高速铁路峨眉制梁场箱梁施工安全质量探讨.docx
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高速铁路峨眉制梁场箱梁施工安全质量探讨
峨眉制梁场箱梁施工安全质量探讨
一、工程概况
1、工程简介及资源配置情况
峨眉制梁场设置在四川省峨眉山市符溪镇新乐村,中心位于成绵乐客专DK310+075红线右侧,占地长695米,宽215米,约230亩,承担了成绵乐客专DK292+359~DK318+400区间585片箱梁预制和架设工作。
其中:
32m梁514片,24m梁71片。
制梁区设制梁台座11个,其中24米制梁台座1个,32米制梁台座10个。
存梁区设存梁台座72个,双层存梁,存梁能力最大达141孔。
制梁场配置32m模板10套,24m模板1套。
50t龙门吊4台,10t龙门吊2台,900t搬运机1台,450t提梁机2台,运梁车1台,架桥机1台,120搅拌楼2个。
图1峨眉制梁场布置图
2、箱梁结构形式
2.1截面类型为单箱双室箱梁,梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。
2.2桥面宽度:
防护墙根部内侧净宽8.4m,桥上人行道栏杆内侧净宽11.5m,桥面板宽11.6m,桥梁建筑总宽11.88m。
2.3梁长为32.6m,跨度为31.5m,截面中心梁高为2.53m,直线线路中心处梁高2.55m,横桥向支座中心距为5.6m。
二、箱梁预制关键技术
客运专线箱梁属于大体积高性能混凝土,在预制及吊装施工过程中关键技术包括:
整体式钢模设计及拼装、钢筋骨架整体吊装、混凝土浇筑及养护、预应力张拉及压浆、梁体吊装及存放等。
1、模板设计及拼装技术
模板采用整体钢模板,模板应有足够刚度,几何尺寸满足设计要求。
外模板为拼装式,内模板为组装液压式。
模板拼装完成后进行预压,按箱梁混凝土分配重量进行预压,预压的目的是消除制梁台座在灌注混凝土时或之后出现的不均匀沉降,防止箱梁开裂。
为了防止张拉以后产生过大拱度,底模安装时根据设计要求及制梁的实际情况设置反拱,反拱值由设在底模与制梁台座预埋件之间的钢垫板进行调节。
反拱由跨中向梁端按二次抛物线型过渡,跨中部位最大。
由于梁体预张拉和初张拉在制梁台座上进行,张拉时对箱梁顶板及底板均有压缩,模板拼装时需考虑压缩量,根据设计要求及以往同类梁体施工经验,顶部预留压缩量17mm,底部预留压缩量10mm。
模板拼装、调整完成后需进行表面打磨,涂刷脱模剂。
图2预制箱梁模板拼装外观质量
2、钢筋绑扎及吊装
2.1箱梁钢筋按底腹板和顶板两种类型分别进行整体绑扎成形后进行一次吊装入模。
由于种类多,钢筋加工时需按类型进行堆放及标识。
钢筋绑扎胎具纵横向均设有槽口,并用钢筋表示出预应力钢筋的走向位置,使得钢筋和预应力管道绑扎简单、位置准确、数量正确。
钢筋骨架吊装使用专用吊具,吊点布设要充分考虑了钢筋笼吊装时不至于产生过大变形。
钢筋绑扎控制除按验标进行加工及绑扎外,还需注意的要点有:
(1)、钢筋下料及加工尺寸必须按设计图进行以保证钢筋能按要求吊装到位;
(2)、钢筋绑扎必须紧固,所有保护层垫块必须与钢筋绑扎牢固以防止产生露筋现象;(3)、预应力管道定位钢筋必须顺直,定位钢筋该加密的需加密需调整的要调整;(4)所有加工的钢筋必须进行标识,分类存放;(5)钢筋绑扎完成后未用完的钢筋必须及时归到存放点;(6)所有预埋件、预埋钢筋必须准确定位按设计位置安装,避免安装误差造成桥面系施工困难。
图3预制箱梁钢筋绑扎
2.2绑扎好的底腹板和顶板钢筋采用2台50t龙门吊配合吊具进行吊装作业。
为减少吊具加工工作量,吊具主要杆件均采用型钢。
吊具必须经过检算合格后方可使用,检算包括整体计算和局部连接。
钢筋笼吊运前,分别在钢筋笼和模板上做好中线标记,待钢筋笼按吊装方案搬运到指定台座后,缓缓落下。
在钢筋笼离模板300mm高时,龙门吊大勾停在运行,技术人员仔细检查钢筋笼和模板中线是否重合,最大偏移量不得超过10mm。
经过微量调整后,缓慢落下钢筋笼。
钢筋笼吊运过程中不可避免地会引起骨架局部变形,在吊装就位后,按设计位置进行调整加固。
3、箱梁混凝土浇筑及养护
混凝土浇筑及养护是箱梁施工关键环节,必须保证混凝土内实外美。
客运专线箱梁混凝土采用C50标号,属高性能混凝土,设计寿命为100年,要求砼具有抗裂性、护筋性、耐腐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱骨料反应性等。
所以预制箱梁施工关键控制点有以下四方面。
3.1高性能混凝土配制
