寧高城際軌道交通輕軌預(yù)制箱梁預(yù)制施工技術(shù)

陳永彪　荊剛毅　張培根　劉　毓

(中交第二公路工程局有限公司　西安　710119)

寧高城際軌道交通輕軌預(yù)制箱梁預(yù)制施工技術(shù)

陳永彪荊剛毅張培根劉毓

(中交第二公路工程局有限公司西安710119)

摘要寧高城際軌道交通二期工程輕軌預(yù)制箱梁屬于輕軌大噸位預(yù)制箱梁，文中對(duì)梁場(chǎng)布置、臺(tái)座設(shè)置、鋼筋籠整體綁扎吊裝入模、混凝土澆筑等一系列工藝進(jìn)行了敘述，總結(jié)出一套完整的輕軌預(yù)制箱梁施工工藝，并且在項(xiàng)目中成功應(yīng)用，最終完成了輕軌箱梁預(yù)制施工。

關(guān)鍵詞軌道交通預(yù)制箱梁預(yù)制施工

1工程概況

寧高城際軌道工程上部結(jié)構(gòu)主要為25，30 m預(yù)制箱梁，梁高1.8 m,頂板寬9 m,底板寬4.1 m,頂板厚度25 cm，跨中腹板厚度28 cm, 跨中底板厚度25 cm,端部腹板厚度90 cm，端部底板厚度50 cm,設(shè)計(jì)采用C50混凝土,其中30 m預(yù)制箱梁?jiǎn)伍炷晾碚摲搅?30 m)為158.2 m2，箱梁斷面結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　箱梁斷面結(jié)構(gòu)圖(單位：cm)

2梁場(chǎng)布局

輕軌大噸位整孔預(yù)制箱梁自重大、體積大，施工時(shí)須投入大型設(shè)備。施工工藝復(fù)雜，轉(zhuǎn)運(yùn)困難，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高于常規(guī)設(shè)計(jì)施工規(guī)范，傳統(tǒng)的箱梁預(yù)制方法已經(jīng)不能滿足施工的需要。在制梁工藝上需采用大型預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制，在施工工藝、梁場(chǎng)布局等方面提出了更高、更嚴(yán)格的要求。其中梁場(chǎng)布局是影響制梁最為關(guān)鍵的控制因素，從場(chǎng)地規(guī)劃、箱梁預(yù)制、存放等工藝，都要求標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、集中化，因此對(duì)箱梁預(yù)制規(guī)范化和機(jī)械化提出了更高的要求。針對(duì)寧高項(xiàng)目輕軌預(yù)制箱梁的特點(diǎn)，梁場(chǎng)布局要求如下。

(1) 梁場(chǎng)在規(guī)劃時(shí)，根據(jù)制梁數(shù)量和進(jìn)度要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定梁場(chǎng)規(guī)劃面積、制梁臺(tái)座數(shù)量、存梁臺(tái)座數(shù)量、模板數(shù)量，并按上述指標(biāo)進(jìn)行梁場(chǎng)生產(chǎn)資源配置。

(2) 梁場(chǎng)布置在工程線路的右側(cè)臨時(shí)用地內(nèi)，采用縱列式布局。梁場(chǎng)的布局具體分為6個(gè)區(qū)域:生活區(qū)、鋼筋加工及存放區(qū)、制梁區(qū)、混凝土拌和區(qū)、提梁及存梁區(qū)，主要機(jī)械設(shè)備包括：450噸提梁機(jī)、50 t龍門吊、卷?yè)P(yáng)機(jī)、拌和站、汽車泵、智能張拉壓漿設(shè)備。

