现浇箱梁优化张拉端提高施工进度技术研究

蒋毅军

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

近几年，随着我国经济的发展、城市化进程的加快，高速便捷的城际铁路加快了城市圈人员流动，优化了两地的资源配置，改变了两地人的生活观念及习惯，促进了两地的“同城化”和“一体化”。发展城际铁路成为当今城市建设的迫切需要，城际铁路的建设进入大力发展期，但由于城市规划、设计调整等原因，经常造成工期压缩。为了加快施工进度，施工单位必须科学组织施工、合理安排工序、不断优化方案。本文就如何通过技术手段优化施工方案、加快施工进度进行叙述。

1 工程概况

杭临城际铁路因重大设计变更，工期延后15个月，但在竣工时间不变的情况下，施工单位的施工工期显得尤为紧张。该工程高架段现浇简支箱梁设计采用顺序施工方法，即预应力采用梁端、单端张拉，逐孔施工。40 m+70 m+40 m现浇连续梁跨规划道路因位于半径5 000 m平曲线，分为中段1段、主墩2段、合拢段2段、边段2段共7段依次浇筑、依次张拉，边段完成后进行全桥张拉，张拉位置为梁端。连续箱梁横截面为单箱单室直腹板，桥面板宽度为6 m。梁端部顶板厚度45 cm，腹板厚度60 cm，底板厚度55 cm，端横梁厚120 cm，除腹板束采用梁端张拉外，底板束和顶板束均设置于箱室内张拉。连续梁梁端截面见图1。

图1 连续梁梁端截面（cm）

简支箱梁横截面为单箱单室斜腹板，桥面板宽度为6 m。梁端顶板厚度50 cm，腹板厚度60 cm。底板厚度50 cm，端横梁厚110 cm，除腹板束采用梁端张拉外，底板束设置于箱室内张拉。简支梁梁端截面见图2。

原设计施工组织方案为：连续梁分段浇筑、分段张拉施工完成合拢并完成全桥张拉后，以连续梁梁端为起点，简支梁以连续梁张拉端处作为张拉固定端，向两边进行简支梁逐孔施工。

2 优化方案选择

2.1 原设计施工顺序

从原设计施工顺序可以看出（见图3），原设计工序应先完成连续梁全桥张拉，以连续梁梁端为起点进行简支梁逐跨顺序施工。而连续梁分段施工、分段张拉，合拢后全桥张拉，施工工序繁多，周期较长。具体步骤如下。

1）2个中墩和边桥墩分别施工完毕后，2个中墩附近搭支架并预压，安装中墩支座。搭设支架并在节段D下搭劲性加强支柱及贝雷梁。在支架上立模浇筑B梁段，梁段混凝土强度及弹性模量达到设计值的60%后松开内膜，张拉腹板钢束、顶板钢束，张拉控制应力600 MPa。

在贝雷梁上立模浇筑D梁段，梁段混凝土强度及弹性模量达到设计值的60%后，松开内膜，张拉腹板钢束、底板钢束，张拉控制应力600 MPa。梁段混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%，且混凝土龄期≥10 d后，补充张拉D段和B段的钢束到设计吨位并锚固。

2）在支架上立模浇筑合拢C梁段。待梁段混凝土强度、弹性模量达到设计值的100%，且混凝土龄

期〉10 d时进行钢束张拉，张拉顺序如下：张拉腹板钢束，张拉底板钢束。

3）在节段A下搭支架并预压。在边墩上安装永久支座。在支架上立模浇筑A梁段。待梁段混凝土强度达到设计值的60%，松开内膜，对称初张拉腹板钢束、顶板钢束，张拉控制应力600 MPa。待梁段混凝土强度达到设计值的100%，弹性模量达到设计值的100%，且混凝土龄期≥10 d时，补充张拉到设计吨位。

4）拆除所有支架。需≥60 d再进行桥面铺设等工作，随后完成全桥施工。

根据以上施工步骤，连续梁从开工至完工，最快需3个月的施工周期。待连续梁完成预应力施工后，再作为起点进行两端简支梁顺序施工的情况下，极大限制施工组织，在已经压缩的工期下难以保证竣工日期。

