客运专线大吨位简支箱梁的预制、架设方法与关键工艺措施

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客运专线大吨位简支箱梁的预制、架设方法与关键工艺措施

蒋宁生   中铁十四局集团公司副总经济师
  客运专线桥梁工程的施工难度之一就是大吨位简支箱梁的预制、架设，客运专线简支箱梁之所以大吨位是因为要考虑增加桥梁横向刚度，所以桥梁设计为双线整孔箱梁， 32米跨梁的吨位达到900吨。因此必须采用专用的制架设备并采用相应的施工方法与工艺。本文集本人多年的研究，分四个方面对此进行阐述以供交流。
1．简支箱梁的预制方法
1．1 梁场设置与台座配置方案
  简支箱梁预制一般采取分段集中、工厂化制梁的方案，在桥梁集中地段按照一定规模相对居中建场。
  制梁场在开工后立即选址建设，制梁场根据工期要求和任务数量，按 6天/孔的生产周期配置制梁台座数量，存梁台座数量按照制梁台座的6 倍数量考虑。地质较好的制梁、存梁台座采用扩大基础；地质较差的制梁、存梁台座采用桩基础加固。
  制梁场按照后张法制梁工艺要求，设计制梁台座，平面布置要适应提梁机提梁上桥装梁或运梁机直接驮梁上路基两种方案，规模较大的梁场宜采用箱梁搬运机方案移梁、装梁；300孔以下规模，地质条件较好的梁场宜采用横移梁方案移梁、装梁。
  制梁场划分成制梁区、存梁区、和混凝土拌合区三大作业区。制梁区主要有制梁台座、钢筋绑扎台座、内模组拼台座、锅炉房、钢筋房、各种加工车间等；存梁区主要有存梁台座和静载试验台座等；混凝土拌合区主要有搅拌站、混凝土泵站和砂石料场等。
  制梁场布置形式，根据所征用地形状，长条形场地采取纵向布置即制梁台座与存梁台座纵向排列布置；方形场地采取横向布置即制梁台座与存梁台座横向排列布置。
  箱梁预制台座的生产周期为： 6天/孔，其中模板组装就位、钢筋绑扎吊装、浇筑作业3天；养生2天；脱模、初张、移梁作业1天。
  制梁场的台座配备根据施工进度要求确定，一般参照下表选用。
梁场台座配备参照表
序号 制梁计划（孔／月） 制梁台座（个） 存梁台座（个）
1 60 １4 84
2 50 １2 72
3 40 10 60
4 30 8 48

