“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具在鐵路預(yù)制梁場(chǎng)的應(yīng)用

牟明九

(中鐵一局集團(tuán)有限公司， 西安 710054)

鐵路后張法預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁是鐵路橋梁的一種主要型式，常以預(yù)制梁場(chǎng)集中生產(chǎn)的模式施工。預(yù)制梁場(chǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化程度相對(duì)高，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求相對(duì)嚴(yán)格，預(yù)制梁場(chǎng)T梁鋼筋綁扎施工勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)力密集，施工管理和質(zhì)量控制難度較大，為進(jìn)一步規(guī)范鋼筋綁扎作業(yè)，提高鋼筋綁扎質(zhì)量，須制定便于施工人員施工，便于控制鋼筋綁扎精度的新型工裝。

本文以臨海東制梁場(chǎng)為例，討論新型“刀陣”式鋼筋綁扎胎卡具在鐵路T梁鋼筋綁扎上的實(shí)用性。臨海東制梁場(chǎng)位于浙江省臺(tái)州市臨海市長(zhǎng)甸二村西側(cè)，場(chǎng)地利用規(guī)劃貨場(chǎng)，梁場(chǎng)中心里程DK 142+000，占地約99畝，長(zhǎng)320 m，寬150 m。承擔(dān)828孔簡(jiǎn)支T梁的預(yù)制任務(wù)。

1 鋼筋綁扎胎卡具現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的鐵路T梁鋼筋綁扎胎卡具制作較為簡(jiǎn)單，功能不完善，雖經(jīng)多次改進(jìn)，仍存在卡槽精度低、梁體底腹部鋼筋綁扎無(wú)定位卡具、梁體底腹部鋼筋定位胎具有局限、梁體頂部主筋垂直度差等普遍性問(wèn)題。

1.1 開(kāi)槽精度低

傳統(tǒng)胎卡具常使用氧氣乙炔氣割、電焊熱熔、砂輪打磨等工藝成孔。人工操作存在施工難度大、施工效率低、加工精度差、槽口加工外形粗糙等問(wèn)題，加工誤差難以滿足槽口定位偏差≤2 mm的驗(yàn)標(biāo)精度要求。且鋼材在受熱后易變形，常出現(xiàn)加工過(guò)程中鋼材彎曲報(bào)廢的現(xiàn)象，一次性加工成型率低。

1.2 梁體底腹部鋼筋綁扎無(wú)定位卡具

在梁體底腹部鋼筋綁扎過(guò)程中，僅設(shè)置底部箍筋卡具對(duì)其進(jìn)行定位，腹部鋼筋無(wú)定位卡具。

施工人員在綁扎梁體腹部鋼筋時(shí)，需根據(jù)鋼筋間距制作量尺，提前在豎向凳筋上標(biāo)記鋼筋綁扎位置，然后根據(jù)記號(hào)，在多人協(xié)助下完成綁扎作業(yè)。該胎卡具施工工藝繁瑣，施工效率低下，且存在以下問(wèn)題：

(1)水平通長(zhǎng)鋼筋的定位，不能滿足間距20 cm，且誤差≤15 mm的驗(yàn)標(biāo)要求[1]。

(2)無(wú)法滿足豎向凳筋垂直度≤1%的要求。

(3)梁體腹部鋼筋厚度偏差較大，保護(hù)層厚度不滿足驗(yàn)標(biāo)要求。

(4)不能滿足預(yù)應(yīng)力孔道定位網(wǎng)片橫向偏差 ≤4 mm的驗(yàn)標(biāo)要求[2]。

(5)施工人員工作強(qiáng)度大，工作效率低。

1.3 梁體底腹部鋼筋定位胎卡具有局限

隨著簡(jiǎn)支T梁生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟和施工經(jīng)驗(yàn)的長(zhǎng)期積累，研究出了采用插管固定來(lái)解決腹部鋼筋綁扎問(wèn)題的胎卡具。綁扎過(guò)程中，在胎卡具一側(cè)設(shè)置立柱，根據(jù)水平通長(zhǎng)鋼筋的位置在立柱上安裝φ24 mm鋼管，使用φ20 mm的鋼管，將一半穿入槽管中，另一半外露，實(shí)現(xiàn)定位水平通長(zhǎng)鋼筋的目的[3]。

目前，該工藝在國(guó)內(nèi)各T梁場(chǎng)使用最多[4]，但在使用過(guò)程中，仍存在一些局限性。

(1)鋼管無(wú)法定位水平通長(zhǎng)鋼筋的位置，僅能定位水平通長(zhǎng)鋼筋的橫向間距。

(2)梁體腹部鋼筋的側(cè)向彎曲大、無(wú)法滿足豎向凳筋垂直度誤差≤15 mm的要求[5]。

(3)水平鋼筋的腹部厚度無(wú)法有效控制，鋼筋定位網(wǎng)孔道呈曲線布置，無(wú)法滿足預(yù)應(yīng)力孔道偏移 ≤4 mm的驗(yàn)標(biāo)要求[6]。

