【正文】 第三章 高速鐵路混凝土橋梁施工技術(shù)從國(guó)外擁有高速鐵路的國(guó)家可以看出，高速鐵路中砼橋梁的上部結(jié)構(gòu)型式可分為以下幾類：簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁（包括連續(xù)剛構(gòu)）、拱橋和斜拉橋四大類。簡(jiǎn)支梁中其截面型式又可分為箱型、T型。簡(jiǎn)支箱梁又可分為雙線整孔箱梁和兩個(gè)并置的單線箱梁。T型梁則采用多片梁分片架設(shè)后將橫隔板和橋面聯(lián)成整體，并通過(guò)施加橫向預(yù)應(yīng)力來(lái)增加整體剛度。從國(guó)外高速鐵路橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式可以看出，混凝土上部結(jié)構(gòu)的施工方法可分為以下幾種：簡(jiǎn)支梁：整孔架設(shè)、支架上現(xiàn)澆、造橋機(jī)制梁。連續(xù)梁：懸臂灌筑、懸臂拼裝、支架上現(xiàn)澆、頂推法施工、逐孔架設(shè)法等。拱橋：支架上現(xiàn)澆、拼裝，轉(zhuǎn)體法施工等。斜拉橋：懸臂灌筑、懸臂拼裝。在這些施工方法中，有的屬于橋位施工制作，有的則是工廠制作節(jié)段（或整孔）然后工地拼裝或架設(shè)。采用哪種施工方法，需要根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式，因地制宜地加以選擇，對(duì)施工中存在體系轉(zhuǎn)換的超靜定結(jié)構(gòu)，施工單位必須按設(shè)計(jì)要求施工?？瓦\(yùn)專線的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工要求非常嚴(yán)格，施工的質(zhì)量必須符合《驗(yàn)標(biāo)》與《施規(guī)》要求，嚴(yán)格施工與科學(xué)管理并重。對(duì)施工質(zhì)量、外形外觀、尺寸精度、預(yù)制梁檢驗(yàn)等提出比一般鐵路橋梁更為嚴(yán)格的要求。通過(guò)全面貫徹，使全線橋梁的施工質(zhì)量得到嚴(yán)格控制。對(duì)大跨徑的橋梁更應(yīng)該精細(xì)施工，做好施工控制工作。高速鐵路墩臺(tái)施工與普通鐵路橋梁基本相同，本書(shū)不作詳細(xì)介紹。第一節(jié) 概述1．重新認(rèn)識(shí)先張梁客運(yùn)專線的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁數(shù)量大，梁體重，對(duì)工程質(zhì)量與精度要求嚴(yán)格。普通鐵路橋梁的施工方法和經(jīng)驗(yàn)有些已經(jīng)不再適用。國(guó)外高速鐵路的常用跨度箱型梁的制造基本上都采用工廠集中預(yù)制，生產(chǎn)工藝采取先張法施工工藝、混凝土養(yǎng)生實(shí)行壓力高溫養(yǎng)生工藝，縮短了生產(chǎn)周期，減少了臺(tái)位占有時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，有效降低了生產(chǎn)成本。先張法現(xiàn)場(chǎng)制梁具有下列優(yōu)點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力孔道設(shè)置、孔道壓漿和梁體封端工序大大減少；工序相對(duì)減少，生產(chǎn)周期短：由于張拉使用工具錨，大大節(jié)約了錨具成本；不需設(shè)置預(yù)應(yīng)力孔道，避免了孔道摩阻所產(chǎn)生的應(yīng)力損失，節(jié)約材料成本；不需存梁場(chǎng)，大大減少占地。由于預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間緊密結(jié)合，先張梁的耐久性要優(yōu)于后張梁。