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文／马俊飞 中铁十一局集团桥梁有限公司 江西鹰潭 335000
随着我国社会和经济的发展，交通运输的重要性与日俱增，而桥梁工程对城市的发展起着举足轻重的作用。21世纪后，随着桥梁技术的不断进步，预应力混凝土的施工技术得到了长足的发展，并在实际生产中得到了广泛的应用。但由于环境的原因，一些施工工艺要按具体的工程情况来进行，而箱梁的预制技术覆盖面很大，所以要对其进行质量管理。本文通过一个实例，从稳定性和安全性的角度，对箱梁的预制施工技术和施工工艺进行了简单的探讨。
在选择预制场地时，要充分的结合实际工作需求。首先，为了保证设备的合理布局以及稳固性，要尽量选择地势平坦的场地，并且要具有一定的承载能力。其次，在施工过程中，需要一定量的水，所以，在选择场地时要保证有一定的水源，这是施工要满足的必要条件。另外，预制场地要具有一定的防洪抗震能力，这样能够保证施工过程顺利的进行，从而不会耽误工程的进度。在对设备进行安装时，要科学合理的对场地进行布置，这样既能够方便操作，也能够节约场地。在建设过程中，要充分的了解设备的功能，在此基础上最大限度的利用现有的资源。有些设备对承载力有着一定的要求，必要时要对地基进行加固处理。除此之外，该过程中所使用的混凝土，应该满足相关的供应要求，并且其性能也要符合标准。
某高速铁路一标段起止里程DK0+000 ～DK29+765，正线长度29.765km，其中箱梁预制架设510 孔。截面类型为单箱单室等高度简支箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。标准梁:双线梁桥面宽12.6m，防护墙内侧净宽9.0m；
单线梁桥面宽7.4m，防护墙内侧净宽4.4m；
梁长为32.6m 和24.6m，计算跨度为31.5m 和23.5m；
双线横桥向支座中心距为4.5m，单线横桥向支座中心距为2.7m；
双线梁高度为3.035m，单线梁高为2.80m。梁场占地面积146 亩，龙门吊基础、制存梁地基更换30 厘米的三七灰进行加固，主要路面采用C30 水泥混凝土加固，纵向5‰和1%水平人字坡。
3.1 预制箱梁的优点
目前，我国的桥梁建设大多还是以中跨径的项目为主，现浇箱梁因其刚度大、连续性完整等优点而得到了广泛的应用，但现浇梁施工工艺较为复杂，造价也相对较高，难以达到节约成本的要求，外部环境影响也较大。工程师希望能找到一种新的施工方式，把简支梁和连续梁的优点结合在一起，在工厂大量制造箱梁，并在工地上进行装配，这样既加快了建造进度，又省去了现浇梁的模板，这就是预制箱梁的施工方法。采用这种方法，可以加快施工速度，节省支撑费用，降低因自身荷载引起的徐变对结构系统的影响。同时，它还具备其他结构的优点，如变形小、刚度大，确保了行车平稳。与其他的箱梁工程相比，预制箱梁的结构形式有如下特征：
（1）箱梁可以在工厂预制，操作完全规范化，降低了施工场地对现浇箱梁的外部干扰，实现了内部统一的生产管理，提高了生产效率，节约了模板；
（2）工厂预制箱梁，在工地上进行桥墩的施工，也就是整个桥梁系统的同步施工，加速了实际的工程进度；
（3）减少了大量的支架，降低了成本，也降低了对外部环境的干扰；
（4）预制箱梁，从最初的预应力张拉，到混凝土的压浆、张拉的作用基本上完成，收缩徐变对预制箱梁的影响小。
3.2 预制箱梁的反拱度控制
桥体的预拱度是影响桥体成形后车辆在桥面上行驶平稳性的重要因素，然而，在预制箱梁成形工艺中，由于结构自身的总重量和静态荷载所引起的预拱度大于L/600，则必须进行预拱度的设定。对于先简支后连续体系的桥梁结构组成，其预制和施工过程主要发生了以下变化：
（1）在预制箱梁阶段，该桥梁结构是由预应力混凝土简支结构，其由预应力引起的反拱（f1）比由自重引起的下挠（f2）大；
