高速铁路箱梁预制及安装技术

一、技术介绍

1梁场选址规划建设实施效果分析

梁场的规划设计与施工是否科学合理直接关系到整个高速铁路施工质量的优劣。所以客运专线梁场的规划设计与施工意义重大。科学合理地规划和设计梁场，不仅直接关系到梁场的建设费用，还对桥梁施工质量、施工进度、节约成本和提高效率都起着决定性的作用。制梁场地的选择主要根据铺架计划而定，同时要考虑交通状况、材料来源、地形地貌、地质情况等因素。本着“因地制宜、节约资金、降低成本、确保安全和质量”的原则，统筹规划。根据梁场合理的覆盖范围。

1.1箱梁预制场的选址和规划布局及制梁台座设置分析： 1.1.1箱梁预制场的选址和规划布局

（1）箱梁预制场的位置应尽量与既有公路或施工便道相连，利于大型制梁设备和大量制梁材料运输进场。考虑防洪排涝，确保雨季施工安全。

（1）场地高程确定：在铁路正线路基工点附件布置梁场应尽量使梁场场地高程与路基相同，以减少制梁场土石方和运梁便道工程。若高差太大，则按照运梁车的最大爬坡能力（一般纵向为5%，横向为4%，建议按3%考虑）。宜选择减少土石方开挖工程量，同时为减少大型设备的安全管控风险，若条件允许，不宜采用高墩提梁机提梁上桥架设方案。山区铁路可以利用线路附近取土后的场地设置，或结合线路纵断面选择在填挖平衡的地点。

（2）尽量选择在地质条件较好的地点，以减少制存梁台座地基处理的工程量。所以选择地址条件好的地点对降低梁场的造价十分有效。还需要考虑防洪、排涝及环保等因素。

（3）减少临时用地，尽量利用永久征地。制梁场的位置要在满足制梁工期和存梁的前提下，少占用耕地，减少拆迁量，应尽量利用红线以内区域设置梁场。在条件允许的情况下，借用车站位置或路基位置设置制梁场也是一个不错的选择。

（4）桥群集中地段设置梁场。应全面考虑桥跨与梁型布置、工期、运架梁速度、地质状况及桥跨两端路基工程等因素进行梁场选址，一般选择在桥群重心或两端附近。

（5）运梁距离较短。较短的运输距离可确保箱梁运输安全，提高架梁的施工进度，降低运输费用，因此运距越短越合理。极端情况下，采用龙门吊机直接提梁上桥装车，可彻底省去运梁便道费用。

1.1.2制梁台座设置分析

箱梁预制场台座数量一般根据制梁生产工艺要求、施工水平确定的每孔梁占用的制梁台座时间及架梁进度确定。按照《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》要求，根据架梁工期倒排，考虑主要工序用时（架桥机过路基平均1天、32/24m变跨平均1天、架桥机调头15天，架桥机过隧道平均7天），计算架梁开始时间，根据箱梁出场工序用时，考虑各工序间衔接时间、质量检查时间及熟练程度等现场情况，分析推算每月生产能力，确定制、存梁台座数量等关键参数。

1.2箱梁预制施工工艺流程分析 1.2.1模板配套组装整拼

箱梁模板由底模、侧模、内模及端模共四大部分组成。按梁体结构、跨度、梁场布置对预制箱梁模板进行总体结构设计、模板整体受力分析，模拟内模运动轨迹对模板脱模机构进行设计。内模整体结构、连接件、内模支撑系统、液压系统、脱模机构、轨道系统以及内模分节设计，确保箱梁预制后可整体或分段从梁端拖出。

由于梁体的外形尺寸要求较严，为保证精度和质量要求，在模板总体设计上做成侧模纵横向不动，只绕铰轴转动的方式；底模固定不动；内模整体安装、整体脱模。箱梁模型采用端模包侧模，侧模包底模结构形式。端模与侧模间用双面防水胶条密封、螺栓联接，侧模与内模间在通风孔位置用螺栓固定，内模用紧固螺栓固结在底模基础上。预制箱梁模板具有精度高、结构简单、整体缩放自如、脱模容易、操作简单，待预制混凝土达到脱模强度后将内模拖拉出已预制成型的箱梁内腔，操作人员安装及调试方便，劳动强度低，生产效率高。

