鐵路節(jié)段梁預(yù)制技術(shù)總結(jié)

朱葵

【摘 要】節(jié)段箱梁預(yù)制具有預(yù)制用地少，施工速度快、施工精度高和橋下交通影響小等特點，隨著客運專線（高速）鐵路建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，“后張法預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段拼裝箱梁”被廣泛采用。本文通過對新加坡大士西地鐵延長線所采用的短線法匹配預(yù)制節(jié)段箱梁線性控制分析及各道工序施工過程中碰到的疑難問題進(jìn)行論述，介紹鐵路節(jié)段箱梁投產(chǎn)期預(yù)制過程中相關(guān)技術(shù)圖紙及施工工藝的優(yōu)化方法，為同類型橋梁施工提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】鐵路節(jié)段梁；線性控制；設(shè)計；施工

新加坡大士西地鐵延長線全長7.5公里，共分為4個標(biāo)段，中鐵十一局集團(tuán)橋梁有限公司新加坡預(yù)制場鐵路生產(chǎn)線主要負(fù)責(zé)C1686及C1687鐵路節(jié)段梁的預(yù)制工作，共計2712節(jié)，其中區(qū)間節(jié)段梁2312節(jié)（梁高為2.4m），車站節(jié)段梁400節(jié)（梁高1.6m）。受節(jié)段梁跨長、梁高及支座類型的影響，中間節(jié)段梁長度為2.7m～3.5m變化值，端頭節(jié)段長度為2.5m固定值，其中C1686標(biāo)部分跨節(jié)段為曲線梁，進(jìn)一步加大了鐵路節(jié)段的預(yù)制難度。通過對鐵路節(jié)段投產(chǎn)期期間線性控制方法，鋼筋工序、預(yù)埋件工序、模型工序、混凝土灌注工序及起重維修工序施工過程中碰到的各種問題予以分析及總結(jié)，現(xiàn)鐵路節(jié)段梁施工工藝已趨于成熟穩(wěn)定，各工序均有章可循，有法可控，預(yù)制產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

1 線性分析控制及監(jiān)測技術(shù)

1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

國內(nèi)節(jié)段梁的施工技術(shù)成熟，各個工序及施工方法比較規(guī)矩，有新的改變但是差別也不大，業(yè)主及監(jiān)理對節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測的管理模式較為成熟。新加坡當(dāng)?shù)厥┕は拗埔蠖?，尤其是業(yè)主及監(jiān)理對節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測不夠熟悉、VSL提供的軟件對數(shù)據(jù)的誤差要求較為嚴(yán)格，要求測量所使用的預(yù)埋件的位置誤差僅為±1mm。原有的一些國內(nèi)能借鑒的施工方法和技術(shù)就不能使用。節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測技術(shù)主要控制要點在預(yù)埋件的選取及固定方法，如何在現(xiàn)場能夠更好更快的完成工作來提高施工進(jìn)度，如何精準(zhǔn)的埋設(shè)測量所使用的預(yù)埋件以達(dá)到業(yè)主、監(jiān)理方的要求。

1.2 核心技術(shù)及創(chuàng)新點

采用國內(nèi)優(yōu)秀的施工方法和技術(shù)與新加坡本地的施工方法和技術(shù)相結(jié)合取長補短。首先在預(yù)埋件這塊，根據(jù)VSL對其安裝的允許誤差以及建議，與VSL溝通協(xié)調(diào)，從預(yù)埋件自身及固定工裝切入，從安裝及拆卸方法各個方面入手，不斷的改進(jìn)和提高，直到鐵路節(jié)段梁量產(chǎn)。期間，我們積累和整理了一整套完整的固定拆卸、以及匹配節(jié)段梁的調(diào)整方法。實現(xiàn)了模塊化生產(chǎn)，在節(jié)省了人力，材料和機械方面的情況下提高了預(yù)制效率并保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.3 取得的節(jié)段性成果：

