移动模架施工铁路箱梁质量控制措施研究

２００９年第３０卷第２期　移动模架施工铁路箱梁质量控制措施研究　项宝余　（上海铁路局建设处，上海２０００７１）　摘　要：　甬台温铁路全线约２　０００孔简支箱梁需采用移动模架制梁技术，如此规模在铁路建设史上尚属首次。文　章在简要介绍移动模架施工优缺点的基础上，提出大规模条件下移动模架制梁质量的控制关键技术问题，并从施工　技术角度分析了移动模架制梁质量控制的要点，同时就关键技术问题进行了讨论，为今后类似工程提供有益的借鉴。　关键词：　移动模架；铁路箱梁；施工；质量控制　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｂｏｘ　Ｇｉｒｄｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｍｏｂｉｌｅ　ｆｏｒｍ　Ｆｒａｍｅ　ＣＯｎｓｔｒｕｃｔｉＯｎ　ＸＩＡＮＧ　Ｂａｏ—ｙｕ　（Ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００７１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｎｉｎｇｂｏ—Ｔａｉｚｈｏｕ—Ｗｅｎｚｈｏｕ　ｒａｉｌｗａｙ　ｈａｖｅ　ａｂｏｕｔ　２　０００　ｈｏｌｅｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｉｍｐｌｙ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｏｘ　ｇｉｒｄｅｒ　ｕｓｉｎｇ　ｍｏ—　ｂｉｌｅ　ｆｏｒｍ　ｆｒａｍｅ　ｂｅａｍ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｕｃｈ　ａ　ｓｃａｌｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ｏｆ　ｒａｉｌｗａｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎ—　ｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｍｏｂｉｌｅ　ｍｏｌｄｂａｓｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉ￣ｕｅｓ　ｏｆ　ｍｏｂｉｌｅ　ｆｏｒｍ　ｆｒａｍｅ　ｂｅａｍ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏＩ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｐｒｅｃａｓｔ　ｂｅａｍ　ｃｏｎ—　ａｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｍｏｂｉｌｅ　ｆｏｒｍ　ｆｒａｍｅ　ｗｅｒｅ　ｓｈｏｗｎ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｓｓｔｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｂｉｌｅ　ｆｏｒｍ　ｆｒａｍｅ；ｒａｉｌｗａｙ　ｂｏｘ　ｇｉｒｄｅｒ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　甬台温铁路是国家铁路网规划“八纵、八横”中　用移动模架造桥机原位浇筑的施工工艺最早在　沿海通道和“四纵、四横”快速客运网的组成部分，设　２０００年率先应用于秦沈客运专线小凌河特大桥（跨　径３２　ｍ）的施工，但仅预制了１ｌ孔箱梁　。但针对　大规模移动模架制梁质量控制研究的甚少，特别是　甬台温铁路全线约有２　０００孔是采用移动模架制梁　计时速２５０　ｋｍ／ｈ，客货共线。线路北起浙江省宁波　市，经台州市，南至温州市，全长２８２．３７７　ｋｍ。全线　共有各类简支箱梁２　５００余孔，主要分布在３８座特　大桥和４０座大桥中，路、桥、隧结构物布置分散，且　往往为桥隧相连，因而不能组成较大的生产规模组　技术，如此规模在铁路建设史上尚属首次，因此进行　大规模移动模架制梁施工质量控制十分必要。　织施工，给施工带来较大的难度。　