(3) 梁場(chǎng)布局從鋼筋制作及安裝、立模、 灌注、 養(yǎng)護(hù)、 拆模、 初張拉等整體為流水線設(shè)計(jì)，方便施工。

3梁場(chǎng)地基處理

預(yù)制梁場(chǎng)位于石臼湖區(qū)域團(tuán)結(jié)圩蟹塘內(nèi)，淤泥深度4～6 m，現(xiàn)場(chǎng)需對(duì)預(yù)制梁場(chǎng)范圍內(nèi)魚塘進(jìn)行換填處理。場(chǎng)地?fù)Q填先采用毛石土進(jìn)行擠淤，擠淤0.6～1.0 m深，然后分層回填1.5 m厚碎石土或6%灰土，路面采用30 cm厚C30鋼筋混凝土進(jìn)行統(tǒng)一硬化。預(yù)制場(chǎng)地要求平整、堅(jiān)實(shí)，根據(jù)地基及氣候條件，采取必要的排水措施，防止場(chǎng)地被雨水浸泡后發(fā)生不均勻沉降。

4制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)及施工

制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)是大噸位箱梁預(yù)制成敗的關(guān)鍵，對(duì)地基承載力和沉降有非常高的要求，由于制梁區(qū)所處位置為魚塘，軟弱淤泥厚，地基承載力差，傳統(tǒng)的臺(tái)座地基處理方法不能滿足預(yù)制箱梁對(duì)沉降的要求，通過(guò)在臺(tái)座下打設(shè)直徑為40 cm，長(zhǎng)度為12 m的PC管樁27根，樁的傾斜度不大于1%[1]，再對(duì)地表?yè)Q填0.5 m厚的灰土，體積配合比為2∶8或3∶7[2]，成功地解決了不良地質(zhì)條件下的臺(tái)座沉降難題。制梁臺(tái)座主要由3道連續(xù)墻、橫系梁、地基板組成，制梁臺(tái)座總高 1.4 m，總寬6 m，露地部分高0.8 m，頂面寬度為3.6 m，臺(tái)座配有受力鋼筋，基礎(chǔ)地基板與周邊混凝土需隔離，臺(tái)座頂面與底模連接預(yù)埋件，外側(cè)模與地面支撐連接通過(guò)預(yù)埋件固定。制梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　制梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)示意圖(單位：cm)

5存梁臺(tái)座設(shè)計(jì)與施工

存梁臺(tái)座按雙層存梁設(shè)計(jì)，存梁臺(tái)座由4個(gè)支承墊石、2個(gè)承臺(tái)板組成，頂部有板式橡膠支座支撐箱梁，見圖3。為確保箱梁存放要求，存梁臺(tái)座底部搭設(shè)直徑為40 cm的PC管樁16根，與制梁臺(tái)座不同的是只在每個(gè)臺(tái)座兩端設(shè)置 PC管樁。為保護(hù)箱梁底面不受損傷，每個(gè)臺(tái)座上面設(shè)置橡膠墊片。在構(gòu)造上,存梁臺(tái)座的布置在保證滿足受力要求的前提下考慮安裝支座等其他作業(yè)空間要求。

圖3　存梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)圖(單位：cm)

6箱梁預(yù)制

6.1　鋼筋工程

鋼筋綁扎，傳統(tǒng)工藝是全部或部分在模板中直接綁扎，此方法降低了模板的使用效率，影響了施工進(jìn)度，也容易對(duì)模板造成污染，影響混凝土成品外觀質(zhì)量，寧高項(xiàng)目采用了在鋼筋綁扎臺(tái)座上整體綁扎成型，利用吊具整體吊裝入模工藝，加快了施工進(jìn)度，同時(shí)節(jié)約了成本。

(1) 鋼筋綁扎及起吊具體要求：①鋼筋在綁扎胎膜上整體綁扎成型，抽拔橡膠管、支座預(yù)埋鋼板等預(yù)埋件安裝完成后，鋼筋整體吊裝入模，吊裝時(shí)注意吊點(diǎn)均衡布置，防止鋼筋在吊裝過(guò)程中變形;②吊具采用型鋼制作成形，吊具應(yīng)具有足夠的剛度，起吊時(shí)撓度不應(yīng)大于1/250;③起吊鋼筋籠的吊點(diǎn)間距縱向不宜大于2 m,橫向不宜大于2.5 m，起吊時(shí)在鋼筋籠內(nèi)置入短鋼筋作為分配筋，不得將吊鉤直接掛在鋼筋上，分配鋼筋應(yīng)放在縱向鋼筋下面。

