京沪高铁锡山梁场关键工序质量控制
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摘要：客运专线梁场施工中要对关键工序重点控制，确保生产出优质的产品。现将我场在关键工序施工中质量控制要点阐述如下。
关键词：反拱压缩量混凝土张拉质量控制
中图分类号：TU528文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
1.1地理位置及工程范围
我单位承建的京沪高速铁路无锡锡山制梁场主要承担的任务为DK1199+166-DK1227+352区段(约28km)内箱梁的预制和架设(其中DK1199+166-DK1215+000为有砟轨道，DK1215+000-DK1227+352为无砟轨道)。包括有砟铁路双线桥面后张法预应力混凝土简支箱梁和无砟铁路双线桥面后张法预应力混凝土简支箱梁两种，跨度分别为31.5m和23.5m，共计预制箱梁712榀，其中有碴预制梁388榀，无碴预制梁324榀。
无锡锡山梁场中心里程为DK1215+447.2，位于无锡市鹅湖镇鹅湖村，处在京沪高速铁路线路左侧，占地面积约195亩。
1.2工程结构及其数量
预制箱梁的结构形式是单箱单室等高度梁，底腹板局部向内侧加厚。
无碴轨道梁顶板宽12m，有碴轨道梁顶板宽12.6m。两种梁型底宽都为5.5m，梁高3.134m（双列排水方式），底板厚28cm，顶板厚38.4cm，腹板厚45cm，整孔箱梁梁长为32.6m和24.6m。梁体为C50高性能混凝土。
1.3梁场工艺布置
梁场平面布局分为预制生产区、拌合站区、钢筋加工区、存梁区、提梁区、生活办公区六个区域。其中制梁区布置制梁台座12个，存梁区布置存梁台座90个（含双层存梁45个）。
混凝土拌合采用两台150m3/h拌合站，移梁采用1台ML-43型轮胎式900t移梁机，提梁采用两台MQ450t龙门机，制梁区布置4台40m跨50t龙门机，2台40m跨10t龙门机，布置6个底腹板钢筋绑扎台和6个顶板钢筋绑扎台。
二、工艺流程图
3.1模板反拱度及预留压缩量的设置
箱梁反拱度的设置主要包括底模板、侧模、整平机轨道及芯模，在箱梁生产中非常重要。
3.1.1底板反拱度设置和调试
为部分抵消箱梁张拉后产生的上拱度，在底模跨中处预设反拱，拱度曲线按二次抛物线布置，底模安装时在混凝土台座基础预埋角钢上垫铁块调节底模高程形成反拱。反拱数值根据中铁咨询桥梁设计院提供的通用参考图中的数值设置。
跨度31.5m箱梁底模预留反拱度
跨度23.5m箱梁底模预留反拱度
反拱值是箱梁质量控制的要点。在前期箱梁生产过程中要严密监控每套模板生产出箱梁的弹性上拱度和徐变上拱度。保证箱梁在终张拉30天后上拱度和下绕度控制在L/3000范围内。箱梁监控步骤：
箱梁混凝土浇筑后在梁顶埋设6个铜制标高点，预张拉前测量人员对6个标高点的高程进行测量，记录原始数据。
预张拉后采集6个标高点高程，计算出预张拉的弹性上拱度。
初张拉后采集6个标高点高程，计算出初张拉的弹性上拱度。
终张拉一般在梁体混凝土强度达到100%（即53.5Mpa），弹性模量达到35.5Gpa以上时进行，终张拉之前、终张拉后测量标高点的高程，计算出弹性上拱值。
终张拉30天后通过箱梁底板顶面的支座板和底板跨中底面标高计算出上拱度。
对先期箱梁上拱度进行统计，当弹性上拱和徐变上拱在终张拉30天时满足L/3000要求，箱梁底板反拱可不再调整；若不满足要求，应及时根据对应模板生产出箱梁上拱度的统计数值进行及时调整。经过测量统计，箱梁留设的反拱值较为合理，在终张拉30天后测得的上拱度基本能抵消预留的反拱值，符合设计及规范的要求。
