7.2.1 节段预制
1. 长线法制梁匹配机理
采用预制悬拼方法施工简支箱梁要解决的问题是：①保证箱梁节段安装后相临梁段间的拼缝严密；②保证连续梁安装完成后的整体线形（包括平面线形和竖向的线形）。解决以上问题是通过匹配方法实现的：首先预制梁段时以相临的已制好的梁端面为端模可以解决第一个问题；保证箱梁整体线形方面，长线台座制梁是将整片梁的线形（根据施工方法适当预留变形量）放样在固定的模型上实现的。根据本桥实际情况（梁体高度不变但底面标高变化），设置长线台座的纵向线形时，为降低台座高度，使台座能同时用于制作有纵坡（或竖曲线）梁段和平坡梁段，长线台座的初始线形采用水平线形。对于平坡梁段仅考虑设置预拱度，对于有纵坡的直线形梁段，在调整各预制节段底面标高时，要同时考虑预拱度和转角的影响。对于有纵坡又有竖曲线的梁段，则在上述两项的基础上，再加上矢高的影响来设置台座的线形。
2. 长线法制梁设备
制梁模板（含内外模、端模）2套，56 m长线台座2个，钢筋成型台座1个，另外配备200t龙门吊机1台（用于吊运箱梁），10 t门式吊机2台（用于制梁区的钢筋骨架、模板吊运等工作）。
3. 预制顺序
节段预制时，以每跨为一个单元，按拼装顺序进行预制。边跨墩顶块穿插于标准梁段预制过程中进行。
4. 施工工艺流程
工艺流程图见图7-23。
图7-23 简支箱梁预制悬拼工艺流程图
5. 主要施工方法
1）台座施工
制梁台座基础为50 cm厚整板C20级砼基础，内设上下两层Φ 12@200钢筋网片。基础上方布置砼支墩以便于调整箱梁线形。台座底模采用δ=6 mm钢板为面板，[10槽钢为纵肋，间距20 ～ 40 cm，纵肋下方铺放2[30槽钢作为分配梁支承于砼支墩上。底模沿箱梁纵向分块，分块长度与对应的节段长度一致，台座线形主要通过调整砼支墩上的钢垫块的厚度而实现。
制梁台座是控制节段预制线形最重要的设施之一，其最重要的指标是台座底板曲线和平整度控制、台座中心线控制、台座沉降量控制。预制台座底板曲线和平整度、台座中心线在台座安装过程中进行控制。为了控制台座的沉降量和非弹性变形，在台座安装完成，第一次节段预制开始之前，应对台座进行逐段压重，压重的重量不小于1倍预制节段的重量，并在3天的沉降量小于3 mm时停止。台座周围应布置排水沟，防止台座被水浸泡沉降。
台座容许施工误差：标高±2 mm；中心线±2 mm；长度±10 mm；宽度±5 mm；局部错台≤2 mm；平整度：2 mm/1 m。
2）模板施工
外侧模面板采用δ=6 mm钢板；横肋为∠63×6角钢，@=300 mm；竖肋为槽钢组成的桁片，除增强模板刚度外，桁片同时也作为侧模支架，以保证模板在安装、滑移和浇注砼时的稳定。由于受梁场场地限制，外侧模的移位无法利用吊机起吊，因此在侧模竖向支腿下设有4个双向走行轮及4个油顶顶升点，用以模板移位和高度调整。
内模采用顶模与侧模分离式，顶模通过内模支架下的升降丝杆进行标高调整，内顶模和内侧模依附于内模支架通过铺设在台座上的滑道进行移位。
模板投入使用前必须打磨、除锈，并涂刷具有优良性能的脱模剂。所选用的脱模剂须能使混凝土表面光洁度达到的标准要求，并得到监理工程师同意后方可使用。
底模安装前要先进行预拼，各项指标检验合格后方可投入使用，底模精确就位完成后，开始安装外侧模。
外侧模安装完毕、梁体钢筋骨架吊放并报验合格后开始安装内模及端模。步骤如下：
① 内模顺滑道滑移至梁体内就位。
② 顶升内顶模并调整其位置及标高。
③ 安装端模板。
④ 内侧模及上齿块模板就位。
⑤ 安装内外侧模的拉杆对拉加固。
⑥ 安装其他附属小构件模板。
侧模安装完毕后，进行全面检测，调整标高，就位精确，并做好记录，不符合标准的应及时再调整。钢模板安装标准见表7-2。
