鄒光明

（中鐵十五局集團(tuán)路橋建設(shè)有限公司，江蘇 南京 211899）

0 引言

后張法簡支T 梁，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和承載能力，長期廣泛使用于國家基礎(chǔ)建設(shè)中，因運(yùn)輸相對方便，最初采用固定工廠化生產(chǎn)鐵路運(yùn)輸，直至20 世紀(jì)80 年代演變成現(xiàn)場預(yù)制采用輪胎或輪軌車倒運(yùn)至架梁現(xiàn)場。T梁適應(yīng)能力強(qiáng)，可由二三四等方式組合成多種形式梁，用于鐵路單雙線、道岔梁等多種線路。預(yù)制T 梁的橫向聯(lián)結(jié)最初是以預(yù)埋聯(lián)結(jié)板焊接的形式實(shí)現(xiàn)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展鐵路運(yùn)輸需要不斷提速，該結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性不能滿足高速安全運(yùn)輸?shù)男枰?，因此增加橫向預(yù)應(yīng)力用來提高T 梁橫向聯(lián)結(jié)的剛度和穩(wěn)定性。橫向預(yù)應(yīng)力筋先期用φ15.2mm 的鋼絞線施工，隨著設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化，2017 版的鐵路預(yù)制橋梁通用圖設(shè)計(jì)使用了預(yù)應(yīng)力鋼棒，該鋼棒直徑φ16mm 兩端有φ17×1.5mm的螺紋，對梁體橫向孔道位置控制提出了更高的要求。文章結(jié)合T 梁預(yù)制過程中的實(shí)際情況，分析各施工工序?qū)M向孔道位置控制的影響并進(jìn)行探討、總結(jié)，有效的提高T 梁預(yù)制過程中橫向孔道的精確控制[1]，使T 梁橫向聯(lián)結(jié)施工更為安全、高效、優(yōu)質(zhì)。現(xiàn)以重慶東環(huán)鐵路東港制梁場32m 預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁橫向張拉孔位置的定位控制為例進(jìn)行探討。

1 T 梁產(chǎn)品認(rèn)證和預(yù)制架設(shè)施工產(chǎn)生問題的影響

（1）橫向孔道是預(yù)制T 梁產(chǎn)品認(rèn)證時(shí)的關(guān)鍵檢查項(xiàng)目之一。眾所周知，鐵路預(yù)制橋梁正式生產(chǎn)前需獲得全許辦頒發(fā)的《工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證》后方可正式生產(chǎn)，全許辦委派專家進(jìn)場進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)時(shí)外形尺寸是檢驗(yàn)評判重要依據(jù)，當(dāng)橫向孔道外形尺寸合格率不滿足80%時(shí)會影響認(rèn)證工作的通過。

（2）T 梁預(yù)制施工中會遇到橫向孔道在三維空間位置偏差大，架設(shè)后鋼棒穿過孔道困難，硬穿損壞兩端螺紋，更有甚者無法穿過造成橋梁的報(bào)廢產(chǎn)生極大的安全風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失，很難進(jìn)行安全高效優(yōu)質(zhì)的架設(shè)施工和橫向連接施工。

2 案例鐵路線調(diào)查統(tǒng)計(jì)偏差情況

通過對幾個(gè)梁場的梁體外觀尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，瀏陽制梁場橫向孔道偏差有45 個(gè)鋼棒穿束困難，江津制梁場的偏差有27 個(gè)穿束困難，處理穿束困難的孔道要消耗時(shí)間的同時(shí)增加了施工成本，因此，掌握橫向預(yù)應(yīng)力孔道三維空間精確定位技術(shù)至關(guān)重要。

3 原因分析

T 梁架設(shè)后兩端和跨中對應(yīng)橫隔墻的距離是10cm，鋼棒兩端外徑是17mm，橫向預(yù)留孔直徑為50mm，當(dāng)同孔兩片梁內(nèi)側(cè)對應(yīng)孔道位置相對偏差超過16.5mm，即可造成預(yù)應(yīng)力鋼棒穿束困難。橫向孔道偏差如圖1 所示。ΔL=50-ΔL1-ΔL2，兩個(gè)半徑相同的圓相交，兩圓不重合部分相對應(yīng)的距離相等，當(dāng)ΔL=17mm時(shí)，ΔL1=ΔL2=（50-17）/2=16.5mm。圖2 為橫向預(yù)應(yīng)力孔道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖1 橫向孔道偏差

