中低速磁浮軌道梁制造關(guān)鍵施工技術(shù)

翟 勇

(中鐵二十三局集團有限公司，四川成都 610072)

很多大中型城市的發(fā)展中，急需一種造價低廉、運量適中、舒適便捷的新型交通系統(tǒng)。自我國上海首條投入商業(yè)運營的高速磁懸浮修成，磁浮這一新型交通進入了人們的生活。中低速磁懸浮軌道交通系統(tǒng)除滿足上述特性外，還具備噪聲低、易維護、旅行速度高等特點，是未來城市中低交通系統(tǒng)的最佳選擇。為保證磁浮列車運行平穩(wěn)、磁浮就要求軌道梁具有高精度，高質(zhì)量，由于梁型復(fù)雜，種類多，就需要一套完整的制造施工技術(shù)。本文以該工程為背景，總結(jié)歸納中低速磁浮軌道梁的制造關(guān)鍵施工技術(shù)，以期對同類工程起到借鑒作用。

1 工程概況

長沙磁浮軌道交通工程線路采用高架線的鋪設(shè)方式，全線18.54 km，線間距4.4 m，最小曲線半徑400 m，橋梁為預(yù)制簡支矩形截面軌道梁，高2.1 m、上寬1.3 m、下寬1.4 m。梁體混凝土設(shè)計強度等級為C50，預(yù)應(yīng)力預(yù)留管道采用金屬波紋管，孔道壓漿為M50水泥漿，采用C50無收縮混凝土封錨，預(yù)應(yīng)力筋采用高強度低松弛鋼絞線[1]。軌道梁均采用曲線曲做方式施工。

2 軌道梁制造工藝流程

磁浮軌道梁制造工藝流程見圖1。

圖1 磁浮軌道梁制造工藝流程

3 預(yù)制施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼筋整體綁扎及吊裝工藝

3.1.1 鋼筋整體綁扎工藝

本工程大部分磁浮軌道梁在豎曲線上，彎曲半徑多變，導(dǎo)致鋼筋構(gòu)造形狀多變，圓弧鋼筋彎制復(fù)雜，在梁體上的預(yù)埋件要求精度高[2]，因此利用線性軸承方式研制出可調(diào)式鋼筋骨架整體式預(yù)綁胎具，預(yù)先按曲線的曲率調(diào)整綁扎胎具線型，再利用預(yù)綁胎具進行磁浮軌道梁鋼筋骨架的整體綁扎。

(1)為保證綁扎尺寸精度，提高效率，在專用軌道梁鋼筋綁扎臺座上，將鋼筋整體綁扎成型，成型過程中安裝軌道梁內(nèi)模及橫系梁鋼套筒。

(2)混凝土保護層采用混凝土墊塊呈梅花形均勻布置，墊塊強度不得低于梁體混凝土強度等級，數(shù)量不少于4個/m2。

(3)支座鋼板按設(shè)計位置安裝在底腹板胎具上，支座鋼板表面平整度不大于1 mm/m，螺栓中心偏差不大于2 mm，且四個支座板相對高差不大于2 mm。

(4)軌道梁預(yù)留孔道采用金屬波紋管，波紋管定位采用10 mm鋼筋焊接成定位網(wǎng)片，定位網(wǎng)片焊接在專用胎具上，根據(jù)設(shè)計圖紙要求與梁體鋼筋綁扎牢固。

3.1.2 鋼筋骨架整體吊裝工藝

磁浮軌道梁鋼筋骨架綁扎完成后，利用專用整體吊架，兩臺龍門吊同步配合抬吊將鋼筋骨架整體吊裝至制梁臺座，入模。

(1)根據(jù)鋼筋骨架的結(jié)構(gòu)形式和高度設(shè)置吊點位置及吊索長度，保證鋼筋骨架起吊后平順便于定位。

(2)吊點位置鋼筋應(yīng)綁扎結(jié)實，必要時可選擇性點焊部分鋼筋。

(3)吊架吊點位置根據(jù)骨架結(jié)構(gòu)設(shè)置，支座處和梁端部位置適當(dāng)加密吊點，保證安裝時該部位的定位精度。

(4)吊鉤必須掛在鋼筋骨架的下層縱向筋或附加鋼筋上，以保證骨架局部不變形或綁扎點脫落。

(5)吊裝時應(yīng)統(tǒng)一指揮兩臺龍門吊協(xié)調(diào)一致，并且準確對位。吊裝過程中，若鋼筋骨架發(fā)生局部變形，應(yīng)及時進行修整[3]。

3.2 模板調(diào)節(jié)及安拆工藝

磁浮軌道梁同跨梁多曲線變化，多跨度變化，為增加其通用性，提高功效，課題組研制出“曲梁曲做”預(yù)制線性控制模板——整體式全自動數(shù)字化液壓控制系統(tǒng)鋼模型[2]，使同一套模板適應(yīng)多跨度變跨以及多曲線變化，縮短模具周轉(zhuǎn)周期。

