客运专线变截面连续道岔箱梁施工技术

客运专线变截面道岔连续箱梁施工技术

张麒（中铁十五局集团洛阳 471013）

【摘要】昌山特大桥是武广铁路客运专线由我集团公司承建的一座设有高速道岔的车站桥梁，其主要结构为5-32m+1-5×32m+1-32m+1-6×32m+9-32m箱梁，其中设置道岔的第6～10跨为5×32m四线变双线现浇变截面连续箱梁，设置渡线的第12～17跨为6×32m双线现浇连续箱梁。本文着重概述该桥变截面连续道岔箱梁的施工技术和上拱徐变观测及变形评估情况。

【关键词】客运专线变截面连续道岔箱梁施工技术

0.前言

上拱徐变观测及变形评估、徐变控制是铁路客运专线桥梁连续箱梁线形控制技术的重要组成部分，特别是道岔连续箱梁的上拱徐变直接影响无砟轨道及高速道岔的铺设精度，在箱梁整个施工过程、施工完成、无砟轨道铺设前后，通过对连续梁线形监测控制、观测桥梁的上拱徐变，并对徐变趋势进行分析评估，获得铺设无砟轨道道岔的条件，保证了无砟轨道及道岔的铺设精度。

1.工程概况

武广客运专线是我国第一条一次性建设长达1000km时速为350km的高速铁路，是我国铁路建设新技术的标志性工程。由我集团公司承建的XXTJV标的昌山特大桥，全长863.79m，位于乐昌东站咽喉区，其中第6～10跨为5×32m四线变双线现浇变截面连续箱梁，12～17跨为6×32m双线现浇连续箱梁，车站的大里程道岔区设置在该桥连续箱梁上，其中在5×32m的四线变二线连续箱梁上设置2组站线道岔，在6×32m双线连续梁上设置渡线，见图1-1、图1-2。客运专线在桥梁上设置高速道岔，由于结构较为复杂，设计难度大，技术含量高，因此该桥成为了武广客专的重点控制工程之一。

图1-1 5×32m变截面道岔连续箱梁实图

图1-2 6×32m等截面道岔连续箱梁实图

昌山特大桥5×32m变截面连续梁，结构为等高、变宽异型连续梁，截面形式由单箱三室渐变为单箱单室。桥跨布置：（31.85+3×32.7+31.85）m预应力混凝土连续梁，全长163.3m（含两侧梁端至边支座中心各0.75m），梁高3.05m。桥面宽度：防撞墙内侧净宽9.4～20.35m，桥上人行道栏杆内侧净宽13.2～24.15m，梁顶面宽13.4～24.35m。道岔箱梁结构采用预应力混凝土现浇变截面连续箱梁。由于等宽的6×32m连续箱梁施工与变截面的连续箱梁基本相同，在这里不再赘述，本文仅对变截面的连续道岔箱梁进行介绍。

2.总体施工规划

根据施工工期及梁部类型的特点，全桥采用满樘支架现浇法施工梁部，满樘支架现浇法施工灵活，可以有效加快施工进度，线形容易控制。

该5×32m变截面连续箱梁混凝土数量达2500立方米，根据设计将全梁共分为五个施工节段（见图2-1），跨中46.7m为第一施工段（A段），依次向两端施工（B段、B/段、C段、C/段），施工缝设置在距支座中心7m处，上半部为6m。第一阶段施工长度为46.7m，第二阶段施工长度为2×32.7m，第

三阶段施工长度为2×25.6m。

图2-1 施工段划分示意图

3.现浇变截面连续箱梁施工工艺

该箱梁第一施工段长度最大，混凝土方量约700m3，为标准简支梁（327m3）的2倍多，两端分别伸出7#和8#墩顶支座中心7m，也是从单箱三室渐变为单箱单室的过渡段，预应力筋布置复杂，结构尺寸变化多，施工难度最大，技术新颖。以后各施工段施工方法与此基本相同，但长度较短。