圖2 橫向孔道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過對模板進(jìn)場首次整拼后橫向孔道位置的定位、混凝土澆筑過程中的控制、T 梁終張拉后全長和上拱度的檢測等多方面進(jìn)行研究，總結(jié)出造成橫向孔道位置出現(xiàn)偏差的原因主要如下：①梁體上拱度變化導(dǎo)致跨中橫向孔道豎向位移。②梁底模預(yù)留壓縮量變化導(dǎo)致兩端橫向孔道縱向位移。③模板整體拼裝時(shí)橫向孔道位置的定位。④在澆筑過程中模型連接螺栓對拉桿斜撐等緊固件松動引起側(cè)模上浮脹模偏斜，導(dǎo)致橫向孔道位置偏差。⑤多套模板不同模具底模不統(tǒng)一，模板存在拼縫導(dǎo)致縱向尺寸偏差。⑥混凝土彈模偏差。⑦縱向孔道定位準(zhǔn)確性及張拉力的一致性問題。⑧同一跨配孔梁生產(chǎn)周期及間隔時(shí)間的收縮徐變影響。

4 處理措施及施工控制

4.1 底模板預(yù)設(shè)反拱

底模板預(yù)留的反拱，直接影響到T 梁上拱度的大小，橫向孔道的位置也會隨之上下變化。根據(jù)T 梁設(shè)計(jì)圖得知，在傳力錨固時(shí)，計(jì)入自重作用按理論支點(diǎn)計(jì)算跨中上拱度直線邊梁是29.68mm 中梁是30.63mm，曲線邊梁是34.78mm 中梁是35.8mm。東港制梁場制梁臺座為鋼底模臺座，因直曲線梁上拱近似等差變化，因此直、曲線梁可在同一臺座上施工。按終張拉完成后90d 上二期恒載計(jì)算，3 年總拱度直線邊梁51.79mm，直線中梁為51.39mm，曲線邊梁為58.64mm，曲線中梁為59.37mm[2]，因?yàn)闃蛎娣浪畬雍捅Ｗo(hù)層在梁場施工可作為恒載抵消部分上拱度，所以將預(yù)設(shè)反拱值設(shè)置為40mm。預(yù)留反拱值按二次拋物線y=a×x2設(shè)置，選取跨中為起拱零點(diǎn)，按照2m 為一個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行反拱設(shè)置1。每天安排專人用水準(zhǔn)儀在同一時(shí)間觀測反拱值，并且在T 梁生產(chǎn)過程中每次吊移梁后對底模反拱度進(jìn)行復(fù)測，發(fā)現(xiàn)反拱變化應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，防止反拱誤差造成橫向孔道豎向位置的偏差。技術(shù)人員對斑竹林雙線大橋第一孔梁上拱數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，彈性上拱度在29.5～30.5mm，30 d 上拱度邊梁均值為39.5mm、中梁為40mm，相差0.5mm，反拱設(shè)置合理。

4.2 側(cè)模試拼預(yù)留壓縮量和橫向孔道的定位

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際情況初步確定預(yù)留壓縮量為32mm，自跨中向兩端對稱設(shè)置，底板根據(jù)橫向孔道位置自跨中對應(yīng)距離預(yù)留，頂板可不設(shè)。技術(shù)人員對斑竹林雙線大橋第一孔梁全長數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，終張拉后梁體壓縮量在19～22mm，終張拉30d 后的壓縮量在23～25mm，全長尺寸均實(shí)測偏差小于5mm 接近設(shè)計(jì)值，現(xiàn)有的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對全長的允許誤差為±20mm，預(yù)留壓縮量合理。

4.3 模板拼裝孔道定位及施工中模型變形控制

（1）模型首次進(jìn)場時(shí)需要在預(yù)制臺座上進(jìn)行整體拼裝，各部尺寸驗(yàn)收合格后才能對橫向孔道進(jìn)行定位開孔。首先對已拼裝完成的底模長、寬和對角線尺寸進(jìn)行驗(yàn)收，尺寸均達(dá)標(biāo)后，在兩端把縱向中心線刻畫引申至端模外側(cè)方便整拼時(shí)吊線錘校準(zhǔn)；其次把側(cè)模的橫向孔道位置刻畫在底模上并測量對角線復(fù)核精度，側(cè)模和端模整拼后在底模相應(yīng)位置用LD 強(qiáng)光水平儀放線至側(cè)模上，再依次刻畫出相應(yīng)的高度線，最后用水準(zhǔn)儀、鋼卷尺復(fù)核側(cè)模上的橫向孔道位置定位，確定達(dá)到精度后再開孔。

