1、客运专线64m双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装施工技术剖析客运专线64m双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁梁段拼装架设施工技术1 工程概况汉中汉江特大桥位于陕西省汉中市汉台区与南郑县交接处，主桥为横跨汉江所设。全桥位于直线及R=8000m的曲线上，中心里程为DgK250+934，起讫里程为DgK248+471.84DgK253+380.06，全桥长4908.24m。汉江主河槽采用12-64m简支箱梁，跨越94#106#桥墩。本桥64m箱梁采用在制梁场分段预制，在移动支架上整体拼装，浇筑预制梁段间湿接缝，整体张拉预应力钢束的施工方法。一孔64m梁全长为66.3m，计算跨度为64m，梁高5.
2、6m，梁端悬臂外伸各40cm。分为15个节段，沿桥梁中心对称布置，梁段重分别为1#段156.5t、2#段158.3t，普通段128.3t（不含锯齿块），梁段间现浇湿接缝梁段从梁端至跨中依次重40.6t、27.5t，26.3t。2 节段拼装架设工艺流程图1 节段拼装架设工艺流程图3 节段运输、吊装、调位 3.1 准备工作移动支架进入造桥状态后，应马上开始各种测量及准备工作:测量两桥墩间距离和高差，支承垫石位置及高度；检查并复核桥墩的纵、横向中心线；检查支承垫石上锚栓孔位置及深度；摆正支座位置；检查运梁车、回转天车的安全使用性能。3.2 梁段起吊、运输、安装梁段通过跨墩大龙门吊提升到轮胎式运梁车上
3、，运梁车自行行走至移动支架尾部，通过造桥机上回转天车提升梁段运至指定位置，回转天车通过下降、旋转、纵移将节段预制箱梁按一定的顺序摆放悬挂在悬吊系统上。3.3 梁段组拼顺序梁段组拼顺序是根据移动支架本身的构造情况和施工的快捷方便而制定的，吊装顺序从两端到中间。在吊装最后两梁段时，为了使梁段可以顺利准确地吊装到位，倒数第二梁段在经过下降旋转操作后，应下放至梁段设计位置的正下放，待最后梁段经过下放旋转吊装到位后，方可将倒数第二梁段提升到位。3.4 梁段就位梁段就位是指梁段纵向、横向和竖向三个方向的调位。纵向利用天车、横向利用天车及顶推油缸来调节、竖向用穿心顶进行调整，以线路的中心线为基准，即要求线路
4、中心线和梁体中心线重合；纵向两端的一号梁段预埋螺栓对正支座预留孔，考虑预应力张拉后及后期徐变引起梁跨收缩，梁段在摆放时，纵向收缩量以设计梁图为准。梁段线型按设计间距布置。在施工中按先纵向调整横向调整竖向调整纵向调整横向调整竖向调整的次序反复循环调整，直至达到设计要求。4 湿接缝施工及预应力钢绞线张拉、压浆4.1 钢铰线的制作和穿束、连波纹管钢绞线下料: 根据孔道计算长度并考虑锚头高度、千斤顶支撑点至尾部工具锚间长度、工具锚外富余量，从成卷钢绞线中采用砂轮切割机截取。编束：编束时先将钢绞线理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。按每束规定根数、规定长度，用扎丝绑扎，两头距端510cm处用双根扎丝绑扎，
5、其余每隔1.5m绑扎一道，成束后，将钢绞线束人工抬移至堆放地点，分开堆放并进行标识。穿束：按照由上向下、由里向外进行，人工配合机械牵引进行整体穿束。应随时观察和调整预先插在孔道内的波纹管的位置，以避免钢铰线端部将波纹管拉坏。为防止钢绞线绞和，事先使钢绞线通过和工作锚具类似的加工件，保证钢绞线顺畅的通过孔道。穿束前用人工在各张拉孔道中穿上“引线”，再将一个孔道中所要穿放的全部钢铰线绑扎在引线周围而成为一整束，然后利用移动支架上的5t卷扬机将整束钢铰线通过引线牵引穿入各张拉孔道。钢铰线穿好后，将插在孔道内的波纹管拉出，连通孔道，两头用砂浆密封。然后检查所有波纹管有无损坏，如有应马上进行修补。穿束后