1.2.2钢筋整体绑扎

箱梁钢筋整体绑扎主要是先将梁体底腹板钢筋绑扎完成，再通过临时支撑将顶板钢筋与底腹板钢筋在绑扎胎具上连成整体，形成完整的钢筋骨架，钢筋骨架吊装采用专门制作的吊架，吊架具有足够的强度和刚度，以保证在吊运过程中不会发生变形及扭曲。利用龙门吊将绑扎好的整体钢筋骨架吊至制梁台位。相对于分体绑扎，箱梁钢筋的整体绑扎、吊装有利于保证钢筋绑扎质量，减少钢筋骨架变形，减少台座占用时间，提高模板使用效率，加快施工进度，并减少场地占用面积，节约施工生产成本。

1.2.3箱梁混凝土浇筑控制

高性能混凝土配合比选定是保证箱梁施工质量的关键。采用混凝土灌车场内运输，HBT80型混凝土输送泵配合布料机浇筑入模，插入式振捣器振捣为主，配合附着式振动器振捣振捣为辅，浇筑时采用水平分层、斜向分段，先浇筑底板、再浇筑腹板和顶板，一次浇筑成型的施工工艺，顶面采用高频提浆整平机处理后人工抹面。养护采用棚罩法蒸汽保温养护，混凝土芯部温度控制在60℃以内，通过热电偶温度传感器采集养护罩内部和梁体砼芯部的温度数据，调整蒸汽流量控制温度。

1.2.4钢绞线张拉与真空辅助压浆工艺

预制梁张拉按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行。

预张拉：预制箱梁预张拉在制梁台座上进行。当混凝土强度达到设计值的60%后，拆除端模，松开内模和外模紧固件，同时清除管道内的杂物和积水，进行预张拉。预张拉能有效的控制混凝土预制梁的早期裂纹。

初张拉：当梁体混凝土强度达到设计值的80%后，按照设计要求对梁体进行初张拉。初张拉在预制台座上进行，初张拉结束并拆除内外模板后，方可将梁体移出台座。

终张拉：当梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值且混凝土龄期大于10天时，进行终张拉。终张拉结束且存梁期达到30d时，由质检人员对梁体进行上拱度测量。实测上拱值不宜大于1.05倍的设计计算值。

终张拉结束后，在48h内进行管道真空压浆。水泥浆自搅拌结束至压入管道的间隔时间，不得超过40min，管道压浆应控制在正温下施工，并应保持无积水无结冰现象。压浆时及压浆后3天内，梁体及环境温度不得低于5℃。冬季压浆时要采取保温措施，并掺加防冻剂。

封锚混凝土采用无收缩混凝土，抗压强度不应低于设计要求。浇注梁体封

锚混凝土之前，应先检查锚垫板表面无粘浆和锚环外面上部孔无漏浆的管道后，才允许浇注封锚混凝土。为保证与梁体混凝土接合良好，应将灰浆铲除干净，并对锚圈与锚垫板之间的交接缝进行防水处理，同将混凝土表面凿毛，并放置钢筋网片。

1.3箱梁运输与架设施工

箱梁架设施工是确保工期的关键，采用轮胎式搬梁机搬梁、装车，运梁车通过路基和桥梁运输，大吨位架桥机架设的施工方案，投入运、架梁设备1套（900t轮胎式运梁车、900t架桥机各1台）。梁体架设顺序依据指导性施组工期安排进行。运架设备必须有安装资质队伍并报专项安装方案后方可安装，同时须通过型式试验合格后方可使用。使用前在运行线路上试运行，确保安全。架桥机必须具有架设32m及一下跨度的双线箱梁的能力，并且能够在不同跨径之间变化，为满足桥群的架设，架桥机应能够顺利进行首跨和最后一跨的架设，能够方便的进行桥间转移。根据架桥机工作需要，分为架梁、过孔、变跨、架设首末跨和桥间转移等工况。

二、技术指标

2.1箱梁施工工艺技术指标

2.1.1模板施工技术指标

模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，能保证梁体各部形状、尺寸及预埋件位置准确。模板安装的允许偏差应满足规范要求。施工前，对主要受力构件进行力学检算，以确保施工安全。施工过程中根据设计要求及制梁的实际情况设置预留压缩量和反拱。

