（中铁十四局集团第三工程有限公司 山东 济宁 272100）
【摘 要】宝兰客专某道岔连续梁为单箱单室斜腹板等截面箱梁结构，其中顶板和底板通长束钢绞线长度达195.02m。如何保证道岔梁超长预应力束施工质量是确保梁体及运营安全的重中之中。本文结合现场实际情况，通过对施工准备、施工工艺及质量控制技术措施等方面入手，成功解决了高速铁路现浇道岔连续梁超长预应力束的孔道预留、穿束、张拉、压浆等技术难题，并确保了施工质量。
【关键词】道岔梁；超长预应力束；孔道预留；穿束；张拉；压浆
【中图分类号】U215 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）10-0081-03
1.工程概况
宝兰客运专线甘肃段某道岔连续梁全长196m，等高梁，截面中心梁高2.647m，边支座中心至梁端0.75m，横桥向边支座中心距为4.3m，横桥向中支座中心距为4.0m。箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽5.3m，翼缘端厚22.8cm，翼缘与腹板设计直径180cm圆弧过渡。
该道岔梁设计施工分为6个施工段，分别为39.1m+32.6m×4+26.5m，逐段施工。预应力系统设计为：腹板设计有8束17-ф15.2低松弛钢绞线，除第一施工段进行双向张拉外，其余5段均采用单端张拉，腹板钢绞线连接采用钢绞线接驳器。顶板和底板预应力均为梁体通长钢绞线，顶板设计为6束15-ф15.2低松弛钢绞线，底板为8束17-ф15.2低松弛钢绞线。预应力束布置如下图1。
图1 预应力束布置图
2.超长预应力束施工难点
（1）该道岔连续梁设计施工分为6个施工段，分段浇注、分段张拉，顶底板通长张拉，预应力孔道长。对镀锌钢波纹管孔道的预留和接长定位要求准确，且无封堵。
（2）超长预应力束的穿束、压浆等均需采取一套操作简便并且切实可行的技术措施。
3.预应力束施工工艺及质量控制技术措施
3.1 施工准备
（1）原材料
钢绞线、锚具、金属波纹管、压浆料选用经过内部招标并通过业主批准的厂家所生产的合格产品，进场后按规定进行抽样送检，选用合格的原材料是保证预应力施工的前提条件。
（2）构件检查、清理
施工预应力前，对混凝土构件进行检验，外观和尺寸应符合质量验收标准；张拉时构件的混凝土强度不低于设计规定，该桥梁设计要求为混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，且砼龄期不小于7天后。
穿束前检查锚垫板和孔道位置是否正确，灌浆孔和排气孔应满足施工要求，孔道内应畅通，无水份和杂物，锚具、垫板接触处板面上的焊渣、混凝土残渣等要清理干净。为保证成孔质量，该桥所有波纹管均加设了内衬管，确保了成孔质量。
检查使用的预应力钢绞线数量是否准确，外露部位无损伤、扭结。
张拉前应确认工作锚环、工作夹片、工具锚环、工具夹片无损坏。
（3）张拉顺序及张拉方式的确定
张拉顺序及张拉方式严格按设计确定，T1、T2、T3、B1、F1～F4 钢束双端张拉，F5～F12钢束左端采用连接器接长，右端张拉，伸长量及张拉力双控。
预应力钢束张拉应按上下左右对称均衡的原则进行。箱梁浇筑完成后钢束张拉顺序如下：首先张拉各墩处顶板短束T2、T3，按由边墩到中墩的顺序依次对称张拉，然后张拉顶板通长钢束T1，最后张拉底板通长钢束B1。
（4）模板与支架的检查
由于施工预应力，混凝土会产生弹性变形，引起轴向压缩和上、下方向的挠曲。因此在张拉时如果约束其轴向收缩和挠曲，就会使混凝土产生裂缝，所以张拉时要充分了解其弹性变形的方向和变形量，必须严格检查模板与支架是否有约束其变形的部位。因此在张拉时模板与支架应处于如下状态：
①对轴向弹性收缩有约束作用的侧面模板要拆除，否则会增加拆模难度，有时也会造成梁体产生裂缝。本桥在梁体混凝土浇筑4天后开始拆除了侧模。
②只有在施加了足以能承受梁体自重的预应力后，方能解除支架与底板模板的约束。本桥在腹板预应力束施加完预应力后才开始解除支架与底板模板。
③要详细检查模板与支架有无约束活动支座在顺桥方向的移动和旋转，以及固定支座的旋转等，应使支座的活动不受约束。本桥在各段混凝浇筑完成后即安排技术人员对活动支座进行解锁，确保活动支座不受约束。
