城际铁路联跨双梁并置现浇箱梁施工技术

王广周

(中铁十五局集团第五工程有限公司，天津 300000)

混凝土简支梁桥具有构造简单、易于建造、形式多样、适应性强、不受基础条件限制等优点，在我国桥梁建设中广泛应用[1]。铁路客运专线桥梁要求更大的结构刚度和极好的整体稳定性，故梁体结构多为跨度24 m和32 m的单箱双线简支梁或双箱并置双线简支梁，包括预制梁和现浇梁两种[2]。梁体自重大，结构体积大，生产和安装均较困难，且投资较大[4-5]。对于联跨双梁并置现浇箱梁，每孔梁由左右两片梁组成，两片梁间距只有10 cm，使得模板安装、拆除困难；相邻两跨箱梁间距只有0.96 m，预应力张拉难度大[9]。针对这些难题，采用移动模架施工，取得了部分研究成果，而采用支架法施工，相关研究成果较少[6-7]。以郑机城际快速铁路经开站联跨双梁并置现浇箱梁为工程背景，系统阐述双梁并置现浇箱梁施工技术的特点、适用范围、工艺流程、施工要点等。对站场内双梁并置现浇箱梁外模进行了钢绞线、现浇梁张拉研究，发明了站场内双梁并置现浇箱梁用外模模具，解决了双梁并置现浇箱梁外观、拆装等技术难题；发明了铁路桥梁钢绞线的松放装置、联跨现浇简支箱梁的钢绞线张拉装置，使工艺更先进，质量更可靠，降低施工成本约6.5%。

郑机城际铁路经开站特大桥DK18+887.45～DK19+312.55(17号～30号墩)段为联跨双梁并置现浇箱梁结构。梁体截面类型为单箱单室箱梁，单片简支梁桥面板宽11.95 m，梁底宽6.4 m，梁体中心线处梁高2.694 m，梁长32.6 m，横桥向支座中心距5.4 m。本桥上部结构形式为两片并置双线简支箱梁(见图1)，每片箱梁上仅在外侧设置挡渣墙，两片箱梁之间设置10 mm厚的纵向挡渣铁盖板，电缆槽仅在两片箱梁外侧设置(见图2)。

1 联跨双梁并置现浇箱梁施工技术特点及适用范围

联跨双梁并置现浇箱梁施工技术包括地基换填处理、满堂支架搭建、现浇梁模板、钢筋安装、预应力安装及张拉等内容，并在以下三个方面实现了创新。

图1 浇筑完成的双梁并置现浇箱梁

图2 双梁并置现浇箱梁截面示意

(1)双梁并置现浇梁外模施工：由于双梁之间的距离过于狭小(仅有10 cm)，采用整块定型钢模板进行施工时，钢模板拆除极为困难，且钢模板投资较大。通过对双梁并置现浇箱梁外模的研究，发明了站场内双梁并置现浇箱梁用外模模具，解决了双梁并置现浇箱梁外观、拆装等技术难题，降低了施工成本[10]。

(2)钢绞线松放装置：钢绞线弹性极大，在打开成捆钢绞线时，钢绞线会瞬时弹开，极易伤人，且会造成钢绞线散落，需操作人员重新整理，在一定程度上降低了工作效率。通过研究，研制出一种铁路桥梁钢绞线的松放装置，既保证了施工安全，又提高了作业效率[11]。

(3)钢绞线张拉装置：联跨双梁并置现浇箱梁相邻两跨箱梁间距仅有0.96 m，给钢绞线的张拉造成极大困难。通过研究，研制出的一种联跨现浇简支箱梁的钢绞线张拉装置，可满足较小张拉空间内张拉千斤顶的安装及钢绞线的张拉工作，且可重复使用，降低了施工成本，并具有结构轻便、操作简单等特点[9]。

2 施工程序

联跨双梁并置现浇箱梁施工工艺流程如图3所示。

2.1 地基加固处理

桩基施工时需开挖泥浆池，易造成原地基土质松软，地基承载力下降。经现场勘测及计算，软土地基需挖除表层150 cm土层，换填5%水泥稳定土，每层30 cm，分层碾压至顶面，再浇筑20 cm厚C30混凝土进行硬化，换填宽度为梁宽每侧加1.5 m。

图3 施工工艺流程

2.2 支架施工

采用碗扣式满堂支架施工。每根立杆下端设平板底托，水平方向设置扫地杆和水平剪刀撑，纵横设置竖向剪刀撑；立杆顶端安装可调式U形顶托，在顶托内横向布设15 cm×10 cm方木，纵向布设10 cm×10 cm方木[12]。