表7-2 钢模板安装尺寸偏差表
3）钢筋施工
本工序的主要工作内容有：钢筋骨架绑扎、预应力管道安装及定位、预埋件安装及定位、混凝土垫块安装、钢筋骨架吊环安装。
① 钢筋骨架绑扎
a. 骨架绑扎
为了加快施工进度，避免钢筋绑扎时对已安装模板的污染，梁段钢筋采取先绑扎成型再整体吊装入模的施工工艺。钢筋绑扎在固定的钢筋绑扎台座上完成，钢筋绑扎时，在台座上定点放样绑扎，钢筋骨架的几何尺寸、钢筋型号、数量、规格、等级、间距及搭接长度及钢筋接头位置的布置均要满足设计及规范要求。
钢筋骨架绑扎时，须对预埋管道及预埋件位置进行放样，以及时调整钢筋位置避免互相冲突。
b. 预埋管件的安装、定位
在钢筋绑扎的同时，进行所有预埋管件的埋设。主要包括：体内预应力波纹管（锚垫板）的埋设、预制梁段临时吊点预埋件、预制梁段临时预应力预埋件、体外预应力束限位装置预埋件、墩顶梁段临时固结预埋件、其他附属设施预埋件及通气孔的埋设。
波纹管进场后应核对其类别、型号、规格及数量，并进行相关试验检验。安装时，要准确定位，管道要平顺，按设计给定的曲线要素安设，采用“#”字型钢筋定位，定位筋在直线段按0.5 m的间距设置，曲线段按0.3 m的间距设置。锚垫板安装与管道中心线垂直。垫板与波纹管接头处用胶带严密包缠防止砼浇注时漏浆堵塞管道。当预埋管（特别是预应力管道）位置与钢筋位置发生冲突时，适当移动普通钢筋。
为保证波纹管位置及对接口的准确，在固定端模上按波纹管设计位置钻孔，通过螺栓固定硬塑料塞的办法来精确控制波纹管口位置。匹配面处待浇梁段与匹配梁段相应波纹管用PP-R内衬管确保其连接顺直。
预埋件（钢板、劲性骨架等）埋设前，检查预埋件的尺寸、规格是否符合设计要求，焊缝质量是否满足其技术规范。安装时进行测量放样，确保位置准确。预埋件固定时要与钢筋骨架主筋可靠地焊接。
c. 混凝土垫块安装
混凝土保护层垫块采用梅花形砂浆垫块或专用塑料垫块，根据设计图纸垫块的尺寸分两种，内模30 mm、外模按45 mm。安装时，垫块按梅花形布置，间距需满足垫块受力要求，并用镀锌铅丝固定牢固，底板与腹板交接处适当加密。垫块表面洁净，不能受到油污的污染，垫块颜色与结构混凝土外表一致，强度不低于箱梁混凝土强度。钢筋骨架绑扎见示意图7-24。
图7-24 钢筋骨架绑扎示意图
② 钢筋骨架入模
绑扎成型的钢筋骨架经验收合格后即可吊装，吊装由10 t龙门吊完成（墩顶块钢筋骨架重量较大，采用100 t龙门吊吊装）。为防止变形，钢筋骨架采用专用吊具多点平衡起吊。吊运前，调整各吊点吊绳使其受力均匀。钢筋骨架上的吊环用Φ16的圆钢弯制而成，吊环与钢筋骨架的主筋焊接。吊装时，保护好各种预埋管件不受损伤。入模时，检查各预应力管道的堵头塑料塞有无松动或掉落。
对于不能及时入模的钢筋骨架要用彩条布或其他覆盖物遮盖，防止钢筋锈蚀。
钢筋骨架入模见图7-25。
图7-25 钢筋骨架入模示意图
4）混凝土施工
① 混凝土技术性能参数
箱梁混凝土为C60高性能混凝土，梁段预制施工前，其配合比由试验室严格试配，混凝土性能必须满足设计及规范要求，并要求满足现场施工的需要。其主要技术、性能参数为：
强度指标为C60，采用大厂生产的强度等级为52.5的硅酸盐水泥，同一座桥采用同一品种水泥。
材料：对混凝土所用粗、细骨料进行成分分析及碱活性试验，混凝土骨料选择及最大碱含量应符合《铁路混凝土工程预防碱-骨料反应技术条件》（TB/T3054）的有关规定。粗骨料母岩的抗压强度与混凝土强度之比不宜小于2，粗骨料粒径不大于25 mm。混凝土胶凝材料总量不应超过510 kg/m3，混凝土水胶比不应大于0.4，最大氯离子含量不大于0.06%，最大含碱量不大于3.0 kg/m3。(https://www.daowen.com)