（5）张拉设备的选用和校验
应根据构件特点、预应力筋及锚夹具的类型、张拉力的大小等，选择合适的张拉设备，主要是选择张拉设备的吨位、行程、压力表的规格等。该桥采用YCW400A千斤顶，1.0级以上防震型精密油压表，ZB4-500型油泵。
将选用的千斤顶、高压油泵和油压表编号配套进行校验。对所选用的千斤顶、高压油泵和油压表及连接管路等要试先进行检查，如发现有漏油和不正常的情况，要查明原因，及时排除。
（6）孔道摩阻及锚口应力损失测试
由于孔道摩阻及锚口应力损失，将使得锚下控制应力达不到设计要求值，因此在预应力施工前必须进行孔道摩阻及锚口应力损失测试。该桥委托兰州交通大学试验室进行测试，经测试锚口预应力损失系数为0.002，孔道摩阻系数为0.26。
3.2 预应力孔道成孔
本桥预应力孔道采用预埋φ100mm镀锌金属波纹管成孔。预应力孔道位置应准确，其截面尺寸应能使预应力筋顺利通过并能保证压浆的质量。为保证成孔质量，本桥在波纹管内加设φ90mm内衬管，在混凝土初凝后拔出。
波纹管在安装前应将其整形并去掉毛刺，管道位置应保持准确，首先由技术人员绘制管道坐标图，波纹管安装时必须按设计规定的管道坐标进行放样，先在钢筋骨架上按设计坐标位置焊“#”型钢筋网支架进行加固，直线段100cm一道，曲线段50cm一道，其后通过端模上预先开好的孔将波纹管穿入，调顺后将其与支架之间用铁丝绑紧固定，严防错位。接头管采用大一号同型波纹管，接头管长度不小于30cm，保证有相互重叠，并沿长度方向用两层胶布在接口处缠5cm并固定。安装过程中应保证管壁的完好。
对于设锚头的位置，需将锚垫板牢固地固定在端模上，并注意锚垫板面的角度符合设计要求，波纹管严格垂直于锚固平面。现场施工过程中，严禁电焊、割伤预应力材料，并应采用有效措施防止焊渣飞溅到钢绞线上。
在预应力管道布设完成后，要由技术、质检人员逐一检查孔道位置是否符合设计要求，波纹管的完好性、接头质量是否符合要求。
3.3 钢绞线下料与穿束
钢绞线下料长度等于孔道净长加梁体两端的预留长度。
钢绞线采用砂轮切割机切断，以保证切口平整、线头不散。
因腹板束为分段张拉，该桥腹板预应力束采用单根穿入，穿入时按一定的顺序进行，以免钢绞线在孔内缠绕。顶底板通长预应力束采用采用整束穿入，事先将钢绞线排列理顺，沿长度方向每隔2m用铁丝捆扎一道。在波纹管安装时事先装入φ4mm牵引钢丝绳，采用3T的卷扬机牵引钢丝绳，将钢绞线整束牵引穿入。
3.4 钢绞线束张拉与锚固
张拉前应根设计锚下控制应力计算各束的张拉力，根据孔道摩阻试验测得锚口预应力损失系数、孔道摩阻系数及孔道偏差系数，计算得出各束的锚外控制应力及伸长值，然后根据标定千斤顶及油压表的回归方程，分别计算出各束在20%、40%、100%控制应力对应的油表读数，经技术负责人复核并报监理工程师审核，据此进行张拉。
本连续梁设计张拉控制程序为：0→20%锚外控制应力（持荷5min，画标线）→40%锚外控制应力（持荷5min，画标线）→100%锚外控制应力（持荷5min，测伸长值）→锚固。在实际施工中，由于通长束单端伸长值超过千斤顶行程，必须采用倒换千斤顶的方式张拉，直到拉应力达到设计值。
（1）张拉时采用张拉应力、应变、时间“三控”：即张拉时以油压表读数为主、以钢绞线的伸长值作校核，在设计拉应力作用下持荷5min。
（2）对于两端张拉时，必须两端同时对称张拉，两端伸长应基本保持一致，严禁一端张拉，张拉时最大不平衡束不得超过1束。张拉过程中要使千斤顶与锚具对中，管道、锚具、千斤顶三者同心。张拉以油表读数为主，以伸长值作校核，按钢绞线实际弹性模量计算的伸长值与实测伸长值相差不应大于±6%，如钢绞线伸长值偏差超过规定范围，查明原因后重新张拉。
（3）张拉后24h内断丝及滑丝数量不得超过预应力钢绞线总丝数的0.5%，并不得位于梁体的同一侧，且一束内断丝不得超过一丝。否则，应放松换束或更换锚具。因处理滑丝断丝而引起钢束重复张拉时，同一束钢绞线束次数不得超过3次，若钢绞线与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，应予更换。
（4）锚固后夹片外露量应不小于3mm，且平齐，夹片不得错牙。并应在夹片与锚圈、夹片与钢绞线啮合处划线标记，24h后检查有无夹片跟进或钢绞线内缩；钢绞线回缩量单端应控制在6mm以内。