目前預(yù)制場在節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測技術(shù)方面準(zhǔn)備充分，尤其是在節(jié)段梁測量預(yù)埋件固定拆卸及匹配測量等工作方面取得了一些成果和資料。在鐵路節(jié)段預(yù)制給定的時間內(nèi)能夠很好的完成測量匹配工作，能夠很好的維持節(jié)段梁的整體線性。在提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本方面有明顯改觀。并在不斷的創(chuàng)新和嘗試下從預(yù)埋件工裝的設(shè)計、預(yù)埋件的固定方式及匹配測量方法中積累了一系列的相關(guān)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)資料。

2 各道工序圖紙及施工工藝的優(yōu)化

2.1 鋼筋工序

2.1.1 圖紙方面

預(yù)制場鐵路節(jié)段梁施工主要參考Construction drawing及Shop drawing兩類圖紙，Construction drawing由新加坡當(dāng)?shù)卦O(shè)計院提供的設(shè)計圖，圖紙信息較粗略，未給出不同跨及不同節(jié)段梁詳圖，不能直接用于預(yù)制場施工，Shop drawing是施工方根據(jù)設(shè)計院提供的Construction drawing對圖紙信息的進(jìn)一步明確，主要包括各跨的節(jié)段劃分、預(yù)應(yīng)力布置詳圖及鋼筋大樣詳圖。Shop drawing提交設(shè)計院審批通過后，可直接用于現(xiàn)場施工。前期Shop drawing鋼筋圖紙繪制主要有兩方面的問題，具體如下：

1）Shop drawing圖紙的繪制

Shop drawing鋼筋圖與Construction drawing鋼筋圖部分鋼筋直徑及間距不同，如車站節(jié)段梁通用15號鋼筋，該鋼筋下料長度為3450mm，Construction drawing圖中給出的鋼筋型號為T25-100mm，而Shop drawing圖中給出的鋼筋型號為T32-150mm，雖然圖紙經(jīng)過設(shè)計院蓋章審批通過，但仔細(xì)計算，單個3m長節(jié)段用T32-150mm鋼筋相比T25-100mm鋼筋用量超出約46Kg，而合同規(guī)定，Shop drawing與Construction drawing產(chǎn)生的量差無法向業(yè)主單位索賠，該鋼筋的直徑與間距的變更加大了實際施工成本，而實際Shop drawing圖中15號鋼筋完全可采用T25-100mm。另外，T32鋼筋較T25鋼筋比重大，在現(xiàn)場實際施工過程中，鋼筋的綁扎與加工操作均較困難。故后續(xù)施工圖繪制中應(yīng)盡量保證Shop drawing圖與Construction drawing圖鋼筋直接與間距保持一致，控制鋼筋成本，在設(shè)計院同意批準(zhǔn)的情況下可用直徑較小的鋼筋代替直徑較大的鋼筋，可極大減少各項施工成本。

2）圖紙鋼筋的優(yōu)化

新加坡當(dāng)?shù)劁摻钜?guī)范主要采用英國標(biāo)準(zhǔn)BS4466與BS4449，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對不同直徑鋼筋錨固搭接長度做出了要求，如T25鋼筋錨固搭接長度為1200mm。Construction drawing鋼筋圖設(shè)計相對較保守，頂板、腹板及底板鋼筋普遍存在鋼筋搭接的情況，在繪制Shop drawing鋼筋圖時，可將同類型的搭接鋼筋合并成單根鋼筋，可大大減少鋼筋用量，同時也更利于施工現(xiàn)場鋼筋的綁扎，如圖1、圖2為車站頂板16號及17號鋼筋，車站底板01號鋼筋優(yōu)化前后的布置圖。