(2) 保護(hù)層墊塊采用高性能細(xì)石混凝土墊塊，每m2不小于4個(gè)，抗壓強(qiáng)度不小于50 MPa，墊塊按照鋼筋直徑制成十字形凹槽，綁扎在鋼筋十字交叉處以保證墊塊綁扎后不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)[3]。

6.2　模板施工

(1) 外模采用整體式外側(cè)模，制梁臺(tái)座施工時(shí)在制梁臺(tái)座的兩側(cè)設(shè)置預(yù)埋件，側(cè)模安裝時(shí)立柱與預(yù)埋件進(jìn)行焊接。側(cè)模安裝前先鋪設(shè)底模，底模平鋪在臺(tái)座頂面，與側(cè)模進(jìn)行螺栓連接。

(2) 內(nèi)模采用液壓模板。內(nèi)模按變截面分段制造，現(xiàn)場(chǎng)用螺栓連接成一體，節(jié)間用橡膠密封條密封止?jié){。每段內(nèi)模由結(jié)構(gòu)部分和液壓系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)部分由頂模、邊模、橫梁、支撐及運(yùn)行輥輪、支撐細(xì)桿等組成。液壓油缸采用油缸同步技術(shù)，使油缸伸縮同步，能夠?qū)崿F(xiàn)順序操作及自鎖保壓抵抗混凝土施工的各種荷載，確保液壓內(nèi)模收放作業(yè)過(guò)程中結(jié)構(gòu)部分不變形。

(3) 內(nèi)模按梁體全長(zhǎng)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造。兩端5.0 m的范圍內(nèi)采用變截面，內(nèi)模事先放置在內(nèi)模存放臺(tái)座上，待鋼筋綁扎成型吊裝就位后，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行安裝，安裝時(shí)采用液壓模式，通過(guò)模板彎折收縮，內(nèi)模整體從梁體穿入。

6.3　混凝土工程

(1) 根據(jù)大體積箱梁的施工特性，在滿足泵送要求的前提下，盡量降低混凝土的砂率，最大膠凝材料用量不超過(guò)500 kg/m3，選用級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)在2.6～3的純凈非堿活性中砂，混凝土中應(yīng)摻入緩凝型高效減水劑，適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間。

(2) 混凝土澆筑一次成型，采用混凝土攪拌車運(yùn)輸、汽車泵泵送混凝土入模、高頻附著式振動(dòng)器輔以振動(dòng)棒振搗的方法施工，采用自然養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)進(jìn)行箱梁混凝土養(yǎng)生。

(3) 梁體混凝土灌筑采用側(cè)振及插入式高頻振動(dòng)棒共同配合振搗成型，梁體腹板、底板宜采用側(cè)振和插入式振動(dòng)，橋面混凝土用插入式振動(dòng)，輔以平板振動(dòng)器振動(dòng)。腹板處混凝土采用插入式振動(dòng)棒振搗時(shí)，不得直接接觸鋼筋，離鋼筋3～5 cm為宜。

(4) 灌注總的原則為“先底板兩端，再腹板、底板中部，最后頂板，從中間到兩端，再?gòu)膬啥说街虚g”。

(5) 灌注時(shí)采用斜向分段、水平分層的方法灌注，其工藝斜度視混凝土坍落度而定，縱向分段長(zhǎng)度控制在6～10 m,水平分層厚度不得大于30 cm，先后2層混凝土的間隔時(shí)間不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。

(6) 梁頂面在灌注完成后采用懸梁式高頻提漿整平機(jī)整平，人工配合抹面，底板頂面人工抹面。特別對(duì)于大噸位箱梁，采用2次抹面可以有效預(yù)防和減少預(yù)制箱梁表面收縮裂紋。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，2次抹面時(shí)間間隔不小于0.5 h為宜。

