郑西客运专线双线整孔简支箱梁混凝土灌注技术

来源:用户上传      作者: 卫君毅 齐红军 曹新刚

　　摘要:本文结合郑西客运专线时速350公里32m无碴轨道后张法预应力混凝土简支箱粱的现场预制,就如何选择高性能混凝土施工配比、灌注工艺、施工质量控制措施的方面进行了阐述,重点介绍大截面、大吨位、大体积、高性能混凝土箱粱灌注施工方法。得出了高性能混凝土施工配比各项参数范围、灌注工艺、质量控制要点等多项技术,对于今后的大跨度、大吨位、大体积、大截面、一次性、连续灌注的箱型粱生产具有重要的借鉴意义。
　　关键词:客运专线;高性能混凝土;整孔箱粱;灌注技术
　　中图分类号:U44　文献标识码:A　文章编号:1009-8631(2010)01-0090-02
　　
　　1.概述
　　
　　32米双线无碴轨道预应力混凝土简支箱梁是郑西客运专线采用的新技术之一,客运专线与既有铁路相比,具有速度高、对线路平顺性要求高等特点,因而要求其下部结构物具有较大的抗弯、抗扭剐度,整孔简支箱梁具有抗弯、抗扭刚度大,受力简单、明确、形式简洁、外形美观、建成后的桥梁养护工作量以及噪音小等优点,在许多国家的高速铁路建设中得到了广泛的应用,但在我国尚属首次批量生产。中铁一局承担了郑西客专渭南渭河特大桥735跨32米双线箱梁的预制施工任务,整孔箱梁混凝土灌制技术是该工程质量控制的关键之一。
　　
　　2.结构形式
　　
　　该无碴轨道梁为单箱单室等高度简支箱梁,梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。全长32.6m,跨度为31.5m,梁高为3.05m,桥面宽13.4m,每跨梁重约819.05n屯。梁体采用C50高性能混凝土,施工方量327.62m3/跨。采用斜腹板形式,其坡率为1:4,腹板上每隔2.0m设置通风空孔以降低箱梁内外温差。该新型结构由铁道部专业设计院设计。(见图1)。
　　
　　3.高性能混凝土配比设计
　　
　　3.1　在进行配合比设计前,首先必须对各种原材料的品质进行检验,以获取相应的参数,确保原材料的质量符合有关要求。
　　
　　3.2　在进行配合比设计前,必须弄清楚混凝土的强度等级、耐久性指标、施工工艺、施工坍落度、凝结时间、拆模强度、张拉强度等施工工艺对混凝土的要求。
　　
　　3.3　确定设计参数
　　参考《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)的有关计算公式,结合以往的配比调整经验,根据《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》考虑到高性能混凝土有关技术指标和施工性能,经过不断调整、工艺试验得出设计参数的控制范围。
　　(1)水胶比:0,29-0 32
　　(2)水泥、胶凝材料用量,480-500kg/m3
　　(3)砂率:38%-40%
　　(4)粉煤灰掺量:23%-30%(占水泥用量)
　　(5)复合外加剂掺量:1.5%-1.7%(占水泥用量)
　　(6)矿粉掺量:31%41%(占水泥用量)
　　(7)施工坍落度:210-225mm
　　
　　3.4　通过试配确定施工配比
　　根据高性能耐久混凝土的有关技术要求和施工现场实际情况,经过旄工中的试配、调整和不断改进得出施工配比(具体见下表1)。
　　
　　
　　
　　
　　
　　4.混凝土拌制、运输
　　
　　4.1　采用两台HSZl20型微机控制强制式搅拌机组成的拌合站集中拌制,配料误差控制在允许范围内。
　　
　　4.2　采用2台HBTS80x21型混凝土输送泵从拌合站直接泵送方案。利用布置在制梁台座两侧的2台HGl9型布料机进行布料施工,施工中严格控制混凝土塌落度符合工艺规范要求。
　　
　　4.3　冬季搅拌混凝土前,应先经过热工计算,并经试验确定水和骨料需要预热的最高温度,以保证混凝土八模温度满足要求。优先采用加热水的预热方法调整拌合物的温度,但水温度不宜高于80℃。当加热水还不能满足要求或骨料中含有冰、雪等杂物时,也可采取铺设蒸气管道预热的方法将骨料均匀加热,加热温度不应高于60cC。
　　
　　4.4　炎热季节搅拌混凝土时,宜采取措施控制水泥的入搅拌机温度不大于40℃。采取在骨科堆场搭设遮阳棚、采用低水温、混凝土拌和用水加冰的施工措施降低混凝土拌合物的温度,或尽可能在傍晚或晚上搅拌混凝土,以保证混凝土的入模温度满足要求。
　　
　　5.混凝土灌注
　　
　　由于箱梁混凝土施工方量大,钢筋网及波纹管密集,混凝土的灌注时间长,而箱梁底板为不封闭结构,故混凝土一次性连续灌注比较困难,施工中如果控制不好,易造成蜂窝、麻面、空洞、混凝土分层、颜色不均匀等缺陷,在施工中采取以下灌注工艺:
　　
　　5.1　灌注总的原则为“先底板、再腹板、最后顶板,从一端向另一端连续进行灌注的方法”。利用位于制梁台座两侧的2台HGl 9型布料机对称布料、连续灌注,以水平分层(灌注厚度不大于300mm)、斜向分段(工艺斜度为1:4～1:5)的施工工艺左右对称灌注。
　　
　　5.2　首先灌注底板部位混凝土。利用布料机对准两侧腹板部位,通过侧模板附着式振动器和插入式振动棒引导作用,混凝土流向底板中部。用插入式振动棒进行振捣,为确保混凝土密实,可在灌注过程中,可适当开启底振(点振)。底板中部混凝土不足部分由顶板预留灌注孔进行灌注,并及时进行抹平、压实和表面赶光。(见图2)
　　
　　5.3　其次进行底、腹板交接处混凝土的灌注。由于底板为不封闭结构,为减少灌注该部位时混凝土上翻,在底、腹板交接处靠近底板部位采用宽150mm的小块钢模板作为混凝土压板。该部位混凝土振捣以插入式为主,附着式为辅。并在斜角处预留灌注和振捣观察孔,用检查该部位混凝土振捣、灌注情况。灌注完成后,对斜角处进行一次补振,减少斜面气泡的出现。(见图3)
　　
　　5.4　底板与腹板交接处混凝土灌注完毕,此时腹板部位已有约2/3高的混凝土,腹板剩余部位混凝土,由一端向另一端对称灌注,此时混凝土采用插入式振动棒振捣,可适当开启(点振)侧模板附着式振动器。振捣时,尽量减少对腹板底部、梁底板部位已成型混凝土的冲击,避免形成蜂窝、麻面现象,同时降低翻浆量的发生。振动棒插入下层混凝土深度为5-1 0厘米左右,禁止振动棒接触波纹管及预埋件。(见图4)
　　
　　5.5　最后进行顶板混凝土灌注。由一端向另一端进行,顶板混凝土灌注采用插入式振动棒、平板式振动器组合工艺进行振捣,使用悬架式高频提浆整平机控制箱梁顶板的理论标高。提浆整平机具有提浆、振动、整平作用,整平处理后,即采用人工进行二次收面工作,确保基层平整。(见图5)
　　
　　5.6　梁体混凝土灌注完成后,对底板、顶板混凝土表面进行第二次赶光、抹面,保证防水层基面平整、内腔光滑,并在表面铺设塑料薄膜进行保湿,以免早期失水过多出现裂纹。
　　
　　6.质量控制要点
　　
　　6.1　梁体混凝土浇筑时间不超过6h,夏天避开中午和下午的高温时间,雨天尽量不进行混凝土施工。灌注中,两侧腹板混凝土高度应尽量保持一致。
　　
　　6.2　施工中要求:拌合物八模前含气量控制在2-4%,入模温度

