預制T 梁工廠化流水線施工技術探討

余根寧

（福建省交通建設工程監(jiān)理咨詢有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

某高速項目位于山嶺重丘區(qū)，橋隧比達約70%，共需生產預應力混凝土T 梁442 片，橋隧、橋橋之間路基段落短，主線短路基占比大，最長段落不足300m，且經現場探明均為路塹石方段落。本項目因前期諸多原因，工期已經滯后原計劃較多，在現有施工場地條件及合同工期要求下，無法按照傳統預制工法規(guī)劃建設預制梁場及梁片生產。面對工期緊、生產任務重的現狀，項目管理層果斷摒棄傳統梁片預制模式，探索采用工廠化流水線生產模式。

1 工廠化流水線預制T 梁施工工藝技術

1.1 封閉式室內生產

有別于傳統預制梁場在野外露天作業(yè)模式，本項目預制混凝土T梁所有生產工序都在封閉式室內進行，可確保梁片預制各道工序全天候、不間斷生產，不受大風、降雨、冰凍等不利自然氣候條件的影響，顯著提高了預制梁片產能，同時梁片預制生產質量更加可控[1-4]。

1.2 工廠化流水線生產預制T 梁工藝流程

本項目預制T 梁廠設置四個生產流水線性區(qū)域，包含鋼筋綁扎區(qū)、制梁區(qū)、蒸汽養(yǎng)生區(qū)（預張拉區(qū)）、存梁區(qū)（二次終張拉及壓漿區(qū)），如圖1 所示，具體工藝流程如下：

（1）移動式鋼臺座依靠自身動力裝置移動至鋼筋綁扎區(qū)（綁扎梁肋及橫隔板鋼筋并布設預埋支座鋼板、預應力管道等預埋件）。

（2）移動式鋼臺座依靠自身動力裝置移動至制梁區(qū)，人工操作控制整體鋼模液壓系統合模。

（3）綁扎T 梁面板及翼板鋼筋，布設負彎矩預應力管道，調整梁片橫向坡度。

（4）采用龍門吊配合吊斗澆筑預制T 梁混凝土。

（5）待12h 混凝土強度達到拆模要求后，操作控制整體鋼模液壓系統拆去側模。

（6）移動式鋼臺座依靠自身動力裝置移動至智能蒸汽養(yǎng)生區(qū)養(yǎng)護24h，待混凝土強度達到設計強度的80%后，打開智能蒸汽養(yǎng)生棚，進行T 梁預張拉（應力為設計值60%）。

（7）T 梁預張拉完成后，將預制T 梁吊至存梁區(qū)進行常規(guī)噴淋養(yǎng)護，待混凝土強度達到設計強度的90%后，進行預制T 梁二次終張拉、壓漿封錨。

（8）移動鋼臺座依靠自身動力裝置往返于鋼筋綁扎區(qū)與智能蒸汽養(yǎng)生區(qū)（預張拉區(qū)）之間，重復上述工序流程以達到工廠化流水線循環(huán)作業(yè)生產。

圖1 工廠化流水線生產區(qū)域布置圖

1.3 兩階段預應力張拉工藝

預應力混凝土T 梁兩階段張拉工藝原理是利用混凝土初期強度增長較快的特點，通過摻加早強劑及對梁體進行蒸汽養(yǎng)護，使梁體在較短時間內達到允許預張拉的強度值。對預制梁片施加部分預應力后使梁體能承受梁體自重荷載和起吊沖擊荷載，再提吊至存梁區(qū)進行噴淋養(yǎng)護及后期終張拉、壓漿封錨，這樣就提高了移動鋼臺座的使用周轉率。同時，梁體經過第一階段施加部分預應力后，可削減T 梁混凝土早期收縮及徐變。

2 預制T 梁施工智能化系統及設備

2.1 智能化移動鋼臺座

有別于傳統混凝土固定臺座，本項目預制梁廠采用智能化移動鋼臺座（圖2），配置移動式軌道鋼筋定位架，極大縮短各工序之間的銜接時間，實現鋼筋綁扎、鋼模板安拆、混凝土澆筑、梁片蒸養(yǎng)在移動臺座上自動循環(huán)流水作業(yè)，并且可以錯峰作業(yè)，提高臺座使用周轉率，克服了傳統工法固定臺座數量多、占地面積大、生產周期長等諸多缺點[5-8]。同時相較于傳統模式，移動鋼臺座省去了鋼筋提吊工序，可有效避免因鋼筋提吊而產生變形，提高了預制梁片鋼筋安裝的整體性。