甬台温全线桥梁布置分散，考虑到现场地形条　１　大规模条件下移动模架制梁质量控　制关键技术问题　甬台温铁路线大规模条件下移动模架制梁质量　控制主要问题有：　１）由于移动模架制梁工法的特点是在移动的　件，预制梁长途运输问题，工期和造价等因素。甬台　温铁路各参建单位采用移动模架造桥机现场就地浇　制混凝土箱梁的施工方法。目前，铁路简支箱梁的　施工方法主要有预制架设、移动模架制梁和移动支　架制梁，在条件许可的情况下，一般倾向于采用预制　吊装、运输、架设的方法　卫　。客运专线整孔箱梁采　６６　模架上进行混凝土梁的原位施工，与现场预制吊装　情况相比，移动模架制梁的外观质量和几何尺寸可　２００９年能达不到厂制梁的水平。　第３０卷第２期　测，以积累成果，为后续梁的预拱度设置和调整提供　依据。　２．３移动模架预拱度的设置　２）在甬台温铁路全线建设中，采用的移动模架　造桥机类型有几十种，尽管各种形式移动模架的基　本结构、工作原理、技术参数基本一致，但目前对于　造桥机的加工和制造尚未有统一的标准，因此如何　准确设置预拱度是保证成桥后梁体线形的基　础，从控制手段角度出发，通过模架预压弹性变形实　从保证制梁角度出发来确定移动模架造桥机需满足　的技术条件。　测值和理论计算结果对比的方法，以确保实测结果　正确。如某下行式移动模架ＤＸＺ３２／９００预压得到　３）客运专线铁建设（２００５）１６０号《铁路混凝土　施工质量验收补充标准》规定，混凝土内部最高温度　的变形观测结果，取其左右箱梁跨中弹性变形的平　均值为４３．５　ｍｍ，这与理论计算结果４１．８　ｍｍ相比　不宜超过６５℃，内部温度与表面温度之差、表面温　度与环境温度之差不宜超过１５℃。以上温差限值　对厂制梁在采用蒸汽养护的条件下一般能够满足，　但对移动模架原位现浇制梁，由于不具备蒸汽养护　条件，１５℃的温差限值在某些情况下可能并不能满　足。　４）移动模架制梁技术存在风险相对较高，如移　动模架过孔安全风险大、作业空间小，且是高空和野　外作业、混凝土养护困难，施工的时间跨度大、施工　管理和组织复杂且难度高、受天气影响大，资源调配　困难等缺点。另外，安全质量控制尤为艰巨，稍有不　慎，将造成难以补救的后果。　２移动模架制梁质量控制技术措施　考虑施工场地、施工水平等因素，移动模架制梁　质量控制技术措施主要包括模架的选型，预压，预拱　度设置、支座安装、混凝土的温度控制、浇筑、养护等　９个方面。　２．１移动模架选型　在甬台温铁路全线建设中，移动模架造桥机在　选型时除需满足建总编制的“客运专线铁路简支箱　梁移动模架法施工技术指南”中对移动模架的一般　技术要求外，全线要求移动模架主梁的刚度按１／８００　控制。根据实际工程经验，移动模架主梁截面几何　尺寸往往是由刚度条件控制的。　２．２移动模架预压　移动模架拼装、调试完成后必须进行压载。预　压荷载取值为箱梁和内模重量的１．１倍，预压采用　砂袋分级、逐级加载，按照先中间后两端、先底模后　外模的加载顺序，模拟箱梁混凝土施工时的移动模　架的受力状态，待结构变形稳定后测量各工况下主　梁、横梁等不同部位的结构变形。砂袋要求采用防　水材料，并精确控制砂袋重量，防止砂袋吸水后重量　变化。由于通过预压移动模架的非弹性变形基本可　以消除，故在以后的梁体施工中，不再需要进行预　压，但要求在施工过程中对移动模架的变形进行观　是非常接近的。又根据３２　ｍ预应力砼箱梁的理论　计算梁体跨中预设反拱值为２２．５　ｍｍ，并考虑施工　中的因素：１）调整预拱度时支承再次松动，按３　ｍｍ　非弹性变形考虑；２）支座处压缩变形量、按１　ｍｍ考　虑。由此可得模架跨中预拱度值为向上２５　ｒａｍ，模　架其他截面的预拱度按二次抛物线设置。　２．４支座安装　支座安装前，应先复测桥梁墩台中心和高程，并　刻划支座中心十字线。支承垫石高程控制在支座底　板下有２～３　ｃｒｎ空隙。对支承垫石进行凿毛处理。　支座上下座板必须水平安装，固定支座上下座板应　互相对正，活动支座上下座板横向应对正，纵向预留　错动量应根据施工安装温度与设计安装温度之差和　梁体混凝土未完成收缩、徐变量及弹性压缩量计算　确定。支座安装时，在支承垫石四周打人膨胀螺丝，　用水平仪对膨胀螺丝进行精确抄平，将支座安放在　膨胀螺丝上，通过调节膨胀螺丝来调节支座的水平　度，支座横纵中心线与墩台十字线对齐，支座板每块　板的边缘高差小于１　ｍｍ，４只支座顶面相对高差误　差小于等于２　ｍｍ。支座定位准确后，周边安装灌　浆模板灌注无收缩高强度浆料，采用重力灌浆法锚　固支座。　２．５混凝土温度控制　甬台温铁路箱梁施工中也要求满足混凝土内部　最高温度不宜超过６５℃，内部温度与表面温度之　差、表面温度与环境温度之差不宜超过１５℃之规　定。