高速鐵路雙線預制箱梁質量控制要點
時間:2022-03-04 03:55:49
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摘要:本文根據高速鐵路預制箱梁的技術特點,淺析了高速鐵路雙線整孔箱梁預制的質量控制要點,結合筆者參與的西成高速鐵路項目,介紹了相應質量控制措施,供大家參考。
關鍵詞:高速鐵路;雙線預制箱梁;技術特點;質量控制要點;質量控制措施
我國高速鐵路建設飛速發展,取得了舉世矚目的成就,對我國經濟建設和發展產生了重大影響,起到了巨大的推動作用。高速鐵路的高速度、高舒適性、高安全性、高密度連續運營等特點對其土建工程提出了嚴格的要求。雙線整孔預制箱梁可以工廠化集中預制和快速運架成橋,加快了橋梁施工進度,因而在高鐵橋梁工程中得到廣泛應用,充分認識其技術特點,控制好箱梁預制施工質量,對于保證橋梁結構在設計使用年限內正常發揮其應有的適用性和耐久性,有著重要的意義。筆者所在的西成高鐵雙河制梁場位于四川省江油市,任務是生產單箱單室等高雙線預應力混凝土簡支箱梁,共設制梁臺座6個,存梁臺座36個。其中,32m箱梁全長32.6m,計算跨度31.5m,梁寬12.2m;24m箱梁全長24.6m,計算跨度23.5m,橋梁寬度12.2m。按通橋(2009)2229-Ⅳ《時速250公里客運專線(城際鐵路)無砟軌道預制后張法預應力混凝土簡支梁整孔箱梁》(無砟軌道類型:CRTS-Ⅰ型雙塊式)設計圖進行施工。
1高速鐵路雙線整孔箱梁主要技術特點
1.1剛度大、整體性好。列車高速、舒適、安全行駛要求高速鐵路橋梁必須具有足夠大的剛度和良好的整體性,以防止橋梁出現較大撓度和振幅。一般來說,高速鐵路橋梁設計主要由剛度控制,強度基本上不控制其設計。盡管高速鐵路活載小于普通鐵路,但實際應用的高速鐵路橋梁,在梁高、梁重上均超過普通鐵路。1.2需嚴格控制結構變形。為了保證軌道的高平順性,還必須嚴格控制混凝土產生的徐變上拱。從施工方面來說,混凝土的原材質量和級配、水泥用量、養護、加荷齡期等都會對混凝土徐變產生影響。1.3耐久性要求高。根據高速鐵路設計規范,橋梁主體結構的設計使用年限為100年,對箱梁耐久性提出了很高的要求。應從源頭把關,優選混凝土原材料,設計合理的混凝土配合比,強化混凝土施工管理,提高混凝土的抗滲、抗凍、抗侵蝕能力,從而提高混凝土結構的耐久性。
2高速鐵路雙線整孔箱梁質量控制要點
2.1制存梁臺座。臺座是制梁和存梁施工的基礎構筑物,應對臺座進行專項設計,使其強度、剛度及整體穩定性滿足各階段施工荷載和施工工藝的要求。制梁和箱梁在存運過程中,應保證各支點或吊點受力均勻,梁體支點應位于同一平面,誤差不應大于2mm,對臺座穩定性提出了較高的要求。由于施工荷載重、地基承載要求高,必須選擇合適的地基處理方案,提高地基承載力,減少沉降和控制不均勻沉降。雙河梁場地質條件較差,經過技術經濟必選,采用鋼筋混凝土灌注樁對制梁和存梁區域進行了地基處理,并進行了預壓,以消除非彈性變形和測出彈性變形值。制定了沉降觀測方案進行定期觀測,制梁臺座設6個觀測點,存梁臺座設4個觀測點,制梁、存梁前后分別進行精密觀測,前期觀測頻次較多,趨于穩定后,一個月觀測一次,動態掌握臺座穩定情況。2.2模板。箱梁應優先采用技術先進、工藝成熟的自動液壓模板,裝卸方便,省時省力,降低了勞動強度,縮短了制梁工期,提高了生產效率。使用過程中,尚應定期檢查變形及部件緊固情況,如有問題,及時檢修和糾正。為了保證線路在運營狀態下的平順性,應結合考慮二期恒載和后期收縮徐變的影響,應在底模上預設反拱,并在終張拉前后、終張拉后30d對上拱度進行的觀測,檢查反拱度設置合理,如有不符,應及時調整。2.3混凝土原材料及配合比。橋梁混凝土要同時滿足耐久性和承載力的要求,配合比設計是確保混凝土耐久性和承載力最關鍵的環節,箱梁混凝土設計強度等級一般在C50級及以上,原材料的選擇和配合比控制至關重要,此項工作需經歷數次試配方可確定,應盡早開展。根據《高速鐵路預制后張法預應力混凝土簡支箱梁》和《鐵路混凝土耐久性設計規范》,對膠凝材料總量、水膠比、氯離子含量、最大堿含量等指標應充分重視和嚴格控制。膠凝材料總量不應大于500kg/m³,水膠比不應大于0.35。水泥用量不宜過大,如用量過大,不僅會增加混凝土的開裂趨勢,還容易造成混凝土泛漿分層,對耐久性反而不利。在滿足混凝土膠凝性能和工作性能的前提下,應盡可能降低混凝土單方膠凝材料的用料。