淺析軌道交通箱梁預制施工技術

于銘青

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，天津 300162）

0 引言

相較于現澆梁施工，預制箱梁由于其生產工藝的標準化，具有集中生產、節約工期、施工環境要求較低等優勢。合理建設規劃梁場布局，不斷優化預制箱梁施工工藝，對提高預制箱梁質量有著重要意義。本文結合金義東市域軌道交通工程預制箱梁，總結出一套完整成熟的軌道交通工程預制箱梁施工工藝，供參考借鑒。

1 預制箱梁工程概況

金義東市域軌道交通工程預制箱梁，屬于輕軌大噸位預制箱梁，有著相應的設計結構形式及施工要求。

1.1 結構形式

（1）截面。單箱室箱梁，梁端頂板、底板、腹板局部向內側加厚。

（2）結構主要尺寸。梁面寬9.4m，主梁橫斷面采用單箱室截面，梁高1.8m，對應頂板寬度的底寬分別為4.1m，頂板厚度為0.25～0.4m，腹板采用斜腹板，厚度為0.28～0.9m，底板厚度為0.25～0.5m。支座中心線距離梁端0.55m，單側梁縫0.03m，梁體橫斷面結構見圖1。

圖1 梁體橫斷面圖

1.2 曲線梁布置方法

按平分中矢、直腹曲面方式設計，位于曲線段時，圖1 中梁體輪廓、預應力管道皆以右線中心為基準線，沿徑向按照曲線要素進行相應調整，支座按曲線徑向布置。

2 梁場規劃布局

2.1 梁場選址

箱梁預制場地（簡稱梁場）選址本著保護生態環境、滿足均衡生產需要、利于生產與現場管理以及交通便利，滿足用電、用水需求，同時，通訊設施便利并堅持減少臨時工程，減少用地的原則。精心合理規劃梁場建設，在保證最高峰產能的情況下，節約成本，為項目創效。

本梁場選址于義亭鎮鎮前街與東黃線交叉口西北角處，占地面積約70 畝，梁場中心里程右JYDK40+917，線路穿越梁場，可實現跨墩龍門店直接提梁上橋，梁場承擔預制任務303 孔，供應范圍為整個標段。

2.2 梁場布局

（1）預制場布置需符合標準化指南的要求，道路及排水暢通。

（2）梁場設制梁區、存梁區、鋼筋加工區（加工棚）和生活區等區域。其中制梁區鋼筋設綁扎胎具4 座、制梁臺座8 個。存梁區設存梁臺座33 座，雙層存梁，共計存梁66 孔，另設靜載試驗臺座1 座，發梁臺座2 座。

（3）梁場布局從鋼筋制作及安裝、模板安裝、混凝土澆筑、養護、預初張拉、移梁等整體為流水線設計，方便施工。

梁場四周設置圍擋，參照金華市軌道交通標準，采用雙層加厚彩鋼板，美觀堅固。

2.3 地基處理

梁場區域內地質條件差，首先對梁場區域內荷塘采取清淤換填的處理措施，然后分層填筑石渣，碾壓密實。其他所有區域換填1m 深的石渣，碾壓密實。對區域內土方實行平衡倒運，實現統一高程，多余土方外運。

移梁通道承擔著梁體移運的重任，要求地基承載力滿足150kPa，硬化35cm 厚C25 混凝土，并在底層加設Φ12 的鋼筋網片，網格25cm×25cm；制梁區地面要求地基承載力滿足120kPa，硬化15cm 厚C25 混凝土，其他區域碾壓平整后，硬化相應厚度的混凝土滿足施工生產要求。

3 制梁、存梁臺座設計與施工

3.1 制梁臺座

制梁臺座采用鉆孔灌注樁基礎，樁徑100cm，樁頂進入承臺15cm，樁基礎入中風化巖≥210cm，樁底進入中風化巖層，樁頂澆筑C30 鋼筋混凝土筏板基礎。

制梁臺座其他位置采用筏板基礎，鋪設30cm 碎石碾壓密實，地基承載力＞150kPa，制梁臺座結構形式見圖2。

圖2 制梁臺座結構圖

3.2 存梁臺座

存梁臺座按雙層存梁設計，由樁基、承臺及墊石組成，樁基采用Φ100cm 鉆孔灌注樁，樁頂進入承臺15cm，樁基伸入中風化巖層≥285cm，樁頂澆筑C30 鋼筋混凝土系梁和C50 墊石，為保證箱梁地面不受損傷，墊石頂部設置板式橡膠塊，用以支撐箱梁，同時滿足其他工序的作業空間。

4 箱梁預制施工要點及質量控制

4.1 鋼筋工程施工要點

鋼筋傳統綁扎工藝為全部或部分在模板中直接綁扎，模板周轉率低，影響生產速度，同時易造成模板污染。本梁場采用了在鋼筋綁扎胎具上整體綁扎成型，利用吊具整體吊裝入模，加快了施工生產速度，節約了成本。