现浇变截面连续箱梁施工工艺较为复杂，技术要求高，关键工序多，具体施工工艺流程图如图3-1所示。

3.1.支架的地基处理

根据对桥位处地质情况及静力触探数据综合分析，决定支架的地基处理采用先回填30cm厚级配碎石再浇筑10cm厚C20混凝土垫层处理，级配碎石碾压后实测地基承载力达560kpa以上，满足要求，浇筑10cm厚砼垫层进行找平。

图3-1 施工工艺流程图

3.2.支架搭设及支座安装

支架采用满堂式钢管脚手架，在搭设支架前，对支架进行设计，特别是要进行受力验算，以计算支架结构的强度和稳定性。

支架搭设完成后，在桥墩的支座垫石上用全站仪准确测放出支座中心点位置及轮廓线，严格按照设计要求安装支座，固定支座设置在7#墩。支座安装时，必须认真核对图纸，选定支座型号，确定支座方向，务必安装正确。

3.3.预拱度设置

预拱度计算公式：f=f1+f2其中f1：支架弹性变形；f2：梁体挠度预拱度，根据设计该连续梁f2＝0。最大值设在梁的跨中位置，并按抛物线形式进行分配，算得各点的预拱度值后，通过支架上的可调顶托对底模进行调整。

3.4.模板的制作、安装及支架的预压

支座安装合格后，安装箱梁底模板，模板表面要求光洁、平整、线条平顺，刚度强度能满足荷载要求。支架底模高程计入落地支架弹性、非弹性变形值，按抛物线设置预拱度，以确保箱梁的标高符合设计要求。

支架预压：在支架搭设完成以后，为消除模板支架的塑性变形，对支架进行预压，预压荷载按照梁体钢筋混凝土重量的1.1倍设置，预压采用砼预制块，其荷载分布与现浇箱梁荷载分布一致，预压期间在每跨设置五个断面共15个观测点，预压前先测量复核支点标高，预压分三次平均加载，第一次加荷载至40%，第二次加荷载至80%，第三次全部加完，然后观测5～7天，卸载按三次进行，第一次按荷载的20%，第二次为40%，第三次全部卸完，每个观测点在每一次加载（卸载）完成及全部加载（卸载）完成均要观测，全部加载完成后每天至少观测一次，若连续3d观测结果在2mm以内，则可以认为支架变形基本稳定。

预压完成后，卸去砼预制块荷载，将模板清洗干净，并涂刷脱模剂。根据预压结果，调整预拱度，重新测量标高调整底模板，安装腹板模板。

3.5.混凝土浇注及预应力施工

3.5.1.混凝土浇注

梁体混凝土浇筑，采用斜向分段、水平分层的方法，一次浇筑成型。每孔箱梁的浇筑时间不超过6h或不超过混凝土的初凝时间。根据混凝土数量确定混凝土运输车和混凝土泵车，配合足够人员，确保梁体混凝土施工质量。在混凝土振捣过程中，加强检查模板的稳定性和接缝的密合情况，防止混

凝土在振捣过程中漏浆。

浇注砼前，对支架、模板、钢筋和预埋件再次进行检查确认，对模板内特别是支座位置处的杂物、积水和钢筋砼的污垢应清理干净。

浇筑混凝土时为了避免踏扁波纹管，防止变形，有专人负责看护，指挥及检查，注意锚下钢筋密集区的混凝土振捣质量，严格按规范分层(30cm)浇筑，严格控制混凝土坍落度，消除由于混凝土大体积收缩产生的裂纹，严格控制浇注时间。