为满足箱梁耐久性要求,在混凝土配比中掺入了大比例的矿物掺合料以提高耐久性,而大量外掺料将直接影响砼的早期强度,对箱梁预制起到一定的制约作用。
施工中配合比设计采用多方案、多配比设计,以一定比例的粉煤灰、矿粉替代水泥保证混凝土的耐久性,掺加适量的减水剂以提高梁体强度。
同时对原材料质量、称量、拌和时间等有了更高的要求:
砂、石必须筛、洗,称量偏差控制在±1%(砂、石料为2%),总搅拌时间为180s,保证拌和的混凝土和易性好,流动性强,不泌水。
施工用塌落度控制在180~220mm之间。
3.2混凝土振捣
由于高性能混凝土和易性好,粘性大不易振捣密实,混凝土浇筑时要注意勤振捣:
腹板、底板浇筑以插入式振动棒为主,每隔间距30~50cm为宜进行振捣,每层振捣必须插入下一层混凝土5~10cm,振捣时以保证表面不出气泡、不泛浆为度。
腹板上安装的附着式振动器仅作为辅助振捣不得代替插入式振动棒。
腹板及底板浇筑时应有专人对混凝土翻冒程度进行检查,必须保证混凝土从腹板翻冒至底板上。
混凝土顶面浇筑时应保证梁体几何尺寸,特别是桥面加高平台的平整度、排水坡及泄水孔处的细部做法。
图4混凝土浇筑
3.3混凝土表面裂纹控制
客运专线混凝土箱梁为预应力混凝土,按规范是不允许出现裂纹,而高性能混凝土配制水泥掺加量大,水化热多,防护措施不到位时表面极易形成裂纹。
关键控制点有:
①混凝土收面不允许表面洒水;②及时覆盖养护(特别是夏季高温需覆盖洒水养护,冬季采取蒸气罩加气养护);③采取三次张拉工艺:
设计预应力按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行,预、初张拉是控制混凝土早期裂缝的重要措施,其原理就是在砼早期温度增长过程中水化热变化大,砼抗拉强度非常低,极易产生裂缝,此时对其进行预张拉,对箱梁施加一定的压应力可有效控制砼裂缝的产生;④表面混凝土应充分振捣,以保证顶板混凝土密实,其顶板设置了防裂层钢筋,保护层较小,如混凝土未振捣密实会形成沿钢筋骨架形成的裂纹;⑤混凝土塌落度控制在190mm左右,塌落度较大易形成表面泌水积水,易形成龟裂;⑥混凝土收面采用三次收面,一次提浆,二次抹面,三次收光,收光在混凝土初凝前完成。
3.4混凝土养护
混凝土养护分高温及低温养护,其目的是提高混凝土早期强度,防止表面产生裂纹。
主要控制指标是混凝土芯部温度与表面温度、表面温度与养护棚内温度相差不超过15℃。
高温养护主要采用表面覆盖洒水,一般每小时洒水一次,保证表面湿润为宜。
为解决芯部温度过高问题,现场可以采用了循环水降温措施,效果显著。
主要施工方法为:
制作循环水箱,利用预应力管道为通道,制作连接管道,将温水(20℃)从顶部孔道循环至底部,以此来降低芯部温度。
通过芯部测温感应片显示:
采用循环水降温其混凝土芯部温度为60.2℃,而不采用循环降温芯部温度能达64.8℃。
低温养护主要是防止混凝土受冻,提高早期强度,加快制梁速度。
采用蒸气罩加送蒸气养护,蒸气既能提高棚内温度又能加大湿度,其控制要点为蒸气加热养护要与混凝土芯部温度测量同步进行,在混凝土初凝后即可进行蒸养,分静停、升温、恒温、降温四个阶段进行,升温、降温速度不超过5℃/h。
蒸气养护完成后应进行后期自然养护。
4、预应力张拉、压浆
4.1箱梁预应力张拉是箱梁施工的关键环节,其预应力是支撑整个箱梁重量及承载后期荷载的主体,要求在预应力施工中从线形调整、预应力张拉等方面进行控制,技术人员进行现场旁站监控。
在钢筋腹板安装时必须对预应力管道线形进行调整,采用定位网钢筋片加强定位使抽拔管线形平顺。
张拉时根据现场摩阻试验,计算出各张拉束应力值及伸长量。
现场按计算所得的应力值及伸长量进行控制,以应力为主要控制,伸长量值为核验张拉结果。
张拉按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行:
当梁体混凝土强度大于33.5Mpa后,脱去端模、松开内模,进行预张拉;在梁体混凝土强度达到43.5Mpa后进行初张拉,梁体脱去内模,初张拉完成后梁体可通过提梁机吊离制梁台座;在梁体混凝土强度达到53.5Mpa及弹性模量达到35.5Gpa后进行终张拉。
张拉过程严格控制三同心:
预应力管道与锚下垫板的锚口同心,锚垫板锚口与锚圈同心,锚圈与千斤顶同心;两同步:
张拉时两端及两边必须同步对称张拉。
为保证张拉机具满足施工要求,每一个月或张拉次数达200次时必须对张拉机具进行校验,张拉时油泵与千斤顶必须对应作业。
图5张拉伸长值测量
4.2张拉完成后及时进行压浆,在预应力张拉完成后48小时内必须完成。
压浆的目的是:
4.2.1防止钢绞线的锈蚀。
4.2.2使钢绞线和管道、梁形成整体.
