高速鐵路裝配式橋面系預制施工研究

劉博

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710024）

1 工程概況

為了打造智能精品高速鐵路工程，新建福廈高鐵采用了預制裝配式橋面系施工工藝，擬先在預制構件廠內進行模筑成型作業，待得到成品后運輸到橋面施工工點進行安裝。模筑成型作業在構件廠進行，該廠利用已完工預制梁場改建而成，占地面積83.47 畝（55646.7m2）。場地分為澆筑區、養護區、存放區、鋼筋原材存放區、鋼筋加工區、混凝土拌和區、生活辦公區。各型預制件共計4136 塊，配置了各型模板70 套，計劃4 個月完工。其結構構造、生產工裝設備及人員配置情況分別如下：

1.1 結構與構造

其一結構組成：預制裝配式橋面設施包括防護墻、豎墻A、豎墻B、底板組成，欄桿、聲屏障通過預埋件安裝在豎墻A 上。一般橋面位置，防護墻、豎墻A、豎墻B、底板預制為整體構件，通過螺栓與橋面相連，預制構件與橋面使用砂漿填充。其二結構長度：標準塊長度1.98m，梁端塊長度2.31m，接觸網塊長度1.98m。其三結構高度：直線區段防護墻高度720cm，曲線區段內側720cm、外側720cm+超高值。該標段有105mm、150mm 兩種超高值。其四結構寬度：時速350km 無砟雙線橋面（安裝欄桿為B 型，其中中間塊為B1、梁端塊為B4、B4’；安裝聲屏障為C型，其中中間塊為C1型、梁端塊為C4、C4’），預制構件寬1770mm，防護墻內側距離橋梁中心線為4530mm。底板外邊緣與箱梁橋面板外邊緣一致。其五結構構件尺寸：防護墻頂部寬150mm，底部寬190mm。欄桿塊邊墻頂部寬160mm，底部寬200mm。聲屏障塊邊墻頂部寬200mm，底部寬240mm。防護墻根部底板厚150mm，邊墻根部底板厚191mm。其六橋面布置：采用2m 標準節段。其七防水與排水：一般橋面位置，豎墻及防護墻平均每2m 設置橫向排水孔，排水孔為直徑80mm 的圓孔，排水孔下緣與底板上表面齊平。其八綜合接地：預制件內接地鋼筋通過預埋件與橋梁頂板內埋接地鋼筋相連通，接地鋼筋、接地端子、連接鋼筋材質及焊接質量應滿足要求，貫通地線位于通信、信號電纜合槽內。其九各型號預制件分布：無聲屏障區段標準段預制塊型號為B1，梁端塊型號為B4、B4＇；有聲屏障區段標準段預制塊型號為C1，梁端塊型號為C4、C4＇；下錨拉線在無聲屏障區段時預制塊型號為B6、B7、B7＇；下錨拉線在有聲屏障區段時預制塊型號為C6、C7、C7＇；接觸網基礎在無聲屏障區段時預制塊型號為B8、B8＇；接觸網基礎在有聲屏障區段時預制塊型號為C8、C8＇。

1.2 生產工裝設備

預制構件施工作業主要用到的設備有拌和機、混凝土運輸車、裝載機、龍門吊等，其規格及數量情況如表1 所示。

表1 生產設備配置表

1.3 人員配置

預制構件施工作業需要各工種作業人員較多，主要進行鋼筋加工、鋼筋綁扎、模板拼裝及混凝土澆筑等各項工作，具體班組及人數配置情況如表2 所示。

表2 人員配置表

2 預制構件施工流程與重要工藝

2.1 預制構件施工工藝流程

預制構件施工工藝流程，如圖1 所示。

圖1 預制構件施工工藝流程圖

2.2 預制構件施工重要工藝

2.2.1 鋼筋加工與綁扎

鋼筋籠是預制構件中非常重要的組成部分。為提高鋼筋綁扎質量、精度、提高作業人員工作效率，預先制作了鋼筋籠綁扎胎具。為確保鋼筋籠存放時不變形，特制作了鋼筋籠存放架。鋼筋加工廠內集中加工鋼筋，預埋螺栓鋼墊板、欄桿（聲屏障）U 型螺栓及鋼墊板等預埋件在鋼筋籠綁扎過程中預先放入鋼筋籠內，綜合接地鋼筋焊接待鋼筋籠入模后再進行焊接，保護層墊塊采用2cm×3cm 梅花型C50 墊塊。具體操作如下：

（1）鋼筋加工統一由鋼筋加工廠進行下料加工，采用2 臺切斷機、2 臺鋼筋彎曲機、1 臺調直機進行鋼筋半成品的下料彎制工作。下料時，根據鋼筋編號和供料尺寸的長短，統籌安排，采用連續配料法下料以減少鋼筋的損耗。

（2）預制件鋼筋籠在綁扎胎具上倒置綁扎。綁扎過程底板在上，兩人為一組（圖2）。綁扎完成后用叉車搬運至鋼筋籠存放區。底板底面保護層為2cm、其余部分為3cm，采用C50 強度梅花型墊塊，豎墻A、豎墻B、防護墻每處放置2 個墊塊，底板四周放置4 個墊塊。底板頂層鋼筋綁扎完成后放入M27 螺栓鋼墊板，再綁扎底板底層鋼筋[1]。

