谈高速铁路桥梁钢筋工程控制技术创新

2022-09-21 16:43:37 来源:写作指导

摘要:钢筋分项工程是高速铁路混凝土桥梁施工质量控制的重要工序,多年来由于思想上不够重视、习惯性操作等因素,存在结构钢筋空间位置偏差大、预应力管道偏差过大等质量缺陷。为避免或解决钢筋定位精度控制差的技术难点,根据桩基、承台、墩身及梁部等钢筋的结构布置形式及施工特点,从定位原理、工装设计、精确定位操作要点等方面进行研究,提出了“卡、限、撑、控”桥梁钢筋精确控制原理,并研制了系列实用工装,形成了先定位→后辅助→再提升的成套实用技术,在京沈客专、太焦高铁、杭绍台铁路等桥梁钢筋工程的精确定位中进行深入的应用及创新,确保桥梁整体结构施工精度和施工质量,效果显著。

关键词:高速铁路;桥梁;钢筋;精确控制

中国《中长期铁路网规划》勾画的新时期“八纵八横”高速铁路网正在加紧建设中,高速铁路桥梁一般占线路总里程的50%以上,混凝土桥梁从下至上各部位均涉及到钢筋分项工程。多年来由于思想上不够重视、习惯性操作等因素,钢筋分项工程现场施工中仍存在一些质量缺陷。桩基及承台等下部结构工程存在节段钢筋笼连接质量差、承台上下层钢筋网片间距精度控制差、墩身钢筋间距位置控制差等问题;连续梁存在梁体钢筋位置偏差、锚垫板偏斜扭曲、预应力管道偏差过大[1]、合龙段管口脱落管道下沉等连续梁4个定位困难的问题。

1钢筋工程质量控制原理

通过梳理分析易发质量缺陷和安全风险产生原因,以问题为导向,基于“工装保工艺、工艺保质量、质量保安全”的思想,通过深度研究、理论攻关开发设计了“卡、限、撑、控”为控制原理的实用工装,形成了先定位→后辅助→再提升的成套实用技术。卡,是指卡具工装,通过设计带卡槽的卡具工装对钢筋位置及间距进行精确控制;限,是指限位工装,采用井字架、钢筋笼定位器等具有限位、固定功能的工装控制钢筋构件、预应力管道的位置,实现精准定位;撑,是指支撑工装,利用可伸缩支撑杆、内支撑架等支撑工装对钢筋进行支撑并控制其间距、高度等参数;控,是指精控工装,研制连接固定套筒、钢筋弯曲液压钳等精控辅助工装实现结构的临时固定、钢筋精调控制。

2钢筋精确定位关键工艺技术

2.1卡具工装精确定位技术

角钢、钢板等型钢精确开槽,根据钢筋分布特点制成不同结构、形式的卡具,实现了钢筋绑扎及混凝土浇筑过程中对钢筋的精确定位,保证了钢筋间距和保护层厚度。此类工装含墩身预埋主筋定位、连续梁普通钢筋定位2大类技术。以墩身预埋主筋定位技术为例进行介绍,由上下层定位钢板、连接钢管、销轴、水平尺等组成,如图1所示,高度调整范围为50~100cm,钢板截面为100×8mm,钢管型号为Φ48×3.5mm,分为可拆卸的4部分,即2个圆弧段和2个直线段工装。操作要点如下:①按照墩身结构尺寸制作工装,钢板槽口直径比主筋直径大4mm,承台顶层钢筋网片上安放卡具支腿,以便将卡具放置在承台停灰面以上;②螺母高度调整到位后安装下层定位钢筋及剩余部分,按卡具上预留的钢筋卡槽位置安装预埋主筋;③承台混凝土浇筑之后拆除卡具。

2.2限位工装应用工艺技术

合理设计工装内外轮廓尺寸,利用精确加工的定位框架对钢筋骨架、预应力管道等进行限位,实现桩基钢筋笼及预应力管道安装过程中的精确定位及混凝土浇筑过程中的移位控制。此类工装含预应力钢筋管道定位、钻孔桩钢筋定位2大类技术。预应力管道定位网为单元井字架,分为底板、腹板、顶板井字架,如图2所示。单元井字架由Φ10钢筋加工制成,根据各断面预应力管道位置设计专用的定位网胎具,A“井”形钢筋的内径比波纹管的外径大2mm[2]。其操作要点如下:①定位网片应按底板、腹板、顶板分单元制作安装,并应与梁体钢筋骨架焊接牢固,底板及顶板底层钢筋绑扎完成后精确施样安装相对应的单元井字架,腹板钢筋绑扎完成后安装腹板单元井字架;②单元井字架的安装间距为直线段,不宜大于0.5m,曲线段和合龙段不宜大于0.3m。钻孔桩钢筋笼定位工装由方钢、钢板、螺栓、挂钩等组成,分为整体式及单体式2类,如图3所示。单体式由方钢、挂钩构成,通过钢板、螺栓等组成可形成整体式定位工装。其操作要点如下:①在桩基钢筋笼最后一节安装时将定位卡具悬挂在护筒上,方钢管形成的定位圆内径比钢筋笼直径大3cm左右;②钢筋笼通过卡具中心下落,下落到位后微调吊筋和定位卡具的位置,混凝土灌注接近桩顶位置时拆除该定位工装。