初凝时间拟定为6～8 h。
坍落度拟定为12～19 cm。
3 d强度达到设计强度80%以上，28 d强度不小于设计强度。
拌制好的砼应均匀，颜色一致，具有良好的和易性，无泌水、离析等现象。
② 混凝土的拌制、运输
混凝土由集中拌和站生产，大堆料场采取不同种类、粒径分仓存放，并且分为待检测区和检测合格可使用区两大场地。水泥采用散装水泥，其他外掺料采用相应的罐装存放，并带自动计量系统，通过三通管与原有水泥输送管相连供料。
所有材料均需取样检验合格后才能投入使用，砂石料由试验及物资人员在材料产地及卸料场等处随机抽查、检验。
箱梁预制开工前，对拌和站的各种计量设备进行标定。在使用过程中要定期检定，经大修或搬迁后，也需重新检定。
混凝土拌制前，试验室对骨料含水率进行测定，并计算施工配合比，提交混凝土配料通知单到拌和站，拌和站作业人员严格按照试验提供的施工配合比配料通知单配料。雨天施工时，要对骨料的含水率要经常进行检测，并根据实测情况调整骨料和水的用量。严格控制混凝土搅拌时间，每盘混凝土搅拌时间不少于2 min，拌合物应均匀，颜色一致，不得有离析、泌水现象。
混凝土通过混凝土搅拌运输车运输至前场，卸料到砼泵车料仓，泵送入模。
③ 混凝土的浇筑
a. 底板浇注
对实行二次浇注的梁底板采用串筒从挖空的顶板方孔直接布料浇注。对具有标准内模系统的梁段则采用在固定端模顶面挂设串筒并经溜槽输送至底板上进行浇筑。
底板浇筑时以插入式振捣器振捣为主。在底板与腹板交接处的钢筋密集区，在底板两端各加装2台附着式振捣器辅助振捣。
底板浇筑时采取中央往两侧浇注。浇注腹板时，适当降低混凝土坍落度1～2 cm，以防止混凝土向底板上翻。
b. 腹板浇注
腹板采用两边对称下料。振捣以插入式振捣器振捣为主，在腹板底部可借助附着式振动器辅助振捣。对于有底板锚固块的梁段，需特别注意底板锚固块内混凝土的振捣，确保该位置混凝土密实。
c. 顶板浇注
顶板混凝土由一侧向另一侧连续浇筑，泵车直接布料，采用插入式振捣器振捣。
混凝土浇筑时两侧均匀布料，严格控制分层厚度在30 cm以内，振捣时严格按“快插慢拔”的技术要领操作，并注意观察混凝土表面气泡排出情况，掌握好振捣时间，确保混凝土密实。
在混凝土浇筑过程中，严禁振捣棒直接碰撞波纹管、预埋管、预埋件，防止预留预埋管件变位。同时注意布料时严格控制下料速度，防止混凝土对预留预埋管件造成过大的冲击。
d. 特殊季节或气候条件下施工
冬季混凝土施工根据气温条件和热工计算，确定冬季混凝土施工措施，确保混凝土入模温度满足规范要求，并加强混凝土振捣质量控制。混凝土浇筑成型后利用加温养护房保证混凝土养护条件，防止出现温度裂缝。
雨季施工时主要是加强原材料含水量监测，根据实测含水量调整材料用量。利用养护房顶棚作防雨设施。注意收听天气预报，避免在大雨天气条件下浇筑混凝土。
根据设备使用安全规定，当遇大风情况时起重机械停止作业。
④ 测量埋点埋设
在混凝土终凝前，进行测量测点埋设。测点共设有6个，2个轴线控制点，4个标高控制点。轴线控制点为U形钢筋埋件，标高点为“十”字头镀锌螺栓。在混凝土终凝后梁段拆模前，及时对测点进行测量并输入线形监控程序。
⑤ 混凝土养护
混凝土浇筑完成初凝后应及时进行养护，养护方法要适应施工季节的变化。
a. 一般情况下的养护
一般情况下采用洒水养护，使混凝土表面的潮湿状态保持在15 d以上。混凝土浇注完毕终凝后开始洒水或保温养护，在箱梁顶板及底板上覆盖土工布，并使土工布保持潮湿，模板未拆除前向模板表面洒水降温。箱梁梁段吊入修整区后，如果养护时间还不足15 d，则需要对其继续洒水养护。
b. 冬期施工期间的养护