6、预应力钢绞线外露部分的保护：采用定制防雨套袋保护，套袋与锚垫板口密封严实，防止雨水流入，造成钢绞线生锈。 图2 预应力钢绞线保护示意图4.2 梁段湿接缝施工准备工作梁段在从存梁场地移至支架上之前，将梁段的湿接端凿毛，外伸钢筋理顺调直，各种构造筋放在所在位置并进行固定，波纹管插入预留孔道。 钢筋的绑扎湿接缝钢筋绑扎按常规方法进行。由于箱梁腹板薄、钢筋密和波纹管多、湿接缝混凝土又采用振动棒配合振捣，为保证波纹管在施工中不被破坏，要求梁段腹板接茬钢筋要上下排列绑扎，以增大振动空间。 立模模板采用15mm厚专用塑胶模板做面板，510cm方木做肋板制作而成。模板对拉采用16mm精轧螺纹钢、M16螺母及7
7、0705角钢。模板周边贴有泡沫双面胶条，以防止在浇筑砼的过程中发生漏浆的现象。立模的顺序依次为底模、侧模和内模。底模直接采用对拉形式，使其与梁底密帖；外侧模和内侧模用对拉螺杆拉紧与梁段密贴。浇筑湿接缝混凝土浇筑湿接缝所用混凝土由拌和站统一拌制，罐车运输至梁场喂梁平台下方，倾放至特制大漏斗中，利用大龙门吊吊升至桥面，放置于货车后斗中，运送到架桥机尾部，再使用回转天车吊运至相应位置处进行混凝土浇筑施工。由于所有的荷载均由移动支架承托，随着浇筑的进行，支架必将产生一定的挠度变形，如浇筑次序不当且随着混凝土的凝固将影响到整孔梁的线型。箱梁的湿接缝要对称浇筑，依次从两端向中间进行。整孔梁所有湿接缝必须一
8、次浇筑完毕，中间不得停顿。每一个湿接缝的浇筑顺序依次为底板、两侧腹板和顶板，混凝土浇筑也必须连续进行，中间不得停顿，以免留下施工薄弱层。养生养生采用顶板、箱内底板覆盖土工布，并及时洒水养生（为期14天）。洒水养护要特别注意：不能将自来水管对着某一点长时间冲水，而是要将自来水加压变成雾状或用喷水壶洒水，且勤洒、薄洒，洒水范围为箱外、底板。拆模湿接缝混凝土初凝以后，微拧内外模板之间的对拉螺栓，以免螺栓与混凝土凝固在一起而拔不出来。当混凝土强度达到70%设计强度后，开始拔出对拉螺栓，拆模顺序依次为外侧模、底模和内模。4.3 预应力钢绞线张拉梁部设计为后张法预应力混凝土箱梁。张拉按设计要求进行张拉。根
9、据设计要求，首孔梁张拉要做孔道摩阻试验。张拉设备的标定: 张拉千斤顶及精密压力表在张拉前必须按要求进行校正和配套标定，校正系数不得大于1.05。校正有效期为一个月且不超过200次张拉作业，拆修更换配件的千斤顶必须重新校正。标定时对油泵和压力表配对编号，工地使用时按此编号组配。纵向预应力钢束的张拉预应力钢束的张拉分两阶段进行，一期张拉在湿接缝混凝土强度达到90%的设计强度及弹性模量的要求后进行，第一期张拉完毕后，梁体即可承受施工荷载（拖拉支架及运梁小车进行梁段运输等），二期张拉待湿接缝混凝土强度及弹性模量达到100%设计强度及弹模后进行且龄期大于15天。张拉时两端对称同步张拉（四台张拉千斤顶同时
10、工作），以控制张拉力为主，伸长量为辅的双控法进行。张拉顺序是：张拉初始应力（10%设计值）第二次张拉应力值（50%设计值）设计值（100%设计值）持荷五分钟回油至零。把三次的伸长值都记录下来，计算最终伸长量。横向预应力张拉梁体横向预应力张拉，在湿接缝混凝土达到100%设计强度及弹模，且龄期大于15天后进行。梁体顶板横向预应力筋采用BM15(张拉端)及BMP15(固定端)配套千斤顶采用YDC240Q型，在箱梁两侧交替单端张拉。湿接缝处的横向预应力与预制梁段相邻的横向预应力应同时张拉，以防止混凝土压缩不同引起开裂。竖向预应力张拉梁体竖向预应力张拉，在湿接缝混凝土达到100%设计强度及弹模，且龄期大