2.1.2 施工方面

鐵路節(jié)段梁種類較多，且預(yù)應(yīng)力形式較復(fù)雜，包括臨時預(yù)應(yīng)力、永久預(yù)應(yīng)力及未來預(yù)應(yīng)力，不同類型節(jié)段梁包含的預(yù)應(yīng)力形式也不盡相同，且在鋼筋綁扎過程中需預(yù)留預(yù)埋件安裝位置（如提梁孔預(yù)埋PVC管、支座板預(yù)埋孔、recess盒子工裝預(yù)留位置）。鋼筋綁扎過程中施工的重難點主要為預(yù)應(yīng)力管道及預(yù)埋件安裝位置的預(yù)留，前期鋼筋綁扎完成后，普遍存在預(yù)應(yīng)力管道及預(yù)埋件安裝位置與鋼筋綁扎位置沖突至安裝的問題，需對部分已綁扎好鋼筋重新定位綁扎，甚至部分節(jié)段鋼筋籠需重新綁扎，極大的影響了現(xiàn)場施工進(jìn)度，同時加大了人工成本。后多次對鋼筋工序人員進(jìn)行培訓(xùn)，要求工人在鋼筋綁扎前須在綁扎模具中標(biāo)記各預(yù)留孔道的位置，綁扎過程中對部分預(yù)埋件粗定位完成后方可繼續(xù)綁扎。質(zhì)檢技術(shù)部在下發(fā)給工序人員的月度制梁計劃表中標(biāo)記出各個節(jié)段需重點預(yù)留的預(yù)埋件信息，便于工序人員施工。endprint

2.2 預(yù)埋件安裝工序

鐵路節(jié)段梁預(yù)埋件主要包括預(yù)應(yīng)力管道、吊裝預(yù)埋管道、錨穴孔預(yù)埋工裝、橋面軌道絲、女兒墻、鋁欄桿、臨時欄桿及A2防護(hù)墻溢水管等，施工重難點主要為錨穴孔預(yù)埋工裝與拆除和提梁孔預(yù)埋管的安裝定位。

2.2.1 錨穴孔工裝的安裝與拆除

前期節(jié)段梁預(yù)制完成后，錨穴孔工裝拆除困難，易造成錨穴孔周圍破損嚴(yán)重，極大的增加了修補工程量，同時也降低了錨穴孔工裝的使用壽命，單個錨穴工裝拆除需10分鐘時間。經(jīng)分析，制作錨穴工裝時因焊縫多，工裝多次使用后鋼板變形、平整度差，部分錨穴口深度超過250mm，當(dāng)混凝土澆筑完成后，漿體流入焊縫及錨穴工裝變形處，造成工裝拆除困難。優(yōu)化方法：1）錨穴孔工裝制作時采用厚度較薄的鋼板原材制作，當(dāng)用鐵錘敲擊錨穴孔工裝時，工裝易與梁體混凝土面松動、脫落。另需將工裝與梁體混凝土接觸面處焊縫滿焊并打磨平整，以避免漿體流入焊縫內(nèi)。2）錨墊板在錨穴孔工裝固定牢固后，在錨墊板與工裝接觸面四周均勻涂抹一層玻璃膠。當(dāng)錨穴深度小于200mm的錨穴工裝，在工裝與混凝土面接觸面均勻涂抹脫模劑后即可進(jìn)行安裝工作。當(dāng)錨穴深度大于200mm時，需將工裝與混凝土面接觸面覆蓋一層廢紙，同時用黑色膠帶將廢紙延工裝四周裹?。ㄈ鐖D3），待工裝拆除后，將殘留在錨穴內(nèi)部的膠帶清理即可。3）拆除錨穴工裝時，不得使用暴力、蠻力。將拆除錨穴工裝用卡板固定牢固，工裝卡板兩端貼住節(jié)段梁梁體混凝土面，用鐵錘敲擊螺旋轉(zhuǎn)盤，同時輕微敲擊錨穴工裝四周至工裝從錨穴口彈出即可，使用該方法僅需1分鐘即可完成單個錨穴工裝的拆除工作（如圖4）。