2.2 优化方案

为提高施工组织功效，加强施工进度，将高架段连续梁、简支梁分为2个作业面同时施工。其中连续梁段按原设计施工组织方案不变，即搭设支架分节段现浇，分节段张拉，再整体张拉。简支梁段选取与连续梁施工周期相当的段落长度或简支梁跨数，改变其作业方向与连续梁同时施工，在施工周期适当的时间点与连续梁端“合拢”。将“顺序施工法”改为“平行施工法”，可达到节约工期的目的，优化后施工顺序见图4。

但施工组织顺序改变后，按原设计的预应力施工方案，在梁端（图4中b）处因没有预应力施工作业面而无法完成其中一端箱梁腹板的预应力施工，在优化施工组织方案前，需在“合拢”梁端（图4中b）处进行相应设计处理，以满足梁端预应力作业面的方案，以解决连续梁、简支梁梁端“面对面”张拉问题。顶、底板预应力因在箱室内张拉不受工作面影响，故只需对腹板张拉槽进行相应设计处理，使连续梁、简支梁梁端“合拢时面对面”（图4中b）达到可以进行张拉作业条件即可。优化后的施工方案见图5。

图5 优化后的施工方案

3 箱梁张拉槽优化施工技术

3.1 张拉槽优化设计

因改变简支梁逐跨施工方向后，简支梁沿施工前进方向为单端张拉的张拉端，后方为固定端，当简支梁施工至连续梁端时，面临张拉端无工作面的困境。为使两侧张拉槽满足作为张拉时施工人员和千斤顶的进出口并满足张拉作业面，在不改变端横梁受力、预应力体系的情况下，对腹板张拉槽进行以下优化设计。

将简支梁端张拉槽深度由原15 cm加深至45 cm，连续梁端张拉槽深度由原20 cm加深至50 cm。即梁端至钢束张拉端锚固点距离各增加30 cm，使两梁梁端钢束张拉端锚固点距离由原45 cm增加至45 cm+10 cm+50 cm=105 cm，以满足两端千斤顶张拉作业面要求。

由于连续梁和简支梁的顶、底板预应力均设置于箱室内张拉不受工作面影响，均按原设计要求进行预应力施工。

由于连续梁端张拉槽为直腹板，图6梁端张拉槽重合截面中绿色线框。而简支梁梁端张拉槽为斜腹板，梁端张拉槽重合截面中黄色线框。两端张拉槽的尺寸、大小沿中线不在同一纵向投影面上。需将两端梁横截面图进行重合，取两端张拉槽重合面作为新的张拉槽，并且需在重合的张拉槽上口设置敞开处，以满足预应力施工时人员、张拉设备进出，即图6梁端张拉槽重合截面中红色线框。

图6 梁端张拉槽重合截面（cm）

两端张拉槽经加深、重合后部分作为后浇部分混凝土进行二次浇筑。

3.2 后浇段张拉槽钢筋设计

锚下加强钢筋均按原设计进行加强安装。箱梁端头张拉槽模板安装前时，箱梁梁体纵向钢筋及端横梁横向钢筋做好预留，预留长度必须满足后浇段钢筋与预留钢筋的连接，以便后浇段钢筋绑扎安装，后浇段钢筋安装时与梁体内预留钢筋采用双面焊接，安装好的钢筋必须与原设计端横梁钢筋位置形成一致[1]。

箱梁梁体混凝土浇筑前加设直径12 mm，规格10 cm×10 cm的钢筋网片，并预留足够尺寸至梁端，箱梁混凝土浇筑后将钢筋网片上翻留出张拉槽作业面进出口，待后浇段混凝土施工时下翻整平，保证钢筋网片使后浇混凝土与梁体可靠锚固连接成为一体。

钢束管道位置用定位钢筋固定，牢固焊接在钢筋骨架上，如与骨架钢筋冲突时应保证管道位置不变，适当移动钢筋。波纹管及定位筋等均按原设计安装，管道定位应按设计要求的规格、数量、位置精心施工，做到位置准确、线形平顺、定位牢固，保证箱梁混凝土浇筑过程中不弯沉、不上浮。

