高速铁路桥梁预应力混凝土施工工艺探讨

李东升

摘要：预应力混凝土桥梁是科技发展的产物，具备很多优点，而随着施工技术水平的不断提高，它的优点得到了更充分的展现。预应力混凝土桥梁作为现代主要桥型之一，关于其施工工艺及施工中质量控制措施的研究受到工程技术人员的关注。本文主要围绕高速铁路桥梁预应力混凝土施工工艺展开探究。

关键词：高速铁路；桥梁；预应力；混凝土；施工工艺

前言

铁路桥梁工程作为我国交通设施的关键部分，在整个运输系统中发挥着重要作用。对于我国铁路桥梁工程质量而言，通常使用混凝土作为铁路桥梁工程的施工材料，导致在施工中出现裂缝，给交通运输安全性带来了隐患。因此，探讨预应力桥梁工程混凝土施工工艺要点具有重要的意义。

1.工程概述

某铁路桥梁体为单箱单室斜腹板、等高、等截面结构，跨度为32.0+4×32.7+32.0，全长196.0m。支点及跨中梁高都是3.0m。箱梁顶宽13.4m，箱梁底宽5.68m，顶板厚度除梁端及中隔墙附近处外均为34cm，底板厚度30cm，腹板厚度50～80cm，按折线变化。全联在端支点、中支点处共设7个横隔板。

2.预应力混凝土在高铁桥梁中的施工

2.1施工前的准备工艺

2.1.1选择混凝土原材料

选择低水化热及含碱量低的水泥材料，禁止使用高C3A含量与早强水泥的水泥；选用矿物渣及粉煤灰等矿物掺合料或复合矿物掺合料。控制单方混凝土中胶凝材料的最高用量，尤其是对混凝土骨料的级配及粗骨料的粒型要求，胶凝材料的总量也不可过高，要使混凝土胶凝材料中的硅酸盐水泥用量降低。

2.1.2设计混凝土配合比

达到标准的混凝土原材料需依照不同的环境等级来设计混凝土配合比。其需通过业主、监理及咨询单位同意才能使用，应遵循桥梁各部位的环境侵蚀作用等级和有关规定来设计桥梁承重结构混凝土的最低强度等级配合比。

2.1.3搅拌混凝土

要参照混凝土的强度要求选择适当的水泥强度等级和水胶比，而高效减水剂和其它掺加剂，可以实现混凝土的和易性。粗、细骨料含水率的情况易变，现场试验工程师需适当调整施工配合比。应确保使用原材料与配合比通知单是否相符，检验砂石的质量和数量是否达到要求。混凝土拌合物的塌落度45min损失不应大于10%，混凝土自搅拌加水至入模时间不可超过45min，同时在入模前含气量必须保持在2%一4%范围内。

2.2预应力混凝土施工过程中的工艺研究

2.2.1预应力混凝土施工

混凝土施工工艺流程如下：混凝土配合比～ 搅拌混凝土一运输混凝土～ 浇筑混凝土一检查混凝土质量一养护混凝土。第一要依照混凝土的强度要求选择适当的水泥强度等级，水胶比，高效减水剂和其它掺加剂。第二是混凝土配料需严格参照试验室通知单并需要在试验人员值班情况下进行。需使用自动称量系统进行配料。开盘前需校核电子秤和其它计量器具，参照施工配合比决定每盘混凝土用料，并通过试验人员的检验；浇筑混凝土使用的还混凝土输送泵；在浇筑底板混凝士时，当混凝土浇筑到超过底板混凝土时，换用从内模顶的浇筑混凝土孔灌注底板混凝土，振捣采用插入式振动棒振捣；灌注中不能用振动棒推移混凝土防止引起离析。

