常導(dǎo)磁浮預(yù)制軌道梁模板系統(tǒng)及施工技術(shù)研究

王維兵，周 林＊，饒 劍

（四川五新智能設(shè)備有限公司，四川 成都）

引言

隨著國民經(jīng)濟不斷提升及城市規(guī)模逐步擴張，大力發(fā)展軌道交通對于解決城市交通擁堵以及降低環(huán)境污染等方面具有重要意義[1-3]。磁浮交通由于時速快、可靠性高、污染低等特點，是未來城市軌道交通的發(fā)展方向[4-6]。目前，磁浮列車可有效與輕軌、地鐵系統(tǒng)形成互補，實現(xiàn)近距離城市間、城市市區(qū)等區(qū)域的交通連接，具有廣闊的應(yīng)用前景[7-10]。

考慮到常導(dǎo)磁浮產(chǎn)生的電磁力較小，列車與軌道間隔僅有幾毫米，為保證常導(dǎo)磁浮列車運行平穩(wěn)，對下部軌道梁的精度和質(zhì)量要求極高，而軌道梁品質(zhì)主要取決于模板系統(tǒng)，因此本文開發(fā)了一種應(yīng)用于常導(dǎo)磁浮預(yù)制軌道梁生產(chǎn)的模板系統(tǒng)，并對系統(tǒng)涉及的施工技術(shù)進行了探討，同時開展了常導(dǎo)磁浮混凝土軌道梁成型試驗。

1 預(yù)制軌道梁模板系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

磁浮軌道梁通常為跨座式單軌，具有承重、導(dǎo)向以及驅(qū)動多重功能，作為直線電機定子的依附體，通過列車中安裝的轉(zhuǎn)子與定子線圈相互作用，實現(xiàn)磁浮列車的驅(qū)動。軌道梁構(gòu)造及形式示意如圖1 所示。

圖1 磁浮軌道梁結(jié)構(gòu)概圖

該軌道梁的梁體外形尺寸偏差小于5mm, 連接件及預(yù)埋件的位置偏差低于2mm。其制造精度要求極高。根據(jù)梁體結(jié)構(gòu)特點，在保證其工程品質(zhì)基礎(chǔ)上，滿足梁體外形尺寸、預(yù)留變形量、頂板及支座板調(diào)整等要求，同時結(jié)合生產(chǎn)效率、制造成本以及工藝等因素，設(shè)計了專用的高精度自動液壓式預(yù)制模板系統(tǒng)。該系統(tǒng)由外內(nèi)模系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)等組成，如圖2 所示。外模系統(tǒng)主要包含面板、加強筋及背坊等部件，作為梁體澆筑時的主要受力單元，其各部件結(jié)構(gòu)及材料選型通過分析側(cè)壓力確定。側(cè)壓力表示為：

圖2 高精度自動液壓式預(yù)制模板系統(tǒng)

式中，pm為模板承受最大側(cè)壓力，kN/m2；γ 為混凝土重力密度，kN/m3；v 為澆筑速度，m/h；t0為初凝時間，一般按t0=200/(T+15)用，T 為混凝土溫度(℃)；H 為側(cè)壓力計算位置至混凝土頂面的總高度，m；β1, β1分別為外加劑和坍落度修正系數(shù)。側(cè)壓力按式（1）和式（2）中最小值選取。此外，為提高梁體成型的表面平整度，同時避免面板銹蝕問題，降低系統(tǒng)的維護成本，面板采用304 不銹鋼。內(nèi)模系統(tǒng)采用不拆卸形式，與底模一體式安裝，便于梁體的整體脫模。

