永清南站高架站特大桥站场道岔梁连续梁施工关键技术

2024-01-17白勇BAIYong

价值工程 2024年1期

白勇 BAI Yong

（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概况

道岔连续梁因为结构异型、体积大往往无法采用梁场预制、架桥机架设的施工方法。实际施工过程中，经常根据现场实际情况，采用支架现浇的方法进行施工，已经取得了良好的经济效益和社会效益。根据津兴铁路永清南站高架站特大桥道岔梁设计图纸，车站咽喉区设计为3 孔（6×32.7）m 双线夹渡线道岔连续梁、2 孔（4×32.7）m 双线变四线道岔连续梁、4 孔（4×32.7）m 双线变三线道岔连续梁，共9 联道岔连续梁，全部采用支架现浇的施工方案。道岔连续梁支架采用盘扣式支架，模板采用木模，混凝土采用汽车泵泵送入模施工。为确保道岔连续梁的建设进度顺利，避免施工过程中出现任何错误，我们根据永清南站高架站特大桥道岔连续梁施工经验，对施工过程的关键工序进行了总结，给以后类似工程提供一定的参考。

2 关键技术控制

本文主要介绍道岔连续梁地基处理、支架搭设、模板安装、预应力管道安装、钢筋安装、混凝土浇筑、混凝土养护、预应力张拉施工关键技术。

2.1 地基处理

永清南站高架站特大桥地表往下0～3.0m 分别为回填土、粉土，根据现场实际检测，地基承载力不大于120kPa；另外，在桩基施工过程中，部分墩台之间开挖有泥浆池，土壤含水量较大，地基承载力差。

根据支架检算资料，要求道岔连续梁地基承载力不小于240kPa，主要采取如下措施进行地基处理。

①将桥墩之间泥浆池的泥浆全部清理干净，再采用挖掘机将泥浆池壁残留的泥浆及含水量较多的淤泥全部清除，直至露出原状土，此项工作完成后，对泥浆池进行分层回填，采用小型压路机压实。②对箱梁底部投影地表原状土掺加6%的水泥进行改良，改良厚度为50cm，采用大型压路机分两层进行压实，压实后地基承载力不得小于240kPa。③基础表面采用20cm 厚C20 混凝土硬化处理，硬化宽度每侧超出支架范围不小于0.5m。根据现场情况，在混凝土基础两侧设置排水沟或向远离施工便道侧设1%坡度保证排水通畅，在支架基础外设置20cm 深×30cm 宽排水沟，确保处理好的地基不被水浸泡。④地基承载力试验：采用轻型动力触探仪试验标准贯入量为30cm，落锤应按标准落距自由下落，记录每贯入10cm 的锤击数；累计记录贯入30cm 的锤击数N10。试验应先用钻探设备钻至试验土层的顶面以上0.3m 处，然后进行连续贯入试验。当贯入30cm 的锤击数超过100 击或贯入15cm 的锤击数超过50 击，表明地基承载力满足要求，可终止试验。

2.2 支架搭设

①立杆、横杆、斜杆。支架采用满堂式盘扣支架搭设，立杆为φ60mm×3.2mm，材质为Q345A；水平杆为φ48mm×2.5mm，材质为Q235A；竖向斜杆为φ42mm×2.75mm，材质为Q195；可调托撑采用KTC-600 型，可调底座采用KDZ-600 型，材质为Q235B。根据梁底标高和基础标高的差值，计算除支架搭设高度，一般在支架顶部预留30～40cm，然后安装可调节顶托。其主要作用是调整底板标高和便于拆除底模。横杆的头部套入圆盘上的小孔中，让其前部紧贴主架圆管。接着用斜楔穿过小孔加以紧固。斜杆固定在圆盘的大孔部位，使其头部能够紧贴主架圆管。然后用斜楔穿过这个大孔进行压实和稳固。斜杆有方向性，如果方向与之相反就无法连接。