（2）在预制箱梁布置阶段，由于徐变作用，会发生初始的弹性变形，上部拱度持续增加，而混凝土的收缩引起了预应力的损失，因此，在预拱度的设定中，必须充分考虑二者的耦合效应；
（3）在由简支梁系统过渡到连续梁系统时，会产生额外的应力（f3）；
（4）在预制箱梁架布置完毕后，在第二阶段铺装荷载下，出现了连续系统的变形（f4）；
（5）在桥梁施工完毕后，考虑到车辆、人群等活荷载情况下的箱梁的下变形（f5），并考虑到一段时期内由于收缩徐变等原因造成的变形持续增大。在计算预拱度时，必须同时考虑预应力的短期效果和预应力长期反拱之间的差异。由于预应力作用引起的竖向变形由预制箱梁简支系统本身起拱和在系统转变时由顶板相互闭合引起的垂直变形两个方面组成。在考虑荷载影响的情况时，应考虑简支系统的自重、结构变动时的邻近变形、二期铺装荷载下的变形，以及车辆、行人等动载荷下的变形。预制箱梁储存于工厂，现场施工吊装时，可能会有三只脚的受力现象，每个支架的不均匀沉降都会引起其他支架的反力，而整个预制箱梁的内部应力状况几乎没有改变，所以对预制箱梁支架的非均匀沉降必须控制在3mm 之内。
3.3 预制箱梁的徐变控制
在设计预制箱梁时，应对箱梁的徐变进行严格的控制，以保证梁的安全运行。
（1）采用高品质骨料，加入适当的混凝土外加剂，严格控制品种和品质，可生产出高品质的混凝土；
（2）根据徐变变形的实践原理，对混凝土的工作应力进行有效的控制，并按照设计要求施加预应力，不能过分张拉；
（3）提高混凝土的加载龄期，即在预应力阶段为混凝土龄期，在第二阶段为铺砌阶段；
（4）在预应力张拉过程中，混凝土的龄期要适当地延长，混凝土强度也要得到合理的保证，另外，建造充足的存梁台座，以满足预制箱梁的储存要求，且混凝土龄不少于10 天；
（5）在整个工程进度计划的范围内，对第二阶段的恒载进行适当的延长，以保证在应力作用后60 天以内完工；
（6）强化预制箱梁施工过程的管理，从拌和、运输、灌浆、养护到后期工人的操作都要进行严格的检查；
（7）在预制期间，在箱梁的上跨中部，及两侧的缆线沟槽内各安装一根M16 螺钉，以作为上拱的观测点，通过水平仪进行水平观察。在工厂的建设和储存期，每隔一周进行一次观察，而在建筑过程中，每隔两周进行一次观察。有关部门在实测资料的基础上，对预制箱梁的上拱变形进行了分析，并采用了相应的控制措施，保证了最终徐变值在标准范围内。
4.1 模板安装
预型钢模板由端模、外侧模、内模、底模和互相连接的系统构成，模板由钢制成。
（1）为了实现箱梁的线型控制，底部模型为可调整的固定型。通过调节底模钢垫片的高度，可以达到预置下挠的目的。底模由钢板与纵向钢框焊接而成，基部与基部间设有可调整的钢垫片，侧部装有橡胶条，用于密封底模和侧模。钢模板的设计制造要有足够的强度、刚度及稳定性、密封性，确保梁体各部位尺寸正确，预埋件位置准确。模板全长及跨度要考虑反拱及预留压缩量。为便于拆模及提高表面光洁度，与混凝土接触表面均匀涂脱模剂。
（2）预制梁数较多、工作量较大。为了确保模具的装配速度与质量，模具采用液压调节、支撑千斤顶支撑的移动机构，其主要由移动系统、液压调节、支撑千斤顶支撑系统、模板系统等构成。
4.2 钢筋施工及预埋件加工安装
4.2.1 钢筋绑扎
梁场设有可移动的龙门吊，横梁部分直接固定在已定型的钢筋胎具上，并在安装之前在底模上画出中心线或梁端线，并对梁体的纵向装配进行控制。梁体框架在底模位置到位后，要对其纵向中心线和底模纵轴轴线重合，若不一致，要进行局部调整，以保证钢筋骨架纵轴与下模纵轴中心线相一致。在进行调整时，要对梁的钢筋进行有效的保护。
4.2.2 预埋件的加工与安装
（1）对预埋件的中心线、预留孔的高度、位置进行严格的控制，中心线及标高线在模板或钢框架上做标记。
