高铁大跨连续梁施工关键技术研究
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作者:慈明江
摘要：结合跨津蓟高速连续梁工程实例针对高铁大跨连续梁施工关键技术展开论述及研究。首先对连续梁工程概况进行简要叙述，接着分析大跨连续梁施工过程中质量控制的要点，最后从钢筋绑扎及安装、混凝土浇筑和养护、张拉施工、连续转体施工、综合接地五个方面对高铁大跨连续梁施工的关键技术进行了针对性分析研究，通过分析研究高铁大跨连续梁施工的关键技术可以更好掌握此类工程施工的重点及关键点，从而确保高铁大跨连续梁的高效优质施工，并为后续类似工程施工积累经验。
关键词：高铁，大跨连续梁，施工技术
中图分类号：U445.4 文献标志码：A 文章编号：2095-5383（2020）01-0059-06
Abstract：Taking the Jinjin high-speed continuous beam project as example，a detailed discussion and research on the key technologies for the construction of long-span continuous beams of high-speed railway was carried out. Firstly，a brief description of the continuous beam project was introduced. Then，the keys points of quality control during the construction of long-span continuous beams were analyzed. Finally，the key technologies for construction of long span continuous beam of high speed railway were analyzed and researched from the reinforcement and installation of steel bars，concrete pouring and maintenance，tensioning construction，continuous turning construction，and comprehensive grounding. By analyzing these key technologies，the key points of such engineering construction can be better grasped，so as to ensure the high-efficiency and high-quality construction of high-speed rail long-span continuous beams，and accumulate experience for subsequent similar projects.
Keywords：high-speed rail，long span continuous beam，construction technique
