高速鐵路橋梁鋼筋工程質(zhì)量控制技術(shù)

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摘要：鋼筋分項(xiàng)工程是高速鐵路混凝土橋梁施工質(zhì)量控制的重要工序，多年來(lái)由于思想上不夠重視、習(xí)慣性操作等因素，存在結(jié)構(gòu)鋼筋空間位置偏差大、預(yù)應(yīng)力管道偏差過(guò)大等質(zhì)量缺陷。為避免或解決鋼筋定位精度控制差的技術(shù)難點(diǎn)，根據(jù)樁基、承臺(tái)、墩身及梁部等鋼筋的結(jié)構(gòu)布置形式及施工特點(diǎn)，從定位原理、工裝設(shè)計(jì)、精確定位操作要點(diǎn)等方面進(jìn)行研究，提出了“卡、限、撐、控”橋梁鋼筋精確控制原理，并研制了系列實(shí)用工裝，形成了先定位→后輔助→再提升的成套實(shí)用技術(shù)，在京沈客專、太焦高鐵、杭紹臺(tái)鐵路等橋梁鋼筋工程的精確定位中進(jìn)行深入的應(yīng)用及創(chuàng)新，確保橋梁整體結(jié)構(gòu)施工精度和施工質(zhì)量，效果顯著。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；橋梁；鋼筋；精確控制

中國(guó)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》勾畫的新時(shí)期“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)正在加緊建設(shè)中，高速鐵路橋梁一般占線路總里程的50%以上，混凝土橋梁從下至上各部位均涉及到鋼筋分項(xiàng)工程。多年來(lái)由于思想上不夠重視、習(xí)慣性操作等因素，鋼筋分項(xiàng)工程現(xiàn)場(chǎng)施工中仍存在一些質(zhì)量缺陷。樁基及承臺(tái)等下部結(jié)構(gòu)工程存在節(jié)段鋼筋籠連接質(zhì)量差、承臺(tái)上下層鋼筋網(wǎng)片間距精度控制差、墩身鋼筋間距位置控制差等問(wèn)題；連續(xù)梁存在梁體鋼筋位置偏差、錨墊板偏斜扭曲、預(yù)應(yīng)力管道偏差過(guò)大[1]、合龍段管口脫落管道下沉等連續(xù)梁4個(gè)定位困難的問(wèn)題。

1鋼筋工程質(zhì)量控制原理

通過(guò)梳理分析易發(fā)質(zhì)量缺陷和安全風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生原因，以問(wèn)題為導(dǎo)向，基于“工裝保工藝、工藝保質(zhì)量、質(zhì)量保安全”的思想，通過(guò)深度研究、理論攻關(guān)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了“卡、限、撐、控”為控制原理的實(shí)用工裝，形成了先定位→后輔助→再提升的成套實(shí)用技術(shù)?？?，是指卡具工裝，通過(guò)設(shè)計(jì)帶卡槽的卡具工裝對(duì)鋼筋位置及間距進(jìn)行精確控制；限，是指限位工裝，采用井字架、鋼筋籠定位器等具有限位、固定功能的工裝控制鋼筋構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力管道的位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位；撐，是指支撐工裝，利用可伸縮支撐桿、內(nèi)支撐架等支撐工裝對(duì)鋼筋進(jìn)行支撐并控制其間距、高度等參數(shù)；控，是指精控工裝，研制連接固定套筒、鋼筋彎曲液壓鉗等精控輔助工裝實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的臨時(shí)固定、鋼筋精調(diào)控制。

2鋼筋精確定位關(guān)鍵工藝技術(shù)

2.1卡具工裝精確定位技術(shù)

角鋼、鋼板等型鋼精確開(kāi)槽，根據(jù)鋼筋分布特點(diǎn)制成不同結(jié)構(gòu)、形式的卡具，實(shí)現(xiàn)了鋼筋綁扎及混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)鋼筋的精確定位，保證了鋼筋間距和保護(hù)層厚度。此類工裝含墩身預(yù)埋主筋定位、連續(xù)梁普通鋼筋定位2大類技術(shù)。以墩身預(yù)埋主筋定位技術(shù)為例進(jìn)行介紹，由上下層定位鋼板、連接鋼管、銷軸、水平尺等組成，如圖1所示，高度調(diào)整范圍為50～100cm，鋼板截面為100×8mm，鋼管型號(hào)為Φ48×3.5mm，分為可拆卸的4部分，即2個(gè)圓弧段和2個(gè)直線段工裝。操作要點(diǎn)如下：①按照墩身結(jié)構(gòu)尺寸制作工裝，鋼板槽口直徑比主筋直徑大4mm，承臺(tái)頂層鋼筋網(wǎng)片上安放卡具支腿，以便將卡具放置在承臺(tái)停灰面以上；②螺母高度調(diào)整到位后安裝下層定位鋼筋及剩余部分，按卡具上預(yù)留的鋼筋卡槽位置安裝預(yù)埋主筋；③承臺(tái)混凝土澆筑之后拆除卡具。