（5）张拉期间在外露钢绞线上套上塑料套管或采用隔水材料进行包裹，以避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋，防止锚具及钢绞线出现锈蚀，造成滑丝。
3.5 压浆
（1）压浆作业前检查
①检查切除钢绞线预留长度，应保证在3cm～5cm。
②检查封锚砼强度，检查砼包裹钢绞线的密实度、有无裂隙，通过注水试验检查封锚砼和孔道其余部位的密封性，有不密封时及时封堵。
③检查管道内是否有杂物和积水，并及时清除。
④检查注浆孔有无堵塞，所有注浆孔应在预应力施加前予以清除干净，以保持畅通。
⑤检查灰浆搅拌机、活塞式注浆机和真空泵的完好程度和试运行情况。
⑥检查压浆料和拌和用水的数量和质量，确保压浆料拌和质量。
⑦确保环境温度和孔道内温度不会过低或过高，以免影响浆液流动度。
（2）压浆工艺及质量控制技术措施
压浆采用真空吸浆法进行压浆。
压浆作业施工程序为：清除管道内杂物及积水→用梁体同标号砼密封锚具 →清理锚垫板上的压浆孔→确定抽真空端及压浆端，安装引出管、堵阀和接头→搅拌水泥浆→抽真空→压浆泵压浆→出浆稠度与压入的浆体相同时，关闭抽真空端所有的阀→压浆泵保压（压力不小于0.6 MPa，持压5min且无漏浆情况）→ 关闭压浆泵及压浆端阀门→拆卸外接管路、压浆泵→浆体初凝后拆卸并清洗出浆端堵阀。
该现浇道岔梁孔道长度达到196m，为避免浆液在孔道中流动度损失过大引起堵管，试验室另外模拟进行200m孔道压浆试验。经试验确定，波纹管温度为12°时，进浆口浆液流动度为17s，出浆口浆液流动度为21s，能够满足规范要求。浆液水灰比调整为1:0.29。
压浆料搅拌要先在搅拌机中加入实际拌和水的80-90%，进行高速搅拌，再均匀加入全部压浆料，边加边搅拌，搅拌2分钟，最后加入剩下的10-20%的水，继续搅拌2分钟；搅拌均匀后，现场进行出机流动度试验，每10盘进行一次检测，其流动度在18±4s内即可通过过滤网进入储料罐，过滤网空格不应大于3mm×3mm。浆体在储料罐中继续搅拌，以保证浆体的流动度。
压浆料搅拌好后应尽快压入孔道，置于储料罐的浆体应连续搅拌，自搅拌至压入孔道的间隔时间不应超过40min。禁止在施工过程中由于流动度不够额外加水。同一孔管道压浆应连续进行，一次完成。若因故障中途停顿时间超过20min，必须将已压入管道内的水泥浆全部用清水冲去，然后重压。
孔道压浆顺序应先下后上，依次进行，比较集中和邻近的孔道，应先连续压浆完成，以免串到邻孔的水泥浆凝固、堵塞孔道，进浆压力不得大于0.6 MPa。
3.6 封端
箱梁压浆完成后，应尽快进行封端。封端采用强度等级C50的干硬性补偿收缩混凝土进行填塞。
封端前，对锚具穴槽表面进行采用冲击钻进行凿毛处理，凿毛的深度应满足设计施工要求，然后将杂物以及锚垫板上浮浆清除干净。在预应力筋锚具及与锚垫板接触处四周采用聚氨酯防水涂料进行防水处理。用一端带有螺纹的短钢筋安装于锚垫板螺栓孔，与锚穴内钢筋网绑扎在一起，钢筋安装到位后采用补偿收缩混凝土对锚具进行填塞。填塞混凝土应分层筑实，表面平整，无蜂窝麻面，与梁端面平齐，封端混凝土各处与梁体混凝土的错台不超过2mm。混凝土凝固后，采用塑料薄膜密封养护，在封堵混凝土边缘不得有收缩裂纹。最后，端底板及腹板表面满涂1.5mm厚聚氨脂防水涂料。从而保证了封端混凝土质量。
4.结语
通过宝兰客专某现浇道岔梁超长预应力束施工工艺及采取的一系列质量控制技术措施，为该桥的预应力施工提供了有力的技术保证，同时也为同类现浇连续梁超长预应力束张拉压浆提供了宝贵的经验。
参考文献
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[5]《新建铁路宝鸡至兰州客运专线 无砟轨道预应力混凝土连续梁（渡线区）跨度：（31.85+4×32.7+31.85）m》（图号：宝兰客专施桥参116） 中铁第一勘察设计院集团有限公司,2012.
论文作者:王铁栋
论文发表刊物:《建筑知识》2017年10期
论文发表时间:2017/7/10
标签：预应力论文; 孔道论文; 钢绞线论文; 混凝土论文; 应力论文; 腹板论文; 道岔论文; 《建筑知识》2017年10期论文;