3.1.2侧模板调整
侧模板及翼缘板挡板设置和底板相同的反拱度，每次箱梁初张拉结束出槽后，为防止模板变形和移动，由测量人员再次对侧模板和及翼缘板挡板进行测量调整。
3.1.3芯模反拱度的设置
在安装底模板芯模支撑拖轮时考虑设置反拱度，利用芯模安装就位后依靠自重产生的挠度压紧支撑拖轮而形成反拱度。
3.1.4整平机轨道的重要性
箱梁模板上的提浆整平机轨道竖曲线要预设和底板相同的反拱度，以保证箱梁整体梁高和顶板厚度符合设计及规范要求。
3.1.5预留箱梁压缩量
箱梁在张拉过程中会产生弹性变形及徐变，造成长度和跨度的变化。因箱梁的长度和跨度是施工质量控制的关键项点，允许偏差范围为±20mm，为保证箱梁在终张拉30天后测得的长度和跨度符合要求，须在端模板安装时预留压缩量，在底板支座板和防落梁位置确定时同样考虑预留压缩量的大小。典型施工的前几榀梁可按照中铁咨询设计院的参考图中的建议值进行留设，待生产的箱梁长度、跨度进行数理统计后对数据进行分析，再决定是否调整预留压缩量的大小。梁场现在设置的预留压缩量为：31.5m箱梁增加下缘预留压缩量16mm，增加上缘预留压缩量6㎜，跨度23.5m米箱梁增加下缘预留压缩量8mm，增加上缘预留压缩量4㎜。经实践表明，预留压缩量的设置较为合理。
3.2预应力管道施工
预应力管道的定位以及顺直程度直接影响着箱梁的张拉效果，是箱梁施工的关键项点。
3.2.1抽拔胶管的选购
抽拔胶管选购时要严格按照《预应力混凝土简支梁暂行技术条件》中规定的技术参数选购，以确保胶管成孔质量、周转次数。如条件允许，可到地方检验部门对抽拔胶管进行检验。
3.2.2预应力孔道定位网片施工
①在前期的施工中，网片的加工形式为分体式，即底板和腹板上的网片分别制作，经过实践，这种方法不仅施工效率低，且网片精度难以保证。后经过工艺研讨，决定采用专门的胎具进行加工且做成整体式，既大大提高了施工效率，又保证了在底腹板钢筋吊装入模时减小变形。
②定位网片中定位孔预留富余量控制在4mm范围内，以达到设计要求的管道在跨中6m范围偏差4mm，其余位置偏差6mm的要求。当抽拔胶管安装就位后，用绑丝将定位网片和胶管绑扎牢固，形成良好的线性。
③端模安装完后抽拔胶管的检查是一个容易被忽视的地方：抽拔胶管容易在锚穴处发生扭曲变形，这样容易造成钢绞线穿孔困难，并且增大管道在锚穴附近的摩阻。因此应加强在端模安装就位后对锚穴处胶管进行检查调整。
④混凝土浇筑后应掌握好拔管时间。梁体混凝土灌注完毕6～8小时，确保不塌孔时才允许拨管。每次拨管时间应根据当天气温情况作适当调整。具体拔管时间由试验室根据蒸养及混凝土强度增长情况确定。拔管时注意观察胶管表面不能有灰浆。
3.2.3 管道摩阻和锚口喇叭口摩阻试验以及终张拉控制应力的确定
为了验证以上预应力管道施工的质量情况，在生产出2~3榀箱梁后，委托北京铁道部科学研究院进行管道摩阻和锚口喇叭口摩阻试验。将铁科院出具的摩阻试验报告送至中铁咨询设计院进行终张拉应力值的核算，出具正式报告后方可进行终张拉。在管道施工较好的情况下，管道摩阻系数一般控制在0.55之内，管道偏差系数控制在0.005之内，锚口及喇叭口摩阻之和应控制在6%之内。每100榀箱梁进行一次管道摩阻试验以校验梁场预应力施工情况。
3.3混凝土质量控制
3.3.1混凝土防裂措施
