城市軌道交通工程中U型梁施工方法探討與分析

和堂 馬健博 肖恒

摘 ?要：U型梁（槽型梁）作為軌道交通工程雙軌高架橋梁中的新式梁型結(jié)構(gòu)，其在國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的軌道交通線路建設(shè)中都采用這一梁型。本文主要對(duì)寧句線工程U型梁的不同施工方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，比較該工程中現(xiàn)澆法和預(yù)制法在施工順序、施工條件、施工難度、環(huán)境影響及經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)劣，從而得出各自的適用范圍，為以后軌道交通工程中U型梁的設(shè)計(jì)選型和施工方法選擇提供參考。

關(guān)鍵詞：U型梁;施工方法;現(xiàn)澆;預(yù)制;對(duì)比分析

中圖分類號(hào)： U445.4??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號(hào)：2096-6903（2019）04-0000-00

0引言

U型梁是一種下承式橋梁結(jié)構(gòu)，橫斷面為一上部開口的槽型，類似于無(wú)頂板及翼緣板的箱梁。具有建筑高度低、降噪效果好、斷面空間利用率高、安全可靠、外型美觀等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用于軌道交通工程城市高架橋梁上。

1施工方法簡(jiǎn)介

U型梁在設(shè)計(jì)階段主要分為單線U型梁和雙線U型梁（山型梁），在施工方法上主要分為預(yù)制和現(xiàn)澆兩種，本文結(jié)合南京至句容城際軌道交通二標(biāo)段一工區(qū)的高架橋U型梁施工方法進(jìn)行分析、探討。

1.1工程概況

本工程高架橋U型梁主要分為預(yù)制U梁及現(xiàn)澆U梁兩種形式，基本構(gòu)造如圖1，圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，簡(jiǎn)支U梁在梁場(chǎng)預(yù)制后用運(yùn)梁板車運(yùn)至蓋梁底部，再利用架橋機(jī)吊梁安裝;現(xiàn)澆U梁在本工程中包含兩跨共計(jì)56m的“山”型梁和三座跨徑分別為130m（40+50+40）、150m（30+45+45+30）、106m（31+45+30）的連續(xù)U梁，均采用現(xiàn)澆法施工。

1.2預(yù)制U梁施工

預(yù)制U梁的寬度主要包括5.21m、5.41m、5.61m和漸變寬度等多種類型。預(yù)制架設(shè)的主要特點(diǎn)分為以下三個(gè)方面。

第一、梁場(chǎng)預(yù)制。在線路周邊空曠地段設(shè)置預(yù)制梁場(chǎng)，制梁施工主要包括底模和側(cè)模拼裝、預(yù)埋件布置、鋼筋籠綁扎、端模拼裝、預(yù)應(yīng)力張拉、鋼筋骨架位置調(diào)整、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)、拆除模板、預(yù)應(yīng)力放張、封錨等步驟。

第二、預(yù)制梁運(yùn)輸。在梁場(chǎng)內(nèi)部采用TTB280型移梁機(jī)進(jìn)行移梁、裝車。梁場(chǎng)至架梁現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸設(shè)備采用奔馳2548/480馬力牽引車及陜汽德龍F(tuán)3000/460馬力牽引車，平板車選擇重型組合式全掛液壓平板加200噸級(jí)重型轉(zhuǎn)盤組裝車組進(jìn)行運(yùn)輸。

第三、預(yù)制梁架設(shè)。預(yù)制U梁運(yùn)輸至提梁點(diǎn)，提梁點(diǎn)設(shè)置兩臺(tái)龍門吊進(jìn)行提梁，預(yù)制梁采用DFH型35m300t架橋機(jī)架設(shè)，其架梁過(guò)程主要包括前后天車提梁、運(yùn)梁至橋跨上方、架梁三大步驟。

1.3現(xiàn)澆梁施工

本工程中現(xiàn)澆梁主要包含現(xiàn)澆連續(xù)梁和現(xiàn)澆簡(jiǎn)支梁兩種類型，采用滿堂支架施工。其施工步驟主要包括地基處理、支架搭設(shè)、底模安裝、支架預(yù)壓、鋼筋綁扎、波紋管安裝、側(cè)模與內(nèi)模安裝、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿、封錨、模板拆除、支架拆除等。