为了检验支架和基础的承载能力和稳定性，消除支架的非弹性变形和基础的沉降变形，需对支架进行预压[12]。预压荷载为梁体自重的120%，加载偏差应控制在同级荷载的±5%以内。

2.3 支座安装

对支座型号、外观尺寸及预偏量设置情况进行检查，确保满足设计要求。用垫块支撑支座四角进行高程调整，符合设计要求后，灌注无收缩高强度支座灌浆料。待浆料强度达到设计要求后，拆除支撑垫块。

2.4 双梁并置现浇箱梁外模施工

根据现场实际情况和箱梁设计图纸，结合以往的施工经验和结构计算，箱梁模板设置如下：底模采用15 mm加强竹胶板满铺而成，端模为15 mm加强竹胶板，内模由10 mm竹胶板拼装而成，侧模由15 mm特制竹胶板拼装而成。

双梁并置现浇梁外模施工：由于双梁之间的距离过于狭小(仅有10 cm)，采用整块定型钢模板进行施工时，钢模板拆除极为困难，且钢模板投资较大。通过对双梁并置现浇箱梁外模的研究，研发了站场内双梁并置现浇箱梁用外模模具[10](其骨架如图4所示)。

图4 竹胶板侧模骨架

双梁并置现浇箱梁用外模模具由支架体系、支撑体系及模板体系构成；支架体系由对应箱梁底板设置的若干根立杆、对应箱梁翼板与箱梁腹板设置的阶梯状分布的若干根立杆、按一定规则布设的横杆及起加强作用的斜支撑构成；支撑体系由立杆顶部设置的对应箱梁翼板、由远箱梁翼板端到近箱梁翼板端平滑过渡的水平段、对应箱梁翼板与箱梁腹板之间的弧形过渡段、对应箱梁腹板设置的竖直段构成；模板体系由方木上面设置的竹胶板和对应箱梁腹板与箱梁底板之间设置的弧形钢模板构成[10]。

侧模拼装前，应先检查板面的平整度、光洁度以及有无变形，不得使用有质量和安全缺陷的竹胶板。此外，还应注意圆弧段的弧形控制；在模板接缝处贴止浆带或海绵条。侧模下部采用双拼钢管为模板支撑桁架，桁架上部采用10 cm×15 cm方木作肋带，间距20 cm，顺桥向布置。

2.5 钢筋安装及预应力筋安装

钢筋安装：先安装底板钢筋，同时安装底板预应力金属波纹管，再安装腹板钢筋和腹板预应力金属波纹管，然后搭设内模支架，安放内模，最后安装顶板钢筋和顶板预应力金属波纹管；钢筋保护层采用锯齿形混凝土垫块(C50混凝土[12])。预应力管道采用金属波纹管，定位后穿入塑料胶管做为内衬，防止混凝土浇筑时水泥浆堵塞波纹管。

钢绞线松放装置(如图5所示)：在打开成捆的钢绞线之前，将钢绞线放入上述松放装置内，对其施加约束力，钢绞线从矩形框架出线孔安全抽出，保证了施工安全，减少了施工人员的作业强度，提高了作业效率[11]。

图5 钢绞线松放装置

2.6 预应力箱梁混凝土浇筑

联跨双梁并置现浇箱梁采用顺桥向分段、横桥向对称及竖桥向水平分层一次浇筑成型技术[8]。

混凝土顺桥向浇筑顺序：浇筑底腹板时，采用两台泵车分别从郑州端和新郑机场端向跨中进行混凝土填料。浇筑顶板时，从郑州端向新郑机场端进行浇筑。

混凝土横桥向浇筑顺序：先浇筑腹板下倒角位置(采用泵车软管直接插入腹板处进行填料)，尽量减少出料管口和腹板下倒角之间的距离；待混凝土高于腹板下倒角30～50 cm后，从顶板临时下料窗口进行底板混凝土补充；最后浇筑腹板上部分、顶板和翼缘板[8]。

混凝土竖桥向浇筑顺序：按照每30 cm水平分层的步序逐层浇筑。

浇筑过程中，应严格控制梁面高程和平整度，监测支架各部位变形沉降情况，检查模板的加固情况，确保支架和模板体系的结构安全；混凝土浇筑完成后及时进行养生。为了保证养生效果，统一采用了自动喷淋养护系统。