2.2限位工裝應(yīng)用工藝技術(shù)

合理設(shè)計(jì)工裝內(nèi)外輪廓尺寸，利用精確加工的定位框架對(duì)鋼筋骨架、預(yù)應(yīng)力管道等進(jìn)行限位，實(shí)現(xiàn)樁基鋼筋籠及預(yù)應(yīng)力管道安裝過(guò)程中的精確定位及混凝土澆筑過(guò)程中的移位控制。此類工裝含預(yù)應(yīng)力鋼筋管道定位、鉆孔樁鋼筋定位2大類技術(shù)。預(yù)應(yīng)力管道定位網(wǎng)為單元井字架，分為底板、腹板、頂板井字架，如圖2所示。單元井字架由Φ10鋼筋加工制成，根據(jù)各斷面預(yù)應(yīng)力管道位置設(shè)計(jì)專用的定位網(wǎng)胎具，A“井”形鋼筋的內(nèi)徑比波紋管的外徑大2mm[2]。其操作要點(diǎn)如下：①定位網(wǎng)片應(yīng)按底板、腹板、頂板分單元制作安裝，并應(yīng)與梁體鋼筋骨架焊接牢固，底板及頂板底層鋼筋綁扎完成后精確施樣安裝相對(duì)應(yīng)的單元井字架，腹板鋼筋綁扎完成后安裝腹板單元井字架；②單元井字架的安裝間距為直線段，不宜大于0.5m，曲線段和合龍段不宜大于0.3m。鉆孔樁鋼筋籠定位工裝由方鋼、鋼板、螺栓、掛鉤等組成，分為整體式及單體式2類，如圖3所示。單體式由方鋼、掛鉤構(gòu)成，通過(guò)鋼板、螺栓等組成可形成整體式定位工裝。其操作要點(diǎn)如下：①在樁基鋼筋籠最后一節(jié)安裝時(shí)將定位卡具懸掛在護(hù)筒上，方鋼管形成的定位圓內(nèi)徑比鋼筋籠直徑大3cm左右；②鋼筋籠通過(guò)卡具中心下落，下落到位后微調(diào)吊筋和定位卡具的位置，混凝土灌注接近樁頂位置時(shí)拆除該定位工裝。

2.3支撐工裝應(yīng)用工藝技術(shù)