(4)鋼筋綁扎成型后，須將鋼管全部拆除，拆除難度大，且常有損壞情況發(fā)生。

(5)施工人員要重復(fù)抽查大量定位鋼管，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。

1.4 梁體頂部主筋垂直度差

傳統(tǒng)胎卡具梁體頂部主筋的定位采用角鐵開(kāi)槽固定方式，無(wú)防側(cè)傾措施，在施工中不能有效控制鋼筋垂直度。由此導(dǎo)致在進(jìn)行梁體頂部鋼筋與梁體腹部鋼筋連接時(shí)，梁體頂部鋼筋無(wú)法順利進(jìn)入模板鋸齒槽與梁體腹部鋼筋連接，施工人員只得強(qiáng)行彎曲避讓連接鋼筋，施工難度大，連接質(zhì)量較差。

2 新型鋼筋綁扎胎卡具設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)傳統(tǒng)鋼筋綁扎胎卡具存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)需解決胎卡具開(kāi)槽精度、水平通長(zhǎng)鋼筋定位準(zhǔn)確度及順直度、豎向凳筋的垂直度、梁體頂部主筋的垂直度、鋼筋腹部厚度、預(yù)應(yīng)力孔道定位網(wǎng)安裝位置的準(zhǔn)確度等問(wèn)題。

2.2 設(shè)計(jì)原理

“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具分為梁體底腹部鋼筋胎卡具和梁體頂部胎卡具兩部分，通過(guò)采用激光切割成孔、“刀式”橫向定位齒及限位鋸齒板等措施，實(shí)現(xiàn)鋼筋定位精準(zhǔn)、工藝便于施工的目的，使鋼筋綁扎各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。提高鋼筋綁扎的精度，減少施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

3 “刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具應(yīng)用

3.1 胎卡具開(kāi)槽

“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具采用激光切割工藝，在配件制作過(guò)程中，激光切割機(jī)按照輸入的設(shè)計(jì)參數(shù)將各部件一次性加工成型，其加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、效率快且連續(xù)性好。通過(guò)對(duì)比，激光切割工藝較傳統(tǒng)人工切割工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

(1)制作精度高，激光切割的精度可達(dá)到1 μm。

(2)工作效率高，僅4 h便能完成1片T梁胎卡具所有配件的制作。

(3)切割一次成型，開(kāi)口受熱均勻，鋼材不會(huì)因受熱而變形。

(4)連續(xù)施工、差異性小、切割質(zhì)量穩(wěn)定。

切割工藝效果對(duì)比如圖1所示。

圖1 切割工藝效果對(duì)比圖

3.2 “刀式”橫向定位齒

“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具創(chuàng)新設(shè)置了“刀式”橫向定位齒，順橋方向每隔3 m設(shè)置1個(gè)立柱，采用寬20 cm的槽鋼以保證剛度，在立柱上設(shè)置“刀式”橫向定位齒。橫向定位齒按設(shè)計(jì)圖紙中水平通長(zhǎng)鋼筋的間距(20 cm)進(jìn)行布置，由10 mm厚鋼板激光切割制成，寬5 cm，長(zhǎng)72 cm。在橫向定位齒上部，按照水平通長(zhǎng)鋼筋的位置及尺寸設(shè)置定位孔，同時(shí)在定位齒末端設(shè)置止擋。綁扎鋼筋時(shí)，水平通長(zhǎng)鋼筋卡入卡槽內(nèi)，豎向凳筋與水平通長(zhǎng)鋼筋搭接綁扎。

為保證橫向定位齒不會(huì)對(duì)鋼筋吊裝產(chǎn)生阻礙，在定位齒根部和立柱上的對(duì)應(yīng)部位開(kāi)孔，使用φ22 mm高強(qiáng)度螺絲將定位齒和立柱鉸接，定位齒可圍繞螺絲旋轉(zhuǎn)，然后在定位齒末端焊接角鋼進(jìn)行止擋。定位齒在重力作用下保持水平，當(dāng)鋼筋起升時(shí)，定位齒被底部鋼筋托起，鋼筋順利脫離胎卡具。

“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)精確定位水平通長(zhǎng)鋼筋在梁體的空間位置，保證了間距20 cm，誤差≤15 mm的驗(yàn)標(biāo)要求。

(2)豎向凳筋與水平通長(zhǎng)鋼筋搭接綁扎，使其垂直度得到有效控制，滿足誤差≤15 mm的驗(yàn)標(biāo)要求。

(3)精確定位水平通長(zhǎng)鋼筋間距，保證了鋼筋的厚度，使保護(hù)層厚度得到有效控制[7]。

(4)保證了鋼筋的縱向線性，無(wú)側(cè)向彎曲，使預(yù)應(yīng)力孔道定位網(wǎng)安裝的偏差滿足誤差≤4 mm的驗(yàn)標(biāo)要求。