（2）模板拼裝的精度決定了梁體的外形尺寸，為減少累積誤差側(cè)模自跨中開始向兩端部依次安裝，嚴(yán)禁跳塊安裝避免模型發(fā)生碰撞導(dǎo)致變形，再擰緊螺栓消除拼縫，并用水平尺測垂直度，拼裝好的側(cè)模板面在同一條直線上能減少拼裝誤差。在拼裝好的側(cè)模上用直徑1mm 鋼絲繩拉梁面中心線，通過端模中點(diǎn)吊線錘至刻畫好的底?？v向中心線，線錘與底模中線重合或偏差≤3mm 即合模完成。

當(dāng)模型周轉(zhuǎn)十次或檢測T 梁橫向孔道位置發(fā)生變化后，應(yīng)用鋼卷尺檢測橫向孔道的水平尺寸，用水準(zhǔn)儀檢測橫向孔道的高度和底模的反拱值，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)調(diào)整，尤其是配孔的制梁臺座偏差≥5mm 時(shí)必須調(diào)整，消除模型變形對橫向孔道的影響。

4.4 澆筑過程中對模型的控制

T 梁混凝土澆筑工藝是以附著式振動器為主插入式振搗棒為輔，兩側(cè)模的高頻振動器工作時(shí)會對側(cè)模造成較大的擾動，導(dǎo)致連接螺栓及底部和頂部對拉桿、斜撐桿等緊固件的松動，再加上混凝土自重力和流動性的作用力造成模型向上浮或向外膨脹引起橫向孔道位置發(fā)生變化，因此澆筑時(shí)應(yīng)在模型兩側(cè)和橋面各安排一名盯控人員巡查發(fā)現(xiàn)螺栓松動及時(shí)緊固。預(yù)制T 梁的側(cè)模是平放在底模元寶墊上通過底拉桿將兩邊側(cè)模對拉擰緊固定，澆筑時(shí)若底拉桿螺栓松動極易引起模型上浮，因此設(shè)計(jì)了防爬器來固定側(cè)模阻止其上浮。防爬器是通過固定在底模側(cè)面的預(yù)埋鋼板上焊接可活動的螺桿，在側(cè)模相應(yīng)的位置焊接連接鋼板，活動螺桿旋轉(zhuǎn)至側(cè)模鋼板預(yù)留位置后擰緊，螺帽處加彈簧墊片增強(qiáng)固定效果，側(cè)模拼縫的兩端各安裝一個(gè)。

4.5 嚴(yán)控底、側(cè)模拼裝質(zhì)量，減小裝配誤差

每孔預(yù)制T 梁是由兩套或多套模型澆筑出來，尺寸存在偏差，自模型進(jìn)場后安排專人對每扇模型尺寸進(jìn)行驗(yàn)收，控制拼裝后的側(cè)模和底模全長誤差在5mm以內(nèi)，消除尺寸不統(tǒng)一對橫向孔道位置的影響。在每扇模型端部安裝柔性堵漏膠條，每次拼裝模型前質(zhì)檢人員先檢查板面有無脫焊、變形和膠條上的混凝土清理干凈，都合格后方可進(jìn)入拼裝工序。

4.6 混凝土彈模偏差控制

縱向預(yù)應(yīng)力施工后梁體產(chǎn)生壓縮和上拱，不同的預(yù)制梁壓縮量和上拱值也會有差異，在豎直方向主要是上拱度產(chǎn)生的變化，而上拱度主要是T 梁的剛度和受預(yù)應(yīng)力后混凝土的彈性模量徐變引起的。表1 為張拉6d 內(nèi)的4 片T 梁在相同張拉力下壓縮量和上拱的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

由表1 可知，同一片梁應(yīng)力相同彈性模量增大上拱度就減小，在預(yù)拌混凝土?xí)r嚴(yán)格控制各種原材料，配孔的預(yù)制T 梁盡量選用同一批次的原材料生產(chǎn)的混凝土澆筑，以排除彈性模量變化引起的各片梁體橫向孔道相對位置的變化。

