可調(diào)節(jié)制梁臺座的混凝土箱梁預(yù)制技術(shù)

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(fā)展，人們對道路的通行需求也越來越高，預(yù)制梁橋在城市道路的占比也越來越大。出現(xiàn)這種情況的原因是預(yù)制梁橋具有質(zhì)量高、工效高、風(fēng)險可控、不中斷交通等優(yōu)點。預(yù)制梁橋施工關(guān)鍵點在于預(yù)制場的建設(shè)及預(yù)制梁的預(yù)制，目前城市用地緊張，批復(fù)的場地很多時候無法滿足構(gòu)件的預(yù)制施工要求。傳統(tǒng)的制梁臺座對預(yù)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(diào)節(jié)制梁臺座的混凝土箱梁預(yù)制施工技術(shù)，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(cè)，止于源水互通立交，線路全長4.757 km，主要施工內(nèi)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(yù)制箱梁橋，2座橋共有預(yù)制箱梁402片。湛江大道預(yù)制箱梁典型截面見圖1。

圖1 湛江大道預(yù)制箱梁橫截面示意

本工程預(yù)制梁場位于路基上，受施工工期及高壓電線影響，預(yù)制箱梁場場地大小范圍受限，若按30 m長的制梁臺座設(shè)置，場地內(nèi)最多只能布置25個制梁臺座?？紤]到本標段402片預(yù)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(yù)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(guī)格多達81種。按預(yù)制箱梁的生產(chǎn)周期，每片預(yù)制箱梁需占用臺座至少10天。如果采用傳統(tǒng)的臺座，需要為各種規(guī)格的箱梁配置專門的臺座，而本項目箱梁規(guī)格比較分散，一方面預(yù)制場地不足以布置如此多規(guī)格的臺座，另一方面為少量規(guī)格的箱梁配置臺座既增加生產(chǎn)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(chǎn)速度滿足施工進度的要求，成為本項目亟待解決的難題。經(jīng)研討后，項目部設(shè)計了一種可適用于不同梁長、不同楔形塊的可調(diào)節(jié)的制梁臺座。

2 可調(diào)節(jié)制梁臺座的構(gòu)造原理

可調(diào)制梁臺座分為固定段和可調(diào)段，可調(diào)節(jié)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?？烧{(diào)節(jié)段包括混凝土臺身、底模標準節(jié)和底模楔形塊節(jié)三部分，底模標準節(jié)和底模楔形塊節(jié)置于混凝土臺身的上方，底模標準節(jié)和楔形塊節(jié)均為由鋼結(jié)構(gòu)制作而成的箱形結(jié)構(gòu)?？烧{(diào)節(jié)段的混凝土臺身高度為200 mm，臺身上部放置的底模標準節(jié)和楔形塊節(jié)的高度均為200 mm，可調(diào)節(jié)段臺座總高度亦為400 mm（圖2）。

圖2 可調(diào)節(jié)制梁臺座側(cè)視

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

圖3 預(yù)制梁臺座結(jié)構(gòu)組成

3 可調(diào)節(jié)制梁臺座的設(shè)計方案

3.1 固定段臺座設(shè)計

考慮到本項目長度30 m左右的箱梁數(shù)量最多，故加工場地內(nèi)設(shè)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(cè)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(diào)節(jié)段臺身設(shè)計

27 m長的固定段臺座配置的可調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)段臺身，長度為5 m的有5個。

可調(diào)節(jié)段混凝土臺身寬度為920 mm，高度為200 mm。固定段臺座與可調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)?？障短?，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(diào)時，鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)變小的間隙。預(yù)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(yù)制箱梁從制梁臺座上吊裝至存梁區(qū)存放。

3.3 底模標準節(jié)的設(shè)計

本項目設(shè)置了2、1.50、1、0.78、0.55、0.50 m共6種長度的底模標準節(jié)。標準節(jié)為鋼板和槽鋼焊接而成的帶支腿的箱形結(jié)構(gòu)，箱形部分高度98 mm，箱形結(jié)構(gòu)的下部設(shè)有2排支腿，標準節(jié)寬920 mm，帶支腿的底模標準節(jié)總高度為200 mm，標準節(jié)放置在可調(diào)節(jié)段混凝土臺身上方。標準節(jié)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(jù)標準節(jié)底座的長度確定，最大不超過40 cm。底模標準節(jié)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(jié)的用鋼量，另一方面可以調(diào)節(jié)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(jié)側(cè)視

圖5 底模標準節(jié)

3.4 底模楔形塊節(jié)的設(shè)計

本項目的楔形塊節(jié)分為正交楔形塊節(jié)、斜交楔形塊節(jié)，楔形塊節(jié)為鋼板和槽鋼焊接而成的不帶支腿的箱形結(jié)構(gòu)，整體高度200 mm、寬920 mm、長1 700 mm，楔形塊節(jié)布置在預(yù)制梁臺座兩端最外側(cè)。楔形塊節(jié)寬度方向居中設(shè)有正交或斜交的凹槽，凹槽的底板設(shè)有4個螺栓用以調(diào)節(jié)深度，將凹槽底板調(diào)節(jié)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?xí)r漏漿。

