鐵路裝配式橋面工程的預制件施工技術(shù)研究*

王 騰

(中鐵二十二局集團第二工程有限公司 北京 100041)

預制裝配式橋梁施工于20世紀40年代由法國工程師弗萊西涅率先開始使用,隨后在歐美國家的建筑行業(yè)中迅速推廣普及,主要原理是使用預先制備完成的橋梁構(gòu)件在施工線程進行拼裝,進而組成完整的橋梁。預制裝配式橋梁具有施工速度快、橋梁質(zhì)量高、標準化程度高、施工污染少等優(yōu)點,能夠同時滿足橋梁工程的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益要求。目前我國的預制裝配式橋梁施工技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,廣泛應用于市政橋梁、跨海大橋、城軌交通、鐵路工程等多個領(lǐng)域,并以預制裝配式橋梁施工方式為基礎(chǔ),不斷完善設計規(guī)范、施工標準、驗收要求、質(zhì)量規(guī)程、管理條例等相關(guān)規(guī)范體系,使我國的預制裝配式橋梁施工在快速發(fā)展的同時,能夠保證建設質(zhì)量。在鐵路橋梁工程中,主要在3方面應用預制裝配式橋梁技術(shù),分別是橋梁上部結(jié)構(gòu)、橋梁下部結(jié)構(gòu)和橋面附屬設施。其中橋梁上部結(jié)構(gòu)和橋梁下部結(jié)構(gòu)的建設經(jīng)驗較為豐富,已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全預制化建設,橋面附屬設施包括防護墻、電纜槽底板、豎墻、遮板、欄桿和聲屏障等構(gòu)造,結(jié)構(gòu)和形式較為復雜,是制約工程進度和提高建設效率的關(guān)鍵因素。所以對鐵路裝配式橋面工程的預制件施工技術(shù)展開研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

新建江蘇南沿江城際鐵路項目NYJZQ-7標段,起訖里程為:DK165+114(跨京滬高速特大橋7號墩(不含))-DK199+356(跨疏港特大橋621 號墩(含)),正線全長34.24 km,按照雙線350 km/h設計標準建設[1]。

本標段自跨越京滬高速公路特大橋7號墩(不含)開始、線路在新長鐵路北側(cè),與新長鐵路并行至DK168+052,上跨新長鐵路,而后沿芙蓉大道北側(cè)前行,跨過芙蓉大道與S340省道匝道后折向東南,避開河山湖,穿越稷山,跨過張家港,繞避新勝工業(yè)南區(qū)后折向東北,跨越東橫河進入張家港市境內(nèi);跨越S338省道和疏港高速后再折向東邊,跨越七圩港沿晨豐公路南側(cè)并行,跨越北十一圩港和S19通錫高速,標尾截止至跨疏港高速公路特大橋621號墩,里程為DK199+356[2]。

標段主要工程數(shù)量包括橋梁34.135 km/2座,連續(xù)梁42聯(lián)(含1聯(lián)鋼構(gòu)連續(xù)梁);制、架預應力簡支箱梁751孔;正線無砟道床鋪設34.13鋪軌公里[3]。

主要技術(shù)標準如表1所示。

表1 主要技術(shù)標準

2 預制構(gòu)件施工流程與重要工藝

2.1 預制構(gòu)件施工工藝流程

預制構(gòu)件施工需要以TB10424-2018鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標準、TB10752-2018高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標準、Q/CR9207-2017鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程、Q/CR9603-2015高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)程四項工程設計及施工規(guī)范為基礎(chǔ)設計工藝流程。使用鋼筋、金屬預埋件、吊環(huán)、電器盒、水泥、砂子、石子、粉煤灰等原料,進行吊裝、劃線噴油、邊模鋼筋裝配安裝、埋件安裝、澆筑振搗、拉毛、靜停、構(gòu)件養(yǎng)護、拆模等一系列預制構(gòu)件加工工藝,經(jīng)檢查合格后完成工藝流程閉環(huán)[4]。

2.2 預制構(gòu)件施工重要工藝

2.2.1 模板制備

保證預制件規(guī)格、尺寸的生產(chǎn)質(zhì)量,首先需要提高預制件模板的制備質(zhì)量,此工程采用高強度加厚塑鋼模板,相比于普通塑鋼模板,底板厚底增加1.5 mm、側(cè)板厚度增加2 mm、加強棱間距縮小2 cm。并且采用預制孔洞的制作方式,極大程度提高模板的整體性。