（2）预留孔模的加工尺寸偏差，要按设计及技术规范规定进行，不满足设计、规格要求的，坚决清除、重新制作；
预埋件选用优质材料，模板支撑牢固，避免由于模具跑偏造成的预埋件及预留孔洞位移。
（3）在浇筑混凝土前，由有关工程师及质检员对埋设部件及预留孔洞进行检验。若不合格，则再进行处理直至符合规定为止。在完成自检后，向监理工程师汇报。
4.3 橡胶抽拔管安装
预应力孔道成型是运用橡胶抽拔管，它是同绑扎钢筋骨架同时进行的。为了保障制孔位置的准确率，运用定位网进行定位、将橡胶抽拔管固定，定位网应按照设计的位置进行测量然后定位，并且同钢筋骨架要绑扎的牢固。保障管道的平稳及位置定位准确，在混凝土浇筑时，要保障抽拔管不上浮、不旁移、管道与锚具锚垫板垂直。在安设橡胶抽拔管时，要严格的按照坐标位置进行控制，线型应保持良好，胶管的接头应设置在跨中处，并且，包扎应采用白铁皮，同时套接处应使用塑料胶带缠紧，保障密封不漏浆，避免水泥浆串入橡胶抽拔管内。
4.4 混凝土浇筑与养护
混凝土运输车将混凝土直接运输到浇筑梁处，并按照要求分段、分层连续进行浇筑。底梁混凝土先浇筑，封底后再浇筑腹板和顶板。梁段底板在浇筑过程中，利用下料槽，间接灌注物料，腹板与顶板的混凝土按规定应从上向下浇筑。混凝土在振捣时，应根据现场生产状况，严格控制振捣时间、振捣强度，保障其施工质量。
（1）在浇筑之前，要做好充分的准备工作。为了避免出现漏振、欠振、过振现象，应明确工作人员的职责，并实行分区管理。
（2）在混凝土运抵工地后，对坍落度、含气量、混凝土温度进行检测。将混凝土运送至工地后，在浇筑之前，先进行二次快速搅拌，不得加入水，各项指标符合要求后方可进行浇筑。在浇筑混凝土时，模板的温度应在5～35℃之间，拌和料的入模温度应在5 ～30℃之间。
（3）混凝土的浇筑采用连续浇筑、一次成型，浇筑时间不超过6h 或不应超过混凝土的初凝时间。箱梁梁体混凝土浇筑时采用斜向分段、水平分层，按照先腹板、然后底板、再腹板、后顶板的浇筑顺序进行，各工序紧跟、整体推进、连续浇筑、一次成型方式浇筑混凝土，其工艺斜度为30°～45°之间，大小根据混凝土坍落度而定，水平分层厚度不得大于30cm，斜向分段长度8m，先后两层混凝土的间隔时间不得超过一小时。
（4）在浇筑底腹板混凝土时，出料口要控制水泥浆不能进入成孔橡胶抽拔管，应及时将滴落在内模和机翼顶板上的混凝土清理干净，避免在底部形成干灰、夹渣和麻点，对梁体外观质量造成影响。
（5）在浇筑腹板时，应注意左右方向的大致一致，避免因混凝土表层两侧的高差太大而使内模产生偏移。由于腹板较高，在浇筑时应尽可能地减小漏斗的高度，并利用管线输送的方式防止混合料的分离。目前，混凝土的振动方式以附着式振动为主，辅以插入式振动。对于密度较大的钢筋，要加强侧向振动，或者采用小直径的插入式振捣机。当采用插入式振动机时，要迅速地插入，然后慢慢地拔出。插入式振动机的运动范围不能大于它的工作半径1.5 倍。振动时，振动锤要稍微上下移动。在50-100 毫米深度以前，将搅拌机打入混凝土表面。混凝土不会沉降，也不会产生大的气泡，混凝土的表面会发生翻转，通常在20-30 秒左右，以防止产生过大的震动。防止振动器与预应力管道、钢筋、模板、预埋件等发生碰撞。定期安排人员对模板、管道、支撑预埋件进行定期检查，保证它们的位置和大小与设计要求相符。
5.1 钢筋工程
为了保证钢筋绑扎精度，梁体底腹板和顶板钢筋在绑扎胎具上整体绑扎成型，然后一次吊装入模。钢筋的骨架是由两部分构成的，分别是底腹板和顶板，要对它们进行绑扎以及吊装。在绑扎过程中，要重视钢筋交叉点、箍筋转角、以及受力钢筋交叉点的绑扎。在对箍筋弯钩接头进行布置时，要保证其交叉布置。在进行钢筋骨架的入模工作时，需要进行垫块的安装，在安装过程中要使用到扎丝，把其固定在钢筋骨架的正确位置上，保证保护层具有一定的厚度。预应力管道成型所使用的成孔工艺是抽拔橡胶管，在此过程中会使用到定位网片进行定位。在焊制定位网片时，需要在专用胎具上进行。在对定位网片进行焊接时，要保证其位置准确，保证其尺寸偏差在要求的范围内。在对钢筋骨架进行吊装时，要保证吊架有一定的刚度，这样才能够保证在吊运过程中不会出现变形的情况，在进行吊装工作时，要避免出现快速升降以及紧急制动的情况。