模板安装后应符合下列技术要求： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项 目 模板总长 底模板宽 底模板中心线与设计位置偏差 桥面板中心线与设计位置偏差 底模平整度 桥面板宽 腹板厚度 底板厚度 顶板厚度 底板反拱度 设计尺寸（mm） ±10 0、+5 ≤2 ≤10 ≤2mm/m ±10 0、+10 0、+10 0、+10 +1，-1（梁端） +2，-2 (其他) 允许偏差（mm ） 尺量检查 尺量检查 尺量检查 尺量检查 1m靠尺和塞尺检查 尺量检查 尺量检查 尺量检查 尺量检查 水准仪 模板拆除要求 当梁体混凝土强度达到设计强度的60%以上，梁体混凝土芯部与表面、箱内

与箱外、表层与环境温差均不大于15℃，且能保证梁体棱角完整时可以拆模。但气温急剧变化时不宜拆模。

2.1.2钢筋施工技术指标

钢筋加工质量应符合下列要求； 序号 项 目 允许偏差 受力钢筋顺长度方向全长的1 ±10mm 净尺寸 2 3 弯起钢筋的位置 箍筋内边距离尺寸差 ±20mm ±3mm 预应力管道定位网片采用点焊加工，其尺寸误差±2mm，其中，水平筋的尺寸是对最下一根钢筋中心而言，竖向钢筋的尺寸是对网片中心而言。网眼尺寸误差≤3mm。

梁体钢筋骨架由底腹板钢筋及顶板钢筋组成。钢筋应由铁丝绑扎牢固，除设计有特殊规定外，梁中的箍筋应与主筋垂直。箍筋的末端应向内弯曲，箍筋转角与主筋的交接点均需绑扎牢固。箍筋的接头（弯钩接头处）在梁中应沿纵向线方向交叉布置。绑扎钢筋用的铁丝要向内弯曲，不得伸向保护层内。钢筋绑扎符合下列要求 序 号 项 目 要求 距跨中4m范围≤4mm、其余≤6mm ≤15 mm ≤8mm ≤15 mm ≤15 mm +5 mm、0 1 抽拔管在任何方向与设计位置的偏差 桥面主筋间距及位置偏差（拼装后检查） 3 底板钢筋间距及位置偏差 4 箍筋间距及位置偏差 2 5 腹板箍筋的不垂直度（偏离垂直位置） 6 混凝土保护层厚度与设计值偏差 7 其它钢筋偏移量 ≤20 mm 2.1.3混凝土施工技术指标 箱梁梁体混凝土采取快速连续灌注，一次成型的方式。按要求对混凝土用水泥、骨料、掺合料、外加剂等主要原材料的产品进行试验。根据原材料料源情况和梁型特点对配合比进行选配。混凝土浇筑时间控制在6h以内，混凝土浇筑滞留时限初凝1h，间断时限终凝2h。前5盘做坍落度的测试，测定值符合理论配合比要求，坍落度要求在180~220mm，后面每50m3测定1次；检查入模含气量，控制在2.0%～4.0%之间，每50m3测定1次。模板温度控制在5～35℃之间。低温时将模板周围用帆布围住，蒸汽升温；高温时加盖遮阳棚降温或在清晨、傍晚开始浇筑，并对模板外侧进行洒水降温处理。混凝土入模温度控制在5～30℃，冬季施工时，采取对拌和用水加热、对骨料进行升温等措施；在夏季炎热时段通过加冰块降低水温来降低混凝土拌合物温度或尽可能在傍晚或晚上搅拌砼，以保证砼的入模温度。严格控制混凝土分层厚度在30cm内。

2.1.4钢绞线张拉与真空辅助压浆施工技术指标

预应力张拉分预张拉、初张拉和终张拉。张拉时两端两侧共计四个千斤顶

同时进行，并以张拉力为控制，以伸长值为校核。

在梁体混凝土同条件养护试块的抗压强度达到33.5MPa后拆除端模、松动内模，并进行预张拉，当梁体混凝土同条件养护试块的抗压强度达到43.5MPa后进行初张拉，初张拉后拆除内模、并用900t搬梁机移梁出台位。在梁体混凝土同条件养护试块的抗压强度达到53.5MPa、弹性模量达到35.5GPa、且龄期不少于10天时进行终张拉，终张拉前要先检查跨中区段有无明显可见及潜在空洞。