3.5.2.预应力筋施工

3.5.2.1.波纹管的定位及长钢束的安装

严格按施工图纸提供的坐标安放波纹管，防止波纹管偏移或上浮，直线段每隔1m、曲线段每隔0.5m将1组直径12定位筋（马凳支托）焊接在附近的钢筋上，将波纹管用直径12倒U型筋点焊在定位筋上，各节段之间波纹管采用大直径套管连接，浇注混凝土之前在管道中预留直径比管道直径小20mm的塑料内衬管，混凝土浇注完毕初凝后，将塑料内衬管拉出，确保管道畅通。穿束：管道长度≤50m的钢束采用人工穿束，管道长度≥50m的钢束须提前在管道中预留一根钢丝绳，采用卷扬机牵引。为了帮助钢束顺利通过管道，钢束端头设置导向装置。

3.5.2.2.处理预应力损失的方法

造成预应力损失的因素共有孔道摩阻、锚具回缩、混凝土压缩、预应力筋松弛、混凝土干缩、徐变等六种，其中混凝土干缩损失、徐变损失两种不易控制，其损失值影响相比其它几种也较小，可忽略不计。对其它四种处理的方法为：

（1）孔道摩阻损失

在张拉锚固前先不上夹片，反复单张拉数次可有效的降低孔道摩阻系数。

（2）锚具回缩损失

减小锚具回缩损失，—是选用机械顶锚的锚具及张拉机具，二是当采用自锚体系时，适当减小锚环与限位板之间的间距（用与钢绞线直径的配套限位板），但调整时不能调整过大，否则锚具回缩损失虽然减小，但锚口损失增加，得不偿失。

（3）混凝土压缩损失

在不影响结构受力状态的前提下，通过调整张拉顺序减小，原则是先长后短、对称施压，—次完成。

（4）松弛损失

及时饱满的压浆并使水泥浆迅速达到设计强度。

3.5.2.3.预应力孔道压浆

为最大程度减少预应力损失，预应力张拉完成后，需要及时对孔道进行压浆填充，本桥采用真空辅助压浆工艺进行压浆。真空压浆即采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内的真空度达到80%以上，其优点在于：可以消除普通压浆法引起的气泡，孔道中残留的水珠在接近真空的情况下被汽化，随同空气一起被抽出，增强了浆体的密实度；消除混在浆体中的气泡，避免了有害水积聚在预应力筋附近的可能性，防止预应力筋的腐蚀；浆体中的微末浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆体的稠度即能保持一致，使浆体密实度和强度得到保证；孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道；；真空辅助压浆的过程是一个连续且迅速的过程，缩短了压浆时间。

4.连续道岔箱梁线形控制及梁体徐变观测

4.1.箱梁的线形控制

本桥的道岔连续箱梁线形变形量由支架的弹性变形、节段张拉起拱及新浇段混凝土荷载引起的挠度确定，为达到施工控制的最终目标，在施工组织上建立了箱梁线形控制监测小组，负责全桥的线形控制。经过对施工中支架、模板及梁体表面的变形测量，并对测量数据进行分析处理，对施工过程中的施工误差进行分析评价，并根据计算结果，确定下一节段的模板标高，以达到控制连续箱梁线形的目的。

4.2.桥梁梁体徐变观测

为了确保无砟轨道的几何尺寸，保证线路的高平顺性，在桥梁工程施工中，桥梁的徐变观测，显得尤为重要，在本桥中通过对连续道岔箱梁的徐变观测，评估后期徐变趋势，确定无砟轨道施工时间，以确保客运专线无砟轨道结构铺设质量。为满足客运专线沉降变形观测系统的技术要求，保证沉降变形观测系统的质量，依相关设计要求，针对昌山特大桥工程特点，制定了详细观测实施方案，在施工中严格执行。

观测仪器采用天宝DiNi12电子水准仪一台，配备3m铟条码钢尺进行观测。

根据规定要求，在现浇梁施工完成后分别在支座及跨中设置桥梁徐变观测点，设置位置如图4-1所示，观测点采用不锈钢材料。在施工桥面铺装前将观测点移至桥面保护层顶面，做为永久性观测点继续观测，观测频率如表4-1所示。

