全自動液壓模板封閉蒸養(yǎng)T梁施工技術(shù)

□□ 葛 晗

(浙江交投交通建設(shè)管理有限公司，浙江 杭州 310000)

引言

為提升橋梁建造速度，通常采取預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行施工。現(xiàn)有的預(yù)制T梁在預(yù)制過程中普遍存在模板拼裝精度差、機(jī)械化程度低、人工耗費多、預(yù)制速度慢、養(yǎng)護(hù)周期長、臺座利用率低、梁體早期裂縫多發(fā)等問題[1-2]。同時，傳統(tǒng)的預(yù)制場所需場地面積大，而目前土地資源緊張，租地困難、費用高。全自動液壓模板封閉蒸養(yǎng)T梁預(yù)制適用于橋梁預(yù)制梁板工程，尤其適用于工期緊、數(shù)量大、土地資源緊張項目的梁板預(yù)制施工。

1 技術(shù)特點

(1)液壓模板為可移動的結(jié)構(gòu)形式，可實現(xiàn)自動啟閉；底部設(shè)置行走軌道，通過電機(jī)驅(qū)動整體縱向行走，提高了模板的支設(shè)、脫模效率。

(2)采用紅外線自動定位裝置，對模板的中軸線，側(cè)模邊線等進(jìn)行自動定位檢測，并通過控制系統(tǒng)對模板的偏離進(jìn)行自動調(diào)整，保證模板的拼裝精度，提高液壓模板的可靠性。

(3)采用兩階段張拉技術(shù)，通過蒸汽養(yǎng)護(hù)至設(shè)計強(qiáng)度70%進(jìn)行預(yù)應(yīng)力初張拉，然后快速吊離預(yù)制臺座，提升預(yù)制臺座利用效率。

(4)通過在養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)設(shè)置傳感器，并與蒸汽管道閥門聯(lián)通，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)作業(yè)自動控溫。

(5)鋼筋焊接采用全自動單臂焊接機(jī)器人焊接頂板環(huán)向筋及剪力筋，對焊接質(zhì)量以評分形式顯示，與傳統(tǒng)人工焊接設(shè)備相比，焊接速度快、焊接質(zhì)量更加可控。

2 工藝原理

采用“固定臺座、移動液壓模板、封閉蒸養(yǎng)、兩階段張拉”的工藝開展預(yù)制T梁的施工，梁板混凝土澆筑完成后，帶模養(yǎng)護(hù)至2.5 MPa后，拆除模板進(jìn)行封閉式蒸養(yǎng)，通過蒸汽養(yǎng)護(hù)至設(shè)計強(qiáng)度及彈性模量的70%進(jìn)行預(yù)應(yīng)力初張拉(初張拉按0.5σ)，使梁板能夠承受自重荷載和起吊裝運輸時的沖擊荷載，然后將梁板吊離預(yù)制臺座，轉(zhuǎn)運到二次張拉區(qū)后養(yǎng)護(hù)，待梁體強(qiáng)度、彈模、齡期達(dá)到設(shè)計要求后，再按規(guī)定進(jìn)行預(yù)應(yīng)力終張拉、孔道壓漿、封錨作業(yè)。

T梁預(yù)制模板的側(cè)模為可移動結(jié)構(gòu)，底部設(shè)置行走軌道，通過電機(jī)驅(qū)動整體縱向行走，當(dāng)前臺座的梁體澆筑成型并脫模后，自動滑入下一臺座進(jìn)行支模作業(yè)。采用紅外線自動定位裝置，對液壓模板的中軸線，側(cè)模邊線等進(jìn)行自動定位檢測，并通過控制系統(tǒng)對液壓模板的偏位進(jìn)行自動調(diào)整，保證模板的拼裝精度，提高液壓模板的可靠性。圖1所示為整體式液壓模板斷面圖。