(1)底模、外模采用整體平移式鋼模，分段制作，現(xiàn)場試拼合格后再焊接成整體，平整度、翹曲度、接縫高差滿足國家現(xiàn)行規(guī)范要求。內(nèi)模采用方木、木夾板加工的一次性內(nèi)模，安裝尺寸允許誤差滿足規(guī)范要求。

(2)外模由外模板、骨架、可調(diào)式撐桿和底部連接螺栓等組成，端模垂直度可調(diào)，側(cè)?？烧{(diào)節(jié)曲度。底模與外模間用螺栓進行連接，并設(shè)橡膠條以防漏漿。

(3)根據(jù)梁形幾何結(jié)構(gòu)和工況，采用底模固定，側(cè)?？稍诘啄Ｉ匣瑒硬⑶士烧{(diào)，利用側(cè)模邊的斜撐桿和油缸調(diào)節(jié)固定，以保證模板固定不發(fā)生位移。

(4)軌道梁的型號、支座位置和電軌槽道布置不同，需反復(fù)核定并預(yù)先在模板上放好底模線。端模的轉(zhuǎn)角度數(shù)根據(jù)基準線確定。

(5)梁體鋼筋就位后，啟動全自動液壓模板系統(tǒng)，側(cè)模整體平移合模至底模劃線的設(shè)計位置，將波紋管穿過安裝在臺座端部的端模板對應(yīng)的孔道，然后用絲桿將側(cè)模板與端模板連接、緊固在一起，局部調(diào)節(jié)螺栓使各部尺寸滿足表1模板安裝允許誤差的要求。模板安裝示意見圖2。

圖2 模板安裝示意

(6)在模板調(diào)節(jié)過程中，只需要在控制面板輸入對應(yīng)梁型曲線線型參數(shù)[2]，控制系統(tǒng)自動將模板調(diào)節(jié)到需要的曲線線形標準，完成模板安裝，滿足高效率和復(fù)雜的曲線梁生產(chǎn)。有效解決了曲線梁曲線半徑復(fù)雜多變與模板資源配置有限的矛盾，實現(xiàn)資源節(jié)約最大化。

(7)拆除模板時，拆除橫向限位桿件，端模和側(cè)模的連接螺栓及端模撐桿，通過油缸拉動撐桿，實現(xiàn)側(cè)模整體平移，對梁體影響小，減少了模板的多次調(diào)節(jié)，只需按一下整體拆模按鈕，即可完成拆模工作，節(jié)省了施工時間及人力等資源的投入。

表1 模型安裝尺寸允許誤差

3.3 混凝土澆筑及養(yǎng)護工藝

3.3.1 混凝土澆筑

由于軌道梁存在內(nèi)模結(jié)構(gòu)，腹板內(nèi)有波紋管，控制混凝土成形質(zhì)量重點是保證底板的密實性，腹板的預(yù)埋件精度。

(1)混凝土的澆筑采用斜向分段，水平分層，先底板再腹板，最后澆筑梁體頂板的方案。從梁體一側(cè)向另一側(cè)單層推進澆筑的方法，依次進行連續(xù)澆筑。采用插入式振動棒為主、側(cè)振為輔聯(lián)合振搗成型的方式。

(2)混凝土澆筑時間及先后兩層澆筑時間間隔，應(yīng)滿足國家現(xiàn)行規(guī)范的要求。

(3)混凝土澆筑須均勻布料，水平分層厚度控制在30～50 cm。每片軌道梁開盤澆筑均應(yīng)在距梁端1 m 位置開始布料。

(4)混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑。不僅能保證混凝土的整體性，且能有效克服冷縫、水紋通病，提高梁體外觀質(zhì)量。

(5)在澆筑混凝土過程中，隨機取樣制作混凝土強度、彈性模量試件。試件留置方式及數(shù)量應(yīng)滿足國家現(xiàn)行規(guī)范的要求，以保證各關(guān)鍵節(jié)點的強度指標確定。

3.3.2 混凝土養(yǎng)護

軌道梁蒸汽養(yǎng)護采用計算機自動控制系統(tǒng)，采用計算機遠程控制方式，實現(xiàn)蒸汽養(yǎng)護的階段控制。該系統(tǒng)有效解決熱損失快、棚溫不均的弊端并充分利用蒸汽，節(jié)約能源，實現(xiàn)低碳環(huán)保。

3.4 預(yù)應(yīng)力施工工藝

3.4.1 預(yù)應(yīng)力張拉

軌道梁預(yù)應(yīng)力施工采用了預(yù)應(yīng)力智能同步張拉系統(tǒng)，通過系統(tǒng)傳感器實時采集鋼絞線伸長量，及時的反饋到計算機，并且對伸長量自動計算，及時校核伸長量是否在規(guī)范要求范圍內(nèi)，實現(xiàn)伸長量與應(yīng)力同步“雙控”[4]。避免或大量減少在張拉過程中的有效預(yù)應(yīng)力損失。且系統(tǒng)自動生成張拉數(shù)據(jù)表，可進行真實的施工過程追溯。

