铁路预应力砼连续梁悬臂浇筑管道制孔施工技术

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【摘 要】铁路预应力砼连续梁内普通钢筋密集，预应力预留管道纵横交错，预应力管道制孔是确保连续梁预应力体系中钢绞线能够正常张拉的充要条件。采用镀锌金属波纹管与橡胶抽拔管相结合、定位钢管箍、接头钢管套箍对预应力管道定位技术，进行预应力管道的制孔，最大限度地克服了悬臂浇筑连续梁施工预应力预留管道的串孔、堵管等质量通病。金属波纹管的制做、安装工艺与橡胶抽拔管的安装、抽拔工艺是整个制孔工序的关键。

【关键词】金属波纹管；橡胶抽拔管；制做安装工艺；定位钢管箍；接头钢管套箍；负压抽拔

1 工程概况

沪昆高速铁路杭（州）长（沙）段在浙江省衢州市龙游县境内为设计时速350km/ h的双线无碴轨道，其中夏金特大桥跨龙（游）丽（水）高速公路的连续梁结构形式为40m+64m+40m，64m的主跨跨越龙丽高速公路。

梁体形式为单箱、单室、变截面结构，箱梁顶宽12m，箱梁底宽6.7m，顶板厚度除梁端附近外均为40cm，底板厚度40～80cm，按直线变化；腹板厚度48～80cm，按折线变化。全联在端支点、中跨中及中支点处共设置5个横隔板。

2 预应力预留管道制孔方案的确定

2.1 初步拟定预应力预留管道的制孔方案

悬臂浇筑的预应力砼连续梁的0号块是全桥进行悬臂浇筑的起点，支座上部的箱梁内部设有横隔板，同时墩梁临时固结也集中于此，是全桥梁体结构最复杂的节段：钢筋与预应力预留管道是全桥各节段中最多的，管道密集、重叠交叉、纵向预应力管道间距较小。因此，仅以0号段的纵向预应力预留管道的制孔进行论述。

本桥0号段纵向预应力体系设计采用的是1*7-15.2-1860-GB/T5224-2003预应力钢绞线，其中：顶板纵向钢绞线为15-1*7-15.2；腹板纵向钢绞线为7-1*7-15.2；底板纵向钢绞线为17-1*7-15.2。本桥采用先预留纵向预应力管道后穿钢绞线的施工方法。如果采用金属波纹管制孔的方案，则金属波纹管的管径为：顶板φ96mm；腹板φ70mm；底板φ102mm。为避免在实际使用中被误拿混用，顶板与底板全部采用φ102mm的金属波纹管。

2.2 校核拟定的预应力预留管道制孔方案的合理性

设计及施工规范要求：金属波纹管间的净间距与净保护层不小于1.0倍的管道直径。

本桥顶板纵向预应力管道有24束，最小间距为260mm，管道间的净距为158mm> 102mm，此处预留管道的净保护层大于102mm；腹板纵向预应力管道有10束，最小间距为200mm，管道间的净距为130mm> 70mm，此处预留管道的净保护层大于70mm；底板纵向预应力管道有26束，最小间距为220mm，管道间的净距为118mm> 102mm，此处预留管道的净保护层大于102mm。

校核后确定：本桥顶板、底板采用φ102mm的金属波纹管及腹板采用φ70mm的金属波纹管作为预应力预留孔道符合设计、施工规范要求。

2.3 最终确定预应力预留管道的制孔方案

施工规范要求：插入式振捣棒距离预埋件及预应力预留管道不小于100～200mm。在梁体钢筋与波纹管纵横交错的情况下，很难保证插入式振捣棒在振捣过程当中不挨碰金属波纹管，最终确定：纵向预应力预留管道采用金属波纹管与橡胶抽拔管间隔布置的方式制孔。这样，即便是插入式振捣棒碰到橡胶抽拔管，也不会造成预留孔制孔失败，在砼振捣过程中，可以将振捣棒有意识地靠近橡胶抽拔管，保证预应力预留管道间的砼振捣密实。同时，也避免了全部采用橡胶抽拔管制孔时容易产生的周围砼松动与局部损伤，从而最大限度地保证了预应力预留管道的制孔质量，避免管道间互相通气与串浆而影响管道压浆质量。

3 制孔材料的要求

3.1 金属波纹管

3.1.1 制作

预应力砼用金属波纹管采用母材性能符合GB716要求的厚度为0.4mm的软钢带，双面镀锌层重量不低于60g/m2，性能符合GB/T2518的规定。波纹管的螺纹方向全部向右旋转，折叠咬口的重叠部分不小于3.5mm，凸起的顶部与根部采用圆弧过渡，波峰与波谷的高差不小于3mm。每节波纹管的长度与设计中各个节段的长度相同。