1、2制梁方法
  制梁模型板采用钢模板，内、外模数量与制梁台座的比例按照1：1或1：2考虑。
  箱梁外模宜为开合式钢模板，内模为可牵引（或自行）液压钢模板。
  钢筋集中下料加工，在绑扎台座上绑扎成型，采用专用的龙门吊整体吊装入模，先吊装底腹板钢筋，内模安装后再吊装顶板钢筋。
  混凝土采取全自动配料机配料，强制式拌合机拌合，多台混凝土泵与布料机配合泵送混凝土入模；采取附着式震捣与插入式震捣相结合的震捣方式保证混凝土密实；浇筑之后采取移动养护棚蒸汽养护，初张移梁后自然养生。
  简支箱梁高性能混凝土按100年使用寿命的耐久性指标要求配制，选用多级配骨料，并掺加活性掺合料和第三代高效减水外加剂。
  预应力张拉采取双侧对称张拉，按照设计要求预张、初张、终张，预应力管道采用真空辅助压浆。
  初张后采用箱梁搬运机或横移将箱梁从制梁台座移至存梁台座，终张和预应力孔道压浆、封锚在存梁台座进行。
  梁场内设置专用静载试验台，加载装置采用移动式桁架作为加载反力梁或采用固定重力式台座与反力架来进行加载。
1.3预制梁的架设方法
  箱梁采用轮胎式运梁机作为箱梁的运输设备，宜采用上导梁或下导梁式架桥机作为箱梁的架设设备，架梁方法采用尾部喂梁、提升或拖拉取梁、跨单孔架梁的施工工艺。
  箱梁运输不考虑通过隧道、大跨度钢桁梁和提篮拱桥及施工周期较长的特殊梁。
  运架设备的最佳半径为10km左右（约300孔箱梁），在20km桥长范围内，投入一套运架设备先后向左右两方向运架，原则按照按桥梁550-600孔为施工单元，架梁进度2孔/天；考虑风、雨、机械故障等因素，每月有效工作日25天即综合进度50孔/月。
  通过路基上线运梁的施工段其架桥机直接在运梁便道上掉头，实现两方向架梁；通过提梁机上线运梁的施工段架桥机掉头时，首先考虑在尽端的桥头低矮路基段设置Ｙ型折返线供架桥机掉头，没有条件时在提梁站拆除架桥机绗车，将大臂拆成两段，用提梁机掉头重新组装绗车，架设另一端箱梁。拆卸掉头时间考虑每次15天。
  小型制梁场安排两个梁场公用架桥机在两个制梁场之间转场采取大件分解、大件运输、重新组拼，转场时间考虑每次2个月。
  （1）装、运梁方法
  利用制梁场的箱梁搬运机将待架的箱梁起吊至运梁机上；或将待架的箱梁搬运至提梁机下，由提梁机完成装梁作业。  
  运梁机装好箱梁后，进行全面的检查，确认无误后运梁机驮运箱梁运至架桥机尾端。
  驮运箱梁时运梁机依照导向标志线控制方向运行，重载速度控制在3～5km/h，曲线、坡道地段严格控制在3km/h之内，当运梁机接近架桥机时停止运行，在得到指令后进行喂梁作业。箱梁支座在桥位安装或在制梁场内安装。
  （2）上导梁架桥机架梁方案
  上导梁架桥机架梁时，有单吊点拖拉取梁和双吊点提升取梁两种方法。
  双吊点提升取梁时，运梁机走行到架桥机喂梁位置，架桥机的两吊点吊具与箱梁连接，箱梁先提升100mm～200mm后检查设备工作状况，确认后提升箱梁至需要高度，然后运梁机退出，同时桁车携梁前移将箱梁送至架设孔跨上方，落梁安装。
  单吊点拖拉取梁时前端吊具与箱梁连接吊梁，后支点在运梁机上滑行，配合架桥机拖拉前移，箱梁的后吊点位置移动到位后，安装后端吊具与起吊，然后运梁机退出，同时桁车携梁前移将箱梁送至架设孔跨上方，落梁安装。
  （3）下导梁架桥机架梁方法
  运梁机驮运箱梁直接走行到架桥机下导梁指定位置，箱梁两端的吊点与吊具连接好后，启动绗车上的起升卷扬机开始提梁，箱梁先提升100mm～200mm后检查各项设备是否工作正常，确认后提升箱梁至需要高度，运梁机退出，同时下导梁前移空出待架孔跨位置，落梁安装。
  （4）落梁安装方法
  初步定位后箱梁开始下落，箱梁下落至距支承垫石50cm时减缓下落速度，检查箱梁支座中心线与支承垫石顶面十字线之间的偏差，并将箱梁落在四个千斤顶上临时支承，调整好支座位移量后，锚栓孔注浆。最后在箱梁底与支承垫石顶面间进行压浆。
  目前有关架设技术条件中要求采用的专用压浆料，因为造价十分昂贵，实际施工中如果得到允许，依然可以采取环氧树脂砂浆提前找平垫石，然后安装支座。
2．简支箱梁预、制架设程序
2．1 简支箱梁预制程序和循环作业时间
  预制的简支箱梁均为后张法预应力箱梁，预制工作内容有六个主要工序，即①模型板组装，②箱梁钢筋制安，③混凝土浇筑养生，④预应力张拉、压浆，⑤移梁存梁，⑥防水层与保护层铺设。（保护层根据轨道型式的不同要求，在梁场或桥位铺设施工）
  预制梁详细作业程序图和工序循环时间表如下：


底模、侧模整理


底腹板钢筋吊装、预埋件


内模、端模吊装


顶板钢筋吊装、预埋件安装


质 检


混凝土浇筑


防水层铺设、 入库待架


蒸养棚安装


静停、蒸气养护


脱模、预张、初张


移梁、存梁


终张、压浆、封锚



钢筋 制作绑扎



钢绞线加工


混凝土搅拌运输


内模整理




简支箱梁预制作业循环时间一览表

序 名   称 单项(h) 累计
(h) 内 容 与 说 明
1 底模、侧模整理 12 12 含底模整理，侧模整理及闭合安装。
2 底腹板钢筋吊装 8 20 含吊装及各预埋管（件）的安装、调整。
3 端模、内模吊装 14 34 含端模、内模吊装，及连接固定。
4 顶板钢筋吊装
及报检 16 50 含吊装、绑扎及各种预埋件的安装，自检与报检。
6 混凝土浇筑 10 60 含浇筑前的准备及浇筑
7 蒸 气 养 护 48 108 含静停、升温、恒温、降温
8 脱     模 12 120 含蒸养棚的移出与内外模的脱模。
9 预拉、初张与移梁 12 132 含穿线与初张，箱梁搬运机吊移梁。
10 工序交接与设备强检 12 144 含工序交接及设备强检分摊时间。
11 合   计 144(h)= 6(d) 终张与管道压浆时间不占循环时间。

2．2 简支箱梁架设程序和循环作业时间

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