圖1 整體式液壓模板斷面圖

3 操作要點

3.1 鋼筋半成品加工

通過數(shù)控生產(chǎn)線進(jìn)行底腹板、頂板、橫隔板等鋼筋的半成品加工，并用龍門吊及桁吊運至鋼筋綁扎區(qū)。

3.2 鋼架骨架綁扎

鋼筋骨架均采用定位胎架進(jìn)行綁扎，包括齒塊鋼筋胎架、頂板鋼筋胎架、馬蹄筋組裝胎架、預(yù)應(yīng)力定位筋胎架和腹板鋼筋胎架等。

頂板鋼筋綁扎順序為：環(huán)形筋→水平筋→門字筋→負(fù)彎矩齒板鋼筋→護(hù)欄及標(biāo)志牌預(yù)埋筋。

底腹板鋼筋綁扎順序為：馬蹄筋與豎主筋組焊→波紋管定位筋綁扎→腹板鋼筋綁扎；其中腹板鋼筋綁扎順序為：水平筋→馬蹄筋與豎主筋模塊→波紋管定位筋模塊→波紋管穿束→橫隔板鋼筋→拉筋→梁端錨下加強(qiáng)筋。

3.3 預(yù)應(yīng)力管道預(yù)埋

安裝前，在腹板綁扎胎架底部設(shè)置波紋管坐標(biāo)銘牌，按照坐標(biāo)放置定位筋，采用“井”字形筋固定，定位鋼筋間距直線段≯80 cm，曲線段≯50 cm。定位鋼筋與普通鋼筋焊接，使得波紋管與鋼筋骨架連成一體，防止上浮。

金屬波紋管使用具備良好密封特性的金屬套管連接后再用熱縮套進(jìn)行連接，以防止在澆筑混凝土?xí)r水泥漿漏，管道中的壓漿技術(shù)孔、抽氣孔都放在錨墊木上，并使用海綿封孔。

3.4 鋼筋骨架吊裝

吊裝時，先將腹板鋼筋骨架吊裝至模板上方，將橫隔板的鋼筋與模板位置對齊，然后緩慢放下鋼筋骨架。模板單側(cè)合模后，再將頂板鋼筋吊入模板。頂板鋼筋骨架吊裝完成后，安裝頂板與腹板相交位置縱向鋼筋，將腹板骨架和頂板骨架連接成整體，最后對頂板水平筋和橫隔梁主筋進(jìn)行綁扎焊接。

3.5 液壓模板安裝

預(yù)制T梁模板采用全液壓系統(tǒng)，由T梁側(cè)模、端頭模、油缸及油路、同步液壓系統(tǒng)、電氣控制操作系統(tǒng)、混凝土澆筑平臺等構(gòu)成。模板安裝時首先對底模、側(cè)模進(jìn)行清理，涂刷脫模劑，側(cè)模就位張開(如圖2、圖3所示)，將腹板鋼筋骨架吊入臺座，遙控進(jìn)行一側(cè)液壓模板安裝，再將頂板骨架鋼筋吊入，并將腹板骨架和頂板骨架連接成整體，遙控進(jìn)行另一側(cè)模板安裝，通過紅外線定位裝置實現(xiàn)自動精調(diào)(如圖4所示)，然后再安裝端頭模板和拉桿，并仔細(xì)檢查模板拼縫及平整度。

圖2 液壓模板(開啟)

圖3 液壓模板(閉合)

圖4 紅外線自動定位裝置

3.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

采用分層法進(jìn)行澆筑，分層高度<30 cm。混凝土澆筑完成后，立即進(jìn)行覆蓋噴淋養(yǎng)護(hù)，達(dá)到拆模強(qiáng)度要求后，張開液壓側(cè)模開始蒸汽養(yǎng)護(hù)。蒸養(yǎng)條件為：溫度40 ℃，恒溫48 h。

3.7 初張拉

蒸汽養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計值70%以上時，將梁體移出蒸養(yǎng)房，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力初張拉，初張拉預(yù)應(yīng)力大小和順序為：0.5N2→0.5N3→0.5N1。預(yù)應(yīng)力張拉采用高度集成控制器的智能張拉千斤頂，通過電磁閥一鍵操作控制完成同步張拉全過程，如圖5所示。