3.1.2 试验

外观检查：外观清洁，内外表面无锈蚀、油污、附着物、孔洞和不规则褶皱，咬口无开裂、脱扣。内外直径允许偏差为±0.5mm；波纹高度允许偏差为±0.3mm；钢带厚度不得有负误差。集中荷载与均布荷载作用下的刚度试验、承受集中荷载后与弯曲后抗渗漏性能试验均合格后方可使用。

3.2 橡胶抽拔管

橡胶抽拔胶管的外径为102mm（用于腹板时外径为70mm），胶管外径与设计管道直径偏差应在±2mm以内，胶管内径空心部分不得小于20mm，以备穿入φ16mm的圆钢芯棒或充满压力水以增加其刚度，胶管的两端设有长度不小于50mm的内置钢制套筒，以便注水（气）或真空抽气使用。胶管长度为不小于“最长梁段长度+3m”的长度。

橡胶抽拔管的试验：

橡胶抽拔管强度及延展性试验：极限抗拉强度不得小于7.5KN，在拉力的作用下不被拉断且管壁径向收缩不得大于2mm，去消拉力后无残余变形。

橡胶抽拔管的充气充水试验：胶管内充气或充水，比拟制孔过程，胶管内的压力在72h内不低于0.5Mpa，并保持管内压力不变。

4 制孔工艺

4.1 坐标计算

根据设计图中每道预留管道的具置、弯起点及弯曲半径，详细计算每道预留孔道的坐标，尤其是管道弯曲部位，详细地

计算出每根管道的ZY（直圆）点、QZ（曲中）点及YZ（圆直）点的纵坐标。

4.2 管道安装

在管道安装前，要编制详细的技术交底，在交底中明确安装工艺，安装过程中的安全质量注意事项，并对所有管道安装人员进行业务培训，培训合格后才能上岗作业。

在绑扎普通钢筋时，提前大致确定管道位置，适当地移动普通钢筋，以利于预留管道的安装施工。根据现场的施工条件，确定钢绞线的穿束方向，使镀锌波纹管的螺旋方向与钢绞线的穿束方向相反。波纹管的切断采用电动无齿锯进行切割，切割完成后，将不足1/2螺距宽度的尖锐钢带剪掉，再用钢锉将端头打磨，尤其是向内径方向的毛刺必须清除干净，防止在穿束过程中钢绞线的端部将波纹管纵向撕开。

4.2.1 管道安装前检查

金属波纹管安装前，发现管壁生锈、弯曲、局部障碍等可能影响预应力筋穿束缺陷时，应及时调整或截除不用。管壁上个别小的孔洞，在安装前用胶带进行包裹缠紧，确保不会漏进水泥浆。最好的方法是根据预应力预留管道的安装进度，提前两到三天生产本节段使用的金属波纹管。

橡胶抽拔管安装前，要详细检查抽拔管的外观，是否有划痕或电弧焊烧伤，两端的内置套筒螺丝扣是否有效、内置套筒是否脱落。如果有上述情况出现，马上进行修补，修补完毕后再进行抗拉及充气（水）试验，试验合格方可投入使用。

4.2.2 管道安装

预应力管道按根据实际确定的直径、设计数量、设计位置精心施工，定位钢管箍间距除符合设计要求外，定位钢管箍间距：对金属波纹管道不大于0.6m；对橡胶抽拔管不大于0.5m，对曲线管道及位于砼下料口附近的管道不大于0.4m，在管道的ZY点、QZ点及YZ点及管道接头处必须设置定位钢管箍。定位钢管箍为壁厚3mm、长度为40mm的镀锌钢管制成。定位钢管箍必须与梁体主钢筋焊接牢固，与定位钢管箍相焊接的钢筋必须有保护层垫块，上下（左右）层钢筋网间的箍筋采用焊接，以确保管道在砼浇筑和振捣过程中不弯沉、不上浮、不旁移。普通钢筋与管道相冲突时，普通钢筋位置适当偏移，必须确保管道顺直。定位钢管箍如下图：伤及其他的损伤，尤其是管道的接头、压浆孔、排气（水）孔、封端模板处的位置，是不是连接、封堵完好，满足要求。同时也要检查孔道内是否有杂物。检查完毕，将金属波纹管内穿入比管道内径小5mm的高强尼龙管作内衬管，内衬管两端伸出模板长度不小于1.5m。

橡胶抽拔管安装完毕后，在砼浇筑前，先将一端固定，对抽拔管进行拉拔，使胶管绷紧（判定标准为：曲线段：曲线内侧胶管完全贴在定位钢管箍的内壁上；直线段：胶管处于悬浮状态），防止胶管在自重作用下产生垂直弯曲，然后再将施加拉力端临时锁定，防止胶管在砼浇筑过程中下垂。