氯離子含量不應超過膠凝材料總量的0.06%,因為混凝土中氯離子含量在鋼筋周圍達到某一臨界值時,鋼筋的鈍化膜開始破壞,喪失對鋼筋的保護作用,鋼筋開始銹蝕。預應力筋對氯鹽腐蝕非常敏感,更容易發生腐蝕,因此,更嚴格控制混凝土中氯離子的含量。混凝土最大堿含量不應大于3.5kg/m³,因為堿含量過高時,可能發生堿集料反應,主要特征是混凝土發生不均勻膨脹,甚至產生裂縫,并有強度和彈性模量下降等不良情況發生,對工程結構造成危害,所以應充分重視。此外,電通量和含氣量亦應符合相關要求,電通量可以用來反映混凝土抵抗有害離子侵蝕的能力,根據相關規范,箱梁混凝土電通量應小于1000C。通過在混凝土中添加引氣劑,可以調節含氣量(控制在2%~4%),從而有效改善混凝土的和易性,提高抗滲抗凍能力。混凝土質量的關鍵還在于保證原材料和拌合物質量的穩定,筆者所在項目采用大型攪拌站集中拌制,采用電子計量系統對各種原材料進行準確計量,每盤稱量允許偏差為:水、水泥、摻合料、外加劑的稱量準確到±1%,粗骨料、細骨料的稱量準確到±2%,自動計量裝置可以即時顯示稱量誤差。整套設備自動化程度較高,采用信息化的管理手段,受操作人員人為影響較小,對混凝土配合比的要求執行較好,質量也相對穩定。2.4混凝土澆筑。采用泵送混凝土連續灌注、一次澆筑成型,應避免堵管造成澆筑中斷,不留冷縫,澆筑持續時間不宜超過6小時,必須嚴格控制在混凝土初凝時間內澆筑完成。振搗密實是混凝土澆筑的關鍵環節,箱梁以插入式振搗為主,附著式振搗為輔。梁端錨后、梁底支座部位鋼筋密集,布料和振搗困難,容易產生蜂窩、孔洞等缺陷,必須高度重視,精心施工,保證充分振搗密實。2.5養護。雙河梁場所處地域年平均氣溫15.9℃,相對濕度81%,采取自動噴淋系統定時灑水養護,保濕養護時間不低于14天。冬季低溫時,在梁體表面噴灑養護劑,覆蓋棉被保溫養護。2.6施加預應力。施加預應力是箱梁施工的關鍵工序,關系到梁體是否能夠達到設計的承載能力和耐久性能,是其質量控制的核心。傳統的張拉設備人工干預較多,張拉誤差較大,應優先采用預應力自動張拉系統,該系統智能化和自動化程度高,可準確實現梁體兩端同步平衡張拉,預應力施加精準,張拉數據自動化存儲,便于傳輸和信息化管理。應按規定進行各種預應力損失測試。在預制梁試生產期間,至少對兩件梁體進行管道摩阻、錨口摩阻、錨墊板喇叭口摩阻、錨具回縮等各種預應力損失測試,正常生產后,每100件進行一次損失測試,以確定預應力的實際損失,必要時,請設計方對張拉控制應力進行調整。該梁場采用抽拔橡膠管形成預應力孔道,設計時,管道摩擦系數μ=0.55,管道偏差系數k=0.0015,實際測試結果μ=0.52~0.60,k=0.0028~0.0032,箱梁預應力管道摩阻略有偏大,根據設計院意見,張拉力不做調整,施工中要加強預應力管道定位和成孔工藝控制。張拉時,梁體混凝土強度、彈性模量和齡期必須達到設計要求,嚴格按設計張拉順序和加載程序進行張拉。張拉時,按照以下質量控制順序,實施張拉應力、應變、時間、同步率“四控”:即張拉時以油壓表讀數為主,以鋼絞線的伸長值作校核,在σk作用下持荷2min,兩端伸長量不同步率≤10%。張拉前,須布置測量梁的上拱度及彈性壓縮的測點。梁的上拱度測試點布置在橋面端部和跨中,共布置六個點,測試點要耐久、醒目,正常生產條件下,每30件梁設置上拱度觀測點。實測值不宜大于1.10倍設計計算值。2.7壓漿封錨。管道壓漿應采用真空輔助壓漿工藝,同一管道壓漿應連續進行,一次完成。壓漿前管道真空度穩定在-0.06~-0.08MPa,漿體注滿管道后,應在0.50~0.60MPa下持壓3min。壓漿時應避免采用傳統的錨頭密封方法,該方法采用水泥拌合成半圓形密封,容易會出現裂縫,很難達到設計要求的真空度,造成壓漿時密封不好而導致管道內漿液不密實。應優先采用真空密封罩,該裝置可將錨頭整個包住,形成雙層密封,保證達到設計要求的真空度和注漿壓力,從而保證注漿密實。封錨時,應采用摻入膨脹劑的微膨混凝土,坍落度不大于50mm,封錨混凝土亦應保濕養護,保證錨穴周邊不出現干縮裂縫。養護結束后,采用聚氨酯防水涂料對表面進行防水處理。
參考文獻:
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作者:胡開飛 單位:北京鐵城建設監理有限責任公司
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