在今后的施工中我們應(yīng)順應(yīng)世界鐵路橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，深入研究先張法向中、大跨度和大型橋梁方面的發(fā)展問(wèn)題，包括制梁設(shè)備、生產(chǎn)工藝、制梁技術(shù)和質(zhì)量控制體系等方面的探討和研究。2．簡(jiǎn)支梁制作與架設(shè)從以前施工的方法上，簡(jiǎn)支梁多數(shù)采用預(yù)制架設(shè)的方法，架設(shè)時(shí)如梁體的重量過(guò)大，可以用分塊然后結(jié)合的方法施工：肋式橋一般是在橋梁縱向分塊以減輕架梁重量的；節(jié)段預(yù)制然后拼裝是在橋梁橫向分塊的；鋼－混凝土結(jié)合梁是在水平方向分塊的例子。據(jù)有關(guān)資料介紹，京滬高速鐵路與秦沈客運(yùn)專線的橋跨、梁型布設(shè)基本相同，箱型砼梁最大跨度為40米，T型砼梁最大跨度為32米，同跨度砼梁梁高相同，全線線路均為雙線線路，不同處在于京滬線的設(shè)計(jì)時(shí)速高于秦沈線，，京滬線梁片重量略大于秦沈線，；；，此外，采用T梁時(shí)，京滬線設(shè)計(jì)為5片并置。，秦沈線設(shè)計(jì)為4片并置，32米T梁梁重為143噸（以上重量均為架梁施工時(shí)的梁片重量）。因此，不論采用架橋機(jī)還是造橋機(jī)，基本方針都很明確，即立足秦沈、展望京滬。鑒于高速鐵路橋梁的特點(diǎn)，京滬高速鐵路簡(jiǎn)支梁橋采用雙線整孔箱梁、雙線并置單箱梁及多片Ｔ梁并置三種形式。三種類型的簡(jiǎn)支梁架設(shè)、制造的方法目前有三種：滿鋪支架、架橋機(jī)、造橋機(jī)。3．連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋施工方法可以使用的施工方法較多，比如膺架法、懸臂澆注（拼裝）法、頂推法、逐孔架設(shè)法等。懸臂澆注法比較適合大跨連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋的施工，其它的施工方法比較適合修建中等跨度的連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋。4．拱橋施工方法施工方法分為有支架施工和無(wú)支架施工兩類。拱圈的無(wú)支架施工有塔架法、勁性骨架法、懸臂澆注法、轉(zhuǎn)體施工法等。5．斜拉橋施工方法施工方法多為懸臂澆注法、轉(zhuǎn)體施工法等。第二節(jié) 膺架法橋位制梁 簡(jiǎn)支梁的橋位制梁一般是在無(wú)法進(jìn)行“工廠集中預(yù)制，架橋機(jī)架設(shè)”時(shí)采用的，一般是受到制梁規(guī)模和運(yùn)輸困難的限制。其它較大跨度橋梁根據(jù)施工方法也可以集中預(yù)制的方法，但是由于受目前的監(jiān)控手段限制，多為橋位制梁的方法。在《施規(guī)》中列出的橋位制梁方法有7種，包括：膺架法、連續(xù)梁及連續(xù)剛構(gòu)的懸臂澆筑、移動(dòng)支架懸臂拼裝、連續(xù)梁頂推、先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁施工、移動(dòng)模架造橋機(jī)制梁、移動(dòng)支架造橋機(jī)制架梁，這些施工方法在施工普通的鐵路橋梁和公路及城市橋梁中都是主要的施工方法，用到客運(yùn)專線上后，應(yīng)該根據(jù)客運(yùn)專線橋梁要求制梁精度高的要求嚴(yán)格施工。膺架法是一種比較簡(jiǎn)單可靠的施工方法，一般適用于地基條件較好，跨越旱地或淺水河流且橋墩高度較低的簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)梁。