2 預(yù)制法與現(xiàn)澆法比較分析

2.1施工條件的比較分析

2.1.1施工場(chǎng)地

預(yù)制澆筑時(shí)占用場(chǎng)地大，需要專門租用場(chǎng)地;架梁之前需要規(guī)劃運(yùn)輸路線，對(duì)運(yùn)輸路線要求較高，且影響現(xiàn)有交通，因此適用于場(chǎng)地狹小或地基軟弱的城市軌道交通。相反，支架現(xiàn)澆只需要占用高架橋下部的投影面積，不需要單獨(dú)租用場(chǎng)地，占用空間相對(duì)較少。

2.1.2地基處理

預(yù)制場(chǎng)地地基處理要求相對(duì)較高，但制存梁臺(tái)座可以多次重復(fù)使用;此外預(yù)制梁架設(shè)時(shí)僅對(duì)蓋梁周邊及橋墩下部位置進(jìn)行地基處理，處理面積小且只作為臨時(shí)加固，滿足架梁起重設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備的移動(dòng)和轉(zhuǎn)位即可，費(fèi)用相對(duì)較低。但支架現(xiàn)澆法占用橋下全部投影面積，為保證支架不產(chǎn)生沉降和變形，對(duì)地基處理有較高要求，且不能重復(fù)利用。因此支架現(xiàn)澆費(fèi)用較高。

2.1.3施工便道

支架現(xiàn)澆對(duì)施工便道的要求較低，可以直接采用已有道路，必要時(shí)需進(jìn)行加固，不需要另行修筑便道。預(yù)制架設(shè)中單片梁長(zhǎng)度為30m，重220t，其最大尺寸為（長(zhǎng)×寬×高）30m×5.61m×1.94m，在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)道路要求高，當(dāng)已有道路不滿足荷載要求時(shí)，需修筑便道，這不僅會(huì)增加施工成本還會(huì)影響工期，因此對(duì)工程建設(shè)十分不利。

2.2施工難度的比較分析

2.2.1鋼筋工程

U型梁為薄壁構(gòu)件，雖然鋼筋受力復(fù)雜，但是有利于鋼筋籠的布置。預(yù)制梁鋼筋工程是將鋼筋綁扎好后直接吊裝到預(yù)制梁臺(tái)座上固定，然后即可開始澆筑混凝土。對(duì)于現(xiàn)澆梁，鋼筋籠在項(xiàng)目的鋼筋加工廠內(nèi)制成半成品后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，受運(yùn)輸及施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響，施工質(zhì)量難以控制。

2.2.2模板工程

預(yù)制梁模板在梁場(chǎng)統(tǒng)一存放，模板架設(shè)時(shí)離地面距離較小。而現(xiàn)澆梁施工時(shí)模板存放條件較差，模板拼裝時(shí)離地面較高，施工難度高，質(zhì)量不易控制。

2.2.3混凝土工程

預(yù)制梁在固定的臺(tái)座上澆筑混凝土，沉降和變形較小，因此混凝土不需要進(jìn)行特殊配合比設(shè)計(jì)，且澆筑完成后混凝土的養(yǎng)護(hù)條件可控。現(xiàn)澆梁滿堂支架容易產(chǎn)生不均勻沉降和變形，使梁體混凝土產(chǎn)生裂縫，因此混凝土需要進(jìn)行特殊配合比設(shè)計(jì);澆筑完成之后養(yǎng)護(hù)條件較差，質(zhì)量難以控制。

2.2.4預(yù)應(yīng)力工程

本工程中預(yù)制澆筑的U梁預(yù)應(yīng)力都采用先張法施工，其張拉順序、張拉工藝及張拉端選擇都較為簡(jiǎn)單、明確;預(yù)制梁的預(yù)應(yīng)力張拉空間充足，張拉條件較好。現(xiàn)澆梁預(yù)應(yīng)力張拉采用后張法，其張拉順序、張拉工藝以及張拉空間都受到現(xiàn)場(chǎng)施工條件的制約，且張拉質(zhì)量不易控制。

2.3對(duì)施工環(huán)境影響的比較分析

2.3.1環(huán)境污染

U梁預(yù)制在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)施工，預(yù)制場(chǎng)地點(diǎn)固定，可設(shè)在相對(duì)偏僻地段，對(duì)周邊環(huán)境影響較小。支架現(xiàn)澆法施工周期較長(zhǎng)，位于線路上，施工產(chǎn)生的建筑垃圾、廢水、光、噪聲等對(duì)環(huán)境的影響不能很好控制，因此現(xiàn)澆法對(duì)周邊環(huán)境影響較大。