4.7 縱向孔道定位準(zhǔn)確性及張拉力的一致性控制措施

T 梁的腹板厚度相對較薄，預(yù)應(yīng)力筋位于腹板中心線上，施加縱向預(yù)應(yīng)力時(shí)兩側(cè)混凝土厚度和密度存在偏差會造成梁體發(fā)生旁彎。首先，在安裝模型時(shí)檢查兩個(gè)端模的中線與底模縱向中心線重合，主梁鋼筋籠順直。其次，灌注混凝土前復(fù)核梁面和底模的中線，確?？v向孔道位置準(zhǔn)確。T 梁終張拉應(yīng)滿足強(qiáng)度、齡期和彈模的設(shè)計(jì)要求，在終張拉過程中保證縱向孔道、錨具、千斤頂“三同心”，做好張拉中“三控制”即指油壓表讀數(shù)、鋼絞線伸長值、張拉靜停時(shí)間，預(yù)應(yīng)力以油表讀數(shù)為主[3]、以預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長作校核的雙控法，保證兩端的鋼絞線伸長值應(yīng)基本一致[4]，不同步率不大于5%。終張拉后為減少預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)在48h 內(nèi)完成孔道注漿。

4.8 同一孔梁生產(chǎn)周期及間隔時(shí)間的收縮徐變控制措施

混凝土自身結(jié)構(gòu)的性能會受徐變的影響，通過選擇合適的混凝土材料、加強(qiáng)梁體混凝土的養(yǎng)護(hù)控制溫度和濕度等措施來減少其影響，當(dāng)配孔梁存放時(shí)間少于180d 時(shí)灌注和預(yù)應(yīng)力施工不應(yīng)超過6d，防止形變過大影響橫向孔道位置產(chǎn)生偏移。

4.9 橋梁配孔的影響及措施

T 梁的各套模型全長和橫向孔道位置加工尺寸存在不同誤差，質(zhì)檢員對每套模型的誤差進(jìn)行記錄，發(fā)運(yùn)時(shí)選擇偏差值較小的模型預(yù)制出來的梁體進(jìn)行配孔。

4.10 其他控制措施

T 梁橫向孔道用抽拔橡膠管或鋼管制孔，當(dāng)采用鋼管制孔時(shí)在鋼管外側(cè)涂刷脫模劑并安排模型工在混凝土初凝后取出，掌握好拔出的時(shí)間，防止混凝土凝固后鋼管拔不出來，過早拔出會塌孔造成孔徑變小[5]。T 梁混凝土澆筑時(shí)要保證梁體各部位振搗均勻密實(shí)養(yǎng)護(hù)要做到及時(shí)充分，控制混凝土的離散性，消除預(yù)應(yīng)力施工時(shí)上拱引起橫向孔道位置變化過大。

5 架梁作業(yè)對橫向預(yù)應(yīng)力孔道配孔的影響及解決措施

架梁作業(yè)時(shí)同孔跨首片梁落成，后續(xù)的梁應(yīng)與首片梁第一個(gè)橫向孔道進(jìn)行對位一致再檢查跨中和另一端的孔道位置，確保橫向孔道對應(yīng)滿足鋼棒穿過條件后再落梁。橋墩墊石的標(biāo)高也會造成T 梁架設(shè)后橫向孔道位置的偏差，各種誤差累加導(dǎo)致鋼棒穿束困難，架設(shè)前應(yīng)復(fù)測墊石標(biāo)高有誤差應(yīng)進(jìn)行修整后再架梁。部分梁場私自修改設(shè)計(jì)通過把橫向孔道孔徑擴(kuò)大或減小鋼棒直徑等，這些辦法是治標(biāo)不治本的，不建議采納。

6 控制措施采取后的效果

通過上述措施有效控制橫向孔道位置，東港制梁場架設(shè)的T 梁避免了鋼棒穿束困難孔道的處理，有效地解決了橫向孔道精確定位的問題，提高工效并降低了施工成本，得到業(yè)主的好評，說明本文辦法可行可推廣。

7 結(jié)語

普速鐵路預(yù)制T 梁橫向孔道位置的精確定位施工，有效減少預(yù)應(yīng)力孔道的摩阻影響，壓漿時(shí)漿體充分握裹預(yù)應(yīng)力鋼棒，使之均勻使力，并增強(qiáng)防銹效果，也關(guān)系鐵路運(yùn)營后預(yù)制梁的二期恒載和車列荷載的橫向分布，所以在施工過程中對模型、混凝土、預(yù)應(yīng)力各工序施工嚴(yán)格控制，做好預(yù)控方案，使預(yù)制T 梁的質(zhì)量得到保證，鐵路運(yùn)營才能更安全、高效。