞線切割完畢后對錨頭進(jìn)行封堵準(zhǔn)備管道壓漿。

（3）豎向預(yù)應(yīng)力張拉。每個梁段的縱向鋼束張拉完畢后，對掛籃進(jìn)行前移，掛籃前移完成后，應(yīng)立即進(jìn)行豎向預(yù)應(yīng)力筋的張拉。每個梁段靠近施工接頭的最后一根豎向預(yù)應(yīng)力筋與下一段梁的豎向預(yù)應(yīng)力筋一起張拉。張拉時，錨具回縮值控制在1 mm 以內(nèi)，若一次張拉難以將回縮量控制在1 mm 以內(nèi)，應(yīng)采取反復(fù)張拉的應(yīng)對措施。豎向預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，將螺母以上3 cm外多余部分切割掉，不得采用電、氣切割。

（4）橫向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉。采用單端交錯張拉，預(yù)應(yīng)力張拉采用張拉力與伸長量雙控、以張拉力控制為主、以引伸量作為校核。每個梁段的豎向鋼束張拉完成后，自節(jié)段根部開始順序張拉橫向鋼束。每個梁段靠近施工接頭的最后1根頂板橫向預(yù)應(yīng)力束與下一段的橫向預(yù)應(yīng)力束一起張拉。橫隔墻預(yù)應(yīng)力筋在其所處的梁段一并張拉。張拉端預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)縮量采用尺量方式進(jìn)行測量，本連續(xù)梁采用夾片式錨具，故內(nèi)縮量限值為6 mm。

2.6.3 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿

鋼束張拉完畢24 h 內(nèi)進(jìn)行注漿。鋼束應(yīng)張拉一批、壓漿一批，壓漿順序同張拉順序，同一孔道壓漿應(yīng)連續(xù)一次完成。本連續(xù)梁豎向預(yù)應(yīng)力采用無黏結(jié)鋼棒故不需要壓漿。壓漿前采用高強(qiáng)度水泥漿封閉錨具空隙。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿采用真空輔助壓漿法施工。真空輔助壓漿技術(shù)的基本原理是在孔道的一端采用真空泵對預(yù)應(yīng)力管道先進(jìn)行抽真空，使之產(chǎn)生?0.06～?0.08 MPa 左右的真空度，管道內(nèi)壓力穩(wěn)定后立即開啟管道壓漿端閥門，同時開啟壓漿泵進(jìn)行連續(xù)壓漿。

3 結(jié)論

結(jié)合包頭—銀川鐵路惠農(nóng)—銀川段（40+64+40）m懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁實(shí)例，分別從連續(xù)梁橋施工的支架搭設(shè)、模板安裝、鋼筋幫扎、混凝土澆筑以及預(yù)應(yīng)力施工等各個步驟按照設(shè)計圖紙、施工規(guī)范以及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量控制，并得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）連續(xù)梁掛籃施工是目前國內(nèi)外比較成熟的技術(shù)，但是近年來還有較多施工項目掛籃施工均出現(xiàn)了不同的質(zhì)量事故，故在施工過程中的質(zhì)量控制屬于細(xì)節(jié)問題，尤其是鋼筋的綁扎，混凝土的振搗等各個施工步驟的盯控和質(zhì)量控制的先進(jìn)方式方法。

（2）對于變截面箱梁，每一節(jié)段的內(nèi)模需要根據(jù)截面大小進(jìn)行裁減和拼裝，導(dǎo)致模板接縫處的混凝土出現(xiàn)少量泌水現(xiàn)象，后續(xù)施工中還需從材料的種類、剛度研究，保證裁減容易且剛度達(dá)到要求的材料作為內(nèi)模，避免采用鋼內(nèi)模的局限性。

（3）對于截面積較大的連續(xù)梁，在混凝土澆注過程中，容易出現(xiàn)振搗不密實(shí)現(xiàn)象，進(jìn)一步研究采用模板開孔，多孔振搗的方式進(jìn)行振搗。