應(yīng)該特別注意以下幾個(gè)方面：①膺架應(yīng)該選用鋼結(jié)構(gòu)，其承載力和穩(wěn)定性必須進(jìn)行檢算。膺架設(shè)計(jì)檢算應(yīng)考慮以下荷載：梁體、模板、膺架的重量；施工荷載；風(fēng)荷載；冬季施工還應(yīng)考慮雪荷載和保溫養(yǎng)護(hù)設(shè)施荷載；水中施工還應(yīng)考慮流水側(cè)壓力。②線型要求。膺架法施工應(yīng)根據(jù)檢算的變形量，預(yù)留適當(dāng)?shù)某谅淞亢褪┕ゎA(yù)拱度，確保梁體線型符合設(shè)計(jì)要求。膺架宜采用等載預(yù)壓消除部分變形，觀測(cè)沉落量。地基沉降、膺架桿件間的接縫等不可恢復(fù)的變形都可以經(jīng)過(guò)預(yù)壓消除，彈性變形可以觀測(cè)到。盡量減少混凝土的徐變變形，如果混凝土收縮及溫度變化影響梁體（如曲線梁）或拱圈混凝土的變形時(shí)，需要計(jì)算這種影響。③簡(jiǎn)支梁采用膺架法施工時(shí)，可根據(jù)地形條件，選擇原位澆筑、高位澆筑或旁位澆筑。當(dāng)選用高位或旁位澆筑的膺架，應(yīng)根據(jù)梁體在張拉及落梁過(guò)程中，膺架承受荷載的不同，分別對(duì)膺架結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢算。④懸臂梁和連續(xù)梁采用膺架法施工時(shí)，由于橋墩為剛性支點(diǎn)，橋跨下的支架為彈性支撐，在澆注時(shí)支架會(huì)產(chǎn)生不均勻的沉降，因此澆注混凝土?xí)r應(yīng)該從跨中向兩端橋墩臺(tái)進(jìn)行。同時(shí)其相鄰跨也從跨中向兩端墩臺(tái)進(jìn)行，在橋墩處設(shè)置接縫，待支架沉降穩(wěn)定后，再澆注墩頂處梁的接縫混凝土。～10m，兩端用模板間隔，并留出分布加強(qiáng)鋼筋通過(guò)的孔洞。⑤梁底模及膺架卸載順序，嚴(yán)格按照從梁體撓度最大處膺架節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，逐步卸落相鄰節(jié)點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到一定卸落量后，膺架方可脫落梁體。第三節(jié) 懸臂施工法一、概述懸臂施工是在已建橋墩頂部，沿橋梁跨徑方向，對(duì)稱逐段施工的方法，所以也稱為分段施工法。每延伸一段，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后施加預(yù)應(yīng)力與已成部分形成整體。懸臂對(duì)稱施工根據(jù)施工方法的不同可分為懸臂澆筑和懸臂拼裝兩類。懸臂澆筑是在橋墩兩側(cè)利用掛籃，對(duì)稱澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到張拉強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力筋，而后移動(dòng)掛籃繼續(xù)下一段的懸臂澆筑。懸臂拼裝是利用吊機(jī)將預(yù)制塊在橋墩兩側(cè)對(duì)稱吊裝，張拉預(yù)應(yīng)力筋后使懸臂不斷接長(zhǎng)。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來(lái)講，懸臂施工時(shí)墩和梁鉸接，不能承受施工荷載產(chǎn)生的不平衡彎矩，因此，施工過(guò)程中墩和梁應(yīng)臨時(shí)固結(jié)，以承受施工荷載產(chǎn)生的不對(duì)稱負(fù)彎矩，待懸臂施工至少一端合攏后恢復(fù)原狀態(tài)。懸臂施工時(shí)，結(jié)構(gòu)呈T形剛架，待合攏后形成連續(xù)梁，因此采用懸臂施工時(shí)，在施工過(guò)程中存在體系轉(zhuǎn)換。