②纵梁。盘扣支架搭设好后，在可调节顶托上安装纵梁。支架每排立柱顶顺桥向设置纵梁，采用Ⅰ12 工字钢，Ⅰ12 工字钢放置于支架顶托上，工字钢在顶托上搭接，工字钢接长时同一断面需将接头错开2m 以上，并对接头位置进行加强，工字钢腹板一定和顶托的立杆上下对应，避免顶托偏心受力。

③横梁。横梁采用10cm×10cm 方木，腹板底部方木中心间距10cm，方木底板及翼缘板中心间距30cm，方木搭接长度不小于20cm，且悬挑不宜过长。

2.3 模板安装

①底模。底模采用1.5cm 厚高强竹胶板，竹胶板下横桥向铺设10×10cm 方木，方木与竹胶板钉牢。在底板泄水孔附近，底模预留10×20cm 的孔口，用于梁体混凝土浇筑前模板内杂物的清理，预留孔封堵时采用10×10cm 方木加固。

②外侧模。侧模及翼缘板同样采用0.8cm 厚竹胶板拼装，方木顺桥向水平布置，方木间距30cm，方木规格8cm×8cm。方木外侧竖向布置直径48mm 弧形钢管，钢管顺桥向间距90cm，竖向钢管外侧加两道横肋，横肋采用双拼直径48mm 钢管通长布置，采用蝴蝶卡及拉杆通过拉杆孔将外模横肋与内模固定。拉杆直径为16mm，对拉杆锚固间距为顺桥向90cm×竖向60cm，每侧设置三道拉杆，上层和下层拉杆左右侧腹板通长安装，中层拉杆每侧腹板单独安装。在安装过程中，必须严格控制角度并保持稳固，避免模板的移动或突出，确保梁体结构尺寸。

③内模。内模材料同样使用木模，面板采用1cm 厚竹胶板，肋骨采用5cm×10cm 方木，腹板侧方木顺桥向间距30cm 布置，侧向方木锚固间距60cm，通过箱内横向钢管端方木进行锚固，内模顶纵向方木横桥向间距30cm，方木通过箱内钢管顶的横向方木支撑。内模支撑体系采用钢管脚手架，纵向90cm，横向90cm，步距60cm。在内模顶预留布料孔，尺寸25cm×25cm。当底板混凝土浇筑完毕后，安装封堵模板，并用胶布粘贴模板缝。模板要加固牢靠，接缝严密，不漏浆。

④端模。端模采用1.5cm 厚竹胶板。端模与底模、外模均连接牢固。在装配端模的过程中，应该确保其中心点和底部模具的中心点完全重合，同时也要确认梁体的高度及垂直性。

2.4 预应力管道安装

波纹管安装质量是保证预应力质量的重要基础，如发生堵塞而进行处理，将直接影响施工进度和桥梁寿命。我们采取如下措施保证灌注混凝土后波纹管不漏、不堵、不偏、不上浮、不变形。

①所有波纹管都是在工地上依据需求的长度进行剪裁，对于剪下的波纹管接口部分，清理掉尖锐的部分，避免钢绞线在穿插过程中受到损害。波纹管在使用前先检查其密封性和是否破损，不达标波纹管严禁使用。

②波纹管定位钢筋网在直线段不大于0.5m、在曲线段不大于0.25m；定位钢筋均采用焊接成形。波纹管的定位必须精确无误，防止其上浮、下沉和左右偏移。孔道应保持平整，且孔道中心线与端部预设的锚垫板要保持垂直关系。定位位置不允许超过4mm。