（1）鋼筋綁扎及起吊要求：鋼筋骨架在胎具上整體綁扎完成，抽拔橡膠棒、支座板等預埋件安裝完成后，采用網架結構形式的吊具移至模板，吊具滿足剛度、強度要求，利用50t 龍門吊將綁扎好的整體式鋼筋骨架吊至制梁臺位，注意吊點均衡布置，防止鋼筋在吊裝過程中變形，吊具與鋼筋骨架之間通過鎖鏈連接，頂板部位吊點間距縱、橫向不宜大于1.5m，底板縱、橫向不宜大于2.0m。

（2）墊塊合理布置，滿足保護層要求，在易貼合模板位置加密墊塊的設置，墊塊的厚度要符合設計要求。

4.2 模板工程施工要點

（1）模板體系主要由底模、側模、端模、內模和各種連接件等組成，滿足剛度、強度、穩定性要求，以及結構尺寸、所有預埋件、預留孔定位準確的要求。

側、底模板采用分段制造，中間部位為3m 長，兩端為1.5m，單塊模板沿豎向為整塊鋼板，在綜合了安裝強度后，盡量減少拼縫，同時不影響預拱度的設置。

側模采用無上拉桿結構設計，由面板、橫肋、側模支架、調節支撐組成，側模通過與底模螺栓連接，以及支撐體系與地基預埋件可靠連接，可以實現在底側模固定不動的情況下，直接提梁，側模安裝時，考慮梁體壓縮量的設置。

模板焊縫采用熔透焊，焊縫接縫嚴密，打磨平整，預留現場的接縫采用刨邊對接，模板拼接完成后，滿足接縫≤2mm，錯臺≤1mm，板面不平整度≤2mm/1m。面板與面板平接縫采用打磨拋光處理。

（2）內模采用液壓系統，由行走結構、液壓及支撐系統、模板系統組成，采取液壓控制自動收縮。存放于固定的托架上，鋼筋骨架及端模安裝就位后，安裝內模走形軌道，調整完畢后，將收起狀態下的內模，通過卷揚機將內模拉入箱室，依靠油缸的驅動能使模板張開，其張開狀態的外形尺寸與箱室內結構尺寸吻合，用頂板調平撐桿，按照標準尺寸將內模高度控制標準。再用內部螺旋撐桿將標準節的尺寸調整到位，保證腹板厚度。

4.3 混凝土工程施工要點

混凝土澆筑入模前，各項指標控制要求：含氣量為2%～4%，坍落度45min 損失不大于10%，模板溫度5～35℃，拌合物入模溫度10～30℃。

（1）混凝土的灌注。混凝土澆筑采用縱向水平分層，斜向分段的澆筑原則（混凝土坍落度控制在160～180mm），采用兩臺布料機置于梁體兩端對稱布料，首先采用砂漿或者潤泵劑對泵管進行潤滑，待布料機管口出現混凝土時，方可將布料機軟管轉入梁體倉內，開始澆筑，澆筑分層示意見圖3。

圖3 混凝土澆筑分層示意圖

由圖3 可知，首先，自兩端澆筑①號塊，每次澆筑30cm 厚，①號塊兩側對稱澆筑，跨中合攏后再次從梁端對稱澆筑，澆筑到內模倒角以上5～10cm。再澆筑②號塊，兩端向跨中澆筑，30cm 一層，振搗時要插入①號塊內，預留5cm 混凝土后補量，觀察①號塊是否坍落，若坍落回振①號塊，再對稱澆筑③號塊，兩端向跨中合攏，澆筑③號塊時，注意觀察②號塊是否出現混凝土涌出，若涌出量大，停止澆筑③號塊，等待混凝土流動性降低后再振，③號塊澆筑到和內模平，③號塊澆筑結束后，檢查②號塊，補足缺失的②號塊混凝土，開始澆筑④號塊（頂板），頂板面積大、方量較大（混凝土坍落度調整為180～200mm），澆筑從一段向另一段實行覆蓋式分段澆筑，沿縱向每個1.5～2.0m 連續澆筑，頂板混凝土振搗以插入式振搗棒為主，整平提漿機輔助，人工收面緊隨其后[1-3]。

澆筑控制時間：以30m 預制箱梁（156m3）為例，澆筑時間控制在6h 以內。

（2）混凝土收面。箱梁頂板表面易出現收縮裂紋，直接受混凝土質量與收面工藝影響。為了防止以上問題的出現，需嚴格控制混凝土坍落度，嚴禁加水現象，及時組織收面，以及在頂板混凝土初凝前安排足夠的人力進行二次收面，保證混凝土表面平整和不產生裂紋。收面時注意吊裝孔、梁面排水孔，以及連接端子等預埋的保護。