控制在5~C-30℃,同时要求模板表面温度控制在5℃-35℃。在每次混凝土施工中应对一塌落度、扩展度、含气量、入模温度、模板表面温度等指标进行控制,以保证混凝土耐久性指标的实现。
　　
　　6.3　梁体混凝土振捣采用插入式振动棒、附着式振动器、平板振动器相结合的方式进行。箱梁底板、顶板混凝土采用插入式振动棒、平板振动器,腹板采用插入式振动棒和附着式振动器相结合振捣方式。
　　
　　6.4　底、腹板结合部位先用附着式振动器进行振捣,振捣时间约为15-20s左右,一般不少于10s,不大于40s;然后辅以插八式振动棒振捣,按梅花形30-40cm间距布置振捣棒,施工中采用快插慢拨方法进行,振动棒上用红油漆作出插入深度记号,振动棒插入下层混凝土的深度为5-1Ocm。附着式振动器振动宜短振、勤振、每点累计震动时间在20s以内。抽拔振动棒时,注意保护波纹管,严禁用振动棒振打波纹管。
　　
　　6.5　夏季施工时,采取在模板、钢筋上喷洒雾水的方式进行降温。冬季施工时,在灌注混凝土前,对模板覆盖篷布通蒸汽进行预热的方法升温,确保混凝土八模温度在5cc以上。
　　
　　7.结束语
　　
　　工程开工至今已完成箱梁预制182跨,单跨箱梁灌注时间平均控制在5d、时10分左右,满足规范要求控制在6小时以内,显著提高了质量速度,缩短了制梁工期,有效地解决了箱梁预制施工中腹板部位易出现的颜色不一致的缺点,总结出适合郑西铁路客运专线大截面、大吨位、大体积、高性能混凝土箱梁灌注施工方法,使得生产主要用于未来高速铁路双线简支箱梁产品质量得到了有效的保证,对于今后的同类箱型梁的生产具有重要的借鉴意义。
　　
　　参考文献:
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　　[2]JGJ5-52005,普通混凝土配合比设计规程[S].
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　　[4]TZ213-2005,客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[S].
　　[5]TBl0424-2003,铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准[S].
　　[6]吴中伟。廉慧珍,高性能混凝土[H].北京:中国铁道出版社.1999.

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