圖2 智能化移動鋼臺座安裝鋼筋

2.2 液壓式整體鋼模板體系

有別于傳統組合拼裝式模板，本項目預制梁廠采用智能液壓整體式鋼模板（圖3），該模板是采用同步控制系統將18 個單缸液壓千斤頂組合成智能液壓動力體系，可實現鋼模板裝、拆工序的機械自動化，打破傳統工法依靠人工敲、打、撬的裝、拆模工法，在提高施工效率的同時，極大地減少了預制梁體脫模損傷、減少模板變形、提高模板使用壽命，進而節(jié)約生產成本[9]。

圖3 液壓整體鋼模板

2.3 智能蒸汽養(yǎng)生系統

有別于傳統土工布覆蓋預制梁體進行噴淋養(yǎng)護工藝，本項目預制梁廠采用智能變溫蒸養(yǎng)系統（圖4），由蒸養(yǎng)棚和變溫蒸養(yǎng)設備組成蒸汽養(yǎng)護室。蒸養(yǎng)棚采用工地試驗室的恒溫養(yǎng)護室標準建設，外包隔熱保溫層，變溫蒸養(yǎng)機可隨預埋于梁體的感應器實時調節(jié)蒸汽養(yǎng)護室溫度、濕度，可短時間內提升預制梁片混凝土強度及彈性模量，以滿足下道工序（梁片預張拉）要求，極大縮短了工序流轉時間。

圖4 智能蒸汽養(yǎng)生系統

2.4 智能張拉系統

智能張拉機具采用預應力智能張拉控制系統，主要由智能張拉主機、從機、千斤頂、位移傳感器、壓力傳感器等組成，具有一鍵張拉、自動記錄張拉結果、手動單步張拉、支持多種張拉類型和遠程監(jiān)控、數據實時上傳、數據預警等功能，整個張拉過程全部可由智能張拉設備自動完成（圖5）。

圖5 預應力智能張拉系統

2.5 智能壓漿系統

智能壓漿設備采用智能壓漿臺車，主要由供料機構、高速攪拌桶、螺桿泵、儲料桶、廢漿閥、壓力變送器、電瓷流量計等組成，具有自動供水配料、自動壓漿、自動計量和實時記錄上傳壓漿數據、自動保壓穩(wěn)壓及補漿等功能，全自動連續(xù)壓漿，減少人為因素干擾，通過壓力變送器、電磁流量計自動驗證、調節(jié)壓漿力等參數，可最大限度地保證預制梁片孔道內漿體飽滿度和密實度（圖6）。

圖6 管道智能壓漿系統

3 工廠化流水線生產工藝相較傳統工法優(yōu)勢

（1）全天候、四季不間斷生產：該工法所有作業(yè)區(qū)均在室內進行，確保各道工序可全天候生產，不受大風、降雨、冰凍等惡劣條件的影響，顯著提高預制梁廠生產能力。

（2）減少各工序交叉施工干擾：該工法按照流水線作業(yè)模式分區(qū)施工，每個分區(qū)內完成固定工序任務，機械及人工能得到充分利用，有效避免了因工序交叉作業(yè)而造成工效降低問題，同時各工序的施工質量也更加可控。

（3）顯著提高預制梁片外觀質量：該工法采用智能液壓系統控制整體拆、合鋼模板，無需人工敲、打、撬，保證預制梁片施工過程完好，缺邊掉角現象基本可以避免，一鍵遙控拆合模，極大節(jié)省人工勞動力。

（4）快速提高預制梁片砼強度及彈性模量：該工法采用智能蒸汽養(yǎng)護，實現混凝土快速水化反應，短期內達到混凝土預張拉條件。經本項目實踐數據表明：經蒸養(yǎng)24h 后，預制T 梁砼強度和彈性模量均可達到設計值85%以上，而傳統養(yǎng)生條件需7d，在寒冬季節(jié)施工時該工法產能效率優(yōu)勢更加明顯。

（5）極大節(jié)約臨時占地面積：該工法采用移動式臺座+液壓整體模板+蒸汽養(yǎng)護+二次張拉移梁的生產工藝，可以極大提高臺座周轉率，進而減少臺座數量，減少梁場臨時占地，傳統梁場占地長度500m，而采用該工法的預制梁廠僅需不足200m，節(jié)約臨時用地50%以上，在施工場地面積受限情況下，預制梁片規(guī)模化生產優(yōu)勢顯著。

4 結束語

綜上所述，采用該工藝工法生產的預制混凝土T 梁在標準化、工廠化、智能化程度上較高，在預制產能、質量管控、安全作業(yè)、節(jié)約用地、環(huán)境保護等方面具有先進性，當預制梁場臨時用地受到客觀條件限制、工期緊張、梁片預制生產規(guī)模越高時，其經濟效益及社會效益也越高，經本項目實踐結果表明，該工法生產效率可達到傳統工法產能的2 倍以上，其對類似不利施工條件下，規(guī)模化預制生產預應力混凝土梁片具有一定的借鑒意義，具有一定的推廣價值。