吉隆坡輕軌三號線先張法預應力U梁施工關鍵技術應用

杜霄龍

摘要：介紹了法國專利技術先張法U梁在吉隆坡輕軌三號線中預應力張拉、預制、運輸、架設等關鍵技術應用。

Abstract： This paper introduces the application of the French patented pre-tensioned method U beam in the pre-stressed tensioning， prefabrication， transportation， and erection of the Kuala Lumpur Light Rail Line 3.

關鍵詞：吉隆坡;城市輕軌;U梁;施工技術

0? 引言

城市輕軌U梁是槽型梁在軌道交通輕軌中的轉化和應用，是法國SYSTRA公司發明并申請專利，該發明繼承了國際上傳統槽型梁優點具有的環保、相應跨度重量小、梁體薄、空間利用率高、架設簡便快捷、造價低等廣泛適用于城市輕軌中等優點。吉隆坡KVLRT3工程建設正是采用了該項法國專利。

1? 概況

1.1 項目概況

項目名稱：馬來西亞吉隆坡輕軌三號線（以下簡稱KVLRT3）。工程位于馬來西亞吉隆坡西南方向。KVLRT3項目自吉隆坡萬達城起至巴生佐漢瑟迪亞全長36km，全線除2km地下隧道外，其余34km（含23座車站）均為高架橋設計。

設計使用壽命100年，運行速度最高80km/h，道岔側向通過速度35km/h，區間最大縱坡5%，車站最大縱坡0.5%，平面曲線最小半徑300m，困難地段130m。

區間結構形式為：鉆孔灌注樁、矩形承臺、圓形截面墩柱、預制蓋梁、簡支U形梁。

本標段架梁提升高度3.1m-24.0m不等，標準梁長度為20m、30m兩種，非標準梁長14.388-30.145不等，預制U型梁按照上口寬度分為4.725m、4.91m、5.15m、5.3m四種類型，共262片。

1.2 先張法預制U型梁特點

①與傳統T梁、箱梁上承式設計相比，U型梁的軌道道床設于梁體底板上，極大的降低了建筑高度，充分提高了城市空間利用率。②隔音降噪效果好。城市輕軌一般設于城市人口密集區域，對隔音降噪要求高，U型梁設計軌道交通車輛行駛于梁體以內，輪軌走行系統產生噪音受到兩側主梁上的翼緣及腹板充分阻隔，顯著減少了車輛運行噪聲。③U梁梁體利用率高。U型梁梁體將混凝土受壓區域傳遞至翼緣區域，因此該區域適度增加結構寬度采用平臺狀設計，此設計滿足梁體受力同時，可作為檢修通道和旅客緊急疏散通道。翼緣以下空間設計為通信、電力、信號電纜管線通道。從而全面利用了U梁梁體空間。④通車后行車安全有保障。兩側的梁腹板可防止列車脫軌時車輛傾覆，為行車安全提供有力保證。⑤梁體結構設計相對統一。全線預制U梁數量龐大長度及角度類型眾多，但截面尺寸相對統一。

2? 本工程先張法預制U型梁施工關鍵技術

2.1 U梁預制

2.1.1 制梁廠布置

預制梁場區主干道按照寬度15m設置，制梁區單向車道按照10m設置。場區主要設施包含制梁區、存梁區、鋼筋加工區、辦公區、生活區、混凝土拌合區、試驗區、原材料存放區、進出場洗車區、變供電區、設備維修區等區域。

2.1.2 長線法整體先張拉臺座布置

預制U梁臺座采用足夠強度和穩定性的重力式臺座，避免臺座變形、傾覆、滑動引起預應力值的損失。每座臺座長度按照100m布置，一次同時預制3-4片梁。梁體鋼筋在鋼筋臺座上預裝成型后，用龍門吊整體吊裝入模。