相比于采用掏槽內(nèi)部填充細砂然后鋪設(shè)鋼板來調(diào)節(jié)楔形塊尺寸，采用可調(diào)節(jié)底座進行楔形塊尺寸的調(diào)節(jié)更加方便、準確。相比于細砂的流動性可能導(dǎo)致楔形塊在澆筑過程中發(fā)生變形，可調(diào)節(jié)底座利用可調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)楔形塊尺寸，既能夠保證施工質(zhì)量，又能減少調(diào)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(fā)生變形，提高了工作效率。

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

圖6 正交楔形塊節(jié)底座側(cè)視

圖7 可調(diào)節(jié)預(yù)制梁底座正交楔形塊節(jié)

正交楔形塊節(jié)與斜交楔形塊節(jié)只是在楔形塊位置有點區(qū)別。頂板均采用厚6 mm不銹鋼板，調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)板的尺寸根據(jù)楔形塊大小確定，在調(diào)節(jié)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(jié)與楔形塊節(jié)力學(xué)計算

聯(lián)合鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)人員，采用Midas軟件對底模標準節(jié)與楔形塊節(jié)的應(yīng)力、應(yīng)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(diào)節(jié)臺座組合設(shè)計

通過將固定段、空出段、標準節(jié)、楔形塊節(jié)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(diào)節(jié)臺座的組件可以滿足本項目所有規(guī)格箱梁的制作需求。

表1 可調(diào)節(jié)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(chǔ)施工→臺身施工→臺座底模安裝→可調(diào)段底模制作→可調(diào)段底模安裝→箱梁模板拼裝→預(yù)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(yù)應(yīng)力管樁進行軟基加固處理。經(jīng)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(shè)需要。

4.2.2 臺座基礎(chǔ)施工

由于梁場所在區(qū)域地質(zhì)條件較差，需要在制梁臺座下方布置剛性擴大基礎(chǔ)，尤其是臺座兩端，由于預(yù)制梁張拉時會起拱，導(dǎo)致所有的力全部作用在臺座兩端，所以臺座兩端基礎(chǔ)需加大。臺座固定段基礎(chǔ)截面寬1.6 m、高0.5 m，在臺座可調(diào)節(jié)段基礎(chǔ)截面沿兩側(cè)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(yù)制梁場平面設(shè)計圖定位，然后在地基上向下開挖出臺座基礎(chǔ)的位置，然后按照設(shè)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(diào)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(diào)段臺身配筋

臺座臺身按照規(guī)劃預(yù)埋智能養(yǎng)護設(shè)備的水管布置好側(cè)模對拉孔，在兩端的臺座臺身處布置有智能養(yǎng)護設(shè)備的控制系統(tǒng)，需要注意預(yù)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(cè)模間止?jié){條的附著位置。固定段臺身按照圖紙對箱梁的起拱要求設(shè)置反拱度?？烧{(diào)節(jié)段兩端預(yù)留好智能養(yǎng)護設(shè)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(yù)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(guī)范對模板平整度的要求。

4.2.5 可調(diào)節(jié)底座制作

按各種規(guī)格的底模標準節(jié)設(shè)計圖，制作加工標準節(jié)。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(jù)標準節(jié)底座的長度確定，最大不超過40 cm。底板預(yù)留好螺栓孔位置，螺栓采用M30 mmh 150 mm高強螺栓，標準節(jié)采用螺栓作為支撐點布置在預(yù)制梁臺座兩端，支腿橫向間距為720 mm，縱向間距根據(jù)標準節(jié)長度及分節(jié)數(shù)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(jīng)過復(fù)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(diào)段底模安裝

可調(diào)節(jié)底座在廠家制作完成后運輸至預(yù)制梁場進行安裝，利用1臺16 t龍門吊按設(shè)計吊放在臺身上，完成拼裝。標準節(jié)的支腿螺栓根據(jù)箱梁反拱度要求調(diào)節(jié)高度。

側(cè)模的對拉桿由可調(diào)節(jié)底座加強板間的空隙將側(cè)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(cè)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(yù)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(nèi)模、端頭模板。接著綁扎頂板、翼緣鋼筋，在波紋管內(nèi)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(yǎng)護，最后一斗料澆筑完成后4 h拆除內(nèi)模，8 h拆除外模，箱室內(nèi)蓄水養(yǎng)護，兩側(cè)采用智能養(yǎng)護設(shè)備養(yǎng)護?；炷翝仓? d后，采用智能張拉設(shè)備進行箱梁預(yù)應(yīng)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(yù)制箱梁從制梁臺座上吊裝至存梁區(qū)存放。

5 結(jié)語

本工程箱梁跨徑從23～40 m不等，數(shù)量最多的跨徑為27～30 m，占據(jù)總數(shù)的90%，預(yù)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(chǎn)，2021年5月完成402片預(yù)制箱梁。

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