寧高城際軌道交通輕軌預制箱梁預制施工技術

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制箱梁預制施工技術

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制箱梁屬于輕軌大噸位預制箱梁，文中對梁場布置、臺座設置、鋼筋籠整體綁扎吊裝入模、混凝土澆筑等一系列工藝進行了敘述，總結出一套完整的輕軌預制箱梁施工工藝，并且在項目中成功應用，最終完成了輕軌箱梁預制施工。

關鍵詞軌道交通預制箱梁預制施工

1工程概況

寧高城際軌道工程上部結構主要為25，30 m預制箱梁，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,設計采用C50混凝土,其中30 m預制箱梁單榀混凝土理論方量(30 m)為158.2 m2，箱梁斷面結構見圖1。

圖1　箱梁斷面結構圖(單位：cm)

2梁場布局

輕軌大噸位整孔預制箱梁自重大、體積大，施工時須投入大型設備。施工工藝復雜，轉運困難，質量標準高于常規設計施工規范，傳統的箱梁預制方法已經不能滿足施工的需要。在制梁工藝上需采用大型預制場集中預制，在施工工藝、梁場布局等方面提出了更高、更嚴格的要求。其中梁場布局是影響制梁最為關鍵的控制因素，從場地規劃、箱梁預制、存放等工藝，都要求標準化、工廠化、集中化，因此對箱梁預制規范化和機械化提出了更高的要求。針對寧高項目輕軌預制箱梁的特點，梁場布局要求如下。

(1) 梁場在規劃時，根據制梁數量和進度要求，經過計算確定梁場規劃面積、制梁臺座數量、存梁臺座數量、模板數量，并按上述指標進行梁場生產資源配置。

(2) 梁場布置在工程線路的右側臨時用地內，采用縱列式布局。梁場的布局具體分為6個區域:生活區、鋼筋加工及存放區、制梁區、混凝土拌和區、提梁及存梁區，主要機械設備包括：450噸提梁機、50 t龍門吊、卷揚機、拌和站、汽車泵、智能張拉壓漿設備。

(3) 梁場布局從鋼筋制作及安裝、立模、 灌注、 養護、 拆模、 初張拉等整體為流水線設計，方便施工。

3梁場地基處理

預制梁場位于石臼湖區域團結圩蟹塘內，淤泥深度4～6 m，現場需對預制梁場范圍內魚塘進行換填處理。場地換填先采用毛石土進行擠淤，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鋼筋混凝土進行統一硬化。預制場地要求平整、堅實，根據地基及氣候條件，采取必要的排水措施，防止場地被雨水浸泡后發生不均勻沉降。

4制梁臺座設計及施工

制梁臺座設計是大噸位箱梁預制成敗的關鍵，對地基承載力和沉降有非常高的要求，由于制梁區所處位置為魚塘，軟弱淤泥厚，地基承載力差，傳統的臺座地基處理方法不能滿足預制箱梁對沉降的要求，通過在臺座下打設直徑為40 cm，長度為12 m的PC管樁27根，樁的傾斜度不大于1%[1]，再對地表換填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條件下的臺座沉降難題。制梁臺座主要由3道連續墻、橫系梁、地基板組成，制梁臺座總高 1.4 m，總寬6 m，露地部分高0.8 m，頂面寬度為3.6 m，臺座配有受力鋼筋，基礎地基板與周邊混凝土需隔離，臺座頂面與底模連接預埋件，外側模與地面支撐連接通過預埋件固定。制梁臺座結構見圖2。

圖2　制梁臺座結構示意圖(單位：cm)

5存梁臺座設計與施工

存梁臺座按雙層存梁設計，存梁臺座由4個支承墊石、2個承臺板組成，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，存梁臺座底部搭設直徑為40 cm的PC管樁16根，與制梁臺座不同的是只在每個臺座兩端設置 PC管樁。為保護箱梁底面不受損傷，每個臺座上面設置橡膠墊片。在構造上,存梁臺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空間要求。

圖3　存梁臺座結構圖(單位：cm)

6箱梁預制

6.1　鋼筋工程

鋼筋綁扎，傳統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，影響了施工進度，也容易對模板造成污染，影響混凝土成品外觀質量，寧高項目采用了在鋼筋綁扎臺座上整體綁扎成型，利用吊具整體吊裝入模工藝，加快了施工進度，同時節約了成本。

(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、支座預埋鋼板等預埋件安裝完成后，鋼筋整體吊裝入模，吊裝時注意吊點均衡布置，防止鋼筋在吊裝過程中變形;②吊具采用型鋼制作成形，吊具應具有足夠的剛度，起吊時撓度不應大于1/250;③起吊鋼筋籠的吊點間距縱向不宜大于2 m,橫向不宜大于2.5 m，起吊時在鋼筋籠內置入短鋼筋作為分配筋，不得將吊鉤直接掛在鋼筋上，分配鋼筋應放在縱向鋼筋下面。

(2) 保護層墊塊采用高性能細石混凝土墊塊，每m2不小于4個，抗壓強度不小于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轉動[3]。

6.2　模板施工

(1) 外模采用整體式外側模，制梁臺座施工時在制梁臺座的兩側設置預埋件，側模安裝時立柱與預埋件進行焊接。側模安裝前先鋪設底模，底模平鋪在臺座頂面，與側模進行螺栓連接。