4.4 混凝土養生施工要點

箱梁的質量好壞，養護非常關鍵，傳統人工養護費時、費力、費水，還很難達到理想效果。結合實際情況，本梁場采用自動噴淋養生系統。

當采用自然養生時，梁面應采用保水性能良好的材料覆蓋，梁端加工覆蓋整個梁端面的土工布或帆布，對梁端及箱內進行密閉養生，梁面及箱室內配套全自動噴淋設施，灑水次數以現場實際情況設置，以保持混凝土濕度為度。當氣溫低于5℃時，不得灑水，須在梁體表面噴涂養護劑，并輔以相應保溫措施。當采用蒸汽養護時，嚴格按照標準執行。

4.5 預應力工程

4.5.1 預應力張拉

本梁場采用智能張拉系統，張拉前輸入數據參數及相關項目信息。在千斤頂同步位移傳感器，油泵安裝壓力傳感器，張拉過程中計算機進行全程智能控制。

梁場生產初期，應至少對兩孔梁的預應力進行孔道摩阻測試，從而為張拉時張拉力、伸長量以及預拱度等的控制提供依據。

（1）張拉程序按三個階段進行，分別為預張拉、初張拉、終張拉。當梁體混凝土強度達到設計強度的60%以上時，及時拆除端模、松開內模，將孔道內的雜物和積水清理干凈后，在對應孔道內進行鋼絞線穿束、張拉，從而有效控制梁體混凝土的早期裂紋。

（2）當梁體混凝土強度達到設計值的80%以上，拆除內模以后進行初張拉，初張拉完成以后，將梁體從制梁臺座轉入存梁臺座，節省了制梁臺座占用時間，提高了制梁臺座利用率，加快了梁體生產進度。

（3）當梁體混凝土強度、彈模及齡期滿足要求時，在存梁臺座上進行終張拉，終張拉完成后30d，須對梁體上拱度進行測量。實測值不宜大于1.05 倍的設計值，否則應及時調整底模反拱，并合理調整梁場存梁時間。

4.5.2 孔道壓漿

孔道壓漿為特殊工序，對梁體質量有著重要的影響，為保證漿體的飽滿度，采用真空輔助壓漿工藝，同一管道壓漿應連續進行，不得中斷，為防止壓漿過程中漿體串孔，壓漿順序為自下而上，壓漿前將錨頭區域用干拌砂漿封堵，并輔助以壓漿罩密封，漿液自攪拌結束，至壓入管道不得超過40min 間隔時間，管道壓漿須在正常氣溫下進行，不得出現結冰現象。壓漿時及壓漿后3d 內，梁體及環境溫度不得低于5℃。否則須在漿體內添加防凍劑并采取保溫措施。

為防止張拉后梁體上拱過快，需在終張拉完成后48h 內進行壓漿作業。

4.5.3 封錨

為防止錨具、錨墊板外露面以及外露鋼絞線長時間暴露在空氣中產生銹蝕，需在壓漿完成后，及時對梁體進行封錨，封錨前檢查錨穴鑿毛情況符合要求，同時將錨穴內灰漿、雜質清理干凈，并進行防水處理，綁扎封錨鋼筋網片后，進行封錨混凝土澆筑施工，封錨混凝土采用C50 補償收縮混凝土。

封錨混凝土拆模后及時養護，養護時間不小于7d，養護期滿后，對新老混凝土之間的接縫處涂刷防水材料，防水材料需在混凝土干燥表面涂刷，涂刷質量滿足規范要求。

5 梁體的吊裝與存放

移梁時，梁體混凝土強度不應該小于設計強度的80%，并在預應力筋初張完成后進行。梁體壓漿后移梁，漿體強度應符合設計要求，設計無要求時，場內移梁時應大于設計強度的80%。

壓漿后，漿體強度未達到28d 強度要求（抗壓≥50MPa、抗折≥10MPa），不得進行靜載試驗或運梁出場架設，封錨后移梁，須滿足封錨混凝土不低于設計強度50%的要求。

本梁場采用550t 輪胎式移梁機實現場內箱梁的移運。移梁機吊具螺栓穿過梁的預留吊裝孔，在下緣吊裝孔處墊460mm×380mm×40mm 的鋼墊板，保證墊板與梁頂下緣密貼且水平。將吊具螺母安裝上緊后，將梁體緩慢提升至一定高度，檢查梁體是否滿足縱橫向水平要求，以及升降制動是否正常工作，待檢查完畢，一切正常后方可行走移梁，行至目標臺座上方時，移梁機停止行走，將梁體緩慢落到存梁臺座上后,卸下吊具移梁完成，二層存梁時，須特別注意活動墊石放置位置與固定墊石位置一致，保證梁體存放時結構受力滿足要求。

6 結束語

本文通過對軌道交通工程梁場建設及預制箱梁各工序進行探討、研究，從梁場選址布置、臺座的設計與施工、鋼筋整體吊裝入模、模板安裝、混凝土澆筑、梁體養生、預應力張拉、管道壓漿、封錨、梁體吊裝與存放等施工過程，介紹了整套軌道交通工程箱梁預制施工技術。其中，采用預應力智能張拉技術，提高了預應力張拉質量控制效果和施工效率，采用液壓內模，整體支模、整體收縮、整體出模，其操作方便，安全可靠，節省材料，具有較好的應用前景。