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用這種方法時(shí)，應(yīng)考慮由于體系轉(zhuǎn)換及其它因素引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力及施工過(guò)程的應(yīng)力狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整預(yù)應(yīng)力以適應(yīng)這一轉(zhuǎn)換，同時(shí)，為使結(jié)構(gòu)施工受力與運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的受力相吻合，懸臂施工的連續(xù)梁橋常選用變截面。懸臂施工法最大的優(yōu)點(diǎn)是施工不受季節(jié)、河道水位的影響，不影響橋下通航，不需大量的支架和臨時(shí)設(shè)備，因此這種施工方法在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用。懸臂施工方法是大跨連續(xù)梁橋主要施工方法，其中懸臂澆筑法更具有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。(一)懸臂拼裝法懸臂拼裝法利用移動(dòng)式懸拼吊機(jī)將預(yù)制梁段起吊至橋位，然后采用環(huán)氧樹(shù)脂膠及鋼絲束預(yù)施應(yīng)力連接成整體。采用逐段拼裝，一個(gè)節(jié)段張拉錨固后，再拼裝下一節(jié)段。懸臂拼裝的分段，主要決定于懸拼吊機(jī)的起重能力，一般節(jié)段長(zhǎng)2～5m。節(jié)段過(guò)長(zhǎng)則自重大，需要懸拼吊機(jī)起重能力大，節(jié)段過(guò)短則拼裝接縫多，工期也延長(zhǎng)。一般在懸臂根部，因截面積較大，節(jié)段長(zhǎng)度采用較短，以后向端部逐漸增長(zhǎng)。(二)懸臂澆筑法懸臂澆筑采用移動(dòng)式掛籃作為主要施工設(shè)備，以橋墩為中心，對(duì)稱向兩岸利用掛籃逐段澆筑梁段混凝土，待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力束，再移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下一節(jié)段的施工。懸臂澆筑每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)度一般2～5m，節(jié)段過(guò)長(zhǎng)，將增加混凝土自重及掛籃結(jié)構(gòu)重力，而且要增加平衡重及掛籃后錨設(shè)施；節(jié)段過(guò)短，影響施工進(jìn)度。所以施工時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)備情況及工期，選擇合適的節(jié)段長(zhǎng)度。(三)懸臂澆筑法與懸臂拼裝法的比較1．施工進(jìn)度方面利用掛籃進(jìn)行懸臂澆筑時(shí)，混凝土中加入早強(qiáng)劑，每個(gè)節(jié)段施工周期通常5～7天。懸臂拼裝施工時(shí)，預(yù)制節(jié)段可以在進(jìn)行橋梁下部結(jié)構(gòu)的同時(shí)進(jìn)行，拼裝時(shí)僅占用吊裝定位、環(huán)氧膠粘貼和穿束張拉等工序。一個(gè)節(jié)段拼裝時(shí)間僅1～。所以從施工進(jìn)度方面比較，懸臂拼裝速度比懸臂澆筑要快得多，懸臂拼裝適合于快速施工。2．結(jié)構(gòu)整體性方面采用懸臂澆筑法施工時(shí)，因梁體鋼筋采用焊接相連，已建梁體表面混凝土鑿毛等處理，結(jié)構(gòu)整體性較好。