軌道梁生產(chǎn)初期，應(yīng)對2片梁進行管道摩阻試驗，根據(jù)管道摩阻試驗結(jié)果，由設(shè)計院進行調(diào)整張拉力。

(1)張拉前須確認所張拉的橋梁的梁型、鋼絞線根數(shù)及錨具型號；錨具使用時保持其成套匹配，不能混用。

(2)按各梁段各類鋼絞線束設(shè)計編號及參數(shù)輸入軟件相應(yīng)位置，油頂編號及千斤頂標定回歸方程；待各輸入設(shè)計值準確無誤后，啟動張拉程序。

(3)張拉時油壓升降應(yīng)緩慢、均勻，不得突然加壓或卸壓；兩端伸長應(yīng)基本保持一致。鋼絞線頂錨后發(fā)現(xiàn)斷、滑絲及伸長值超標問題應(yīng)卸荷重張。

(4)預(yù)應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主，以鋼絞線伸長值作校核。

(5)鋼絞線終張完成24 h后，經(jīng)檢查無滑絲，滿足規(guī)范及設(shè)計要求后，即可采用砂輪切割機切割鋼絞線。切割處距錨具不小于30 mm，切割時不能對錨具造成傷害，且不能夠影響壓漿、封錨工作。

3.4.2 預(yù)應(yīng)力管道壓漿

預(yù)應(yīng)力管道壓漿采用軌道梁預(yù)應(yīng)力管道循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)，能夠自動完成精確加水、水膠比控制、壓力控制，通過回路循環(huán)方式保障壓漿密實度。采用大循環(huán)回路方式，將出漿口漿液導(dǎo)流至儲漿桶，從而可使得漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)，通過調(diào)整泵排流量將管道內(nèi)空氣完全排出，并通過漿液循環(huán)帶出孔道內(nèi)殘留雜質(zhì)[5]。

(1)根據(jù)試驗室提供的漿液配合比在壓漿參數(shù)設(shè)置界面輸入配合比數(shù)據(jù)；先加水，然后加入外加劑，啟動高速攪拌機攪拌，再加入水泥，水泥加完以后按面板上的定時制漿按鈕或電腦上的自動攪拌，由系統(tǒng)來完成自動制漿過程，并且注意設(shè)定攪拌時間。

(2)為確保壓漿質(zhì)量，壓漿順序應(yīng)自下而上，集中管道一次壓完。管道壓漿過程中的控制指標應(yīng)滿足國家現(xiàn)行標準TB/T 3192-2008《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》的相關(guān)規(guī)定。

(3)封閉進漿管1 h后才能撤除壓漿筒，并檢查確認無漏漿。

(4)孔道壓漿及壓漿后3 d內(nèi)，當(dāng)梁體及環(huán)境溫度低于5 ℃時應(yīng)采取保溫措施。

3.4.3 預(yù)應(yīng)力筋錨穴封端

為保證梁體質(zhì)量和外觀，應(yīng)對預(yù)應(yīng)力筋錨穴進行封端處理。

(1)封端混凝土采用無收縮混凝土，抗壓強度不得低于設(shè)計要求強度。

(2)封端前，應(yīng)對錨穴內(nèi)混凝土鑿毛，并在錨墊板上安裝一端帶有絲口的短鋼筋，綁扎鋼筋網(wǎng)片，澆筑封端混凝土，養(yǎng)護要求同梁體混凝土養(yǎng)護。

(3)封端混凝土養(yǎng)護后，應(yīng)在梁端底板和腹板的新舊混凝土接縫處20 cm范圍內(nèi)，滿涂厚度1.5 mm與混凝土顏色一致的聚氨酯防水涂料，以保證接縫處結(jié)合良好。

3.5 BIM技術(shù)的應(yīng)用

在梁場規(guī)劃時，將鋼筋加工區(qū)和鋼筋綁扎區(qū)設(shè)置在制梁區(qū)的中部，配置12套鋼筋預(yù)綁扎胎具，制梁區(qū)設(shè)24個制梁臺座并一對一配備 24 套軌道梁預(yù)制整體結(jié)構(gòu)自動化液壓鋼模型，這樣兩側(cè)就形成了以6個綁扎胎具、12套鋼模型的單元生產(chǎn)模式，借助于BIM技術(shù)，采用三維建模技術(shù)，將每片梁掛上“身份證”，制梁區(qū)、存梁區(qū)軌道梁存放采用信息化倉儲式管理模式，該模式實時反映存梁區(qū)內(nèi)每片梁所處于的工藝狀態(tài)，利用BIM技術(shù)，只要在電腦上點擊存梁臺座上這片梁，就可以知道它的狀態(tài)，是否可以發(fā)運架設(shè)，到了哪道工序，是否需要優(yōu)先施工來保證進度等。

4 結(jié)束語

采用該中低速磁浮軌道梁制造施工方法，從批量生產(chǎn)到架設(shè)完成，只用了5個月的時間，不僅生產(chǎn)效能明顯提高，梁體質(zhì)量和鋪架后線性徐變均得到有效控制，鋼筋加工到預(yù)應(yīng)力施工混凝土澆筑成形，施工質(zhì)量和功效均得到很大提升，合格率 100 %，是質(zhì)量標準化施工的標桿。