③开展电气焊时，应将湿麻袋或薄铁皮等物品包裹于波纹管上以防止其受损；当灌注混凝土过程中，振动棒不能碰触波纹管，以防止破坏它。

2.5 钢筋安装

钢筋安装主要工序如下：钢筋放样（在底模上作标记）→底板底层钢筋→安装腹板钢筋临时定位架→绑扎腹板钢筋→安装底板预应力管道→绑扎隔墙钢筋→绑扎剩余底板钢筋→安装腹板波纹管→绑扎顶板底层钢筋→安装顶板波纹管→绑扎顶板顶层钢筋及上部各种结构预埋钢筋的顺序进行。钢筋焊接应预先将接头预弯部分倾斜到一边，确保连接钢筋的主轴处于一个垂直面上。绑扎铁丝尾部必须向内扭曲，不能插入混凝土保护层。根据保护层的厚度的不同，在梁体钢筋与底模、侧模、内模之间加垫厚度不一强度大于梁体混凝土标号的垫块，间隔布置，每平米至少需要4 个垫块。钢筋接头焊接时，接头与模板之间加垫挡板，防治模板烫伤或者产生划痕。

2.6 混凝土浇筑

梁体混凝土采用两台汽车泵进行浇筑，混凝土浇筑前，要对梁体周边汽车泵站位场地进行规划，确保混凝土罐车顺利进出，汽车泵能够覆盖1/2 以上梁面，不能出现泵车浇筑盲区。混凝土浇筑由梁端向中间进行，每个工作面遵循纵向分段、水平分层对称一次性连续浇筑成型原则，保证层与层浇筑间隔不超过初凝时间，具体浇筑顺序：腹板倒角部位、底板、腹板倒角以上部位、顶板。混凝土浇筑顺序见图1、图2。

图2 混凝土浇筑顺序示意横断面图

梁体底板混凝土通过腹板注入，而底部中央的混凝土部分则需要借助内部模板上的预留洞来补充完成。底板倒角处的混凝土要充分翻浆，底板混凝土在没有浇筑到设计标高之前不应将翻浆堆积的混凝土摊平。混凝土浇筑至底板倒角上约20cm 处，并保证倒角处混凝土振捣密实，再由顶板预留孔处输入，补齐底板混凝土。加强底板混凝土振捣，尤其是支座及倒角附近不能漏振，振动棒离模板的距离控制在振动棒振动范围之内。混凝土振捣采用插入式振动棒，一个段落的混凝土浇筑完毕后立即封闭其上方所设置的下料口；及时对底板混凝土抹平、压实和压光。当整个基础部分已完全填充并且已经充分振捣时，再逐级地向腹部添加新的混凝土直至达到设计高度。腹板和顶板混凝土浇筑方法较简单，此处不再叙述。

2.7 混凝土养护

应在混凝土浇筑完毕后1h 内对混凝土进行保温保湿养护。在表面混凝土初凝前，梁面及底板顶面要收面两次，然后重新包裹覆盖。养护期间养护材料不能和梁体混凝土有任何触碰，直到混凝土达到一定强度才能接触。这个步骤对于预防横向开裂有着至关重要的作用。此外混凝土表面与外界、芯部与表面温差不能大于15 度。

2.8 预应力张拉

预应力张拉按照“同步、对称、偏心荷载小”的标准执行预应力的张拉操作，根据设计的步骤和实际的工程流程逐步实施每孔钢束的张拉过程。先设置好张拉装置并依序装上工作锚锚板及夹具，接着放置限制器，然后是安放千斤顶，最后则是把工具锚部件也安置妥当，确保锚板的角度不超过1 度。本桥纵向预应力管道采用金属波纹管成孔，采用的钢束锚具和相关设备均为预应力钢绞线群锚锚具。按设计图纸说明，横向预应力一次张拉完成，纵向预应力分两个阶段张拉完成。梁体预应力钢绞线预张拉应在梁段混凝土强度达到设计规范值的60%时进行。当梁体的预应力钢绞线的最终张拉完成时，其所需满足的设计标准是：混凝土强度的百分比需达标（即为设计的100%），同时弹性的百分比也须符合要求（同样也是100%）。此外，确保张拉过程中的梁体混凝土已经过至少10 天的龄期。对于纵向预应力的施加，可以选择一侧梁端或者两侧梁端同步进行，千斤顶左右的均衡分布，最极端的不平衡束数量不得超过一根。张拉的过程应该按照由外部至内部对称方式来执行。预应力的控制采取双控手段，其中使用油表测量预应力的张拉力，并且通过检查伸长量变化来验证结果是否正确。