图4-1 变截面连续箱梁徐变观测布点示意图

在对梁体的上拱徐变观测中，标高采用相对标高进行观测，武汉端左1为0.00000m，观测其他点位高差。测量过程中实行“人员、仪器、测量方式”三固定。认真建立“零”观测理念。保证数据整理的规范性和数据识别的统一性，确保观测数据的可靠性。梁体徐变上拱，向上为“正”，向下为“负”。有沉降变形观测过程中注意记录荷载的变化，以便帮助分析结构变形变化和数据异常点情况。在沉降变形观测过程中，及时绘制沉降曲线，及时分析验证，并作记录，及时报送监理核对签字。表4-2为昌山特大桥连续道岔箱梁徐变上拱量分析结果汇总表。

表4-1 桥梁徐变观测频率表

表4-2 昌山特大桥连续道岔箱梁徐变上拱量分析结果汇总表

昌山特大桥5×32米变截面现浇连续梁，终张拉后徐变观测期为10～14个月，满足《评估技术指南》的要求。梁体跨中实测徐变上拱量为14.313～16.545 mm，后期徐变变形趋于稳定。下面各图分别为每跨梁部徐变情况。

（1）第6跨徐变情况

图4-2 五孔变截面连续梁第6跨DK1944+429.70梁部徐变情况

由图中可以看出第6跨连续梁在终张后徐变上升8.110mm，终张后1、3、5、7天进行观测，累计上拱量分别是9.113mm、10.173mm、10.818mm、11.243mm，终张后一个月上拱量趋于稳定。在该连续梁施工完成后进行通长索和锯齿块张拉前后，累计上拱量分别为11.890mm、11.955mm。整个梁体稳定。

图4-3 五孔变截面连续梁第7跨DK1944+462.30梁部徐变情况

由图中可以看出第7跨连续梁在终张后徐变上升8.098mm，终张后1、3、5、7天进行观测，累计上拱量分别是9.163mm、9.638mm、10.283mm、11.063mm，终张后一个月上拱量趋于稳定。在该连续梁施工完成后进行通长索和锯齿块张拉前后，累计上拱量分别为11.748mm、11.698mm。整个梁体稳定。

图4-4 五孔变截面连续梁第8跨DK1944+495.00梁部徐变情况

由图中可以看出第8跨连续梁在终张后徐变上升8.103mm，终张后1、3、5、7天进行观测，累计上拱量分别是9.155mm、9.648mm、10.310mm、11.110mm，终张后一个月上拱量趋于稳定。在该连续梁施工完成后进行通长索和锯齿块张拉前后，累计上拱量分别为14.393mm、14.345mm。整个梁体稳定。

（4）第9跨徐变情况

图4-5 五孔变截面连续梁第9跨DK1944+527.70梁部徐变情况

由图中可以看出第9跨连续梁在终张后徐变上升8.113mm，终张后1、3、5、7天进行观测，累计上拱量分别是9.178mm、9.638mm、10.293mm、11.088mm，终张后一个月上拱量趋于稳定。在该连续梁施工完成后进行通长索和锯齿块张拉前后，累计上拱量分别为11.595mm、11.460mm。整个梁体稳定。

（5）第10跨徐变情况

图4-6 五孔变截面连续梁第10跨DK1944+560.40梁部徐变情况

由图中可以看出第10跨连续梁在终张后徐变上升7.943mm，终张后1、3、5、7天进行观测，累计上拱量分别是9.260mm、10.230mm、10. 930mm、11.380mm，终张后一个月上拱量趋于稳定。在该连续梁施工完成后进行通长索和锯齿块张拉前后，累计上拱量分别为11.945mm、11.583mm。整个梁体稳定。

综上所述，昌山特大桥5×32m变截面连续梁于2008年9月30日完成灌注，10月20日完成终张拉，通过铺设无砟轨道前的徐变观测，在施工完成3个月后，徐变趋于稳定，通过沉降和徐变评估，