5.2 混凝土工程
在预制铁路箱梁时，要想保证其质量合格，那么就要控制水泥混凝土的质量，包括混凝土原材料的选择以及养护工作。在对混凝土进行配置时，要保证投入使用的原材料符合相关指标，这样才能够保证混凝土的质量。为了保证混凝土的配合比符合要求，需要保证材料的品质以及设计强度符合施工标准，在此基础上还要进行相应的调整。为了保证箱梁有较高的成型效率，要对混凝土的拌和工作进行控制，在此过程中要保证施工配合比符合相关标准和要求，在拌和过程中，要选择集中拌和的方式。另外，混凝土的浇筑和振捣工作与箱梁的质量也有很大的关系，所以在进行梁体混凝土的浇筑时，要一次性成型，在进行振捣工作时要使用相应的振动工具，要重视梁体隔墙倒角处的振捣，该部位的振捣工作如果做到位，那么能够有效的避免混凝土表面出现问题。在进行养护工作时，要重视箱梁顶板、翼缘板底面等部位的养护，洒水养护工作要及时的进行，并且要保证洒水的次数科学合理。
5.3 预应力智能施工
在对预应力进行张拉时，采用全自动智能张拉设备，并且有相应的信息化管理系统，该系统能够很好的对数据进行收集和传递，对参数进行判别，并且对进度和质量动态进行跟踪，这样能够很好的对张拉质量进行控制并加大管理力度。在此过程中，远程数据的传输依靠的是智能张拉设备，该设备具有自动平衡、同步张拉等功能。无线网络会把相关的查数据传入到铁路工程管理部门，有关部门人员可以仔细的对查结果以及张拉过程进行分析，然后对相应的参数信息进行调整。
5.4 管道压浆及封锚工程施工要点
管道压浆作业是在混凝土预应力张拉后进行的，此时需要使用真空辅助压浆工艺，并且要对压浆温度进行控制，一般情况下施工温度要大于5℃，并且还要对总体的流动性以及水泥浆质量进行把控。在进行压浆施工之前，要对管道的密封性进行测试，在此过程中要使用的钢制密封罩封锚，并且还要打开真空泵，保持一定的真空度，然后再启动压浆泵，对管道的水分以及空气进行排除，这样才能够正式开始压浆，直到排出的浆液稠度与储浆筒内的相一致，就可以停止压浆，压浆端的拆除一般是在压浆完成12 小时之后。要想做好管道压浆工作，一定要保证水泥浆只有一定的均匀性，并且在搅拌过程中要使用高速搅拌机。钢制密封罩封锚一般是使用在真空辅助压浆时，在此过程中要控制压浆过程以及压浆数量，这样才能够保证最终的压浆质量。预制箱梁预应力施工在封锚时，使用干硬性补偿收缩混凝土进行封锚，然后再经过一系列的湿润养护，就能够很好的防止裂纹的产生，从而能够保证箱梁的质量。
5.5 箱梁移运的注意事项
在对箱梁进行移运时，首先要进行试吊工作。在此过程中需要充分了解提梁机以及绳索的具体情况，确保这些设备都正常之后才能够投入使用，这样才能够避免发生安全事故，另外，还能够很好的保证工作的进度。其次，再进行起吊工作时，要保证其速度在一定范围内，实现缓慢地起吊。初次起吊时，其高度一般控制在20 厘米左右。在保证各项指标都正常的情况下，可以科学的对马力进行增加，然后再进行吊运工作。
随着社会经济的快速发展，传统的现场制梁法已无法满足铁路建设项目的需求，因此预制简支箱梁因其自身的优势而成为我国桥梁工程中应用最为广泛的一种方法。箱梁预制构件的质量保证关系到整个工程的质量，相关企业应积极开展技术交流，使施工人员准确掌握技术，提高施工质量和安全性能。
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