3.3 限位鋸齒板

梁體頂部限位鋸齒板有效解決了傳統(tǒng)胎卡具主筋垂直度不滿足驗(yàn)標(biāo)要求的問(wèn)題，施工人員在綁扎梁體頂部主筋時(shí)，可直接將鋼筋安裝入槽，鋼筋在卡槽的束縛下豎向均勻分布，不會(huì)出現(xiàn)側(cè)傾，為其他鋼筋的綁扎起到骨架支撐作用，綁扎成型后骨架整體性好，綁扎質(zhì)量明顯提高。在鋼筋吊裝時(shí)，鋸齒槽寬度與鋼筋預(yù)留2 mm空隙,保證垂直起升時(shí)，鋼筋骨架順利脫離鋸齒槽。

3.4 鋼筋綁扎

綁扎時(shí)，施工人員可提前將水平通長(zhǎng)鋼筋放置在定位齒上，改變傳統(tǒng)先固定豎向凳筋再綁扎水平通長(zhǎng)鋼筋的工藝，在綁扎梁體底腹部鋼筋骨架時(shí)，可不需要多人配合，1人即可獨(dú)立完成綁扎，有效減小了施工難度。通過(guò)“刀式”橫向定位齒、限位鋸齒板等定位措施，有效提高了主要鋼筋骨架的定位精度，保證了鋼筋間距、底腹部厚度、側(cè)向彎曲和垂直度，鋼筋綁扎的整體性明顯提高，鋼筋綁扎過(guò)程如圖2所示。

圖2 “刀陣”式鋼筋綁扎胎卡具鋼筋綁扎過(guò)程圖

3.5 鋼筋吊裝

在靜止?fàn)顟B(tài)下，橫向定位齒在自重及后止擋的作用下保持水平，施工人員可在橫向定位齒上安裝綁扎通筋。起吊時(shí)，隨著起重機(jī)的起升，鋼筋脫離橫向定位齒卡槽，定位齒被全部脫起，起重機(jī)繼續(xù)起升直至鋼筋骨架脫離胎卡具，橫向定位齒自動(dòng)歸位，完成吊裝，施工人員可重新綁扎下一個(gè)梁體鋼筋，其吊裝過(guò)程如圖3所示。

圖3 “刀陣”式鋼筋綁扎胎卡具吊裝過(guò)程圖

4 “刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具效益分析

4.1 質(zhì)量效益

“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具使鋼筋綁扎一次性驗(yàn)收合格率明顯提高，通過(guò)對(duì)100片T梁的鋼筋驗(yàn)收情況統(tǒng)計(jì)，得出其鋼筋綁扎檢查合格率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如表1所示。

表1 鋼筋綁扎一次性驗(yàn)收合格率統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具對(duì)鋼筋垂直度、主筋橫向位置、梁體頂部主筋間距與設(shè)計(jì)位置偏差、箍筋間距及位置偏差、梁體鋼筋厚度等的質(zhì)量控制有明顯提升，能有效保證鋼筋綁扎質(zhì)量。

4.2 工期效益

“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具投入使用后，鋼筋綁扎施工由原來(lái)的每孔梁需14人綁扎6 h，減少至每孔梁需11人綁扎5 h，減少了用工人數(shù)，提高了工作效率，為臨海東制梁場(chǎng)順利完成制梁任務(wù)起到了促進(jìn)作用。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)浙江地區(qū)勞務(wù)用工情況，梁場(chǎng)鋼筋綁扎工工資按300元/天計(jì)，單孔T梁鋼筋綁扎節(jié)約29工時(shí)，折合產(chǎn)值362元。臨海東制梁場(chǎng)T梁生產(chǎn)任務(wù)共828孔，共可節(jié)約成本30萬(wàn)元。

5 結(jié)束語(yǔ)

“刀陣”式T梁鋼筋綁扎胎卡具通過(guò)激光切割成孔、“刀式”橫向定位齒、限位鋸齒板等措施創(chuàng)新，對(duì)T梁鋼筋綁扎胎卡具的功能性和便利性進(jìn)行了優(yōu)化，提高了梁場(chǎng)鋼筋綁扎施工的標(biāo)準(zhǔn)化水平，其精準(zhǔn)、科學(xué)、便利的特點(diǎn)，提升了梁場(chǎng)的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)和工期效益。隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，梁場(chǎng)在生產(chǎn)工裝的應(yīng)用上，將持續(xù)革新，向自動(dòng)化、機(jī)械化、科技化的發(fā)展方向快速推進(jìn)。