张拉顺序按设计要求进行张拉过程中保持钢绞线两端的伸长量差值不大于5%，控制时，两端每MPa呼应一次。千斤顶回油前计算出钢绞线实际伸长值与理论计算伸长值偏差，当偏差不超过±6%时回油结束张拉，当偏差值大于±6%时，必须查明原因后并处理合格后方能回油结束张拉；钢绞线回缩量每端不超过6mm。

预（初）张拉工艺流程：0→0.2σk（测伸长值和工具锚夹片外露量）→预（初）张拉控制应力（持荷5分钟后测伸长值和工具锚夹片外露量，）→回油至0锚固。

终张拉钢束操作流程：0→预、初张拉时的控制应力（测伸长值和工具锚夹片外露量）→σk（静停持荷5分钟）→补拉至σk（测伸长值和工具锚夹片外露量）→计算并校验总伸长量→回油到0锚固（测工作锚夹片外露量）→测即时弹性上拱度。

管道压浆采用真空辅助压浆，压浆前清理锚垫板、锚垫板上压浆嘴检查。采用干水泥浆封堵锚头，用专制PVC管及管盖封堵，管盖用螺杆拧紧。在两端锚垫板上安装压浆管、球阀和快换接头，检查并确保所装球阀能安装开启和关闭；将接在真空泵负压容器上的三向阀的上端出口用透明喉管连接到抽真空端的三通换接头上；在正式开始真空压浆前，用真空泵试抽真空，检查管道的密封性，使真空度稳定在-0.06～-0.08MPa为合格。待见出浆饱满并于排气孔排出与规定流动度相同的浆体为止。关闭出浆阀门，使压浆泵保持不小于0.5～0.6MPa压力，不少于3分钟的稳压期后，立即关闭压浆阀门与压浆机，拆卸除直接与锚垫板连接的两通阀门外的所有管道阀门完成压浆。

孔道压浆完毕，经检查无不饱满情况，浆体已凝固后，及时进行梁体封锚作业。封锚混凝土采用C50干硬性补偿收缩混凝土。封锚混凝土要加强捣固，要求混凝土密实，无蜂窝麻面，与梁端面平齐，封锚后混凝土面与梁体混凝土的错台不超过2mm。

2.2箱梁架设工艺技术指标

箱梁运架采用郑州市华中建机有限公司研制的THQ900B型过隧道架桥机和900t型运梁车、可满足32m、24m整孔双线隧道运输和箱梁的架设。THQ900B过隧道架桥机和THY900B型运梁车的设计特点，既能够满足客运专线32m、24m双线整孔箱梁的架设，以及能够适应变跨、隧道进口和出口6m桥台和曲线架设等要求。

THQ900B型过隧道架桥机主要有上部主梁、悬臂梁、下导梁、导梁吊机、支腿等部分组成，架桥机为定点起吊；下导梁高位设置，运梁车的驮梁小车可驮梁从运梁车上自行至下导梁上；下导梁辅助桥机移位过孔。梁体采用四吊点三点平衡吊装，有效地保证了梁体平衡和稳定；起升机构卷扬机尾部、中部各布置2台，起重小车分离设置，有效地降低了整机高度和小车自重；前后支腿简支支承主梁，架设工况受力明确；C型支腿结构形式的采用，满足了运梁车和梁体通过空间，外形美观、合理；主机移位过孔依靠下导梁、辅助支腿和自身吊具实现，不需别的辅助机具。架桥机末孔隧道口架梁时，桥机的前悬臂、导梁可直接进入

隧道口内；架桥机首孔隧道口架梁时，架桥机在运梁车的驮运状态可将架桥机移送至架梁工况。顺利完成首孔梁的架设。

依据THQ900B型过隧道架桥机的作业特点，设计配套的THY900B型自行式运梁车，采用成熟技术，小轮胎主梁式，隧道内运梁高度2000mm，运梁车隧道口给架桥机的喂梁高度2500mm，满足客运专线铁路32、24双线箱梁的运输。THQ900B型架桥机通过机电一化设计，采取吊梁小车定点起吊架梁，前后支腿支撑，简支架梁，一跨式导梁移位过孔等作业方式，辅助作业时间少，工人劳动强度低。架桥机吊起混凝土梁后，运梁车即可退回梁场取梁，架梁、运梁同时平行进行，作业效率高。