近些年，國内高铁事业发展如火如荼，高铁建设规模及数量不断增加，而大跨径连续梁施工作为高铁工程建设中的重要组成部分，对高铁建设质量及投入运行有着至关重要的影响。同时由于高铁大跨径连续梁施工工艺复杂且工序繁多，对施工技术也有着很高的要求。因此，必须要加大高铁大跨度连续梁施工关键技术的研究力度，依据高铁工程施工的现实需求制定出完善的施工管理、技术标准、安全防范及环保节能等各方面的制度体系，加强混凝土施工、线形控制及预应力施工等各施工环节关键技术的管理，确保高铁大跨径连续梁施工保质保量的完成。本文以跨津蓟高速连续梁工程为实例，针对工程中的钢筋绑扎及安装、混凝土浇筑和养护、张拉施工、连续转体施工、综合接地等5个方面的关键技术进行了分析研究，以更好地掌握此类工程施工的重点及关键点。
1 工程概况
1.1 工程简介
跨津蓟高速连续梁于DK132+604.62～DK132+878.62处采用（72+128+72）m连续梁主跨跨越津蓟高速（如图1所示），墩位为482#、483#、484#、485#，与津蓟高速相交夹角为147° 21′。津蓟高速路面距京滨铁路设计箱梁底面最小垂直距离为8.29 m。
本工程地震基本烈度8度，地震动峰值加速度0.2 g，动反应谱特征周期Tg=0.55 s，场地类型为Ⅲ类。墩号为482#～485#，共有17节段，二期恒载
120～140 kN/m。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，主体梁体分节段进行施工，其中主墩墩顶0#块长18 m，采用钢管支撑法立模现浇施工。弧线段箱梁A1～A17、B1～B17号块共划分为17对梁段，采用挂篮悬臂浇注，其梁段长度从根部至中跨跨中分别为8×3 m+6×3.25 m+2×3.5 m+3.5 mm。边跨直线段A19、B19号块长7.85 m，采用钢管支撑法现浇施工。全桥共有3个合拢段，中跨为B18号块，边跨为A18号块，长度均为2 m。预应力体系选择使用的是1×7—15.2—1860—GB/T5224—2014预应力钢绞线，抗拉强度标准值fpk=1 860 MPa，弹性模量Ep=195 GPa。
1.2 施工前准备工作
为了本项目安全顺利的开展，在开始项目正式施工之前，对本工程施工地点的地形地貌及水系、气象特征、地震基本烈度、水文地质特征及工程地质特征等各种自然条件进行了深入且详细的调查。同时，为了全面实现建设目标，结合本工程的现实施工需要，针对工期、人员、机械及材料等各个方面进行了总体规划及安排，以确保本工程能够如期、安全、保质保量地完成所有建设工作。 2 施工过程中的质量控制要点
2.1 张拉应力
連续梁的具体施工对张拉应力有严格规定，设计时会对张拉应力的大小进行规范。在张拉时要控制应力，保证其符合设计的要求。如果预应力过大，虽然会提高其抗裂性能，但会使连续梁结构表面产生裂缝。如果没有采取相应的改善措施，就会影响其安全性能。
2.2 张拉顺序
张拉操作时，要提前对操作过程进行设计和规划，明确张拉的操作顺序，规定张拉应力值的大小。在张拉时，要对截面的受力和应力进行控制。在张拉曲线形的桥梁时，要重点关注其两边的应力，对其应力值进行控制，避免其腹部出现裂纹。如果截面附近钢束比较多，就需要从两边同时进行对称张拉[1]。
2.3 断丝、滑丝
如果在施工中操作手法不规范就会出现断丝或滑丝的情况。不规范的操作有：千斤顶使用不正确、锚具安装不规范、夹片质量不达标等等。如果断丝或滑丝不多，可以在张拉时对其进行补救，如果数量太多，不能进行补救控制，就需要换掉原有钢束。
2.4 孔道、缠绞
孔道的位置需要进行严格设定，它与桥梁的受力情况有关。如果孔道位置偏离，会导致受力不均匀。另外，孔道的位置还会对预应力产生影响。如果实际的预应力与设计值不符，会影响其结构安全。在具体施工时要避免多根钢绞线互相缠绕的现象，这也会对张拉过程的受力情况产生影响[2]。
3 施工关键技术分析
3.1 钢筋的绑扎及安装