4.2.4 橡胶抽拔管的抽拔

胶管采用机械抽拔，抽拔时设导向托架，使抽拔方向与孔道轴线重合，做到平稳妥当，防止构件产生裂纹。胶管在抽拔前，将使用钢筋固定的约束解除，并对约束钢筋接长至满足下一节段施工的要求，并将管内的压力水（气）排出，再用真空吸气机对胶管内腔施以0.1～0.2Mpa的真空负压，使胶管在负压作用下外径缩小，便于抽拔作业。

抽拔制孔管的顺序应先下后上、先曲后直，分层浇筑的砼应根据各层砼的凝固情况确定抽拔顺序与时间。

采用抽拔管成孔时，抽拔管时的砼强度，根据以往的施工经验，试抽拔胶管的时间：一般以砼抗压强度达到0.4～0.8Mpa为宜，抽拔时不应损伤砼；也可按下式计算：H=100/T〔式中：H—砼浇筑完毕到试抽拔胶管的时间（h）；T—现浇梁体所处的环境温度（℃）〕

5 砼浇筑完毕后的检查与清孔

5.1 初步清孔

梁体砼端头模板拆除后（或橡胶抽拔管抽出后），先清除孔道内看得见杂物，利用排水孔排除积水，再利用管道接头套管箍（钢绞线束喇叭口）对预应力管道用压力水冲洗并用高压风吹干。

5.2 深度清孔

用比预应力钢绞线束直径大10mm的实心尼龙制成的清孔器（弹头型壳帽形，其中圆锥部分长度为100mm，圆柱部分长度为200mm，可用尼龙管内灌满砼制成）进行清孔，清孔的方向与将来穿束的方向相同。如果清孔过程中发生障碍，及时判定堵孔的原因与位置，立即予以处理。

5.3 检查串孔或漏气

清孔工作完成后，关闭排气（水）孔及注浆孔，在管道接头套管箍（钢绞线束喇叭口）先连接一个三通管，三通管的另两个接口分别接压力表与空压机；在管道的另一端同样在接头套管箍（钢绞线束喇叭口）也连接一个三通管，三通管的另两个接口分别接与进气端相同规格的压力表与排气阀门。当进气端吹入高压气体一段时间后，进气端的压力表数值与另一端的压力表数值相同或基本接近时，说明管道没有串孔或漏气；如果进气端压力表数值大于另一端的压力表数值，说明管道存在串孔或漏气，这种情况下先检查相邻的管道两侧的压力表数值是否有升高，压力表数值有升高的，说明此管道与正在注入高压气体的管道有串孔。有串孔的情况发生，做好详细记录，当注浆时，串孔的管道要同时注浆。管道串孔检查完成后，

打开排气（水）孔，保证管道内空气畅通无积水。

6 预应力钢绞线穿束

6.1 钢绞线编束

预应力钢绞线下料后通过“梳板”逐根排列，梳理顺直，并利工作锚将钢绞线编束。编束时保持预应力筋束顺直不扭转，严禁互相缠绕。利用张拉千斤顶与钢丝绳共同作用在距离工作锚5m以外的位置，对钢绞线束进行箍紧，使钢绞线束达到直径最小的紧密程度，再用18～22号铁丝以每隔一米左右采用单层密排螺旋线绕扎牢固，绑扎长度为20～50mm，在穿束的牵引端，绑扎长度不小于80～100mm，曲线地段需多增加几道绑扎。绑扎的铁丝尾部必须弯向钢筋束的内侧，以免影响穿束。

6.2 钢绞线穿束

预应力筋穿束采用机械进行，预应力筋束前端应扎紧并裹缠胶布或套上弹头型壳帽，以便顺利通过孔道

7 结语

通过对杭长线夏金特大桥40m+64m+40m连续梁的预应力管道制孔的实践检验，采用镀锌金属波纹管与橡胶抽拔管相结合进行预应力预留孔道的制孔技术，使插入式振捣棒的工作范围增大，使管道间的砼更加密实；采用定位钢管箍代替常规施工中定位钢筋，有效地避免了定位钢筋侵入管道内径的质量缺陷，同时，克服了金属管道接头位置刚度薄弱、容易漏浆的困难；采用接头钢管套箍对每个节段终点的预应力管道定位，解决了节段接缝处管道不对位、漏浆的难题。所以，采用镀锌金属波纹管与橡胶抽拔管相结合及钢管套箍定位进行预应力预留孔道的制孔技术，在技术上是可靠的，在施工中是可行的，具有良好的技术经济效益，应在悬臂现浇连续梁施工中广泛推广使用。

参考文献

References

[1]高速铁路设计规范（试行）TB10621-2009 J971-2009 北京：中国铁道出版社，2010

Design Specification of High Speed Railway （trial implementation） TB10621-2009 J971-2009， Beijing： China Railway Publishing