11、于15天后进行。竖向预应力筋采用25高强精轧螺纹钢筋，锚固体系采用JLM-25型锚具，张拉体系采用YC60A型千斤顶。竖向预应力筋采用两次重复张拉的方法，即在第一次张拉完成1天后进行第二次张拉，弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失，在预应力完成后宜尽早完成压浆，并保证压浆质量。节段支撑的调节（体系转换）箱梁在第一阶段预应力钢束张拉前，梁的全部重量多支点弹性支承在移动支架主梁上。每个梁段由四根钢棒承受，用作高程的调整。当预应力钢束开始张拉后，随着张拉的进行部分自重将转为由梁体自身承受，同时移动支架承受的梁段重量将逐渐减轻，主梁反弹上托力发生变化。随着预应力钢束逐步张拉，箱梁自承能力越来越大，
12、最后梁的重量由移动支架主梁承受转为箱梁承受。为防止上托力过大而顶裂梁体，在张拉过程中要及时调整悬吊钢棒长度，以减少移动支架的上托力。1 吊杆顺序为从中支腿向后支腿方向分别编号吊杆1、2吊杆26，见下图。图3 吊杆编号示意图第一批纵向预应力张拉顺序见下图：图4 预应力张拉顺序图在第一批纵向预应力张拉之前，梁段和湿接缝及钢绞线的重量通过吊杆、扁担梁传递给移动支架承担，张拉过程中分批次松吊杆，逐步将箱梁荷载传递到支座上，待一期张拉完成，吊杆全部松掉，箱梁荷载全部由支座承担，完成体系转换。张拉按顺序从15，当张拉完N2和N2时，逐步从两端往中间配合穿心顶松吊杆，松吊杆顺序见下表：表1 松吊杆顺序表松吊
13、杆顺序序号名称松吊杆距离mm1吊杆122吊杆233吊杆2634吊杆2545吊杆346吊杆457吊杆2458吊杆2369吊杆5610吊杆6711吊杆22712吊杆21813吊杆7814吊杆8915吊杆20916吊杆191017吊杆91018吊杆101119吊杆181020吊杆171121吊杆111122吊杆121123吊杆161124吊杆151125吊杆131126吊杆1411当第一批预应力全部张拉完成将吊杆螺母全部松掉，完成体系转换。钢绞线切割 张拉完后，应在锚圈外钢绞线上划线，24 小时后检查钢绞线无滑动时，才允许切丝、进行压浆工作。钢绞线使用砂轮片切割，在终张拉完24h后观察全梁断丝、滑丝
14、总数不得超过钢绞线总数的0.5%，并不得位于同一侧，且一束内断丝不超过一丝后，钢绞线回缩量不大于1mm，即进行锚外钢绞线切割。钢绞线切割处距夹片3040mm，且其保护层厚度不低于40mm。，切割不得对锚具造成损害。切割完成后用聚氨酯防水涂料对锚具、锚垫板及外露钢绞线头进行防锈处理。4.4 预应力孔道的压浆压浆材料及工艺应满足客运专线预应力混凝土现浇梁暂行技术条件和铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件（TB/T3192-2008)的各项规定。压浆时间：终张拉完成24h后观察无断滑丝情况后，在终张拉完成后 48小时内进行压浆作业。压浆设备：搅拌机的转速不低于1000r/min，浆叶的最高线速度
15、限制在15m/s以内。浆叶的形状与转速相匹配，并能满足在规定的时间内搅拌均匀的要求。压浆机采用连续式压浆泵。其压力表最小分度值不大于0.1MPa，最大量程须使实际工作压力在其25%75%的量程范围内。储料罐带有搅拌功能。真空压浆泵能达到0.092MPa的负压力。第三代封锚头：采用钢圈外加橡胶垫，密封锚头必须牢固、密实，确保水泥浆在最大压力下不漏浆，因受压浆时间限制，传统封锚头采用砂浆，在气温低时容易出现强度不足，致使封锚头持压不足。水泥砂浆拌合顺序：拌合水泥浆时严格按给定的配合比施工。先加实际用水量的80%，开动搅拌机，均匀加入全部压浆剂，边加入边搅拌，然后均匀加入全部水泥，全部粉料加入后再搅