(2) 內模采用液壓模板。內模按變截面分段制造，現場用螺栓連接成一體，節間用橡膠密封條密封止漿。每段內模由結構部分和液壓系統組成，結構部分由頂模、邊模、橫梁、支撐及運行輥輪、支撐細桿等組成。液壓油缸采用油缸同步技術，使油缸伸縮同步，能夠實現順序操作及自鎖保壓抵抗混凝土施工的各種荷載，確保液壓內模收放作業過程中結構部分不變形。

(3) 內模按梁體全長整體進行設計、制造。兩端5.0 m的范圍內采用變截面，內模事先放置在內模存放臺座上，待鋼筋綁扎成型吊裝就位后，利用卷揚機進行安裝，安裝時采用液壓模式，通過模板彎折收縮，內模整體從梁體穿入。

6.3　混凝土工程

(1) 根據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500 kg/m3，選用級配良好、細度模數在2.6～3的純凈非堿活性中砂，混凝土中應摻入緩凝型高效減水劑，適當延長混凝土凝結時間。

(2) 混凝土澆筑一次成型，采用混凝土攪拌車運輸、汽車泵泵送混凝土入模、高頻附著式振動器輔以振動棒振搗的方法施工，采用自然養護或蒸汽養護進行箱梁混凝土養生。

(3) 梁體混凝土灌筑采用側振及插入式高頻振動棒共同配合振搗成型，梁體腹板、底板宜采用側振和插入式振動，橋面混凝土用插入式振動，輔以平板振動器振動。腹板處混凝土采用插入式振動棒振搗時，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，再從兩端到中間”。

(5) 灌注時采用斜向分段、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層混凝土的間隔時間不得超過混凝土的初凝時間。

(6) 梁頂面在灌注完成后采用懸梁式高頻提漿整平機整平，人工配合抹面，底板頂面人工抹面。特別對于大噸位箱梁，采用2次抹面可以有效預防和減少預制箱梁表面收縮裂紋。通過現場實踐，2次抹面時間間隔不小于0.5 h為宜。

6.4　混凝土養護及防裂紋措施

大噸位預制箱梁養護不到位是箱梁裂縫產生的主要原因，所以澆筑完成的混凝土要及時進行養護，夏季采用在箱梁頂面用水泥砂漿圍堵蓄水進行養護，此方法可以使養護水與箱梁表面混凝土溫度同步上升，減少由于養護期間混凝土內表溫差發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,在里面抽入自來水，并在梁頂面放置遮陽棚，減少太陽直接照射箱梁表面；內腔及腹板采用自來水噴淋設備24 h不間斷養護，標準為3 d水不斷、7 d水不干；冬季養護需采用保溫棚蒸汽養護。

7預應力工程

預應力張拉采用智能張拉設備，在張拉前需要在終端輸入相關參數。在油頂和油表進出油處安裝傳感器，張拉過程中計算機進行全程智能控制。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，先用麻繩套扣膠管的外露端，并與鋼絲繩聯結，再用3～5 t的卷揚機外拉抽拔，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3根。

(2) 預應力施工分為初張拉、預張拉和終張拉3個階段進行，初張拉和預張拉在制梁臺座上進行，終張拉在存梁臺座上進行，預張拉混凝土強度要達到設計值的60%以上，內模板應松開，不應對梁體壓縮造成阻礙。初張拉要求在混凝土達到設計強度的80%和模板拆除后，梁體方可吊出臺位。

(3) 預應力管道壓漿采用真空輔助壓漿工藝，壓漿設備采用連續式泵。同一管道壓漿連續進行，一次完成。從漿體攪拌到壓入梁體的時間不應超過40 min[4]。壓漿順序為先下后上。壓漿施工完成后，采用與梁體混凝土配合比相同且加適當膨脹劑而成的封錨混凝土進行封錨施工。

8箱梁存放

預制箱梁初張拉完成后，采用450 t輪胎式提梁機從制梁臺座緩慢吊起后轉運至存梁臺座上，為了增加存梁數量，節約用地，統一采用雙層存梁方式，存梁臺座約高出地面50 cm，當箱梁移到存梁臺座并對位后，下放吊具將梁體就位。具體方法：首先在下層梁的梁面對應位置用細砂找平，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，防止細沙溢出。再測量存梁支點頂面四點高差，并保證箱梁支點不平整度控制在2 mm之內。后續步驟與單層存梁步驟相同。

9結語

本文通過對輕軌預制箱梁制作過程進行探討、研究，從梁場布置、模板的制作和安裝、鋼筋的綁扎和整體吊裝入模、梁體養護、預應力智能張拉、管道壓漿、封錨等一系列施工工藝，介紹了整套輕軌箱梁預制施工技術。特別是引進預應力智能張拉技術，提高了預應力張拉質量和施工效率，可以為以后類似工程提供理論依據。

參考文獻

[1]J286-2004 鐵路橋涵工程施工質量驗收標準[S].北京:中國鐵道出版社,2004.

[2]JTJ 79-2012建筑地基處理技術規范[S].北京:中國建設工業出版社,2013.

[3]郝俊明.武廣客運專線湘潭制梁廠32 m雙線整孔箱梁現場預制技術[J].鐵道標準設計,2008(5):23-26.

[4]鐵建設(2010)241號.鐵路混凝土工程施工技術指南[S].北京:中國鐵道出版社,2011.

收稿日期：2015-08-26

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.018