第1次钢筋安装：先对底板底层的钢筋实施绑扎作业，再对腹板及横隔板部位的钢筋实施同步绑扎操作，待完成后，再固定好纵向、横向及竖向的预应力钢筋。箱梁内部构造钢筋复杂，波纹管较密，这就极易对梁体腹板箍筋和预应力钢束造成干扰，甚至可能把腹板箍筋切断。因此，如果腹板箍筋有被切断的情况发生时，一定要往被切断的箍筋内侧补充竖向拉筋，并要注意补充的竖向拉筋不仅要数量相同而且直径也要统一，同时需与结构表层钢筋网牢固连接，钩在顶板上钢筋网和底板下钢筋网的纵向钢筋上，不得浮置。
第2次钢筋施工：在做完顶板模板安装作业之后，要先埋设纵向预应力束管道到腹板上部，再捆绑好顶板底层部位的钢筋，并利用定位钢筋来对钢束管道实施固定，同时在钢筋骨架上把定位钢筋焊接固定好，如果管道与钢筋骨架有碰撞的情况下，尽量不要改变管道位置，可以稍微调整钢筋位置，且要确保定位筋之间的距离不超过0.5 m，并应保证管道位置正确。
在对顶板纵向上的预应力管道实施安装施工，最后捆绑牢固顶板顶部的钢筋。在钢筋制作成型的工作中尽量多选用绑扎而减少点焊作业。梁段钢筋完成安装后，也要对防撞护栏预埋钢筋、泄水管预留孔道及挂篮施工预留孔进行预埋作业，预留孔道及预埋件位置必须严格按照图纸要求设置，不得随意更改[3]。
要用铁丝把钢筋交叉的地方绑牢，如果有必要的情况下，可以使用点焊焊接固定好，在梁段内的不管是箍筋还是主筋都要垂直，同时箍筋的尾端要向内部有一定的弯度，另外也要把箍筋拐角和钢筋连接的部分绑牢，在梁段内要箍筋接头实施纵向交错摆放。0#段与1#段接头处钢筋根据规范要求按50%接头错开预留，预留长度不小于35d（d为钢筋直径）。其余节段与节段之间接茬钢筋同样按此预留。完成钢筋绑扎工作后，必须实施全面细致地检查工作，确保其都在允许偏差内。钢筋绑扎具体的允许偏差如表1所示。
3.2 混凝土的浇筑和养护
3.2.1 混凝土浇筑
0#段混凝土一次浇筑完成，砼方量为867.03 m3。在开始正式浇筑施工前，一定要先严格细致地检查模板、钢筋间距及其保护层、预埋件和构件轮廓几何尺寸等各个方面的情况，并上报监理，待批准后再开始正式浇筑施工。
依据TZ324—2010《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南》第4.7.2条的规定，混凝土从悬臂端开始向桥墩位置方向浇筑，按0#块全部平面面积等高水平分层，进行纵横对称连续浇筑。在对同一断面进行浇筑的过程中要先对梗肋部位进行混凝土浇筑，再对底板进行浇筑，最后对腹板及顶板进行浇筑。为防止下梗胁部位发生露筋及蜂窝麻面等情况，在对底板浇筑的过程中要从腹板处下灰，混凝土通过预置下料管（如图2所示）逐管入模为主，下料管管径和砼泵车泵管直径保持一致，在0#块上顺桥向间距1.5 m一个，管底距离底板≤2 m，箱室内下料为辅，防止混凝土离析[4]。在腹板下部开设观察孔和振捣孔，保证砼密实，无空洞。腹板每层浇筑厚度≤50 cm，顶部混凝土入模及振捣都应分层进行，砼浇筑作业的时候，应以填筑振捣混凝土的方式对顶板和腹板连接位置进行施工，再自两边悬臂往中间进行混凝土对称浇筑。
在底板浇筑的过程中，自顶板预留的天窗处进行下灰，等底板打平施工完成后，再从腹板下灰对腹板砼实施浇筑施工（如图3所示），在内模位置上开设观察孔和振捣孔，加强振捣，确保砼密实。然后浇筑翼板砼，最后浇筑顶板砼。0#段存在加宽部位，应根据振捣棒的作用范围，在加宽模板部位每侧开设2个50 cm×40 cm的振捣天窗。
支座附近混凝土由顶板竖向方向、侧模预置振捣通道、过人孔天窗等进行多孔振捣（如图4所示），确保混凝土密实，预防露筋、空洞。
针对隔墙人洞下面的混凝土，在局部设置了3个20 cm×30 cm的天窗，这样有利于强化捣固质量，保证混凝土浇筑施工最终的高质量完成，如图5所示。
