浅析高速铁路双线预制箱梁技术特点和质量控制要点

胡开飞

（北京铁城建设监理有限责任公司，北京 100089）

我国高速铁路建设飞速发展，取得了举世瞩目的成就，对我国经济建设和发展产生了重大影响,起到了巨大的推动作用。高速铁路的高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点对其土建工程提出了严格的要求。双线整孔预制箱梁可以工厂化集中预制和快速运架成桥，加快了桥梁施工进度，因而在高铁桥梁工程中得到广泛应用，充分认识其技术特点，控制好箱梁预制施工质量，对于保证桥梁结构在设计使用年限内正常发挥其应有的适用性和耐久性，有着重要的意义。

笔者所在的西成高铁双河制梁场位于四川省江油市，任务是生产单箱单室等高双线预应力混凝土简支箱梁，共设制梁台座6个，存梁台座36个。其中，32m箱梁全长32.6m，计算跨度31.5m，梁宽12.2m；24m箱梁全长24.6m,计算跨度23.5m，桥梁宽度12.2m。按通桥（2009）2229-Ⅳ《时速250公里客运专线（城际铁路）无砟轨道预制后张法预应力混凝土简支梁整孔箱梁》（无砟轨道类型：CRTS-Ⅰ型双块式）设计图进行施工。

1 高速铁路双线整孔箱梁主要技术特点

1.1 刚度大、整体性好

列车高速、舒适、安全行驶要求高速铁路桥梁必须具有足够大的刚度和良好的整体性，以防止桥梁出现较大挠度和振幅。一般来说，高速铁路桥梁设计主要由刚度控制，强度基本上不控制其设计。尽管高速铁路活载小于普通铁路，但实际应用的高速铁路桥梁，在梁高、梁重上均超过普通铁路。

1.2 需严格控制结构变形

为了保证轨道的高平顺性，还必须严格控制混凝土产生的徐变上拱。从施工方面来说，混凝土的原材质量和级配、水泥用量、养护、加荷龄期等都会对混凝土徐变产生影响。

1.3 耐久性要求高

根据高速铁路设计规范，桥梁主体结构的设计使用年限为100年，对箱梁耐久性提出了很高的要求。应从源头把关，优选混凝土原材料，设计合理的混凝土配合比，强化混凝土施工管理，提高混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀能力，从而提高混凝土结构的耐久性。

2 高速铁路双线整孔箱梁质量控制要点

2.1 制存梁台座

台座是制梁和存梁施工的基础构筑物，应对台座进行专项设计，使其强度、刚度及整体稳定性满足各阶段施工荷载和施工工艺的要求。制梁和箱梁在存运过程中，应保证各支点或吊点受力均匀，梁体支点应位于同一平面，误差不应大于2mm，对台座稳定性提出了较高的要求。由于施工荷载重、地基承载要求高，必须选择合适的地基处理方案，提高地基承载力，减少沉降和控制不均匀沉降。双河梁场地质条件较差，经过技术经济必选，采用钢筋混凝土灌注桩对制梁和存梁区域进行了地基处理，并进行了预压，以消除非弹性变形和测出弹性变形值。

制定了沉降观测方案进行定期观测，制梁台座设6个观测点，存梁台座设4个观测点，制梁、存梁前后分别进行精密观测，前期观测频次较多，趋于稳定后，一个月观测一次，动态掌握台座稳定情况。

2.2 模板

箱梁应优先采用技术先进、工艺成熟的自动液压模板，装卸方便，省时省力，降低了劳动强度，缩短了制梁工期，提高了生产效率。使用过程中，尚应定期检查变形及部件紧固情况，如有问题，及时检修和纠正。为了保证线路在运营状态下的平顺性，应结合考虑二期恒载和后期收缩徐变的影响，应在底模上预设反拱，并在终张拉前后、终张拉后30d对上拱度进行的观测，检查反拱度设置合理，如有不符，应及时调整。

2.3 混凝土原材料及配合比

桥梁混凝土要同时满足耐久性和承载力的要求，配合比设计是确保混凝土耐久性和承载力最关键的环节，箱梁混凝土设计强度等级一般在C50级及以上，原材料的选择和配合比控制至关重要，此项工作需经历数次试配方可确定，应尽早开展。根据《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支箱梁》和《铁路混凝土耐久性设计规范》，对胶凝材料总量、水胶比、氯离子含量、最大碱含量等指标应充分重视和严格控制。胶凝材料总量不应大于500kg/m³，水胶比不应大于0.35。水泥用量不宜过大，如用量过大，不仅会增加混凝土的开裂趋势，还容易造成混凝土泛浆分层，对耐久性反而不利。在满足混凝土胶凝性能和工作性能的前提下，应尽可能降低混凝土单方胶凝材料的用料。

氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.06%，因为混凝土中氯离子含量在钢筋周围达到某一临界值时，钢筋的钝化膜开始破坏，丧失对钢筋的保护作用，钢筋开始锈蚀。预应力筋对氯盐腐蚀非常敏感，更容易发生腐蚀，因此，更严格控制混凝土中氯离子的含量。混凝土最大碱含量不应大于3.5kg/m³，因为碱含量过高时，可能发生碱集料反应，主要特征是混凝土发生不均匀膨胀，甚至产生裂缝，并有强度和弹性模量下降等不良情况发生，对工程结构造成危害，所以应充分重视。

此外，电通量和含气量亦应符合相关要求，电通量可以用来反映混凝土抵抗有害离子侵蚀的能力，根据相关规范，箱梁混凝土电通量应小于1000C。通过在混凝土中添加引气剂，可以调节含气量（控制在2%～4%），从而有效改善混凝土的和易性，提高抗渗抗冻能力。

混凝土质量的关键还在于保证原材料和拌合物质量的稳定，笔者所在项目采用大型搅拌站集中拌制，采用电子计量系统对各种原材料进行准确计量，每盘称量允许偏差为：水、水泥、掺合料、外加剂的称量准确到±1%，粗骨料、细骨料的称量准确到±2%，自动计量装置可以即时显示称量误差。整套设备自动化程度较高，采用信息化的管理手段，受操作人员人为影响较小，对混凝土配合比的要求执行较好，质量也相对稳定。

2.4 混凝土浇筑

采用泵送混凝土连续灌注、一次浇筑成型，应避免堵管造成浇筑中断，不留冷缝，浇筑持续时间不宜超过6小时，必须严格控制在混凝土初凝时间内浇筑完成。振捣密实是混凝土浇筑的关键环节，箱梁以插入式振捣为主，附着式振捣为辅。梁端锚后、梁底支座部位钢筋密集，布料和振捣困难，容易产生蜂窝、孔洞等缺陷，必须高度重视，精心施工，保证充分振捣密实。

2.5 养护

双河梁场所处地域年平均气温15.9℃，相对湿度81%，采取自动喷淋系统定时洒水养护，保湿养护时间不低于14天。冬季低温时，在梁体表面喷洒养护剂，覆盖棉被保温养护。

2.6 施加预应力

施加预应力是箱梁施工的关键工序，关系到梁体是否能够达到设计的承载能力和耐久性能，是其质量控制的核心。传统的张拉设备人工干预较多，张拉误差较大，应优先采用预应力自动张拉系统，该系统智能化和自动化程度高，可准确实现梁体两端同步平衡张拉,预应力施加精准，张拉数据自动化存储,便于传输和信息化管理。应按规定进行各种预应力损失测试。

在预制梁试生产期间，至少对两件梁体进行管道摩阻、锚口摩阻、锚垫板喇叭口摩阻、锚具回缩等各种预应力损失测试，正常生产后，每100件进行一次损失测试，以确定预应力的实际损失，必要时，请设计方对张拉控制应力进行调整。该梁场采用抽拔橡胶管形成预应力孔道，设计时，管道摩擦系数μ=0.55，管道偏差系数k=0.0015，实际测试结果μ=0.52～0.60，k=0.0028～0.0032，箱梁预应力管道摩阻略有偏大，根据设计院意见，张拉力不做调整，施工中要加强预应力管道定位和成孔工艺控制。

张拉时，梁体混凝土强度、弹性模量和龄期必须达到设计要求，严格按设计张拉顺序和加载程序进行张拉。张拉时，按照以下质量控制顺序，实施张拉应力、应变、时间、同步率“四控”：即张拉时以油压表读数为主，以钢绞线的伸长值作校核，在σk作用下持荷2min，两端伸长量不同步率≤10%。 张拉前，须布置测量梁的上拱度及弹性压缩的测点。梁的上拱度测试点布置在桥面端部和跨中，共布置六个点，测试点要耐久、醒目，正常生产条件下，每30件梁设置上拱度观测点。实测值不宜大于1.10倍设计计算值。

2.7 压浆封锚

管道压浆应采用真空辅助压浆工艺，同一管道压浆应连续进行，一次完成。压浆前管道真空度稳定在-0.06～-0.08MPa，浆体注满管道后，应在0.50～0.60MPa下持压3min。压浆时应避免采用传统的锚头密封方法，该方法采用水泥拌合成半圆形密封，容易会出现裂缝，很难达到设计要求的真空度，造成压浆时密封不好而导致管道内浆液不密实。应优先采用真空密封罩，该装置可将锚头整个包住，形成双层密封，保证达到设计要求的真空度和注浆压力，从而保证注浆密实。封锚时，应采用掺入膨胀剂的微膨混凝土，坍落度不大于50mm，封锚混凝土亦应保湿养护，保证锚穴周边不出现干缩裂缝。养护结束后，采用聚氨酯防水涂料对表面进行防水处理。