合理設(shè)計(jì)支撐工裝結(jié)構(gòu)和形式，利用可伸縮式支撐桿實(shí)現(xiàn)承臺(tái)鋼筋的支撐及定位，利用墩內(nèi)支撐架為操作人員提供作業(yè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)墩身鋼筋快速、精準(zhǔn)綁扎。墩內(nèi)鋼筋綁扎支撐架應(yīng)用工裝由槽鋼、角鋼、木板等組成，如圖4所示。支撐架立柱采用[12.6槽鋼，立柱斜撐采用∠75×6mm角鋼，工作平臺(tái)采用[8槽鋼和木板組成，[8槽鋼端部焊接鋼板并通過(guò)螺栓與立柱連接，工作平臺(tái)豎向?qū)娱g距為2.0m，其上部設(shè)置過(guò)人孔，方便人員綁扎鋼筋。操作要點(diǎn)如下：①該工裝主要適用于20m墩高范圍內(nèi)的直坡實(shí)心墩鋼筋綁扎施工中，改變傳統(tǒng)搭設(shè)墩身周邊腳手架的方式；②在墩身鋼筋綁扎前，將內(nèi)支撐架吊放至承臺(tái)對(duì)應(yīng)位置上，作業(yè)人員站立在支撐架各層平臺(tái)上，從下至上逐步完成墩身鋼筋的定位和綁扎，綁扎完成后，整體吊裝至下一墩身循環(huán)使用。承臺(tái)鋼筋精確定位技術(shù)工裝由支撐鋼管、套接鋼管、支撐銷等組成，如圖5所示。支撐鋼管型號(hào)為Φ50×3.5mm，底部十字開(kāi)槽，支撐于承臺(tái)下層鋼筋網(wǎng)片上；套接鋼筋型號(hào)為Φ48×3.5mm，底部套接部分根據(jù)承臺(tái)高度設(shè)置對(duì)穿孔，頂部十字開(kāi)槽，支撐承臺(tái)上層鋼筋網(wǎng)片；距支撐鋼管頂部20cm處焊接安裝支撐銷孔，支撐銷孔可用調(diào)節(jié)套接鋼管的伸出長(zhǎng)度。操作要點(diǎn)如下：①套接鋼筋的底部對(duì)穿孔位置應(yīng)根據(jù)承臺(tái)高度進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)支撐銷支撐不同對(duì)穿孔實(shí)現(xiàn)卡具高度的調(diào)節(jié)，適用承臺(tái)高度為2.2～3.8m；②將部分架立筋與上下層鋼筋網(wǎng)片焊接形成整體后，抽出支撐卡具銷子，縮短支撐卡具高度后取出支撐卡具，重復(fù)利用進(jìn)行下一個(gè)承臺(tái)施工。2.4精控工裝應(yīng)用工藝技術(shù)利用相應(yīng)的工具使鋼筋的角度或位置滿足要求，通過(guò)連接工裝對(duì)鋼筋進(jìn)行精準(zhǔn)定位控制，解決了樁基鋼筋籠、錨盒及錨墊板等連接質(zhì)量問(wèn)題。可調(diào)式樁基鋼筋籠焊接定位工裝由角鋼、套筒、連接螺栓等組成，如圖6所示。角鋼型號(hào)為∠63×6mm，套筒型號(hào)為Φ48×3.5mm，在角鋼一側(cè)中部開(kāi)孔通過(guò)M20高強(qiáng)螺栓連接牢固，根據(jù)鋼筋籠主筋采用的鋼筋型號(hào)調(diào)節(jié)其長(zhǎng)度，保證滿足單面焊接長(zhǎng)度不小于10d。操作要點(diǎn)如下：①采用3～4件卡具組合成一套鋼筋籠焊接定位卡具，均勻分布鋼筋籠頂部四周，主籠鋼筋伸入卡具套筒內(nèi)5cm，保證鋼筋搭接長(zhǎng)度；②位置調(diào)整好之后，對(duì)未安裝卡具的鋼筋籠進(jìn)行焊接，焊接完成后，拆除卡具，完成卡具定位的3～4組主筋的焊接。預(yù)應(yīng)力錨墊板精確定位工裝涉及的錨口模板采用鋼板制作，錨墊板、錨口模板與端模板采用栓接固定。在3mm厚鋼板上精確放樣，開(kāi)設(shè)預(yù)應(yīng)力孔道出口及錨墊板連接螺栓孔，保證結(jié)構(gòu)精度，實(shí)現(xiàn)錨墊板垂直于孔道中心線。操作要點(diǎn)如下：①工裝現(xiàn)場(chǎng)加工方式優(yōu)化為工廠精確加工，保證錨口模板、端模剛度及精度，實(shí)現(xiàn)錨墊板垂直與孔道中心線；②將錨口模板、錨墊板、端模三者連接方式改進(jìn)為Φ25螺栓剛性栓接，地面組裝完成后整體吊裝與側(cè)模固定。

3應(yīng)用效果

該技術(shù)創(chuàng)新成果適用于鐵路、公路橋梁下部結(jié)構(gòu)鋼筋及連續(xù)橋梁懸臂澆筑鋼筋、錨墊板、預(yù)應(yīng)力管道及合龍段預(yù)應(yīng)力管道精確安裝施工，并在京沈客專、太焦高鐵、杭紹臺(tái)鐵路、鹽通鐵路等橋梁鋼筋工程的精確定位中進(jìn)行深入的應(yīng)用及創(chuàng)新，有效保證主體鋼筋位置、間距、保護(hù)層符合設(shè)計(jì)要求，提高了鋼筋工程施工工效和施工質(zhì)量，進(jìn)一步確保橋梁整體結(jié)構(gòu)施工精度和施工質(zhì)量，效果顯著。成套技術(shù)入選中國(guó)中鐵股份有限公司實(shí)用技術(shù)成果名錄并榮獲首屆實(shí)用技術(shù)創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。

4結(jié)語(yǔ)

本文以多條高速鐵路橋梁鋼筋工程精確定位為依托，以下部結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)的鋼筋質(zhì)量控制問(wèn)題為導(dǎo)向，通過(guò)深入研究，得出如下結(jié)論：①對(duì)橋梁鋼筋工程定位技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)深入研究，創(chuàng)新形成“卡、限、撐、控”橋梁鋼筋精確控制原理，并研制了系列實(shí)用工裝，形成了先定位→后輔助→再提升的成套實(shí)用技術(shù)；②成套定位技術(shù)解決了普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的精確定位，確保橋梁整體結(jié)構(gòu)施工精度和施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

［1］布玉杰.高速鐵路連續(xù)梁現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2021（1）：150-152.

［2］中鐵三局集團(tuán)有限公司，中鐵大橋局集團(tuán)有限公司.TB10752—2018高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2018.

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作者:郭星亮 單位:中鐵三局集團(tuán)有限公司