利用锚垫板安装孔连接一端带螺纹一端带钩的短钢筋，并与梁体伸出的钢筋一起与封端钢筋绑扎，以保证封端混凝土梁体混凝土连为一体。

3.3 张拉施工工艺

3.3.1 设备选择

简支梁腹板束采用15-Φj15.2 mm钢铰线，设计锚下控制应力为1 100 MPa，考虑喇叭口损失控制应力达2 457 kN。连续梁端腹板束采用19-Φj15.2 mm钢铰线，设计锚下控制应力为1 302 MPa，考虑喇叭口损失控制应力达3 684 kN。经综合考虑，千斤顶吨位选择400 t穿心式千斤顶及配套油泵、油表即可完成预应力施工。

400 t千斤顶根据张拉槽作业面尺寸大小，选择合适型号的千斤顶作为张拉设备，也可通过厂家根据实际作业面定制以满足张拉槽狭小空间作业需求。根据作业面大小，选取的张拉设备如下：千斤顶自身长度37 cm，油缸最大伸长量20 cm，工作锚+限位板+工具锚长度共18 cm，累计最大长度75 cm，钢绞线外露预留26 cm。满足张拉槽内空间作业要求。

3.3.2 张拉作业

根据施工进度，其中一端达到预应力施工条件后即可先行进行张拉作业，张拉作业按设计及规范要求进行，采用一次张拉到位，混凝土龄期〉10 d并且其弹性模量及强度达到设计值的100%，带模张拉时先行松开内模，以免对梁体压缩造成阻碍。张拉时左右对称交替进行，直至钢束逐根张拉完成，张拉后及时封锚并采用真空压浆工艺及时压浆[2]。其中一端张拉完成后切除外露钢绞线，即可进行另一端张拉作业。

3.4 后浇段混凝土施工

3.4.1 模板安装

现浇梁梁体模板安装时提前安装好张拉槽端头模板并预留好正确的穿束孔位，两侧张拉槽顶留好天窗以便作为张拉时施工人员和千斤顶进出口。在端头张拉槽模板上切割好箱梁钢筋槽口作为梁体预留钢筋位置，以便后浇段混凝土浇筑前，后浇段钢筋与梁体预留钢筋能有效搭接，混凝土浇筑前用发泡剂对孔洞填塞以防漏浆。模板安装前应注意后浇段钢筋与梁体钢筋的连接。其余部位模板安装均按规范和施工方案实施。

后浇段端头采用12 mm竹胶板，两端头模板之间直接采用10 cm方木作为背楞及对撑，拆模时抽取即可。因张拉槽的加大，连续梁端槽口两侧有部分敞开，此处需设置外模加固，根据梁体外侧轮廓弯作钢管作为外模支撑，采用9 mm竹胶板，以10 cm方木作为背楞，双钢管支撑，在梁体内预留钢筋焊接对拉钢筋蝴蝶扣加固。

3.4.2 后浇段混凝土浇筑

后浇段混凝土在相邻两孔梁预应力施工作业完成，并完成后浇段钢筋安装后即可进行灌注，两端槽口可同时加固模板，同时浇筑混凝土，端头模板之间采用方木对撑固定[3]。由于该部位混凝土是端横梁后浇部分，简支梁钢束张拉锚固点离支座中心仅10 cm，连续梁钢束张拉锚固点离支座中心仅20 cm，后浇段混凝土浇筑质量较为关键，必须使后灌部分混凝土与梁体混凝土有效连接成为一体。

4 结语

综上所述，为保证在工期内完成施工，本文主要结合杭临城际铁路工程详细探讨了现浇箱梁施工技术及优化措施。按照设计施工顺序，需连续梁全桥张接完成后才能开始简支梁施工，进度计划按照顺序作业进行。连续梁、简支梁梁端张拉槽优化后，连续梁和简支梁可实现分2个作业面同时施工，改顺序施工为平行施工，可节省该段落内现浇箱梁施工作业周期达3个月。在城际铁路高架段施工中，现浇箱梁顺序施工时针对工期安排相对固定状态下，通过优化方案达到了节约工期的效果，经张拉槽优化后的现浇连续梁和现浇简支梁，在施工完成后通过静载试验，刚度和应力变化等各项数据均满足设计要求，可为同类型工程提供参考和借鉴。