可調節制梁臺座的混凝土箱梁預制技術

姚孟龍 卓廷明

中國建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518048

隨著城市的發展，人們對道路的通行需求也越來越高，預制梁橋在城市道路的占比也越來越大。出現這種情況的原因是預制梁橋具有質量高、工效高、風險可控、不中斷交通等優點。預制梁橋施工關鍵點在于預制場的建設及預制梁的預制，目前城市用地緊張，批復的場地很多時候無法滿足構件的預制施工要求。傳統的制梁臺座對預制梁跨徑限定比較大，對場地面積的要求也比較高[1-10]。本文提供了一種采用可調節制梁臺座的混凝土箱梁預制施工技術，以供廣大同行參考。

1 工程概況

省道S374線霞山百蓬至麻章田寮村段（以下簡稱湛江大道）為一級公路兼城市快速路，湛江大道路基工程一標段三項目起于南亞酈都東側，止于源水互通立交，線路全長4.757 km，主要施工內容包括路基和橋梁工程，其中路基段長3.6 km，橋梁共8座，其中2座為大橋，均為預制箱梁橋，2座橋共有預制箱梁402片。湛江大道預制箱梁典型截面見圖1。

圖1 湛江大道預制箱梁橫截面示意

本工程預制梁場位于路基上，受施工工期及高壓電線影響，預制箱梁場場地大小范圍受限，若按30 m長的制梁臺座設置，場地內最多只能布置25個制梁臺座。考慮到本標段402片預制箱梁梁長變化較大，從23～40 m都有，且箱梁與線路夾角從80e ～100e ，當首夾角和尾夾角不同時，即使同一跨的預制箱梁梁長也不盡相同，且梁底楔形塊位置也不相同，箱梁規格多達81種。按預制箱梁的生產周期，每片預制箱梁需占用臺座至少10天。如果采用傳統的臺座，需要為各種規格的箱梁配置專門的臺座，而本項目箱梁規格比較分散，一方面預制場地不足以布置如此多規格的臺座，另一方面為少量規格的箱梁配置臺座既增加生產成本，也占用場地資源。因此，如何盡可能少地布置臺座，又能保證箱梁生產速度滿足施工進度的要求，成為本項目亟待解決的難題。經研討后，項目部設計了一種可適用于不同梁長、不同楔形塊的可調節的制梁臺座。

2 可調節制梁臺座的構造原理

可調制梁臺座分為固定段和可調段，可調節段位于固定段兩端。固定段包括高度為394 mm的混凝土臺身和覆以臺身上部的6 mm厚不銹鋼底模兩部分，固定段臺座總高度400 mm。可調節段包括混凝土臺身、底模標準節和底模楔形塊節三部分，底模標準節和底模楔形塊節置于混凝土臺身的上方，底模標準節和楔形塊節均為由鋼結構制作而成的箱形結構。可調節段的混凝土臺身高度為200 mm，臺身上部放置的底模標準節和楔形塊節的高度均為200 mm，可調節段臺座總高度亦為400 mm（圖2）。

圖2 可調節制梁臺座側視

對本項目箱梁規格進行分析后，決定固定段臺座按長度設置27、20 m這2種規格；底模標準節按長度設置2、1.50、1、0.78、0.55、0.50 m共6種規格；楔形塊節分為正交楔形塊節、斜交楔形塊節，各設1種規格 ，長度均為1.7 m。通過這些規格的組件組合而成的臺座，可以滿足本項目所有規格箱梁的制作需求（圖3）。

圖3 預制梁臺座結構組成

3 可調節制梁臺座的設計方案

3.1 固定段臺座設計

考慮到本項目長度30 m左右的箱梁數量最多，故加工場地內設置20個27 m長的固定段臺座和5個20 m長的固定段臺座。又由于本項目箱梁的底寬為1 000 mm，扣除側模自帶的圓弧倒角所占寬度后，確定臺座寬度為920 mm。混凝土臺身高度為394 mm，上覆6 mm厚不銹鋼底模。

3.2 可調節段臺身設計

27 m長的固定段臺座配置的可調節段臺身，長度為2 m的有10個，長度為5 m的有5個，長度為7 m的有5個。20 m長的固定段臺座配置的可調節段臺身，長度為5 m的有5個。

可調節段混凝土臺身寬度為920 mm，高度為200 mm。固定段臺座與可調節段臺座空出300 mm間距，用以穿龍門吊鋼絲繩和梁長的細部調節。空隙處，底部用枕木作為臺身，上覆6 mm厚不銹鋼底模，頂面高度與臺座齊平，寬度與臺座同為920 mm。當梁長需要微調時，鋼結構底座可以占用300 mm間距的一部分，此時空出段的枕木需稍作加工，以適應變小的間隙。預制箱梁施工完成后，敲出間隙處的枕木和不銹鋼底模，將2臺100 t龍門吊鋼絲繩從300 mm空出段穿過，將預制箱梁從制梁臺座上吊裝至存梁區存放。