懸臂拼裝法施工時(shí)，塊件在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，塊件本身質(zhì)量較易保證，但組拼時(shí)采用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘接，預(yù)應(yīng)力束在預(yù)留孔道中穿束張拉連接，比起懸臂澆筑法來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)整體性要差一些。3．施工變形控制懸臂澆筑法施工時(shí)，施工變形易控制，可采用計(jì)算機(jī)程序控制，逐段進(jìn)行底模標(biāo)高的調(diào)整。上采用懸臂澆筑法施工，中間合攏誤差可以達(dá)到很高的控制精度。懸臂拼裝法施工時(shí)，施工變形控制難度較大，需從施工中摸索控制辦法，以達(dá)到合攏精度要求。4．施工適應(yīng)性懸臂澆筑施工時(shí)，遇冬季寒冷氣候施工，混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)難度較大，所以受地域季節(jié)條件影響，但不受橋下地形、水文或建筑物影響。懸臂拼裝施工時(shí)，由于節(jié)段塊件在預(yù)制場(chǎng)瑣制，養(yǎng)生條件較好，拼裝時(shí)采用環(huán)氧樹(shù)脂膠接縫，也有在零下15℃施工成功的實(shí)例。如采用干接縫則不受低溫影響。但懸臂拼裝時(shí)，一般從橋下運(yùn)輸節(jié)段，再由懸拼吊機(jī)吊起就位，所以對(duì)橋下地形及水文等情況有一定要求。5．起重能力要求懸臂澆筑法施工時(shí)，懸澆起重能力要求不高，僅起吊鋼筋骨架及混凝土。懸臂拼裝法施工時(shí)，需起吊節(jié)段塊件，所以要求懸拼吊機(jī)起吊能力較大。懸拼吊機(jī)一般采用貝雷桁架或萬(wàn)能桿件拼裝。從上面幾點(diǎn)分析，可以看出懸臂澆筑法具有結(jié)構(gòu)整體性好，可以不受橋下地形條件限制，優(yōu)越性較明顯，所以大部分大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁采用懸臂澆筑法施工。下面介紹以上兩種施工方法的特點(diǎn)。二、懸臂澆筑1. 用掛籃懸臂澆筑施工用掛籃懸臂澆筑施工又稱為迪維達(dá)克施工法，這種施工方法一般將梁每2～5m分成一個(gè)節(jié)段，以掛籃為施工機(jī)具進(jìn)行懸臂對(duì)稱施工。掛籃的結(jié)構(gòu)型式很多，圖3－1給出了掛籃的一般構(gòu)造，它由底模架懸吊系統(tǒng)承重結(jié)構(gòu)行走系統(tǒng)平衡重7及錨固系統(tǒng)工作平臺(tái)9等部分組成，承重梁是掛籃的主要受力構(gòu)件，可以由型鋼或制式器材焊接組拼而成，它承受施工設(shè)備和新澆節(jié)段混凝土的全部重量，并通過(guò)支點(diǎn)和錨固裝置將荷載傳到已施工完成的梁身上。掛籃的行走系統(tǒng)可用軌道或聚四氟乙烯滑板，牽引動(dòng)力一般用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，它包括前牽引裝置和尾索保護(hù)裝置。為保證澆筑混凝土?xí)r掛藍(lán)有足夠傾覆穩(wěn)定性，往往在掛籃的尾部設(shè)置后錨固，一般通過(guò)預(yù)理在梁肋內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力筋實(shí)現(xiàn)，當(dāng)后錨能力不夠時(shí)，也可采用尾部壓重等措施。圖3－1 掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖掛籃的主要功能是支撐模板，承受新澆混凝土重量，由工作平臺(tái)提供張拉、灌漿的場(chǎng)地，調(diào)整標(biāo)高。