于2009年3月开始施工无砟轨道，在施做完成无砟轨道后，继续对梁体徐变进行观测，截止2009年10月6日的观测分析，梁体整体徐变已经稳定。各跨累计徐变量第8跨最终徐变上拱量为14.393mm，而其它跨都在12mm以内，对于产生上拱量不同的原因分析可能是由施工节段长度不同而产生。6×32m 连续箱梁为标准断面梁，徐变上拱量在11.198mm～14.640mm以内，截止2009年10月徐变值稳定。确保了轨道的几何尺寸和道岔的精度，保证了线路的平顺。

在昌山特大桥上铺轨后继续按要求进行了徐变观测，通过观测数据来看梁体后期已经稳定。在无砟轨道联调联试阶段的轨道精调中，从精调数据上得到了验证。在整个梁体徐变观测过程中能够反映出梁体上拱徐变的发展规律。

5.施工注意事项

（1）变截面连续箱梁支座型号多，有承载力不同的，同一承载力支座还分固定、横向活动、纵向活动和多向活动四种型号，部分型号不同的支座尺寸可能相同，出厂时标记的顺桥向或横桥向标识也可能有误，因此，连续梁支座很容易安装错误，有选错型号的，有方向安装错误的等情况，故在支座进场时，应认真按照图纸进行检查，安装支座时，一定要按照图纸，正确选择型号，并确定好安装方向和位置，活动支座还要设置好预偏量。

（2）钢绞线布置应严格按照图纸，准确定位，并合理安排波纹管和钢筋的绑扎顺序，避免返工，遇有预应力筋和其他筋发生抵触时，一般应遵循普通钢筋让预应力筋，横向预应力筋让纵向预应力筋的原则。

（3）连续梁预应力筋布置较多，锚下局部压应力非常大，张拉时，梁端锚垫板下混凝土易开裂，因此，施工前，应认真核对锚下最小截面尺寸是否满足锚具厂提供的资料中要求的最小尺寸，如果不满足，可以采取局部加厚措施处理，绑扎钢筋时，应严格按设计布置锚下加强钢筋网片，避免张拉时开裂。

（4）该连续梁分5个施工段施工，大量纵向预应力筋穿过施工缝，前一施工段浇筑混凝土时，一定要采取可靠措施保护预留的波纹管不被挤压变形或漏浆堵塞，避免后期无法穿入钢绞线，一般可采取穿入硬塑料管等措施。

（5）箱梁上接触网立柱基础、综合接地端子、排水孔等预埋件种类繁多，浇筑混凝土前，要逐一核对，确保型号正确，定位准确，加固牢固。

6.结束语

通过对现浇箱梁整个施工过程中的标高等各项线形监测及徐变等内容的监测和科学合理的施工控制，使本桥连续道岔箱梁的徐变变形完全达到了设计和规范的要求，确保了整个桥梁线型的美观，保证了施工质量，取得了较好效果。

由于目前连续道岔箱梁在客运专线铁路使用较少，但随着客运专线的快速发展，由于受地形限制，将会有更多相似的客运专线桥梁，因此通过对本管段昌山特大桥连续道岔箱梁的施工技术总结，也为

同类道岔连续箱梁的施工提供一些借鉴。

参考文献：

[1]罗家良. 浅谈预应力混凝土连续箱梁后张法施工控制. 山西建筑.2008,34(9):173-174.

[2] 范立础. 预应力混凝土连续梁[M] . 北京:人民交通出版社,1990.

[3] 石国友. 现浇64m公路钢筋混凝土连续箱梁施工技术. 山西建筑.2008,34(14):139-140.

[4] 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南 TZ213-2005.

[5]客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定铁建设［2006］189号.

作者个人信息：

张麒 1966年12月出生高级工程师 1989年毕业于石家庄铁道学院铁道工程专业学士学位

单位：中铁十五局集团武广客运专线项目经理部

地址：广东省乐昌市人民中路139号邮编：512200

电话：138********

籍贯：河南省渑池县男项目总工程师