由于不具备蒸汽养护条件，以上温度和温差控　制要求在某些情况下并不能满足。有数孔梁的实测　结果表明，在有些情况下温差接近或者超过２０℃，　但混凝土也没有出现影响结构使用性能的开裂现　象。为此建议可将温差限值由１５℃扩大为１５～２０　℃之间。　２．６混凝土灌注　梁体混凝土为高性能耐久混凝土，根据混凝土　原材料品质、设计强度等级、耐久性以及施工工艺对　混凝土的要求，通过试配、调整等步骤选定混凝土配　６７　建材世界　合比，确保６项指标满足高性能混凝土技术条件要　求。混凝土的浇筑应采用连续浇筑、一次成型，浇筑　时间不得超过混凝土得初凝时间。浇筑顺序应根据　选用的施工设备及人员配置而定，宜采用从跨中向　两端、水平分层、斜向分段、两侧对称、连续浇筑。浇　筑时同一断面先浇筑腹板根部及底板，后腹板、顶　板，最后灌箱梁桥面上翼缘板。混凝土浇筑时，模板　温度宜控制在５～３５℃，混凝土拌合物人模温度宜　在５～３０℃。梁体混凝土顶板浇筑时采用振动梁进　行提浆整平，人工及时收浆拉毛。　２．７混凝土养护　夏季时混凝土采用自然养护。在混凝土终凝　前，采用雾状喷头喷雾养护，直至混凝土接近初凝。　混凝土接近初凝时，桥面采用土工布覆盖；土工布块　与块之间应设１０　ｃｍ左右的搭接宽度；并设专人不　问断洒水养护，以确保土工布处于湿润状态。带模　养护期间在翼板外侧悬挂养护系统喷头，定时对模　板喷水养护，保持混凝土表面充分潮湿。养护期间　应根据气温变化注意采取保温措施，防止混凝土表　面温度受环境因素影响而发生剧烈变化。拆模后继　续对梁体进行喷水养护直至达到养护时间。混凝土　在冬季和炎热季节拆模后，应采取适当的保温（寒　季）隔热（夏季）措施，防止混凝土产生过大的温差应　力。　２．８预应力张拉与脱模　张拉采用张拉力为主、伸长量作为校核的双控　原则，箱梁两侧腹板对称张拉，其不平衡束最大不超　过一束，张拉同束钢绞线由两端对称同步进行，按设　计图规定的编号及张拉顺序张拉。梁体混凝土强度　达到设计强度的６０％时，可拆除支座处的小模板，　防止支座位置附近出现裂纹，并拆除端模、松开内　模，进行预张拉。梁体混凝土强度达到设计强度的　８０％时，脱开内模和外模，进行初张拉。由于初张拉　过程中箱梁逐步承受自重，底模会对箱梁产生不均　匀反弹力，因此张拉时应考虑配合张拉分级调低底　模高程，以避免由于拉应力过大造成上翼缘板开裂。　初张拉完成后，通过松开移动模架吊杆，降低底模及　侧模的高程。梁体混凝土强度和弹性模量达到设计　值的１００％，混凝土龄期满足１０　ｄ时，进行终张拉。　在炎热和大风干燥季节，采取逐段拆模、边拆边盖的　６８　２００９年第３０卷第２期　拆模工艺。　２．９管道压浆、端头封堵　箱梁终张拉完成后，在４８　ｈ内进行管道压浆。　压浆前先清除管道内杂物及积水。管道压浆采用真　空辅助压浆工艺，压浆最大压力不超过０．１６　ＭＰａ，　同一管道压浆应连续进行，一次完成。在出浆口装　有三通管，当出浆浓度与进浆浓度一致时，封闭保　压。浇筑封端混凝土之前，先将承压板表面的黏浆　和锚环外面上部的灰浆铲除干净，对锚圈与锚垫板　之间的交接缝进行防水处理，将原混凝土表面凿毛，　焊上钢筋网片。检查确认管道无漏压后，采用无收　缩混凝土进行封堵。　３　结　论　通过合理的技术措施，精心的管理，保证了甬台　温铁路移动模架预制梁的施工质量，同时建议进一　步对以下３方面进行研究和补充完善：　ａ．选择有代表性的移动模架法制梁，从预应力　张拉、二期恒载等全过程对其进行瞬时弹性应力、变　形测试以及长期徐变变形测试；　ｂ．对甬台温铁路采用移动模架法制梁中有代表　性的数孔梁进行成桥静动载试验；　Ｃ．移动模架原位现浇制梁“工厂化”研究，针对　模板检修、钢筋骨架整体入模技术等展开研究，以克　服移动模架制梁存在的不足，提高制梁质量、缩短制　梁周期。　参考文献　［１］刘家锋．我国移动支架造桥机的发展综述［Ｊ］．铁道标　准设计，２００２（２）：１１．１５．　［２］伍军徐．浅论移动模架施工技术［Ｊ］．铁道建设，２００８　（１）：１－６．　［３］刘家锋，刘春彦．秦沈客运专线桥梁综述及高速铁路　桥梁建设的思考［Ｊ］．铁道标准设计，２００４（７）：１３４一　】３８．　收稿日期：２００８—１２—１５．　作者简介：项宝余（１９６２　），工学硕士，总工程师，高级工程　师．　Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｔｍｂｅｃ＠１６３．ｃｏｍ