2.3.2交通影響

U梁預(yù)制位于預(yù)制場(chǎng)內(nèi)，因此在澆筑時(shí)對(duì)周邊交通無(wú)影響;但從預(yù)制場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸至架梁點(diǎn)時(shí)，U梁的最小寬度為5.21m，因此在運(yùn)輸過(guò)程中需要占用兩車道，對(duì)沿線的交通通行能力和安全影響非常大，且對(duì)周邊的交通組織、協(xié)調(diào)和配合措施要求非常高。支架現(xiàn)澆梁，除搭設(shè)支架和材料運(yùn)輸外，對(duì)周邊交通影響很小。

2.4工期及經(jīng)濟(jì)性比較分析

2.4.1施工工期

預(yù)制澆筑可以和下部結(jié)構(gòu)同步施工，且可大規(guī)模、工廠化生產(chǎn)，澆筑時(shí)間靈活，后期架梁速度快，能夠很好的安排工期。但現(xiàn)澆梁只能在下部結(jié)構(gòu)澆筑好并且達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度之后才能進(jìn)行澆筑，不易于控制工期。因此，預(yù)制法在施工工期上更有利。

2.4.2施工經(jīng)濟(jì)性

預(yù)制架設(shè)的前期梁場(chǎng)修建投入資金較大，但避免了現(xiàn)澆梁所需要進(jìn)行的大面積地基加固，同時(shí)節(jié)約了支架搭設(shè)費(fèi)用;另外，梁場(chǎng)內(nèi)機(jī)械化程度較高，可節(jié)約大量勞動(dòng)力成本且施工速度快，節(jié)約工期。

3結(jié)論與展望

（1）通過(guò)本工程及其他工程案例，在橋跨較多且梁型單一的情況下，采用梁場(chǎng)預(yù)制能夠有效節(jié)約成本，縮短工期，保證施工質(zhì)量。當(dāng)橋跨較少且梁型變化時(shí)采用現(xiàn)澆法施工更為有利。

（2）為消除預(yù)制梁運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)現(xiàn)有交通的影響，本工程除在深夜或者凌晨人、車稀少的時(shí)間段運(yùn)梁外，還需采用“線上運(yùn)梁”，即采用架運(yùn)梁一體機(jī)將運(yùn)梁線路由地面道路改為已經(jīng)架好的梁上，因此能有效減少運(yùn)梁過(guò)程中對(duì)地面交通的不利影響。

（3）現(xiàn)澆U梁除用在現(xiàn)澆連續(xù)梁上外，在本工程還采用現(xiàn)澆簡(jiǎn)支“山”型梁，來(lái)解決高壓線下施工難的問(wèn)題。本工程線路下穿220kv高壓線，U梁預(yù)制架設(shè)無(wú)法滿足安全距離要求，因此在高壓線下采用現(xiàn)澆簡(jiǎn)支梁的方法進(jìn)行施工，一方面安全問(wèn)題得到保障，另一方面相較于現(xiàn)澆連續(xù)梁減少了施工成本，為類似工程施工提供了一種新思路。

參考文獻(xiàn)

[1]施曙東.輕軌工程槽型梁主要施工方法比較及分析 [J].施工技術(shù)，2011.4（9）：89-93.

[2]張明儉，劉剛.軌道交通槽型梁平面與空間受力分析比較[J].路基工程，2011（3）：140-143.

收稿日期：2019-07-04

作者簡(jiǎn)介：和堂（1988—），男，云南香格里拉人，本科，工程師，從事市政工程施工技術(shù)管理工作。

Discussion and Analysis of U-Beam Construction Methods in Urban Rail Transit Engineering

HE Tang，MA Jianbo，XIAO Heng

（China Construction Railway Investment and Construction Group Co. Ltd. East China Company， Nanjing， Jiangsu ?210000）

Abstract：??U-shaped beam （groove beam） is a new type of beam structure in double-track viaducts in rail transit engineering. It is used in more and more rail transit lines in China. This article mainly introduces the different construction methods of the U-beam of the Ningju line project， and compares the pros and cons of the cast-in-place method and the precast method in this project in terms of construction sequence， construction conditions， construction difficulty， environmental impact， and economics. The respective scope of application is provided， which provides a reference for the design and selection of U-beams and construction methods in future rail transit projects.

Keywords：?U-beam; construction method; cast-in-situ; prefabrication; comparative analysis