高速鐵路橋梁鋼筋工程質(zhì)量控制技術(shù)創(chuàng)新研究

郭星亮

（中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001）

中國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》勾畫的新時期“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工程。多年來由于思想上不夠重視、習慣性操作等因素，鋼筋分項工程現(xiàn)場施工中仍存在一些質(zhì)量缺陷。樁基及承臺等下部結(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題；連續(xù)梁存在梁體鋼筋位置偏差、錨墊板偏斜扭曲、預應(yīng)力管道偏差過大[1]、合龍段管口脫落管道下沉等連續(xù)梁4個定位困難的問題。

1 鋼筋工程質(zhì)量控制原理

通過梳理分析易發(fā)質(zhì)量缺陷和安全風險產(chǎn)生原因，以問題為導向，基于“工裝保工藝、工藝保質(zhì)量、質(zhì)量保安全”的思想，通過深度研究、理論攻關(guān)開發(fā)設(shè)計了“卡、限、撐、控”為控制原理的實用工裝，形成了先定位→后輔助→再提升的成套實用技術(shù)?？ǎ侵缚ň吖ぱb，通過設(shè)計帶卡槽的卡具工裝對鋼筋位置及間距進行精確控制；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、預應(yīng)力管道的位置，實現(xiàn)精準定位；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鋼筋進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現(xiàn)結(jié)構(gòu)的臨時固定、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、鋼板等型鋼精確開槽，根據(jù)鋼筋分布特點制成不同結(jié)構(gòu)、形式的卡具，實現(xiàn)了鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中對鋼筋的精確定位，保證了鋼筋間距和保護層厚度。此類工裝含墩身預埋主筋定位、連續(xù)梁普通鋼筋定位2 大類技術(shù)。以墩身預埋主筋定位技術(shù)為例進行介紹，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50～100 cm，鋼板截面為100×8 mm，鋼管型號為Φ48×3.5 mm，分為可拆卸的4 部分，即2 個圓弧段和2 個直線段工裝。

圖1 墩身預埋主筋精確定位工裝

操作要點如下：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4 mm，承臺頂層鋼筋網(wǎng)片上安放卡具支腿，以便將卡具放置在承臺?；颐嬉陨?；②螺母高度調(diào)整到位后安裝下層定位鋼筋及剩余部分，按卡具上預留的鋼筋卡槽位置安裝預埋主筋；③承臺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)計工裝內(nèi)外輪廓尺寸，利用精確加工的定位框架對鋼筋骨架、預應(yīng)力管道等進行限位，實現(xiàn)樁基鋼筋籠及預應(yīng)力管道安裝過程中的精確定位及混凝土澆筑過程中的移位控制。此類工裝含預應(yīng)力鋼筋管道定位、鉆孔樁鋼筋定位2 大類技術(shù)。

預應(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)各斷面預應(yīng)力管道位置設(shè)計專用的定位網(wǎng)胎具，A“井”形鋼筋的內(nèi)徑比波紋管的外徑大2 mm[2]。其操作要點如下：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0.5 m，曲線段和合龍段不宜大于0.3 m。

圖2 預應(yīng)力管道單元井字架

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，通過鋼板、螺栓等組成可形成整體式定位工裝。其操作要點如下：①在樁基鋼筋籠最后一節(jié)安裝時將定位卡具懸掛在護筒上，方鋼管形成的定位圓內(nèi)徑比鋼筋籠直徑大3 cm 左右；②鋼筋籠通過卡具中心下落，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拆除該定位工裝。

圖3 鉆孔樁鋼筋籠定位工裝（單位：mm）

2.3 支撐工裝應(yīng)用工藝技術(shù)

合理設(shè)計支撐工裝結(jié)構(gòu)和形式，利用可伸縮式支撐桿實現(xiàn)承臺鋼筋的支撐及定位，利用墩內(nèi)支撐架為操作人員提供作業(yè)平臺，實現(xiàn)墩身鋼筋快速、精準綁扎。

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∠75×6 mm 角鋼，工作平臺采用[8 槽鋼和木板組成，[8 槽鋼端部焊接鋼板并通過螺栓與立柱連接，工作平臺豎向?qū)娱g距為2.0 m，其上部設(shè)置過人孔，方便人員綁扎鋼筋。操作要點如下：①該工裝主要適用于20 m墩高范圍內(nèi)的直坡實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)支撐架吊放至承臺對應(yīng)位置上，作業(yè)人員站立在支撐架各層平臺上，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。

圖4 墩內(nèi)鋼筋綁扎支撐架應(yīng)用工裝（單位：cm）

承臺鋼筋精確定位技術(shù)工裝由支撐鋼管、套接鋼管、支撐銷等組成，如圖5 所示。支撐鋼管型號為Φ50×3.5 mm，底部十字開槽，支撐于承臺下層鋼筋網(wǎng)片上；套接鋼筋型號為Φ48×3.5 mm，底部套接部分根據(jù)承臺高度設(shè)置對穿孔，頂部十字開槽，支撐承臺上層鋼筋網(wǎng)片；距支撐鋼管頂部20 cm 處焊接安裝支撐銷孔，支撐銷孔可用調(diào)節(jié)套接鋼管的伸出長度。操作要點如下：①套接鋼筋的底部對穿孔位置應(yīng)根據(jù)承臺高度進行設(shè)置，通過支撐銷支撐不同對穿孔實現(xiàn)卡具高度的調(diào)節(jié)，適用承臺高度為2.2～3.8 m；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，重復利用進行下一個承臺施工。

圖5 承臺鋼筋支撐定位工裝（單位：mm）

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，通過連接工裝對鋼筋進行精準定位控制，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。角鋼型號為∠63×6 mm，套筒型號為Φ48×3.5 mm，在角鋼一側(cè)中部開孔通過M20 高強螺栓連接牢固，根據(jù)鋼筋籠主筋采用的鋼筋型號調(diào)節(jié)其長度，保證滿足單面焊接長度不小于10 d。操作要點如下：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)5 cm，保證鋼筋搭接長度；②位置調(diào)整好之后，對未安裝卡具的鋼筋籠進行焊接，焊接完成后，拆除卡具，完成卡具定位的3～4 組主筋的焊接。

圖6 樁基鋼筋籠焊接定位工裝（單位：mm）

預應(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3 mm 厚鋼板上精確放樣，開設(shè)預應(yīng)力孔道出口及錨墊板連接螺栓孔，保證結(jié)構(gòu)精度，實現(xiàn)錨墊板垂直于孔道中心線。操作要點如下：①工裝現(xiàn)場加工方式優(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、預應(yīng)力管道及合龍段預應(yīng)力管道精確安裝施工，并在京沈客專、太焦高鐵、杭紹臺鐵路、鹽通鐵路等橋梁鋼筋工程的精確定位中進行深入的應(yīng)用及創(chuàng)新，有效保證主體鋼筋位置、間距、保護層符合設(shè)計要求，提高了鋼筋工程施工工效和施工質(zhì)量，進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)入選中國中鐵股份有限公司實用技術(shù)成果名錄并榮獲首屆實用技術(shù)創(chuàng)新大賽二等獎。

4 結(jié)語

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)量控制問題為導向，通過深入研究，得出如下結(jié)論：①對橋梁鋼筋工程定位技術(shù)進行系統(tǒng)深入研究，創(chuàng)新形成“卡、限、撐、控”橋梁鋼筋精確控制原理，并研制了系列實用工裝，形成了先定位→后輔助→再提升的成套實用技術(shù)；②成套定位技術(shù)解決了普通鋼筋、預應(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。