铁路预应力混凝土简支箱梁属于大体积混凝土范畴，尤其在如何减小水化热所产生的温度应力方面做好控制，以防止温差裂缝的产生。梁场生产箱梁前，根据夏季炎热的气候特点，专门组织了技术研讨工作，以确保混凝土浇筑质量。主要采取的措施如下：
①骨料降温措施：夏季施工时砂石等原材料采用遮阳棚进行封闭，进出料口处采用悬挂鱼鳞网进行遮阳，从而达到降低骨料温度的作用。
②使用冷却水塔对搅拌用水进行降温。
③通过增加粉料储存罐数量的办法延长粉料储存时间以达到自然降温的作用。
④采用鱼鳞网对钢模板进行遮盖，既能起到遮阳的作用，又保证模板能够通风，较好的控制了混凝土入模时模板温度，经实践检验，炎热夏季混凝土浇筑时模板温度能够控制在35℃以内。
⑤混凝土浇筑时间选择温度较低的傍晚，从而降低混凝土搅拌时的温度，经试验人员统计，混凝土入模温度能够控制在30℃以内。
⑥采用自动化监控系统随时监控在制梁台位内的箱梁内外部温度，保证箱梁内部温度控制在60℃以内，最高温度不超过65℃。混凝土表面与外部温差、芯部与表层温差、箱内与箱外温差控制在15℃.并对记录的数据进行分析。
⑦梁端底腹板和顶板倒角处钢筋绑扎时严格控制保护层厚度，避免保护层过大时素混凝土出现裂纹。
⑧执行预张拉、初张拉、终张拉三次张拉施工工艺，在梁体强度达到设计强度的60%时及时进行预张拉，减小混凝土出现裂纹的几率。
⑨做好混凝土浇筑时的防雨措施。梁场加工2套33m的防雨棚，混凝土浇筑过程中若出现降雨，及时将箱梁顶面用防雨棚遮盖，而布料机在内部仍然可以进行混凝土浇筑，防止混凝土离析造成表面浮浆过多产生裂纹。加强混凝土浇筑后的养护覆盖工作，保证混凝土表面处于湿润状态，能有效提高混凝土表面早期强度，防止出现干缩裂纹。
⑩由于客专箱梁暂行技术条件中要求箱梁四点高差不得超过2mm，认真做好箱梁在制梁台位和存梁台位的沉降观测工作，避免不均匀沉降造成箱梁受扭而产生裂纹。同时在箱梁吊至存梁台位前，对支撑橡胶板进行超平，确保四点高差控制在2mm范围内。
3.3.2混凝土外观质量控制
箱梁施工在注重内在质量的基础上，同时需要对外观质量进行控制。外观质量要求不仅仅局限于是否漏振，是否有蜂窝麻面等标准，而偏重于外观是否光滑，颜色是否均匀，是否气泡较少等标准。梁场把以下几项外观缺陷作为质量控制的重点。
①冷缝：箱梁混凝土浇筑时分层、分段时间间隔过长，浇筑上层时，下层已超过初凝时间，上层振动棒无法深入到下层混凝土中，在两层交界面上会出现色差。为了避免冷缝的出现，首先施工前做好施工组织安排，包括施工现场布置、劳动力组织、材料准备。同时对设备进行试运转，对拌合、运输（泵送）、灌注和振捣均应互相适应，根据混凝土初凝时间和灌注面积，确定灌注方法为纵向分段、水平分层、先底腹板再顶板、连续浇筑、一次完成的方式浇筑混凝土，以便在总时限六小时之内（并适当留有灌注中的故障影响时间）灌注完毕。其次，做好混凝土塌落度的控制。混凝土开盘前试验员对粗、细骨料、拌和料进行严格的含水率测量，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量的变化，以便及时调整施工配合比，含水量按照每班抽测两次，雨天随时抽测，并按照测定结果及时调整混凝土的施工配合比。
②锈斑：模板打磨完成后及时涂刷脱模剂，避免模板被氧化成氧化亚铁、氧化铁，形成氧化物色斑。