預制場設置8座100m長張拉和預制臺座，及相應數量鋼筋綁扎臺座，張拉和預制臺座

2.1.3 先張法預應力施工技術

根據圖紙及英標規范BS5896要求，預制U梁采用7線超細低松弛預應力鋼絞線，標稱面積150mm2，直徑15.7mm，極限特征應力1770N/mm2，彈性模量195kN/mm2，張拉應力265KN;張拉千斤頂及配套油泵壓力表30t，多股預應力筋限位張拉系統500t，錨具及夾具直徑15.7mm。

張拉工序：15.7mm鋼絞線張拉應力從0.1P到1.0P（P為設計應力值下同）。

第一步，安裝單孔千斤頂施加初應力消除鋼絞線松弛度。

①使用30t單孔千斤頂依次為鋼絞線施加初應力，緊固夾具。

②初應力應達到設計張拉應力的0.1P，以消除鋼絞線上的所有松弛。如果在施加0.1P后仍然存在松弛，則將頂升量增加到0.2P。如果仍然存在松弛，則最大頂推力為0.3P。但應注意同片梁所有鋼絞線施加相同初應力。

③檢查并調整鋼絞線松弛情況。

第二步：使用500t整體張拉千斤頂并借助預應力筋整體張拉梁施加應力到設計值1P。

①精確監控預應力加載值與量測鋼絞線伸長量，嚴格按照2.1.5節簡算數據控制。

②當整體張拉千斤頂施加應力至1.0P時，保持張拉梁位置不變，量測鋼絞線實際伸長值，并與理論伸長值進行比較。誤差在規范允許范圍內時停止張拉，完成張拉作業。誤差超出規范允許范圍時，按照2.1.4節措施處理。

③施加應力時，最大張拉應力應不超過極限抗拉標準值的80%。

④做好應力及伸長值記錄。

2.1.4 實際與理論伸長值不同的處理方案

①鋼絞線實際與理論伸長量公差小于-5%時，繼續施加應力至1.05P，記錄應力值與附加伸長量，重新計算實際與理論伸長量公差。

1）公差在0～-5%時，合格。

2）公差<-5%時，不合格：更換千斤頂和泵，重新加力張拉至1.05P，并計算伸長量公差，重新張拉后伸長量滿足設計或規范要求時，通過驗收;仍不滿足要求時，上報工程咨詢公司研究下一步處理措施。

②鋼絞線實際與理論伸長量公差大于+5%時，按照以下步驟處理：

1）重新安裝預應力張拉系統，

2）張拉系統從0開始施加應力至鋼絞線開始伸長，

3）檢查并記錄各階段伸長量與應力指標關系，

4）如果新的階段伸長量指標仍大于預期伸長量，繼續加力到下一階段;否則，應記錄數據并上報工程咨詢公司做下一步分析處理。

當實際與設計伸長值公差超過+5%時，應詳細檢查張拉過程，并在下次張拉前重新定義和修正張拉數據。

以上鋼絞線張拉處理措施均應上報工程咨詢公司批準。

2.1.5 先張預應力筋伸長量計算

先張法預應力筋的理論伸長量基本計算公式：

Ptk：預應力筋平均張拉力（N）;

L：兩端錨具間鋼絞線長度（mm）;

Ay：鋼絞線截面面積（mm2）;

Eh：鋼絞線彈性模量（N/mm2）;

張拉階段：第一階段10%P、第二階段100%p。

2.1.6 先張法預制U梁施工工序

①預制梁施工順序。

鋼筋制作與預裝？隰底膜、外模處理與安裝？隰鋼筋整體吊裝入模、鋼絞線安裝？隰鋼絞線定位與張拉準備？隰預應力鋼筋張拉？隰內膜處理與安裝？隰澆筑混凝土？隰拆除模板？隰預應力筋切割？隰移梁至存放區。