16、拌2min，然后加入剩余的20%的拌和水，继续搅拌2min。压浆工艺：采用真空辅助压浆；压浆前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道的真空度达到负压-0.06-0.08MPa,然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道并产生一定的压力。由于孔道内只有极少量空气,浆体中很难形成气泡;同时,由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差,大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。 压浆控制要素：真空度-0.06-0.08MPa ，持压0.500.60Mpa，持压时间3min，压浆最大压力不超过0.60MPa，砂浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不超过40min。压浆顺序：先压注下层孔道后压注
17、上层孔道，同一根管道连续、一次完成。压浆过程中，每孔箱梁制作3组（底板一组，两侧腹板各一组）标准养护试件（40mm40mm160mm）进行抗压强度和抗折强度试验。砂浆搅拌均匀后，现场进行出机流动度试验，每10盘测一次，现场还需记录浆体搅拌时间、浆体温度、环境温度、保压压力及时间、真空度等。在每束稳压前要对流出的浆体做试验，同浓度才可关三通稳压。冬季压浆时应采取保温及其它相应措施。冬季压浆或压浆后3天内，梁体及环境温度不得低于5。4.5 封端在所有孔道压浆完成之后，对箱梁端部进行凿毛、清理，绑扎封端钢筋，立封端模板，浇筑混凝土。封端采用补偿收缩混凝土，封端后应对新老混凝土结合部进行防水处理。凿毛
18、以清除混凝土表层浮浆露出石子且无光滑面为标准），为避免破坏梁端混凝土，凿毛面距离梁端1cm为宜。封端混凝土：采用C50干硬性补偿收缩混凝土，坍落度控制范围：5070mm。封锚混凝土采用30振捣棒捣固，要求混凝土密实，无蜂窝麻面，与梁端面平齐，封端混凝土各处与梁体混凝土的错台不应超过3mm。封锚混凝土的养护：保湿养护14天，采用保水性较好的塑料薄膜覆盖，且塑料薄膜必须完全遮盖住封锚混凝土，不得使封锚混凝土暴露在太阳下。采用洒水养护对封锚混凝土进行养护以保证养护不间断。洒水次数以能保持混凝土表面充分潮湿为度。4.6梁端防水涂料涂刷防水涂料前要求：梁端错台打磨平整，用水将灰尘等杂质冲洗干净，气泡、麻
19、面应修补、强度满足要求、梁端部全部干燥后进行涂刷施工。涂料要求：严格按照A、B两种组分的聚氨酯按照重量比1:1比例进行混合搅拌均匀，并设置滤网过滤后方可涂刷。涂料涂刷要求：聚氨酯防水涂料厚度为不小于1.5mm，涂层分23层涂刷，第一涂刷完成后不产生流挂，在继续涂刷下层，间隔时间不超过1小时。5 节段拼装梁线形控制5.1 拼装节段梁中线图5 拼装中线示意图以本跨两桥墩上的架梁十字线为中轴线，首先将两桥墩中心线用穿线法将中心点放样到移动支架的中支腿及后支腿上，梁段全部下完后，在梁体腹内及梁顶面穿钢丝线进行指向，反复检查并确保两钢丝线与桥墩轴线相重合，钢丝线一端挂重锤，确保有足够的张力。然后将本跨所
20、有的预制梁段的中心与钢丝线调整重合。5.2 预拼节段预拱度的设置图6 梁段预拱度观测点布置示意图按照设计要求设置预拱度，二次抛物线方程公式为y=ax2+b，抛物线的开口向上。测量点为梁底板的拼缝位置，以跨中为中心，首先计算出每个节段底板湿接缝位置的挠度，预拱度的设置分两步进行，在湿接缝浇筑前的预拱度是精调梁段的依据，实测值与理论推算值误差控制在2mm内。另一部分拱度是浇筑湿接缝的过程中，由于荷载的增加，移动支架的下挠度继续增加，以达到设计预拱度的要求。同时要求同一梁段的同一端保持水平，不发生平面扭转。预设挠度观测点必须根据在预制场标识的4高程测量点（A、B、C、D)进行观测及预设。5.3 建立