高強度塑鋼模板在澆筑前需要進行兩個環(huán)節(jié)的預處理。第一個預處理工藝為模板的清潔打磨,用來提升模板內(nèi)部的光滑程度,避免澆筑后的預制件構(gòu)建出現(xiàn)孔洞、缺損、麻面等外觀質(zhì)量問題。具體清潔打磨工藝流程為28%鹽酸浸泡、瀝干鹽酸、高壓水槍沖洗、竹刀打磨、清水池漂洗、質(zhì)量檢驗6個程序,若質(zhì)量檢驗不合格,需要重復上述程序知道檢驗合格。需要注意的是,檢驗合格的模板需要開口向下,放置在整潔的車間內(nèi),避免模板遭受二次污染[5]。第二個預處理工藝為噴灑脫模劑,避免凝結(jié)后的混凝土預制件構(gòu)件脫模困難,噴灑脫模劑需要對噴灑時間進行管控,通常情況下最佳噴灑時間為澆筑前50 min。

2.2.2 鋼筋加工

施工單位應當單獨設立鋼筋加工區(qū),包括鋼筋原料檢驗、鋼筋校直、鋼筋表面清潔、鋼筋打磨、鋼筋加工、鋼筋檢驗6個環(huán)節(jié)。鋼筋加工需要注意以下事項:

(1)鋼筋的檢驗環(huán)節(jié)包括原材料檢驗和鋼筋骨架檢驗兩部分,其中原材料檢驗可以采用抽檢的方式,對鋼筋原材料進行力學測試,并且需要著重檢查鋼筋原材料的出廠信息、質(zhì)量證書和試驗報告單,杜絕濫竽充數(shù);鋼筋骨架檢驗必須進行整體檢驗,不能使用抽檢方式,主要檢查鋼筋骨架表面的傷痕以及焊接質(zhì)量,焊縫長度應大于10 d。

(2)鋼筋表面清潔工藝不僅需要清除鋼筋表面的銹跡,還需要清除殘留在鋼筋表面的油漬、水泥漿等不易清潔的雜物,可以在不影響鋼筋結(jié)構(gòu)性能的前提下進行適度打磨。

(3)鋼筋骨架制作完成后,安放在定型鋼模中,鋼筋與模板之間安裝混凝土保護層墊塊保證保護層厚度滿足設計要求[6]。

2.2.3 混凝土施工

混凝土施工采用自動化流水線標準化作業(yè)設備。該設備由儲料提升系統(tǒng)、布料振動系統(tǒng)以及流水線操作系統(tǒng)組成。施工用混凝土從罐車到澆筑成形全程采用自動化作業(yè)(傳送、澆筑、振動),在提高混凝土澆筑效率的同時,預制構(gòu)件的質(zhì)量也得到了保證。并且施工過程中混凝土全程不落地,有利于改善施工環(huán)境,提升預制場整體施工形象[7]。

自動化流水線標準化作業(yè)設備具備同時兼容欄桿、遮板、蓋板等不同種類預制構(gòu)件生產(chǎn)的能力,且配備精準入模、自動計量等功能,在施工過程中可以有效減少混凝土澆筑時的損耗以及對施工環(huán)境的影響。

自動化流水線標準化作業(yè)設備配備1 套提升系統(tǒng)、1套下料系統(tǒng)、2套小構(gòu)件流水線操作系統(tǒng)以及1套遮板閉式大循環(huán)流水線操作系統(tǒng),每臺班(工作8 h)可以實現(xiàn)的生產(chǎn)量為:橋梁遮板200塊,橋梁欄桿400套,橋梁蓋板1 000 m2,消耗混凝土方量約為205 m3。每臺班生產(chǎn)的預制構(gòu)件可以滿足橋梁段400 雙延米(約12孔32.6 m 簡支箱梁)安裝所需的工程量。

2.3 一體架設式方案

此工程選用的鐵路裝配式橋面工程的預制件施工方案為一體架設式方案。一體架設式方案分為豎墻不分離和豎墻分離兩種類型,其中豎墻不分離具有整體性好、無需現(xiàn)場澆筑、經(jīng)濟性好的優(yōu)點,但需要增加預制架設梁重量以及存梁提梁的高度;而豎墻分離具有整體性好、無需現(xiàn)場澆筑、經(jīng)濟性好、梁重要求較低的優(yōu)點,但需要增加存梁提梁的高度以及電纜槽的安裝工序。