②混凝土澆筑順序。

2.2 運梁

預制場距離本標段架梁現場約27km。采用12軸運梁炮車運梁，運梁工作長度超30m。運梁距離遠、交通管理難度較大。

2.2.1 運梁準備

運梁前應熟悉梁場至架梁現場路線，包括沿途限高限寬信息、沿途曲線半徑、最大縱橫坡度、最大縱坡差等交通信息確定滿足運輸條件;做好現場施工便道建設、檢測工作，做出詳細運輸路徑平面圖;向交通運營管理、環境管理、安全管理、特種設備管理等相關政府部門報批申請書;完成運輸操作人員做好培訓及安全教育;檢查所有設備運行良好。

2.2.2 運梁設備選擇

本標段預制U梁共262片，最大預制U梁單重170t，梁截面最大寬度高度為5.3m*1.82m。根據預制U梁尺寸及重量信息，選用12軸運梁平板，運梁車信息及擬定最大載重信息如表1。

2.3 架梁

2.3.1 架梁設備選擇

本工程預制U梁最大U梁梁長30.145m，寬5.15m，高1.82m，單重約170t，U 梁吊裝最高墩高24m，最大作業半徑10m，則履帶吊臂長需77.4m。根據350T履帶吊起重性能表可知，吊機作業半徑10m，臂長78m時，理論起重量為119.2t，故U梁吊裝采用2臺350t履帶吊架梁可滿足要求。

2.3.2 架梁布置

U 梁吊裝吊機站位見圖6、圖7。

2.3.3 預制U梁架梁施工方案

①架梁前準備工作。施工前必須認真熟悉施工方案及技術資料，做好施工技術、物資、機具、人員及施工環境的準備工作，確定作業位置、道路，設置好安全防護措施;檢查梁體的規格、外形尺寸、單片重量、數量等參數;墩帽支撐墊石外放置臨時千斤頂，U梁安裝每側2臺，共4臺，每臺100t，千斤頂行程160mm。

②架梁。架梁施工工序：履帶吊組裝？隰運梁至預定點？隰履帶吊就位？隰安裝臨時支撐？隰試吊？隰安裝支座？隰落梁就位？隰灌注支座砂漿？隰檢查驗收？隰拆除臨時支撐？隰循環作業至架梁完成。

1）試吊：履帶吊緩慢吊起U梁150cm高度后保持停置20分鐘進行試吊，同時檢查所有的機具運行狀況，觀察地面的承壓情況，檢查梁體、起重機、吊具的穩定性。

2）吊裝：將梁體緩慢吊起對準支座螺栓孔，精確落梁至臨時千斤頂。通過千斤頂調整梁體位置及標高。各千斤頂的反力不超過平均值的5%。

3）支座就位及灌漿：在支座板與支承墊石頂面之間留20～30mm的空隙灌注無收縮高強度灌注材料。見圖8。

4）重力灌漿：支座下部及錨栓孔空隙采用重力式灌漿灌注，灌漿從支座中心部位向四周灌注，灌滿為止;強度達到20MPa后，拆除鋼模板，必要時對漏漿處進行補漿，擰緊下支座底板錨栓，并拆除各支座上、下連接鋼板及螺栓，拆除臨時千斤頂，安裝支座圍板。架梁完成。

3? 結語

本工程采用的法國城市輕軌先張法預應力U梁專利技術具有建筑高度低、城市空間利用率高、隔音降噪好、施工成本低、施工速度快、橋梁景觀好、維修簡便等優點，在吉隆坡輕軌三號線工程應用良好，同時在國際城市輕軌市場應用廣泛，是一項較為成熟的施工技術，可在國內輕軌工程建設中廣泛應用。

參考文獻：

[1]沈哲亮.軌道交通U型梁的工程應用與力學性能研究[J].鐵道勘測與設計，2019.

[2]王亮.沙特麥加輕軌 U 梁的先張法預制技術[J].設備管理與維修，2016.

[3]Code of Practice for design of Concrete Bridge BS：5400Part4：1990 BS5400：1990 2006.

[4]Technical Specifications of construction and completion of light rail transit line3 from Bandar UTAMA to Johan Setia 2016.