圖2 鋼筋籠綁扎

鋼筋籠存放采用支撐架倒置存放（圖3）。

圖3 鋼筋籠存放

2.2.2 模板施工

（1）模板的開合。防護墻、邊墻內側分別有2 個絲杠，可使模板向內收縮1cm；防護墻、邊墻底板分別有3 個合頁及3 個限位器，可使模板向外開合135o。

（2）模板的固定。防護墻、邊墻模板、堵頭板通過螺栓固定。

（3）模板結構尺寸控制。模板底面為固定式，防護墻與邊墻由合頁、限位器控制尺寸，堵頭板通過銷子進行精準定位。

2.2.3 預埋件定位與安裝

在預制裝配式橋面系構件施工中，預埋件的施工是其關鍵環節之一，需要做好定位與安裝工作。施工人員需要精準固定預埋件的位置，該工作涉及以下幾點：

（1）欄桿U 型螺栓及鋼墊板，通過4 個錐形套及4個定位橡膠套配合使用，達到定位、防漏漿的目的。

（2）泄水管，泄水管內套鋼棒，鋼棒與墊板連接，墊板與側面用螺栓固定。

（3）成孔，注漿孔、螺栓預留孔通過預埋成型桿實現，成型桿通過螺栓與模板固定。

預制構件對預埋件精度要求高，因此預埋件進廠后由專人對其幾何尺寸、材質等進行驗收，待各項驗收合格后方可投入使用。預埋件安裝就位后由專人進行檢查驗收。混凝土澆筑過程中隨時復核尺寸是否有變化，如有變化及時調整[2]。

2.2.4 混凝土澆筑與養護

混凝土澆筑作業進行前，施工人員先對預制模板、預制埋件及預制鋼筋等進行檢查，保證預制構件質量、尺寸與工程設計標準相符。然后施工人員按以下流程進行混凝土澆筑作業：預制件混凝土標號為C50，由拌和站集中拌制并由混凝土運輸車運輸至現場。混凝土澆筑（圖4）過程中3 人一組，配置1 個50、1 個30 振搗棒。混凝土由罐車直接倒入模型內，混凝土的澆筑采用分層澆筑，連續振搗的方式。防護墻、底板位置采用50 振搗棒，邊墻、B 墻采用30 振搗棒。澆筑過程如突遇降雨用防雨棚遮擋。完成澆筑后，混凝土初凝前對混凝土表面進行拉毛處理（圖5）。

圖4 混凝土澆筑

圖5 混凝土表面拉毛

養護工作是將混凝土預制構件使用壽命延長的一個重要方式，考慮到預制構件混凝土標號高，水泥參量大，在混凝土初凝階段，水泥熱化反應較為顯著，導致混凝土內部與外部有較大的環境差。為了避免混凝土內部結構出現一定差異性，降低其溫差裂縫的發生率，施工作業人員對混凝土內部溫差進行及時、密切的監測，通過相應措施控制其內外部溫差在25℃以內。當混凝土內部溫差較高時，進行適當降溫，而其周邊溫度過低時，則在構件外部包裹一層塑料薄膜，以此提高構件內部溫度，加快混凝土強化速度，對內部水分及混凝土質量予以保持。除此之外，施工人員在混凝土初凝后在混凝土表面覆蓋了塑料薄膜、土工布，并進行灑水養護，以避免混凝土表面裂紋產生[3]。

2.2.5 出模、翻面與存放

（1）出模。模板拆卸過程先將U 型螺栓位置敲擊松動，后沿模板四周敲擊松動，最后采用龍門吊通過專用吊具垂直起吊實現預制塊出模。出模的關鍵在于起吊過程吊具的平衡起吊。平衡起吊控制措施：其一，確定吊具吊點平衡位置，用吊具起吊預制塊，將水平尺放置吊具上，調整起吊點位置直至水平尺氣泡居中，標識清楚。不同型號預制塊分別標記。其二，起吊過程兩人觀察龍門吊鋼絲繩垂直度，確保龍門吊垂直起吊[4]。

（2）翻面。出模完成后，采用全自動翻面機集中翻面。翻面原理：翻面機由左右兩個翻轉架及液壓泵組成。左右翻轉架分別配置一個伸縮油缸，使翻轉架能夠翻轉90o。左右翻轉架分別將預制件翻轉90o，配合使用實現預制件翻轉180o的目的。翻面過程：將預制件吊至翻轉平臺右側翻轉架上；將左側翻轉架調制垂直狀態；啟動右側翻轉架，直至預制件翻轉至90o；啟動左側翻轉架，直至預制件完成翻面；將右側翻轉架回復原位（圖6）。

圖6 預制構件翻面全過程

（3）存放和養護。預制件翻轉完成后搬至養護區，對預制件進行標識（圖7）。其中，存放采用2 根10cm×10cm×1.5m 方木橫橋向支墊預制件下方。從一端向另一端按生產順序、規格型號進行存放（圖8）。

圖7 預制構件標識

圖8 預制構件存放

養護區布置360o旋轉噴頭，噴頭旋轉噴淋半徑為6m，縱向按每6m 布置一個噴頭，橫向按每4.5m 布置一排噴頭。白天每2h 養護一次、夜晚每4h 養護一次，每次同時開通一組噴頭。

3 結語

新建福廈該采用預制裝配式橋面系施工工藝，經過預制廠內整體預制，可以根據生產任務量大小及工期要求合理配置裝配式模板，在場內精細化生產，產品內實外美，各種預埋件預留定位準確，架梁完成即可快速出場安裝施工，縮短建設工期，整體外觀效果好，滿足建設單位要求。