为了减少拆模等待时间，避免因温差过大而产生裂缝，尽快使箱梁梁段达到抗裂所必需的强度，冬期施工期间，梁段预制采用暖棚养护。顶棚为启闭式活动顶棚，为保证室内采光屋顶采用透明阳光瓦。每个预制台座暖棚内设锅炉或空调的方式进行升温，并设置温度湿度计监测室内温度和湿度，以保证室内养护条件满足冬期施工要求。
5）节段预应力施工
箱梁节段在预制场要安装和张拉预应力筋有桥面横向索（钢绞线）和底板横向索（钢绞线）及竖向预应力粗钢筋。预制节段箱梁竖向粗钢筋、横桥向钢绞线均采用单端张拉形式。竖向粗钢筋、横桥向钢绞线均须在砼浇筑前安装完成，粗钢筋采用钢套管成孔，钢绞线采用波纹管成孔。粗钢筋与钢套管在安装前组合成一体，整体安装。
千斤顶与油压表应定期配套检验，校验期限不得超过6个月或张拉次数不大于200次。千斤顶与油压表发生故障或经过大修后须重新校验。油压表选用防振型油压表，精度不低于0.4级，最小刻度不大于1 P，表盘直径应不小于15 cm。
预应力施加之操作应由专业资历人士担任，并应遵守所有有关于该预应力施加过程之既定技术要求，以及根据预先建立之程序予以进行。梁体张拉必须在梁体混凝土强度达到设计要求强度后进行张拉。
张拉顺序是：横向筋 →竖向筋。
钢绞线的张拉程序为：0→0.1 kσ→1.0 kσ→锚固（持荷2 min）（测总回缩量及锚塞外露量）。
竖向粗钢筋的张拉程序为：0→kσ→锚固。
预应力张拉按张拉力控制，伸长量作为校核（伸长量待试验后确定）。
预应力筋的内缩量、断丝、滑丝数量，均不得超过规定数值，每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%，且一束断丝不得超过1丝；夹片回缩量不大于5 mm。在张拉进行时，千斤顶前端严禁有人通过和停留。
预应力筋张拉完毕后，用砂轮机或氧-乙炔喷枪切割锚圈外的预应力筋头，当用氧-乙炔喷枪切割时，锚端附近30 mm范围内严禁接触火焰，并对锚头部位采取湿绳缠绕或其他防护措施。切割后用砂浆封闭锚头，封锚应密实，不漏气，封锚砂浆达到一定强度后才能压浆。
压浆前应用高压水冲洗管道，如有积水应用压缩空气吹干。洗孔吹孔时如发现相互串通之孔道，应做好记录，以便安排同批压浆。
每个锚塞压浆孔处，均应安装压浆阀。压浆时，接通压浆管，待压浆完毕时关闭压浆阀开关，以保持管道中水泥浆的压力。
水泥浆配合比试经监理审批后才能使用，施工时严格按试验室配合比通知单配料。
压浆按一次压浆法进行。压浆的最大压力一般为0.5～0.7 MPa，每个孔道压浆至最大压力后应有一定的稳压时间。压浆应达到孔道另一端排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。
同一孔道的压浆工作应一次完成，不得中途停压，否则应及时用清水冲洗已压浆孔道，并重新压浆。
水泥浆在搅拌机中的温度不宜超过25 °C，夏季施工应采取降温措施。当气温高于30 °C时，应尽量安排在夜间气温较低时进行压浆。
每次压浆必须做好施工记录并按要求制作水泥浆试件。
封端前梁端混凝土应仔细凿毛，并将全部灰杂物以及锚垫板上浮浆清除干净。同时检查确认无漏压的管道后，才允许灌筑封端混凝土。
封端混凝土宜采用无收缩混凝土进行封堵，其强度等级应符合设计规定。封端混凝土应有良好的养护条件，防止与梁体之间产生收缩裂缝。
梁体封端质量要求：端模应注意符合全梁长度允差标准。表面平整，无气孔，色泽一致，外观整洁。
6）梁段转运和存放
当整孔梁段完成匹配任务后，即可转运及存放。箱梁由200 t龙门吊机的起吊、移动，起吊前应对箱梁节段进行编号标识。
箱梁梁段分两层存放，单块箱梁梁段存放于相邻的两个堆存台座上，考虑到箱梁断面尺寸较小，为避免在堆存过程中产生过大的拉应力使箱梁损伤，支点采用条形支垫形式。