圖5 智能張拉控制系統(tǒng)工作示意圖

3.8 終張拉

T梁混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到要求后進(jìn)行第二次張拉，張拉比例為100%。二次張拉完成后48 h內(nèi)完成壓漿、封錨施工。終張拉前應(yīng)對鋼絞線、夾片的工作狀態(tài)及效果進(jìn)行檢查。終張拉順序及張拉力值控制：N2→N3→N1。

3.9 壓漿、封錨、存梁

二次張拉完成切割端頭多余的預(yù)應(yīng)力筋之后，采用高標(biāo)號砂漿進(jìn)行封錨，待封錨強(qiáng)度達(dá)到要求后進(jìn)行管道清理。

4 效益分析

4.1 技術(shù)效益

采用全自動的液壓控制模板系統(tǒng)，提高模板安裝效率及梁體成型精度；模板側(cè)模采用全液壓系統(tǒng)開合，底部設(shè)置行走軌道，通過電機(jī)驅(qū)動，可實現(xiàn)整體縱向行走至下一臺座，液壓模板采用紅外線定位技術(shù)，模板滑移至指定臺座后，可實現(xiàn)一鍵自動定位，提高了模板作業(yè)效率；梁體采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，提高早期梁板強(qiáng)度，減少混凝土梁體早期收縮裂縫，提高T梁的預(yù)制質(zhì)量；兩階段預(yù)應(yīng)力張拉采用智能自動控制技術(shù)，可有效提升作業(yè)效率，提高預(yù)制臺座周轉(zhuǎn)率，減少占地面積，具有較好的技術(shù)效益。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用全自動液壓模板封閉蒸養(yǎng)兩階段張拉預(yù)制T梁施工技術(shù)，與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，其優(yōu)點如下：

(1)采用全自動液壓模板，能夠顯著提升T梁模板支設(shè)及脫模效率，從而縮短預(yù)制T梁預(yù)制臺座占用時間(7 d減少至4 d)，對比傳統(tǒng)模式縮短預(yù)制施工周期約42%；單條生產(chǎn)線減少模板安拆施工人員投入約50%(4人減少至2人)，大大降低施工成本。

(2)采用全封閉蒸養(yǎng)技術(shù)，不但可以提高預(yù)制T梁的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，減少早期收縮裂縫，同時封閉蒸養(yǎng)可顯著縮短養(yǎng)護(hù)時間約26%，從而提高預(yù)制T梁的生產(chǎn)效率，降低施工成本。

(3)全自動液壓模板具有較強(qiáng)的整體性和適用性，有利于提升機(jī)械化水平，降低施工成本，同時加強(qiáng)周轉(zhuǎn)效率。

(4)通過封閉蒸養(yǎng)與兩階段張拉技術(shù)可顯著提升預(yù)制臺座的周轉(zhuǎn)效率，減少22%的場地建設(shè)面積，大幅減少了預(yù)制臺座數(shù)量及租地成本。

5 結(jié)語

采用“固定臺座、移動液壓模板、封閉蒸養(yǎng)、兩階段張拉”的工藝開展預(yù)制T梁的施工，極大地提升了作業(yè)效率，減少模板吊裝、拼裝過程中人員傷害。通過封閉蒸養(yǎng)與兩階段張拉技術(shù)可顯著提升預(yù)制臺座的周轉(zhuǎn)效率，減少場站建設(shè)的面積，提高了土地資源利用效率；采用全自動智能控溫封閉蒸養(yǎng)技術(shù)，利用熱電廠蒸汽供能，提高規(guī)模效益，減少施工活動的碳排放量，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。兩階段預(yù)應(yīng)力張拉采用智能自動控制技術(shù)，可有效提升作業(yè)效率，提高預(yù)制臺座周轉(zhuǎn)率，減少占地面積，具有較好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會效益。