21、调梁理论数据表根据桥梁设计线型，综合考虑纵坡、预设反拱、支座预偏量、湿接缝浇筑前后支架挠度变化及梁高偏差等因素，并注意高程测量点和调整点（千斤顶调整钢棒位置）位置偏差带来的数据变化，完善调梁数据表。5.4 端头节段吊装及定位根据垫石中心线和桥墩中心线调整端头段纵向和横向位置。纵向位置采用垫石横向中线控制，并复核梁缝大小；节段横向依据支座中线预放，并以桥墩中线为准在梁底板悬挂锤球做为控制指标。梁段高程以支座和砂箱确定。砂箱位置需固定，并结合梁体线型和砂箱压缩量（经验值）确定砂箱高程，以控制梁底为准，按调梁数据表的数据控制端头节梁底标高。梁顶高程做复核但不控制。5.5 其余梁段摆放梁段纵向：以支架
22、架梁状态找出钢棒的悬挂位置，在桥机纵梁上用红油漆画出钢棒悬挂位置，注意移动支架纵移的偏位情况，悬挂位置进行适当调整。梁段横向：在扁担梁上画出吊杆的悬吊位置，注意桥机的横向偏位误差的影响。梁段高程：根据移动支架挠度情况和梁跨的线型确定各梁段钢棒外漏尺寸的初步数据，并以实际调整完的梁跨钢棒外露尺寸作为后续梁跨的相关数据。认真记录每个钢棒吊杆外漏长度的数据表，指导每个梁段的悬挂工作。5.6 节段精调在本跨梁段全部梁段吊运至移动支架上后，开始进行定位精调工作，此时移动支架的荷载（除了湿接缝）已全部到位，桥机的挠度稳定。此时移动支架上门吊需处于静止状态，已放置好的1#段或13#段中线上架设经纬仪或激光指
23、向仪作为中线控制。测量各节段腹板顶位置1、2、3、4各点位的高程，并根据梁跨拼装高程测量、调整数据表计算得各梁段高程调整值。与此同时，复核湿接缝宽度。梁段的调整采用回转天车配合。梁段调整采用纵向横向（平转）（检查湿接缝宽度）高程（利用吊杆外露长度控制）的顺序依此进行；纵向：调整湿接缝的宽度用尺量两侧腹板、两侧翼缘、梁中线五个截面，如发现较大偏差，需核对桥机上钢棒悬挂位置是否准确。横向（平转）：通过梁顶经纬仪或激光指向仪检查梁段的中线进行控制，并通过梁腹内悬挂的钢丝绳进行校核；顶板校核时需注意梁节两端因扁担梁阻碍视线，现场技术人员必须对两端侧中线均进行校核，以确定梁段是否存在梁节中线与梁跨中线存
24、在夹角的情况。高程：利用计算好的调梁数据表，对悬挂梁的钢棒外露丝的长度进行调整。梁段线型调整是个反复的过程，所有梁段调整完毕后必须进行复核测量，直至最后一次测量结果反映梁段线型控制符合容许误差方可停止调梁工作。另外，在梁段调整完毕后，需检查底板、腹板、翼缘板的外缘是否平顺，如果存在明显错台，需找出原因，并进行局部梁段的调整。注意：因纵向、横向（平转）、高程调整相互影响，梁段如果粗放质量较高，相互影响小，因此粗调梁工作务必提前到下放梁段的时候进行，即在下梁过程中就控制好纵向、横向（平转）和钢棒的外漏尺寸，这不仅能节省调梁的时间，也能大大提高线型质量。5.7 湿接缝浇筑后检查在完成湿接缝钢筋、模板
25、的安装后，再次检查整孔梁线形情况，有无错台及扭转情况，确保整孔梁的翼缘板边缘平顺无错台。然后开始按设计顺序进行湿接缝的浇筑，在浇筑过程中一定注意不能漏振和过振现象；更不能出现胀模现象，在最后浇筑顶板混凝土时一定要认真的收面以及相应位置的拉毛和抹光。拆模后认真检查有无外观缺陷，并进行相应的修补工作。5.8 梁体线形观测调整梁段结束，实测第个梁段顶面的4个观测点，并查检活动支座端预留压缩量。填写梁体线形跟踪观测记录表。浇筑完湿接缝后再观测第二次，一期张拉结束后观测第三次，二期张拉结束观测第四次，1个月后、3个月后、6个月后、12个月后分别观测第五次至第八次。依次记入梁体线形跟踪观测记录表。图7 梁体线形控制跟踪观测表