控制上采用了实时监控、检测设备各重要监测点，直观显示设备的运行状态；在各个动作机构上采取了互锁措施，防止误操作，确保架桥机安全作业。

各运行机构采用无级调速，大大降低了运行冲击，起升机构采用首级、末级双制动、吊点平衡系统，保证吊梁作业安全可靠，吊梁小车具有三维微动功能，方便梁体准确对位安装。

THQ900B型过隧道架桥机施工技术特点 （1）安全可靠、作业效率高

THQ900B型架桥机通过机电一化设计，采取吊梁小车定点起吊架梁，前后支腿支撑，简支架梁，一跨式导梁移位过孔等作业方式，辅助作业时间少，工人劳动强度低。

（2）机动灵活、适用范围广

THQ900B型架桥机不仅适合大桥施工，也适合中小桥施工，设置导梁，过跨作业简单、安全，可以方便地架设变跨桥梁和隧道进出口位置的架梁。

THQ900B型架桥机前支腿、辅助支腿、导梁支腿移位方便、灵活，可以满足架设32m、24m 、20m的等跨桥及变跨桥，前支腿设置折叠节，可方便的架设一座桥的第一孔和最后一孔。

（3）自重较轻、整机高度低、施工荷载小

THQ900B型架桥机采用定点起吊、一跨式简支架梁，设备自重较轻，施工荷载较小，对桥台、路基无特殊要求。

（4） 控制先进、操作方便

采用了先进成熟的实时监控技术，系统设计遵循可靠性设计原则，各子系统之间在硬件上完全独立，提高了设备施工作业的安全可靠性。

实现完全屏幕菜单操作方式，控制室集中控制，配合遥控器操作，使架梁作业安全、灵活、直观、简便、轻松。

（5）曲线桥架设方便

两台吊梁小车起升机构具有横移功能，横移定位采用电液控制技术；可以实现架设过程中梁体横向微调对位；导梁吊移小车，辅助小车亦具有横移功能，可以实现过孔移位过程中横向调整，满足在曲线上过孔要求。

（6）吊梁过程梁体稳定、平衡

两台吊梁小车分别通过钢丝绳不同的缠绕，形成四点起吊三点均衡受力，梁体吊装过程中不受扭；运行过程采用变频调速，运行稳定，无冲击。

（7）运梁车和导梁对接时，架桥机和运梁车配合可靠性强

运梁车和导梁对接后，运梁车移梁台车由架桥机提供电源、同一控制系统控制，配合动作可靠。

（8） C型支腿和后支腿受力状态转换方便

架桥机过孔过程中：C型支腿台车车轮和轨道接触受力；架桥机架梁过程中：通过油缸伸缩装置，将后支腿放下，完成后支腿的承力转换，将作用力传给混凝土梁体顶面，转换方便。

（9） 架桥机桥间转移方便

工地桥间转移作业方便灵活，既可实现架桥机自行转移，也可由运梁车驮运转移，借助梁场场地或梁场提梁机，可完成架桥机180度调头，实现反向架梁等；不需借助大型起重设备即可进行拆卸组装，迅速进行工地转移。

三、技术优势总结

通过对梁场选址的深入调查和规划方案的研究、节点工期计算、提梁前各工序时间统计、存梁台座的确定，可节约梁场临时用地面积，有效控制大型设备采购和运营费用，降低了梁场建设成本。

制梁工艺从钢筋制作、绑扎、立模、灌注、养护、拆模、初张拉等整体为流水线设计，方便施工；存梁区中移梁、存梁、提梁布局合理，满足施工要求；通过对模板拼装的尺寸控制、混凝土拌制和浇筑等工艺研讨和改善，可有效预防外形尺寸超标、色差等质量通病，显著改善了预制箱梁施工质量。

通过对运架设备的合理选型和对架梁工艺的研究，可确保隧道前末跨架梁、架桥机整体通过隧道、隧道出口首跨箱梁架设等复杂工况的安全施工，可操作性和施工效率有显著提高。