4.2.3减轻锚具负担。
孔道压浆后,浆体对预应力筋将产生巨大的握裹力。
即便是锚具超过疲劳极限而失去锚固作用,有水泥浆产生的握裹力作为第二道保护,无需担心力筋脱锚而造成不堪设想的恶果。
压浆设备采用较为先进的自动搅拌活塞式压浆泵。
水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间,视气温情况而定,一般控制在30~45min范围内,水泥浆在使用前和压注过程中连续搅拌。
压浆时,从管道的最低点压浆孔压入,从最高点的排气孔排气和泌水,压浆顺序先压注下层孔道。
压浆缓慢、均匀进行,压浆的最大压力控制在0.5~0.7MPa,压浆达到孔道另一端饱满出浓浆为止,关闭出浆口后,保持不小于0.5MPa的稳定期,该稳定期一般控制在2~5min,视管道口在泌水情况而定。
压浆时为了防止锚头漏浆,通常用水泥砂浆直接将锚头包裹住。
这样的做效果不是很好,可采用与锚圈同等大小的PVC管+水泥砂浆+钢板的做法,可有效防止漏浆。
在稳定期后,关闭进浆口使管道内保护一定的压力,在约15min~20min后拆除进、出口阀门。
图6锚头封堵
5、封锚、刷防水涂料
5.1压浆、压浆完成后,将压浆时用的封堵锚头水泥砂浆敲掉,并对张拉锚穴砼部位进行凿毛处理。
凿毛之后对锚具、锚垫板外露面及外露钢绞线采用聚氨酯防水涂料进行防水处理。
图7锚具刷防水涂料
封锚混凝土采用C50无收缩微膨胀混凝土,浇筑时严格按照试验室提供的施工配合比进行施工。
封锚分两个阶段完成,可以避免后期防水涂料在封锚混凝土和梁体混凝土交界处开裂,就是熟称的“流眼泪”。
5.1.1将自制模板安装到位后,采用微膨胀混凝土浇筑锚穴,振捣密实。
浇筑完成后用塑料薄膜密封保湿包裹养护。
5.1.2待封锚混凝土过了养护期,并且封锚的混凝土完全干燥后,方可采用高标号水泥砂浆对表面进行抹光处理,同时用塑料薄膜密封保湿包裹养护,防止表面开裂。
封锚的两个阶段最重要的一个关键点是必须两次的混凝土必须完全干燥后方可进行下道工序。
5.2聚氨酯防水涂料施工前,先将接触面的气泡、麻点、杂物清除干净,保证涂刷平整、均匀。
聚氨酯防水涂料的主剂(A剂)和固化剂(B剂)必须按照产品说明中标示配比进行配制,每种组分的称量误差不得大于±2%。
涂刷时分两次进行,这样可以防止气泡存在于涂膜内。
第一次用平板在接触面上刮涂一层厚度为0.2mm的涂膜,1.0~2.0小时内使用金属齿板进行第二次刮涂,要求涂刷均匀无遗漏。
配制好的涂料要求在20分钟内用完,随配随用,涂刷后12小时内必须防止霜冻、雨淋及暴晒。
6、箱梁提运
箱梁在制梁台座上完成初张拉后,900t轮式提梁机就位并放下起吊具,吊具螺杆穿过预留吊装孔,拧紧螺母(螺母安装以露出5~8个丝扣为标准)后,开始起吊箱梁,起吊到6米高度后搬运机行走,当箱梁移到指定地点后缓慢落梁至存梁台座上,拆卸吊具,搬运机离开,完成整个箱梁的提运工作。
存梁台座应具有足够的强度和刚度,存梁时应保证每个支点实际反力与四个支点的反力平均值相差不超过±5%以及四个支点高差不大于2mm。
搬运机将箱梁吊运到存梁台座后,缓
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