2.7 预应力钢绞线张拉[9]

箱梁梁端钢绞线张拉空间只有0.96 m，钢绞线的张拉困难较大；以往现浇梁施工时，需在箱梁的梁端搭设张拉千斤顶安装架，而对于张拉空间只有0.96 m的联跨现浇简支梁显然无法实现。通过研究，研制出一种联跨现浇简支箱梁的钢绞线张拉装置，可完成较小张拉空间内张拉千斤顶的安装及钢绞线的张拉。该装置可重复使用，降低了施工成本，并具有结构轻便、操作简单等特点。

图6 钢绞线张拉工装工作示意

图6为钢绞线张拉装置工作示意。将拼装好的装置移动到现浇简支箱梁顶面，锁定车轮；通过上滑轮沿滑道将张拉千斤顶移动到相邻两箱梁间隙的上方(距所需张拉钢绞线箱梁的梁端约20 cm处)；安装简易爬梯满足人工操作，将钢绞线按照700 mm长度预留，通过下滑轮使张拉千斤顶上下移动，然后安装工作锚及夹具、限位板，将穿心式千斤顶斜倾，然后慢慢将钢绞线穿过千斤顶，安装工具锚及夹片，完成千斤顶的安装。

2.8 预应力筋孔道压浆和封锚

孔道压浆：根据设计配合比拌制浆液(拌制时间大于2 min为宜)；压浆前应对浆体进行过筛，灌浆压力控制在0.5～0.7 MPa，采用真空压浆工艺进行压浆。

封锚：先采用手持式电动砂轮机切割钢绞线，使其外露长度为30～50 mm；再进行锚穴处混凝土凿毛，并清理干净。安装锚穴处钢筋，验收合格后安装锚端模板；最后灌注封锚混凝土(采用梁体同标号的微膨胀混凝土[3])。

3 质量控制

(1)模板质量控制

模板支撑体系的双拼钢管采用工厂化数模机床一次加工成型，确保梁体线性满足设计要求。模具安装过程中严格控制模板平顺度、拼缝大小和错台[14]。

(2)钢筋质量控制

采用数控弯曲机及弯箍机等机械化程度较高的钢筋加工设备；严格执行技术标准，提高钢筋加工生产效率，确保钢筋加工一次合格。

(3)混凝土实体质量控制

为保证梁面混凝土高程和平整度，采用混凝土整平机进行收面。在现浇梁混凝土浇筑前，设置支架沉降观测点及位移监控点并做好标志，在混凝土浇筑过程中进行监测[15]。

4 效益分析

整套综合施工技术应用于郑机城际铁路经开站双梁并置现浇箱梁，取得的效益如下：采用站场内双梁并置现浇箱梁用外模模具，优化了外模模具结构形式，解决了双梁并置现浇箱梁外模模具安装、拆除等方面的难题，节省了周转材料用量，减少了人工投入，缩短了施工工期，且工艺更先进、质量更可靠，折合每孔梁节约施工成本3.5万元，合计节约100万元；采用的钢绞线松放装置保证了施工安全，降低了施工人员的作业强度，提高了作业效率，松放每捆钢绞线节约施工成本500元，合计节约20万元；采用的钢绞线张拉装置能满足较小张拉空间内张拉千斤顶的安装，完成小空间内钢绞线的张拉工作，且可重复使用，降低了施工成本，每张拉一孔梁可节约成本3 000元，全桥合计节约9万元。全线共节约施工成本约130万元，降低施工成本约6.5%，取得了显著的经济效益和社会效益。

5 结束语

结合郑机城际铁路经开站双梁并置现浇箱梁工程实例，采用站场内双梁并置现浇箱梁用外模模具，优化了外模模具结构形式，减少了外模模具钢材用量，解决了双梁并置现浇箱梁外模模具安装、拆除等方面的难题，节省了周转材料用量，减少了人工投入，缩短了施工工期[13]，且工艺更先进、质量更可靠；采用的铁路桥梁钢绞线松放装置保证了施工安全，降低了施工人员的作业强度，提高了作业效率，且便于施工；钢绞线张拉装置能满足较小张拉空间内张拉千斤顶的安装，完成小空间内钢绞线的张拉工作。联跨双梁并置现浇箱梁综合施工技术方案为桥梁的顺利施工提供了坚实的理论基础和技术保证，取得了较好的经济效益和社会效益，具有一定的参考价值。