為適應(yīng)梁長的變化調(diào)節(jié)，端模為“側(cè)包端”結(jié)構(gòu)，同時預(yù)留了后張所需的階梯錨穴?？紤]到移動鋼臺座及鋼軌可能發(fā)生變形，并將直接影響梁體的成型精度，因此模板系統(tǒng)底部支撐采用混凝土固定臺座。液壓系統(tǒng)通過PLC 控制柜集中控制油泵及油缸工作狀態(tài)，并利用位移精度傳感器對系統(tǒng)開合模過程進行數(shù)字化監(jiān)測及反饋。振搗系統(tǒng)分為模板側(cè)面振搗以及上部振搗，保證混凝土的澆筑質(zhì)量。在模板系統(tǒng)中，其關(guān)鍵技術(shù)在于軌道梁預(yù)埋功能件的定位以及模板系統(tǒng)的自動開合。

由于軌道梁預(yù)埋了導(dǎo)向板、滑行板以及定子連接套筒等功能件，且各功能件都具有定位精度要求，需要從模板結(jié)構(gòu)、裝配工藝等多方面進行考慮。其中定子連接套筒預(yù)埋在軌道梁頂板處，要求定子鐵芯安裝與軌道功能面偏差小于0.1 mm，因此用于定子鐵芯安裝的定子連接套筒在模板系統(tǒng)中的精確定位是軌道梁制造的關(guān)鍵。

定子連接套筒內(nèi)螺紋用于與定子鐵芯的螺栓連接，非預(yù)埋端的燕尾槽則便于其安裝定位。通過定子連接套筒和面板的相對位置，設(shè)計出專用的定位工裝，以面板為定位基準面進行安裝，其中面板采用精加工，以保證工裝定位精度；將卡槽與工裝固定，并在卡槽兩端焊接上加強板，以此將卡槽與面板固定；脫出工裝，利用螺栓連接卡槽和定子連接套筒，從而完成定子連接套筒的定位。

為提高模板系統(tǒng)的出梁速度，降低工人的勞動強度，構(gòu)建了多點分體式液壓控制系統(tǒng)，由PLC 控制柜、集中泵站以及位移傳感器等組成。根據(jù)梁體長度，在多個側(cè)模背枋位置設(shè)置了橫向脫模油缸，用于側(cè)模的同步脫模?？紤]到定子連接套筒非預(yù)埋端與側(cè)模在垂直方向上的配合關(guān)系，直接脫模存在干涉問題，因此增加了一套縱移液壓系統(tǒng)，如圖3 所示。在將套筒螺栓及其他固定件拆除后，首先利用縱移液壓系統(tǒng)完成垂直方向的移位，隨后再通過橫移油缸系統(tǒng)進行整體脫模，從而實現(xiàn)模板系統(tǒng)的分體式液壓控制。

圖3 模板多點分體式液壓控制系統(tǒng)

其間，為指導(dǎo)液壓系統(tǒng)的運行，及時高效的發(fā)現(xiàn)過程問題并具備反饋調(diào)節(jié)，搭配了高精度力及位移組合傳感系統(tǒng)，對液壓系統(tǒng)進行全過程實時參數(shù)監(jiān)測。

2 模板系統(tǒng)施工技術(shù)

根據(jù)常浮軌道梁的設(shè)計要求以及模板系統(tǒng)的工藝標準，對模板系統(tǒng)在軌道梁成型施工中的控制要點進行分析，其模板系統(tǒng)的基本施工流程如圖4 所示。

圖4 軌道梁模板系統(tǒng)施工流程

固定臺座按照圖紙設(shè)計尺寸進行現(xiàn)場澆筑。底模為分段制作的整體平移式鋼模，通過臺座預(yù)埋角鋼焊接固定，并對其平整度、翹曲度及接縫高等指標進行檢測。內(nèi)模與底模利用連桿機構(gòu)連接。為進一步提高工效，鋼筋籠采用整體吊裝，同時將預(yù)埋的功能件按設(shè)計位置與鋼筋焊接，由于功能件定位精度要求較高，焊接后需要測量校核。