2.2.2 端頭節(jié)段提梁孔預(yù)埋PVC管的安裝

PS及PS1端頭節(jié)段梁提梁孔分布較密，且內(nèi)腔為實心節(jié)段，前期安裝管道時，將管道用扎絲及限位鋼筋固定在梁體鋼筋上，當(dāng)節(jié)段梁鋼筋吊入模型后無法對安裝管道進(jìn)一步固定定位，預(yù)制完成后普遍存在管道嚴(yán)重偏位的問題，其中兩側(cè)腹板處四根提梁孔預(yù)埋管因與側(cè)模接觸面為斜口，需將管道斜口外側(cè)混凝土鑿除，對于影響梁體吊裝偏位的管道需重新鉆孔，工作量極大。優(yōu)化方法：1）按節(jié)段梁提梁孔位置對底模及側(cè)模開孔（底模開直徑25mm圓孔，側(cè)模開25mm寬x50mm長長孔，如圖5）。2）預(yù)埋提梁孔用PVC內(nèi)徑為83mm，取外徑為76mm鋼管為內(nèi)襯管，分別在鋼管頂部與底部內(nèi)側(cè)焊接一塊圓鋼板，在鋼板圓心開直徑20mm圓孔，同時從鋼管頂部到底部穿入一根直徑為18mm精軋螺桿。3）先對預(yù)埋提梁孔PVC管粗定位，待鋼筋籠吊入模型后，調(diào)節(jié)內(nèi)襯鋼管位置，同時調(diào)節(jié)在鋼管下端的精軋螺桿螺帽，對PVC管精確定位并固定牢固，鋼管上端與橋面橫梁用方鋼及鋼筋連接成整體，避免PVC上部偏位，如圖6。通過該方法，可將預(yù)埋提梁孔用PVC偏差控制在10mm以內(nèi)，無需再次鑿毛及重新鉆孔即可滿足提梁要求。

2.3 模型工序

新加坡大士西地鐵延長線鐵路節(jié)段梁模型為新加坡本地設(shè)計單位設(shè)計，由國內(nèi)模型廠家加工，因設(shè)計圖紙版本陳舊，未結(jié)合現(xiàn)場實際施工，且模型加工成型尺寸較差，部分模型到場后無法使用，需重新設(shè)計加工，給預(yù)制場施工造成極大不便，應(yīng)在建場初期加大對模型設(shè)計圖的評審工作。

2.3.1 設(shè)計方面

1）S1b節(jié)段梁內(nèi)模優(yōu)化

S1b節(jié)段梁內(nèi)腔預(yù)應(yīng)力體系塊多、內(nèi)腔尺寸復(fù)雜，該節(jié)段內(nèi)模設(shè)計保守，由多塊模型組成成型，因S1b節(jié)段梁內(nèi)腔施工空間小，模型體積大且笨重，現(xiàn)場模型安裝困難，部分模型無法安裝，前期因工期緊，預(yù)制場重新加工兩套木模，同時對S1b內(nèi)模重新設(shè)計加工，采用液壓系統(tǒng)整體式模型，解決了該節(jié)段內(nèi)模安裝難的問題。節(jié)段梁模型如體積大且操作空間較小時設(shè)計應(yīng)盡量采用液壓系統(tǒng)，實際施工可極大的節(jié)省人力及物力。

2）實心節(jié)段梁內(nèi)模面板的優(yōu)化

原實心節(jié)段內(nèi)腔安裝面板為整體塊，設(shè)計與加工時模型尺寸與節(jié)段梁內(nèi)腔理論尺寸一致，模型安裝時需對節(jié)段梁體內(nèi)腔打磨后方可完成模板的安裝工作。后對所有模型內(nèi)腔面板重新設(shè)計，并將已有模板分為多塊小面板，并在模型肋板開孔，增加橫向及豎向楔形板，通過該方案，無需再對梁體內(nèi)腔打磨，同時減少了模型安裝與拆卸的時間。