6.4　混凝土養(yǎng)護(hù)及防裂紋措施

大噸位預(yù)制箱梁養(yǎng)護(hù)不到位是箱梁裂縫產(chǎn)生的主要原因，所以澆筑完成的混凝土要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，夏季采用在箱梁頂面用水泥砂漿圍堵蓄水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，此方法可以使養(yǎng)護(hù)水與箱梁表面混凝土溫度同步上升，減少由于養(yǎng)護(hù)期間混凝土內(nèi)表溫差發(fā)生急劇變化引起的裂紋。具體方法為：箱梁表面混凝土接近初凝前，沿著梁頂四周利用砂漿筑島成圍堰，高度約為5 cm,在里面抽入自來(lái)水，并在梁頂面放置遮陽(yáng)棚，減少太陽(yáng)直接照射箱梁表面；內(nèi)腔及腹板采用自來(lái)水噴淋設(shè)備24 h不間斷養(yǎng)護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)為3 d水不斷、7 d水不干；冬季養(yǎng)護(hù)需采用保溫棚蒸汽養(yǎng)護(hù)。

7預(yù)應(yīng)力工程

預(yù)應(yīng)力張拉采用智能張拉設(shè)備，在張拉前需要在終端輸入相關(guān)參數(shù)。在油頂和油表進(jìn)出油處安裝傳感器，張拉過(guò)程中計(jì)算機(jī)進(jìn)行全程智能控制。要求如下。

(1) 抽拔橡膠管在混凝土澆筑后6～8 h之間為宜。抽拔橡膠管時(shí)，先用麻繩套扣膠管的外露端，并與鋼絲繩聯(lián)結(jié)，再用3～5 t的卷?yè)P(yáng)機(jī)外拉抽拔，抽拔順序是先拔先灌注的一端，由上而下，每次抽拔不得超過(guò)3根。

(2) 預(yù)應(yīng)力施工分為初張拉、預(yù)張拉和終張拉3個(gè)階段進(jìn)行，初張拉和預(yù)張拉在制梁臺(tái)座上進(jìn)行，終張拉在存梁臺(tái)座上進(jìn)行，預(yù)張拉混凝土強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計(jì)值的60%以上，內(nèi)模板應(yīng)松開，不應(yīng)對(duì)梁體壓縮造成阻礙。初張拉要求在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%和模板拆除后，梁體方可吊出臺(tái)位。

(3) 預(yù)應(yīng)力管道壓漿采用真空輔助壓漿工藝，壓漿設(shè)備采用連續(xù)式泵。同一管道壓漿連續(xù)進(jìn)行，一次完成。從漿體攪拌到壓入梁體的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)40 min[4]。壓漿順序?yàn)橄认潞笊稀簼{施工完成后，采用與梁體混凝土配合比相同且加適當(dāng)膨脹劑而成的封錨混凝土進(jìn)行封錨施工。

8箱梁存放

預(yù)制箱梁初張拉完成后，采用450 t輪胎式提梁機(jī)從制梁臺(tái)座緩慢吊起后轉(zhuǎn)運(yùn)至存梁臺(tái)座上，為了增加存梁數(shù)量，節(jié)約用地，統(tǒng)一采用雙層存梁方式，存梁臺(tái)座約高出地面50 cm，當(dāng)箱梁移到存梁臺(tái)座并對(duì)位后，下放吊具將梁體就位。具體方法：首先在下層梁的梁面對(duì)應(yīng)位置用細(xì)砂找平，砂層厚度20 mm左右，然后在其上墊橡膠支座，四周用砂漿密封，防止細(xì)沙溢出。再測(cè)量存梁支點(diǎn)頂面四點(diǎn)高差，并保證箱梁支點(diǎn)不平整度控制在2 mm之內(nèi)。后續(xù)步驟與單層存梁步驟相同。

9結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)輕軌預(yù)制箱梁制作過(guò)程進(jìn)行探討、研究，從梁場(chǎng)布置、模板的制作和安裝、鋼筋的綁扎和整體吊裝入模、梁體養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力智能張拉、管道壓漿、封錨等一系列施工工藝，介紹了整套輕軌箱梁預(yù)制施工技術(shù)。特別是引進(jìn)預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)，提高了預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量和施工效率，可以為以后類似工程提供理論依據(jù)。

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收稿日期：2015-08-26

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.018