3.3 底模標準節的設計

本項目設置了2、1.50、1、0.78、0.55、0.50 m共6種長度的底模標準節。標準節為鋼板和槽鋼焊接而成的帶支腿的箱形結構，箱形部分高度98 mm，箱形結構的下部設有2排支腿，標準節寬920 mm，帶支腿的底模標準節總高度為200 mm，標準節放置在可調節段混凝土臺身上方。標準節的頂板采用厚6 mm不銹鋼板，底板采用厚12 mm的鋼板，頂板與底板間采用8#槽鋼相連，槽鋼布置間距根據標準節底座的長度確定，最大不超過40 cm。底模標準節的支腿采用M30 mmh 150 mm螺栓。底模的支腿一方面可以降低標準節的用鋼量，另一方面可以調節支腿以滿足臺座反拱度的要求（圖4、圖5）。

圖4 2 m長底模標準節側視

圖5 底模標準節

3.4 底模楔形塊節的設計

本項目的楔形塊節分為正交楔形塊節、斜交楔形塊節，楔形塊節為鋼板和槽鋼焊接而成的不帶支腿的箱形結構，整體高度200 mm、寬920 mm、長1 700 mm，楔形塊節布置在預制梁臺座兩端最外側。楔形塊節寬度方向居中設有正交或斜交的凹槽，凹槽的底板設有4個螺栓用以調節深度，將凹槽底板調節到位后，四周若有縫隙，則采用泡沫膠封堵，防止箱梁澆筑混凝土時漏漿。

相比于采用掏槽內部填充細砂然后鋪設鋼板來調節楔形塊尺寸，采用可調節底座進行楔形塊尺寸的調節更加方便、準確。相比于細砂的流動性可能導致楔形塊在澆筑過程中發生變形，可調節底座利用可調節螺栓調節楔形塊尺寸，既能夠保證施工質量，又能減少調整楔形塊尺寸所需要的時間，且不需要澆筑一次檢查一次楔形塊是否發生變形，提高了工作效率。

正交或斜交的凹槽在楔形塊節的長度方向并不居中，以正交楔形塊節為例，其凹槽邊緣距離節的端部一側650 mm，凹槽邊緣距離節的端部另一側350 mm，可通過調轉楔形塊節的方向，使楔形塊節適用于制作不同規格的箱梁（圖6、圖7）。

圖6 正交楔形塊節底座側視

圖7 可調節預制梁底座正交楔形塊節

正交楔形塊節與斜交楔形塊節只是在楔形塊位置有點區別。頂板均采用厚6 mm不銹鋼板，調節板采用厚12 mm鋼板，頂板與底板間采用厚12 mm加強鋼板作為連接，加強板高度182 mm，凹槽底板采用厚12 mm不銹鋼板，調節板的尺寸根據楔形塊大小確定，在調節板底部4個角位置分別布置4個M24 mmh 100 mm螺栓。

3.5 標準節與楔形塊節力學計算

聯合鋼結構專業技術人員，采用Midas軟件對底模標準節與楔形塊節的應力、應變進行有限元分析，確保底模的承載力、變形滿足加工要求。

3.6 可調節臺座組合設計

通過將固定段、空出段、標準節、楔形塊節進行不同的排列組合（表1），并配合端模的擺放置，本項目可調節臺座的組件可以滿足本項目所有規格箱梁的制作需求。

表1 可調節臺座組件配置

4 施工方法

4.1 工藝流程

地基處理→臺座基礎施工→臺身施工→臺座底模安裝→可調段底模制作→可調段底模安裝→箱梁模板拼裝→預制箱梁施工

4.2 操作要點

4.2.1 地基處理

本工程梁場選址在主線填方路基上，該處路基原始地貌表層存在厚約7 m的軟土，采用9 m長的預應力管樁進行軟基加固處理。經動力觸探試驗檢測，處理后的地基承載力最低能夠達到380 kPa，可以滿足梁場建設需要。

4.2.2 臺座基礎施工

由于梁場所在區域地質條件較差，需要在制梁臺座下方布置剛性擴大基礎，尤其是臺座兩端，由于預制梁張拉時會起拱，導致所有的力全部作用在臺座兩端，所以臺座兩端基礎需加大。臺座固定段基礎截面寬1.6 m、高0.5 m，在臺座可調節段基礎截面沿兩側對稱擴大為2.5 m寬，高度與臺座固定段相同。在已完成地基處理的場地上，按預制梁場平面設計圖定位，然后在地基上向下開挖出臺座基礎的位置，然后按照設計進行配筋，澆筑C30混凝土。