第1次抹面施工是待砼振捣工作结束且平整度达标后开始进行，而第2次抹面操作必须要在砼初凝之前开始，杜绝因早期无水而导致表层出现干裂问题。在横隔板浇筑的过程中，要对混凝土的坍落度进行合理的减小，从而有效防止混凝土浇筑过程中发生翻浆现象[5]。
在开始灌注施工前，必须要对钢筋保护层垫块的位置、数量和牢固度实施必要的检查工作，从而有效防止腹板混凝土自下部挤出的情况发生，同时底板和腹板的混凝土浇筑要相互交错进行，且要对浇筑的高度及速度加以严格控制，防止过振现象出现。安排专业技术人员来实施具体的振捣工作，在振捣上一层的过程中，要在下层混凝土初凝前把振捣棒插入进行振捣，且要确保插入深度达到10～15 cm。为了保证底板混凝土振捣的密实度，要依据外部温度变化、混凝土初凝时间及其输送频率对分段长度实施合理的调整，并使用插入式振捣棒按照有关规范严格控制振捣过程。另外，在浇筑混凝土的时候，也要确保各内模两侧下料及振捣的对称性，而且也要控制分层浇筑厚度到50 cm，从而有效降低内模的上浮力，避免倾斜及偏位情况出现。 当梁段接茬混凝土施工完成后，必须要实施凿毛处理及足够湿润，但是不能出现积水，从而确保相邻节段的连接效果。后续裸露出来的新砼面積要控制在总面积的75%及以上。以人工方式凿毛施工的过程中，要保证砼强度≥2.5 MPa，采用机械凿毛时，混凝土强度应≥10 MPa。
3.2.2 混凝土养护
夏季施工采用梁体内外洒水养护，养护完成拆模后，为防止砼表面开裂，对箱梁顶面覆盖土工布保湿养护，使土工布和混凝土表面始终处于潮湿状态，对暴露表面涂刷养护液养护。在浇筑混凝土之前，要注意堵好预应力管道和使用防水胶布对预应力钢筋两端进行绑扎处理，避免混凝土浇筑施工中水分或者养护用水渗到预应力管道而使得钢筋锈蚀问题出现[6]。
冬季施工采用防火棉被及塑料布覆盖养护，箱内采用蒸汽发生器蒸汽养护，箱外采用养护剂进行养护。控制梁体表面和外界的温度差<15 ℃，以有效控制梁体表面出现早期开裂问题。
3.3 张拉
3.3.1 纵向预应力张拉
张拉工作开始前，要确保梁段砼的强度要满足设计标准值的95%，弹性模量达到设计标准的100%（以同条件养生试件试压后数据为准）且龄期≥5 d之后，再实施具体的张拉操作，在纵向预应力张拉的过程中要两端同时进行操作且确保左右对称，控制最大不平衡≤1束。本工程纵向预应力张拉施工主要使用的是YCW500型千斤顶，按照先腹板束后顶板束的张拉顺序，从外端往内侧依次左右对称的实施张拉工作，各节段的张拉工作顺序为先纵向张拉，后竖向张拉，最后再横向张拉，而且张拉所用的设备都是智能张拉设备。在使用预应力筋之前，要对其外观、硬度及静载锚固性能实施细致的检查，以确保预应力筋的锚机夹具都能满足设计标准，对机具设备及仪表进行定期维修和校验，千斤顶校验有效期为3个月，且使用次数不可超过300次。若使用时有反常情况发生，必须要对其进行重新调整及校对。依据钢绞线下料设计要求，选择使用砂轮切割机截取合适的钢绞线长度，做完下料工作后要对钢绞线实施梳理机编束。在对纵向预应力钢束开始穿束之前，要利用高压水把孔道里的垃圾冲洗干净，并对孔道进行观察，避免串孔情况出现，再利用空压机把孔道里的水分吹干。最后以卷扬机牵引配合人工的方式进行穿束操作。
3.3.2 横向预应力张拉
横向预应力钢束张拉设备选择使用的是YDC240Q型千斤顶，横向钢束张拉端与固定端沿梁长实施交错张拉施工，并往横向管道里安置钢绞线，浇筑工作中要确保定位的精确性，张拉完工后及时实施压浆施工。张拉时预留1束钢绞线与下一节段张拉。横向预应力张拉滞后纵向预应力张拉不宜大于2～3个悬臂梁段。在加设预应力的时候，要确保预应力筋、锚具及千斤顶在同一中心线上后，再利用“双控”方式来实施具体的张拉作业。若伸长量的实际值和计算值偏差超过±6%的情况下，则必须及时找出成因并制定措施加以解决。