2.9 孔道压浆

2.9.1 压浆设备

预应力管线真空压浆机械设备有：螺杆式注浆泵、水循环式真空泵、空气滤清器及其有关附件、砂浆搅拌机、储浆罐以及调节阀。所有这些设备都按照图3 所示进行连接。

图3 压浆设备的连接方式

2.9.2 压浆流程

预应力管道真空压浆施工时，由专业技术人员进行施工。具体流程如下：①在张拉工程结束后，应在48 小时内开始管道压浆。压浆前，需要用清水冲刷孔洞，并利用高压风将其吹干，确保孔洞的排气和泌水口被密封好。锚固可采用保护罩或者无收缩的水泥砂浆来实现，待强度达到4～8MPa 时可进行压浆操作。②锚垫板上的灌浆孔要冲洗洁净，灌浆管道要畅通无阻，从而保证浆体能够有效地注入。③孔道抽真空端和灌浆端要正确安装，并且要对各吸引管、球阀及连接处进行检测以确认其功用是否正常。④灌浆料使用机械搅拌，搅拌时间应该不少于1 分钟，转速必须达到每分钟1000 转；搅拌机叶片形状要与转速相匹配，叶片线速度控制在每秒10 米到每秒20 米之间。接着，将已调制好的水泥浆倒入压浆罐中。在压浆罐的进口部位安装3mm×3mm 的过滤网，以防止杂质堵塞管道。⑤启动真空泵，确保真空度在-0.06～-0.1MPa 范围内并维持稳定。⑥启动注浆泵，等待输出的混凝土浓度达到预设标准后，将混凝土管连接到灌浆端的排出管上，开始进行水泥浆灌注。按照先下后上的顺序，从一端以0.6MPa 的恒压力向另一端输送水泥浆。⑦当浆体进入抽真空端的空气滤清器后，先关掉前面的闸门，然后再开启排空气闸门。检查出浆状态在排气端，如果混凝土能够顺利流动并且稠度与加入的浆体相匹配，就关掉全部的抽真空端闸门。⑧继续进行灌浆作业，并且在0.6MPa 的压力下保持至少3 分钟。⑨将灌浆泵和灌浆阀门关闭，保持孔道内的正压力直到水泥浆凝固。拆卸室外管线和附属设备，清洗空气过滤器及其闸门。⑩对压浆设备进行清洁，以防止水泥浆在设备内部凝固。

2.9.3 封锚及封端

首先清理并打磨梁端，清除锚垫板上的粘附物及锚具外的灰尘，然后对锚具进行防潮措施，接着构建由钢筋编织成的微膨胀C50 混凝土结构作为支撑。确保封端混凝土层的高度与梁体的末端保持一致，并且精确地测量出浇筑完封端之后的梁体总长。封端及封锚完成后，在新旧混凝土接缝处表面满涂厚为1.5mm 聚氨酯防水涂料，涂料抗拉强度不小于6.0MPa。

2.10 支架拆除

梁体张拉压浆完成后，进行支架拆除工作。拆除顺序由上至下进行，坚持“先安装，后拆除；后安装，先拆除”的原则。首先拆除翼缘板和底板的支撑结构，然后按照其横梁的位置逐步地、对称地将其取出。这个过程分为两个步骤：第一步是自中心开始，逐渐向上并向外移动所有顶托；第二步是对应第一步的过程，再次沿着中心线逐层往下移除整个支架。执行此操作的过程中要始终保持有序且有条理，避免不分层次地拆卸或者同步完成上下的动作，确保每一步都清理干净，每一根杆子都被仔细检查过。