4.2.3 臺身施工

同固定段臺身、可調段臺身混凝土強度為C30，配筋情況如圖8所示。

圖8 固定段臺身、可調段臺身配筋

臺座臺身按照規劃預埋智能養護設備的水管布置好側模對拉孔，在兩端的臺座臺身處布置有智能養護設備的控制系統，需要注意預留好位置。臺座混凝土初凝前在臺座頂面邊緣處用5#角鋼包邊處理。角鋼起到保證臺身頂面標高及平整度的作用，同時是底模與側模間止漿條的附著位置。固定段臺身按照圖紙對箱梁的起拱要求設置反拱度。可調節段兩端預留好智能養護設備的控制器位置。

底座加工完成，在存放運輸時，要保證面板不受磕碰，以免造成局部凹凸不平。

4.2.4 臺座底模安裝

臺座底模采用6 mm厚國標奧氏體不銹鋼板，不銹鋼板與事先預埋在臺身混凝土中的角鋼采用點焊連接。臺座底模安裝后要求底模平整，相鄰的2片底模要滿足規范對模板平整度的要求。

4.2.5 可調節底座制作

按各種規格的底模標準節設計圖，制作加工標準節。頂板采用厚6 mm不銹鋼板，底板采用厚12 mm的鋼板，頂板與底板間采用8#槽鋼相連，槽鋼布置間距根據標準節底座的長度確定，最大不超過40 cm。底板預留好螺栓孔位置，螺栓采用M30 mmh 150 mm高強螺栓，標準節采用螺栓作為支撐點布置在預制梁臺座兩端，支腿橫向間距為720 mm，縱向間距根據標準節長度及分節數量確定。

板面使用裁板機或其他一次性成形機械，不能使用氣割槍施工下料。鋼材焊接使用經過復核的胎膜架，確保加工尺寸準確，保證面板的大面平整。

4.2.6 可調段底模安裝

可調節底座在廠家制作完成后運輸至預制梁場進行安裝，利用1臺16 t龍門吊按設計吊放在臺身上，完成拼裝。標準節的支腿螺栓根據箱梁反拱度要求調節高度。

側模的對拉桿由可調節底座加強板間的空隙將側模與底座連接成一個整體。

4.2.7 箱梁模板拼裝

底模安裝完成后，將箱梁側模按照廠家圖紙進行拼裝，拼裝完成后對模板平整度、底模反拱度進行驗收，驗收合格后進行箱梁施工。

4.2.8 預制箱梁施工

箱梁底腹板鋼筋骨架在胎膜架上綁扎完成后，由1臺16 t龍門吊通過吊具將骨架吊裝入模，然后安裝內模、端頭模板。接著綁扎頂板、翼緣鋼筋，在波紋管內穿入橡膠管，以防漏漿堵塞波紋管。用1臺16 t龍門吊吊裝料斗澆筑混凝土，混凝土澆筑完成后及時覆蓋土工織物養護，最后一斗料澆筑完成后4 h拆除內模，8 h拆除外模，箱室內蓄水養護，兩側采用智能養護設備養護。混凝土澆筑7 d后，采用智能張拉設備進行箱梁預應力張拉，然后壓漿，封錨封端。最后將鋼絲繩從300 mm空出段穿過，用2臺100 t龍門吊將預制箱梁從制梁臺座上吊裝至存梁區存放。

5 結語

本工程箱梁跨徑從23～40 m不等，數量最多的跨徑為27～30 m，占據總數的90%，預制箱梁首尾夾角從80e ～100e 均有。本工程梁場從2020年7月開始箱梁生產，2021年5月完成402片預制箱梁。

預制箱梁有3個月的存梁期，通常都是根據現場的進度進行預制的，傳統的制梁臺座對預制梁跨徑限定比較大，當預制梁跨徑變化較大且單種跨徑預制梁數量較少時，會造成預制梁臺座長時間空置。當預制梁為斜交時，每片預制梁的長度都有輕微的變化，會導致楔形塊的位置也隨之改變，傳統制梁臺座顯然無法適用。通過采用可調節制梁臺座施工技術，解決了預制梁不同梁長、不同斜交角的預制梁在同一臺座的預制問題，節約預制梁場占地面積，縮短制梁周期，提高臺座的使用率，節約龍門吊的租賃費用，符合綠色施工節地的要求，可為其他相似工程提供借鑒。