2.3支撑工装应用工艺技术

合理设计支撑工装结构和形式,利用可伸缩式支撑杆实现承台钢筋的支撑及定位,利用墩内支撑架为操作人员提供作业平台,实现墩身钢筋快速、精准绑扎。墩内钢筋绑扎支撑架应用工装由槽钢、角钢、木板等组成,如图4所示。支撑架立柱采用[12.6槽钢,立柱斜撑采用∠75×6mm角钢,工作平台采用[8槽钢和木板组成,[8槽钢端部焊接钢板并通过螺栓与立柱连接,工作平台竖向层间距为2.0m,其上部设置过人孔,方便人员绑扎钢筋。操作要点如下:①该工装主要适用于20m墩高范围内的直坡实心墩钢筋绑扎施工中,改变传统搭设墩身周边脚手架的方式;②在墩身钢筋绑扎前,将内支撑架吊放至承台对应位置上,作业人员站立在支撑架各层平台上,从下至上逐步完成墩身钢筋的定位和绑扎,绑扎完成后,整体吊装至下一墩身循环使用。承台钢筋精确定位技术工装由支撑钢管、套接钢管、支撑销等组成,如图5所示。支撑钢管型号为Φ50×3.5mm,底部十字开槽,支撑于承台下层钢筋网片上;套接钢筋型号为Φ48×3.5mm,底部套接部分根据承台高度设置对穿孔,顶部十字开槽,支撑承台上层钢筋网片;距支撑钢管顶部20cm处焊接安装支撑销孔,支撑销孔可用调节套接钢管的伸出长度。操作要点如下:①套接钢筋的底部对穿孔位置应根据承台高度进行设置,通过支撑销支撑不同对穿孔实现卡具高度的调节,适用承台高度为2.2~3.8m;②将部分架立筋与上下层钢筋网片焊接形成整体后,抽出支撑卡具销子,缩短支撑卡具高度后取出支撑卡具,重复利用进行下一个承台施工。

2.4精控工装应用工艺技术

利用相应的工具使钢筋的角度或位置满足要求,通过连接工装对钢筋进行精准定位控制,解决了桩基钢筋笼、锚盒及锚垫板等连接质量问题。可调式桩基钢筋笼焊接定位工装由角钢、套筒、连接螺栓等组成,如图6所示。角钢型号为∠63×6mm,套筒型号为Φ48×3.5mm,在角钢一侧中部开孔通过M20高强螺栓连接牢固,根据钢筋笼主筋采用的钢筋型号调节其长度,保证满足单面焊接长度不小于10d。操作要点如下:①采用3~4件卡具组合成一套钢筋笼焊接定位卡具,均匀分布钢筋笼顶部四周,主笼钢筋伸入卡具套筒内5cm,保证钢筋搭接长度;②位置调整好之后,对未安装卡具的钢筋笼进行焊接,焊接完成后,拆除卡具,完成卡具定位的3~4组主筋的焊接。预应力锚垫板精确定位工装涉及的锚口模板采用钢板制作,锚垫板、锚口模板与端模板采用栓接固定,在3mm厚钢板上精确放样,开设预应力孔道出口及锚垫板连接螺栓孔,保证结构精度,实现锚垫板垂直于孔道中心线。操作要点如下:①工装现场加工方式优化为工厂精确加工,保证锚口模板、端模刚度及精度,实现锚垫板垂直与孔道中心线;②将锚口模板、锚垫板、端模三者连接方式改进为Φ25螺栓刚性栓接,地面组装完成后整体吊装与侧模固定。

3应用效果

该技术创新成果适用于铁路、公路桥梁下部结构钢筋及连续桥梁悬臂浇筑钢筋、锚垫板、预应力管道及合龙段预应力管道精确安装施工,并在京沈客专、太焦高铁、杭绍台铁路、盐通铁路等桥梁钢筋工程的精确定位中进行深入的应用及创新,有效保证主体钢筋位置、间距、保护层符合设计要求,提高了钢筋工程施工工效和施工质量,进一步确保桥梁整体结构施工精度和施工质量,效果显著。成套技术入选中国中铁股份有限公司实用技术成果名录并荣获首届实用技术创新大赛二等奖。

4结语

本文以多条高速铁路桥梁钢筋工程精确定位为依托,以下部结构及上部结构的钢筋质量控制问题为导向,通过深入研究,得出如下结论:①对桥梁钢筋工程定位技术进行系统深入研究,创新形成“卡、限、撑、控”桥梁钢筋精确控制原理,并研制了系列实用工装,形成了先定位→后辅助→再提升的成套实用技术;②成套定位技术解决了普通钢筋、预应力钢筋的精确定位,确保桥梁整体结构施工精度和施工质量。

作者:郭星亮 单位:中铁三局集团有限公司