2.2.2预应力张拉施工

张拉工艺的基本流程是制束—穿束一预张拉一初张拉一终张拉一锚具外钢绞线切割。根据设计尺寸下料后，编束时需理顺钢绞线，并使各根钢绞线松紧一致。预施应力分预张拉、初张拉、终张拉三个阶段。张拉前，应对管道内杂物和积水进行清理。当梁体混凝土强度达到设计值的80%，且拆除侧模板后，进行初张拉；当混凝土强度达到设计强度的50%，此刻箱梁带模预张拉，但需松开模板，使张拉数量、张拉力和张拉顺序达到设计要求。梁体混凝土强度、弹模达到设计值、龄期大于10d后进行终张拉；确保张拉数、张拉力和张拉顺序达到设计标准。

2.2.3留设孔道及压浆

应保证预留孔道的尺寸及位置，孔道应该平顺；端部的预埋垫板必须与孔道中心線垂直，并用钉子或者螺栓钉子固定在模板上，以免在浇筑混凝土时发生位移；为方便预应力筋穿入，一般情况下，孔道的直径要比预应力筋的外径大10-15 mm。

孔道留设的方法主要有胶管抽芯法、钢管抽芯法以及预埋波纹管法等。

孔道压浆主要有以下几个步骤：在进行预应力筋的张拉之后，应词进行孔道压浆，对于多跨连续具有连接器的预应力筋孔道，应使用张拉完一段灌注一段的办法。孔道压浆尽量选择水泥浆。水泥浆的强度要达到设计和标准的要求，设计没有要求时应不小于30Mpa；在压浆完毕后，应对检查孔并抽查压浆的密实情况，如果出现问题，应立即作出处理。压浆作业，每个工作班应留取至少3组砂浆试块，标养28d，以其抗压强度作为水泥浆质量的评窟依据；在压浆时或压浆后的48小时内，结构混凝土的温度应不小于5℃，如没有达到要求，需立刻采取适当的保温措施。如果白天气温超过35℃上，选择在夜间压浆；对结构内的锚具进行埋设，在压浆后要及时浇筑封锚混凝土。封锚混凝土的强度等级必须达到设计的相关要求，不能高于结构混凝土强度等级的80%，同时不能小于30Mpa；在孔道内的水泥浆强度达到设计规定后，才可以吊移预制构件；如果设计无具体要求，应不小于砂浆设计强度的75%。

2.3.4预应力构件施工

其包括先张法和后张法两种。先张法是指张拉钢筋优于混凝土构件浇筑成型的方法。先张法构件中，预应力是靠钢筋和混凝土之间的黏结力传递。所以要在浇灌混凝土之前，先把由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到规定的应力，并利用锚具锚于台座两端支墩上，再安装构造钢筋、模板和零件，最后进行混凝土的灌筑并实施养护措施。如果混凝土符合规定强度，放松两端支墩的预应力筋，利用粘结力将预应力筋中的张拉力传递给混凝土而产生预压应力。

图1：先张法工艺流程示意图

注：（a）筋束就位.准备张拉；（b）张拉并锚固，浇筑构件混凝土；（c）松锚，筋束回缩，成顶应力混凝土构件

后张法是先灌筑构件，然后直接在构件施加预应力的施工方法。通常是先对后张预应力筋成孔的构造钢筋、零件和套管进行安置，再安装模板、灌筑混凝土。预应力筋和套管之间的空隙要用水泥浆进行灌实，以防止预应力筋不受腐蚀和使预应力筋与混凝土之间的粘结力恢复，预应力筋可先穿入或者后穿入套管。当混凝土到达一定的强度后，使用千斤顶把预应力筋张拉到规定的应力并锚于梁的两端，利用两端锚具把预压应力传递给构件混凝土。

3.总结语

本文根据预应力混凝土的内容特点，对高铁桥梁预应力混凝土的施工工艺进行了详细的分析。为了确保混凝土桥梁的施工质量，在达到相关施工法律法规要求的同时，还需重点关注如何提升预应力施工技术水平。

参考文献：

[1]汪劲丰，预应力混凝土斜拉桥施工控制的关键技术研究[D].浙江大学，2003

[2]徐美庚，高速铁路预应力混凝土简支桥梁徐变上拱控制初探[J].中国铁路，2009（11）