同时注意把锚固环节张拉端预应力筋的内缩量及其断丝、滑丝数量控制在设计标准范围内。完成预应力束张拉工作后，要注意不可与锚具及钢束发生碰撞，并在48 h内对预应力管道实施压浆施工。同时加大施工中各个工序、定位钢筋及管道线形等各方面的管控力度，以提高桥梁预应力施工的质量[7]。另外，在安装管道之前，不仅要及时清除管道两头的毛刺，而且也要对管道质量及其两端截面形状进行细致检查，若有漏浆现象必须要及时割除，若管道两端截面存在变形现象需及时采取措施整形后再使用。同时也要注意使用胶带把管道连接部位及管道与喇叭管连接部位密封严密，避免漏浆问题出现。
3.4 连续梁转体施工技术
连续梁体系转换是连续梁施工中的一个重要环节，三跨一联先合龙边跨，再合龙中跨。本工程采取的连续梁体系转换是由合龙前的刚构状态转换合龙后的静定结构，工艺流程如图6所示。
3.4.1 边跨连续梁体系转换
现浇边跨合拢段21，张拉并锚固纵向预应力束T22、B0～B9，拆除边墩临时固结，落梁，将中支点水平方向临时约束。
3.4.2 中跨连续梁体系转换
浇筑中跨合拢段21′，张拉并锚固纵向预应力束T21、D0～D12。本工程连续梁合龙段转换施工时，由于主梁是从悬臂状态转换成固定状态，同时桥梁体系也随之转换，这个时候梁段的受力状态特别复杂，所以，中跨连续梁体系转换施工的质量高低对桥梁整体结构的安全及质量有着至关重要的影响。鉴于此，为了确保整体桥梁施工的安全及质量，必须要做好以下几点工作：①由于劲性骨架锁定质量对合龙段施工质量有着决定性作用，所以必须要保障劲性骨架高质量施工，②须第一时间拆除滑动支座和现浇梁段的束缚，确保现浇段收缩可以与主梁温度变化保持统一，③依据设计规定的时间及方法，严格执行临时支座的拆除工作，保证整体桥梁体系都达到设计标准，④因为通常情况下，预应力束后期会较长，所以要对制索、穿索和张拉施工进行认真细致的计划及安排，并严格管控施工质量，保障最终桥梁整体施工的高质量完成。
3.5 综合接地
为减少和避免杂散电流对结构钢筋和金属管线的腐蚀及向外扩散，应采取杂散电流防护措施。
本连续梁从桩基到梁体综合接地措施为：桩基础桥墩在每根桩中设有1根通长接地钢筋，桩中的接地钢筋在承台中环接，桥墩中有2根接地钢筋，一端与承台中的环接钢筋连接，另一端与墩帽处的接地端子相连。墩帽处2个接地端子通过不锈钢连接线与梁体相连。梁体综合接地施工过程中，可以把原位置或四周梁体上的非预应力结构钢筋作为施工所需的纵向钢筋及横向钢筋，本连续梁主线设3根纵向综合接地钢筋，4根横向综合接地钢筋。其余在设计相应位置连接接地钢筋，并且各接地钢筋之间全部都使用Φ16钢筋进行L形焊接来连接起来，焊接操作中一定要保证质量，即单面焊接长度要达到200 mm，双面焊接长度要达到100 mm。接地钢筋也不可裸露到外面，并在施工的时候对接地端子表层实施封堵处理，防止套筒里有水泥或砂浆等物质进去。桥梁内部预埋的接地端子表面最后要和最外层砼的表面保持统一水平面，且要控制其高度小于2 mm。图7所示为综合接地图。
4 结论
综上，通过上述技术措施的应用及控制使得跨津蓟高速连续梁施工取得了良好的施工效果及工程效益。然而每个工程都有其独特的特点，即便工程规模、工程地点等相同，也会因其他因素影响而表现出不同的特点。就高铁大跨连续梁实际施工而言，也会因为施工地点、施工环境等因素的影响而表现出不同的特点，这就要求相关施工单位及施工人员务必要结合高铁大跨连续梁工程的实际情况，制定针对性的施工方案，明确施工技术标准及要求，编制切实可行的质量管理制度及安全管理制度，并制定应急预案，推动高铁大跨连续梁工程在安全、高效、优质的状态下完成施工。
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