③色差：箱梁侧面底腹板与顶板交会处容易出现色差的现象，我们进行了细致的分析，考虑到主要是由于浇筑底腹板时，混凝土碰触到钢筋散落到腹板与顶板交会处，而此部分混凝土间隔时间较长造成的。针对这种状况，我们采用在浇筑底腹板混凝土时在顶板钢筋上铺设两排土工布的办法解决。粗骨料中含泥量超标容易造成花脸的现象；理论上说，根据取样的粗骨料级配设计的混凝土配合比在施工中不会影响到混凝土外观，但由于实际中石料的级配不可能十分稳定，小差异不影响混凝土外观，若由于料源或混凝土搅拌机上料过程中发生石料级配较大变化而配合比没有相应调整，那么可能发生混凝土局部石料堆积过多而砂浆相对不足，使混凝土外观出现颜色花斑，因此对骨料的含泥量和级配也要加以严格控制。不合格的材料不得使用。3.4预应力张拉施工质量控制
预应力张拉是生产箱梁过程中最为关键的一道工序，尤其是终张拉，直接影响着箱梁的使用性能和安全，因此也是我们管理工作中的重中之重。下面就施工中的控制重点做一下简要说明。
3.4.1检校千斤顶和油表
我场选用的千斤顶为通用型穿心式千斤顶，校正系数不得大于1.05，且须每月校验一次；油压表为精度1.0级防震型油压表，量程60Mpa,最小读数为1Mpa，校正有效期为一周。张拉千斤顶与油表配套使用，主副表严禁调换使用。千斤顶和油压表在使用过程中发现异常，立即重新校验，合格后方可使用。杜绝因设备出现问题造成工程事故。
3.4.2张拉过程的质量控制
①施工中须做到三同心：预留孔道，锚具，千斤顶三者同心；两同步：两端两侧同步张拉，同时达到同一张拉荷载值，不同步率控制在10％内。
②执行预张、初张、终张三次张拉工艺
1）预张拉，当梁体混凝土强度大于设计强度的60％（33.5MPa）时，拆除内模，端模的情况下张拉预应力，张拉程序：0初应力0.2σk（作伸长量标记）初张拉设计要求的控制应力σk（测伸长量）锚固（测总回缩量）
2）初张拉，当混凝土强度达到设计值的80％（43.5MPa）后，拆除外模紧固件，按照设计要求对梁体进行初张拉，张拉完毕后方可将梁体移出台座。张拉程序：0初应力0.2σk（作伸长量标记）初张拉设计要求的控制应力σk（测伸长量）锚固（测总回缩量）
3）终张拉
张拉前三控：混凝土强度及弹模达到设计值（即强度达到53.5Mpa,弹性模量达到35.5GPa）且混凝土龄期大于10天时;
③张拉中三控：应力（油表读数），应变（伸长值），持荷时间（5min）。
④张拉中两端分别以5Mpa一级，对称张拉，当确认张拉力（以油压表为准）、伸长量、滑丝情况（一束内不超过一丝，且不得在同一侧，总数不超过总数的0.5％）等符合要求且达到持荷时间后，千斤顶回油锚固。检查夹片回缩量满足不大于6mm的要求。
⑤终张拉完毕24小时以后，经检查钢绞线无滑丝、断丝现象后方可割丝。切割时在距锚圈30-40mm处，用手动砂轮机将外露的钢绞线切断，切割完成后用聚氨脂防水涂料对锚具进持防锈处理。如钢绞线出现滑丝现象，可使用YDC240QX型千斤顶单根张拉，将损环的夹片退出，回油后，重新安装夹片，再单根张拉至设计吨位。如出现多于1丝的断丝现象，则将工作锚使用YDC240QX型千斤顶全部退出，更换新的钢绞线重新进行张拉。
3.4.3关于超张拉的问题
超张拉后，虽然可以提高梁体的有效预应力，提高梁体的抗裂性，但对梁体的后期徐变上拱影响较大。京沪高速铁路采用CRTSII型轨道板对轨道的平顺度要求很高，因此应控制预应力混凝土结构的后期徐变上拱度。技术条件中除规定测试梁体终张拉的弹性上拱度外，特别规定进行终张拉30天后的徐变上拱度测试和要求。因此，严禁超张拉可以控制梁体后期变形，确保梁体的长期性能。
四、结语
以上对箱梁施工中的反拱、预留压缩量、预应力管道施工、混凝土和张拉施工中质量控制进行了总结，在以后的箱梁生产中我们仍将在各个方面加强技术质量控制，在施工中精益求精，精细化管理，不断完善施工工艺总结经验，强化质量意识。