因此掛籃不僅要求有足夠的強(qiáng)度保證，還要有足夠的剛度及穩(wěn)定性，自重輕，便于裝拆，移動(dòng)靈活，便于調(diào)整標(biāo)高等。2. 掛籃種類掛籃是懸臂灌筑混凝土施工的主要施工設(shè)備，它是一個(gè)能沿軌道走行的活動(dòng)腳手架。掛籃的結(jié)構(gòu)型式很多，變化發(fā)展也很快。按結(jié)構(gòu)形式分掛籃有：型鋼式、桁架式、斜拉式、牽索式和混合式等。按抗傾覆平衡方式的不同掛籃有：壓重式、錨固式和半壓重半錨固式等；按其走行方式的不同又可分為滾動(dòng)式、滑動(dòng)式和組合式等。不同的橋跨、橋型可選用不同型式的掛籃。圖3－2 桁架式掛籃掛籃通常都有以下幾部分組成：承重梁、懸吊模板、錨固裝置、走行系統(tǒng)和工作平臺(tái)。承重梁（上部懸臂吊架）是掛籃的主要受力構(gòu)件，它支承于已灌筑梁段的頂面。如果用鋼板梁、工字鋼做承重梁，則就是型鋼式掛籃。型鋼式掛籃用鋼量大、笨重，現(xiàn)已較少采用。若用萬(wàn)能桿件或其它桿件組成構(gòu)架式或弓弦式掛籃，則為桁架式掛籃（圖3－2）。將型鋼或桁架與斜拉桿（帶）、預(yù)應(yīng)力筋（束）結(jié)合起來(lái)，又可組成各種式樣的斜拉式（圖3－3）或混合式掛籃。在斜拉橋的施工中，利用斜拉主索牽掛掛籃的又稱為牽索式掛籃，這種掛籃的承重梁不再支承在已灌梁段頂面，而是懸掛在已成梁段的下面，這是其最大的特點(diǎn)。承重梁承受施工設(shè)備和新灌筑節(jié)段混凝土的全部重量，并通過(guò)支點(diǎn)和錨固裝置傳到已施工完畢的梁體上。掛籃的下部為工作平臺(tái)，用于架設(shè)模板、安裝鋼筋和張拉預(yù)應(yīng)力束等工作。當(dāng)一個(gè)節(jié)段全部施工完畢后，掛籃可通過(guò)走行系統(tǒng)向前移動(dòng)。走行系統(tǒng)可為軌道輪或聚四氟乙烯滑板裝置，由電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引。圖3－2為用萬(wàn)能桿件組拼成的掛籃，吊架長(zhǎng)20m，高2m，在后端節(jié)點(diǎn)處設(shè)有后錨桿及平衡重，中間下弦節(jié)點(diǎn)設(shè)有走行輪，這種裝置用橇棍即可移動(dòng)，且走行平穩(wěn)，方向和速度都易控制。模板和梁段混凝土重量則通過(guò)底模平臺(tái)、后吊桿及前吊桿再通過(guò)吊架，分別傳到己成梁段上。這套掛籃設(shè)備的缺點(diǎn)是笨重、用鋼量大、安裝費(fèi)時(shí)，但利用萬(wàn)能桿件是其特點(diǎn)之一，且剛度較大。掛籃的重量系數(shù)（掛籃自重／承重量），是衡量掛籃技術(shù)的主要指標(biāo)之一，重量系數(shù)大，不僅要多用鋼材，增加施工難度，而且還直接影響到橋梁截面的設(shè)計(jì)。，很不經(jīng)濟(jì)。圖3－3 斜拉式掛籃圖3－3 斜拉式掛籃圖3－3是斜拉式掛籃，由型鋼加工而成，具有加工簡(jiǎn)單，組裝方便等優(yōu)點(diǎn)，外模架支承在底模上，可和掛籃一起移動(dòng)。內(nèi)模是采用大面積懸吊式鋼模和組合鋼模結(jié)合式結(jié)構(gòu)，走行時(shí)在箱梁底板上鋪設(shè)有軌滑道，用小平車拖拉前進(jìn)。掛籃通過(guò)由槽鋼組成的軌道和走行裝置移動(dòng)，走行時(shí)無(wú)需壓重，而且主梁、底模及外模能同步走行，這種形式的掛籃，門架拉桿可采用斜拉鋼束?！D3－4 弓弦式掛籃圖3－32 弓弦式掛籃（a）掛籃側(cè)面 （b）掛籃正面圖3－4為弓弦式掛籃，由弓弦桁架、前吊桿、后錨桿、提升系統(tǒng)、走行系統(tǒng)和模板等組成。掛籃桁架設(shè)計(jì)成弓弦式桁架，弧桿（上弦）全為拉桿，腹桿全為壓桿。桁架共三