端模吊運到臺座端部的安裝位置后，將張拉鋼絞線穿過其對應(yīng)的孔道。側(cè)模需檢測面板表面的平整度以及有無變形等情況，合模時由模板底部的橫移軌道對其進行支承和滑移，通過橫移液壓系統(tǒng)將側(cè)模頂升至油缸設(shè)定行程，并利用縱移液壓系統(tǒng)完成側(cè)模的整體上移。合模完成后，進行模板系統(tǒng)的安裝精度核驗，其容許誤差如表1 所示。

表1 模板系統(tǒng)安裝尺寸誤差要求

此外，考慮到澆筑時可能存在漏漿現(xiàn)象，造成梁體表面光潔度降低，甚至是出現(xiàn)蜂窩麻面、空洞、漏筋等問題，在底模及端模處加設(shè)橡膠密封條。梁體達到拆模強度后，利用液壓系統(tǒng)進行側(cè)模的全自動脫模，其油缸運動次序與合模過程相反。為保證內(nèi)模脫模的梁體強度，在脫端模前進行梁體張拉。此外，考慮到內(nèi)模與底模整體連接，采用行車直接向上提吊梁體，通過內(nèi)模自重實現(xiàn)梁體與模板的分離。模板系統(tǒng)全部脫模結(jié)束后，梁體進行后續(xù)的壓漿、錨穴封端等工序。

3 預(yù)制軌道梁成型試驗

為驗證預(yù)制軌道梁模板系統(tǒng)及施工過程的可行性，對軌道梁進行澆筑成型試驗。拼裝底模時，根據(jù)反拱放樣位置對其進行安裝，并保證過程中模板表面無變形及其他缺陷。為確保模板系統(tǒng)安裝的精確度，對系統(tǒng)模板進行多次拼裝試驗，并通過專用檢測工具，多組重復(fù)性檢測其重要安裝尺寸誤差，其結(jié)果如圖5所示。

圖5 模板系統(tǒng)重要安裝尺寸的誤差均值

各表征量的最大誤差波動低于3mm。安裝精度高于表1 所示容許誤差，表明該模板系統(tǒng)滿足使用要求。在合模階段，液壓系統(tǒng)正常運行，多點分布的油缸組頂升行程一致，同步性較好，現(xiàn)場組裝如圖6 所示。

圖6 軌道梁模板系統(tǒng)合模

模板安裝結(jié)束后，對模板進行清潔及涂抹脫模劑。澆筑時，采用C60 低收縮、低徐變高性能混凝土，按照斜向分段、水平分層，先底板后腹再頂板次序，從模板系統(tǒng)一側(cè)向另一側(cè)單層連續(xù)澆筑，其澆筑時間及間隔按國家現(xiàn)行規(guī)范標準執(zhí)行。待梁體達到脫模強度后，開展模板系統(tǒng)的脫模，其間各傳感單元及液壓系統(tǒng)工作正常，側(cè)模順利自動脫模。成型的預(yù)制軌道梁如圖7所示。

圖7 預(yù)制成型的軌道梁

梁體整體線形流暢、表面平整且色澤均勻，接縫處無明顯錯臺，同時表面無裂紋產(chǎn)生。在梁體端部有部分混凝土剝落，在其余梁體無此現(xiàn)象，分析為端模脫模過程中的操作不當。利用高精度專用檢測裝置對所有定子連接套筒等功能件位置精度進行逐項、逐個檢測及復(fù)測，其定位精度滿足軌道梁使用要求。由此表明，該模板系統(tǒng)可用于常導(dǎo)磁浮預(yù)制軌道梁的成型施工。

4 結(jié)論

開發(fā)了一種常導(dǎo)磁浮預(yù)制軌道梁模板系統(tǒng)，重點闡述了軌道梁預(yù)埋功能件在模板系統(tǒng)上的精準定位方式和系統(tǒng)的自動開合模技術(shù)。分析了模板系統(tǒng)在施工過程中的技術(shù)流程，同時進行了預(yù)制軌道梁的成型試驗。結(jié)果表明，該模板系統(tǒng)適用于常導(dǎo)磁浮軌道梁的準確、高效成型。