2.3.2 施工方面

控制匹配梁與模型接縫大小的是一直是困擾模型匹配安裝的難題，拼縫過大，澆筑混凝凝土?xí)r易造成匹配面處腹板外側(cè)漏漿并對匹配梁造成污染，同時梁體預(yù)制完成后外形尺寸偏大，如僅通過調(diào)節(jié)腹板外側(cè)模型支撐拼縫易造成匹配梁梁體損壞。經(jīng)現(xiàn)場實測及研究討論，總結(jié)了以下幾點施工經(jīng)驗：1）模型匹配前，先將匹配面?zhèn)饶０寮捌ヅ淞毫和鈧?cè)混凝土殘渣清除并打磨平整；2）嚴(yán)格控制節(jié)段梁與模型匹配長度。調(diào)節(jié)側(cè)模縱向拉桿，匹配梁就位時，使匹配梁與模型側(cè)模匹配長度控制在100mm左右；3）模型拼縫的調(diào)節(jié)總體步驟為上由小往上分部調(diào)節(jié)。先對匹配梁測量粗定位，定位完成后調(diào)節(jié)側(cè)模下部支撐，使匹配梁與模型滴水槽下部匹配接縫寬度控制在5mm以內(nèi)；再調(diào)節(jié)模型上部支撐，使匹配梁與模型滴水槽上部匹配接縫寬度控制在5mm以內(nèi)（如調(diào)節(jié)模型滴水槽下部拼縫時，匹配梁上部已經(jīng)與側(cè)模密貼，可先調(diào)節(jié)模型上部支撐，再調(diào)節(jié)下部支撐至拼縫合格為止）；4）完成匹配梁精確定位測量，擰緊側(cè)模外側(cè)頂絲，使側(cè)模與匹配梁密Z貼，并在拼縫處涂刷玻璃膠。通過該方法，可解決匹配梁與模型接縫的問題。2.4 混凝土工序

2.4.1 下料方式

試生產(chǎn)期間混凝土澆筑采用汽車泵泵送的方式進(jìn)行灌注，節(jié)段澆筑前需提前預(yù)約汽車泵，且需用1m3砂漿潤管，灌注過程中因汽車泵臂長長影響龍門吊的使用。而單個節(jié)段所需混凝土方量約7-15m3左右，改用料斗下料后，極大的減少了灌注前準(zhǔn)備工作，對其他龍門吊的通行影響小，可隨時對已匹配安裝好預(yù)埋件節(jié)段進(jìn)行灌注工作，同時也減少了設(shè)備的租賃成本及各項材料使用成本。

2.4.2 灌注工序重難點

混凝土灌注以插入式振搗棒為主，附著式振搗器為輔，每層混凝土控制在25cm-30cm。底板澆筑時采用四角同時下料的方式，同時在底板兩端各增加兩臺附著式振搗器。腹板采用兩側(cè)對稱下料，嚴(yán)格控制腹板下料厚度，不漏振，同時在倒角處及鋼筋密集處腹板外側(cè)各增加兩臺附著式振搗器。梁體頂面下料時，先將防護(hù)墻A1及A2防護(hù)墻兩側(cè)橋面下料，橋面中部暫不下料，待A1及A2防護(hù)墻下料完成后再完成橋面剩余部分的下料工作，防止因A1及A2防護(hù)墻下料時翻漿造成額外的成本。

2.5 起重維修工序

鐵路節(jié)段梁因內(nèi)腔形式不同，腹板厚度由250mm-600mm不等，投產(chǎn)期吊具的設(shè)計由VSL（六公司運架分包商）設(shè)計，設(shè)計較保守，區(qū)間與車站共有5套吊具，當(dāng)龍門吊吊裝完一片節(jié)段梁再需吊裝另外一片節(jié)段梁時，需更換節(jié)段梁吊具，極大的增加了降低了龍門吊的使用效率。通過對吊具重新設(shè)計，將原有已加工吊具改裝成2套通用吊具，減少了吊具輪換時間，增加了龍門吊使用功效，平均2種不同節(jié)段吊裝時間可節(jié)省約半小時至一小時。

3 結(jié)論

本文對鐵路節(jié)段梁在達(dá)產(chǎn)期及投產(chǎn)期預(yù)制過程中相關(guān)技術(shù)圖紙及施工重難點進(jìn)行了簡單的論述，通過對各道工序施工工藝及圖紙的優(yōu)化，極大的加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，可為以后同類型節(jié)段預(yù)制作為參考。

[責(zé)任編輯：田吉捷]endprint