在一體架設式方案落地過程中,設計人員首先采用豎墻不分離一體架設式方案來設計欄桿和聲屏蔽方案,其中遮板和豎墻為一個整體,均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在預制箱梁時一體澆筑形成,由于豎墻不分離一體架設式方案的梁重要求較高,架橋機所承受的重量過大,可能會成為工程安全隱患,所以改用豎墻分離一體架設式方案,將單側(cè)豎墻進行分離,另一側(cè)豎墻和遮板澆筑成一體構(gòu)件,不僅能夠解決梁重過高問題,還能將欄桿及聲屏障基礎(chǔ)做小,進一步降低結(jié)構(gòu)自重。

2.4 質(zhì)量控制

鐵路裝配式橋面工程的預制件施工需要對以下方面進行質(zhì)量控制:

(1)預制構(gòu)件生產(chǎn)出的半成品應當嚴格按照存放規(guī)范進行儲存,避免受到在儲存時受到污染,影響預制構(gòu)件成品質(zhì)量。

(2)預制構(gòu)件的生產(chǎn)模板應當使用鋼模,進而保證澆筑的強度、剛度和穩(wěn)定性。并且模板的規(guī)格尺寸、遮板形狀、預埋件位置都應嚴格按照設計圖進行標定,誤差精度應控制在±0.3 mm 區(qū)間內(nèi)。

(3)鋼筋原料、混凝土原料、混凝土配比、混凝土強度等預制件加工原料需要在進料、下料、使用等全過程進行多次檢驗。其中混凝土配制應當進行取樣,取樣頻率為每100 m3混凝土取樣1塊、現(xiàn)場養(yǎng)護試塊取樣3組9塊。

(4)模板、鋼筋、金屬盒等金屬原料的焊接質(zhì)量應當進行嚴格管控,對于結(jié)構(gòu)性要求較高的位置應當使用全覆蓋熔斷式焊接方式。

3 安全及環(huán)保水保要求措施

3.1 安全措施

鐵路裝配式橋面工程的預制件施工安全措施如下:①在施工現(xiàn)場應當按照文明施工的安全標識要求,放置防火、防雷電、逃生出口/路線、防高壓電等安全標識,放置范圍應包括施工現(xiàn)場、生產(chǎn)現(xiàn)場、生活用地、辦公用地、倉庫、機電設備儲藏室等全部區(qū)域。②施工單位應按照功能分區(qū)配置對應的消防器材,其中生產(chǎn)區(qū)應配備一個消防栓、兩組滅火器、兩方消防砂以及若干消防鍬;存放區(qū)應配備一個消防栓、三組滅火器;施工現(xiàn)場應當配備4組以上的滅火器。③設立專人管理消防設備和易燃易爆材料,做到一天一檢、一天一記錄,未經(jīng)允許不得更改消防設備擺放位置、不得亂拿亂用。另外應針對消防安全開展培訓會,確保所有施工人員都能熟練地掌握各種消防設備的使用方法[8]。④設立安全監(jiān)督員對施工區(qū)域進行巡查,規(guī)范施工人員帶好安全帽、不準穿拖鞋,吊機、塔機等特種設備的操作人員應當持證上崗。

3.2 文明施工

施工現(xiàn)場應當對鋼筋、混凝土等原料按照規(guī)格、生產(chǎn)日期、工藝階段進行標識,并統(tǒng)一儲存在固定區(qū)域,堆放整齊;對生產(chǎn)垃圾、雜物等與工程無關(guān)物品應在每天收工前統(tǒng)一進行丟棄,丟棄應按照垃圾分類規(guī)則,分類打包,送往垃圾回收站;工作人員應當統(tǒng)一穿著工作服,不大聲喧嘩、吵鬧,更不允許打架斗毆,規(guī)范作業(yè)。

3.3 環(huán)保水保措施

鐵路裝配式橋面工程的預制件施工的環(huán)保水保措施如下:①施工場地應當建立完善的排水系統(tǒng),包括排水渠、定點存放蓄水池、流通水質(zhì)標識等,對于含有有害物質(zhì)的污水應當獨立進行儲存,并按照相關(guān)規(guī)定進行處理。②施工場地內(nèi),由拼裝、運輸、吊裝等動作引起的粉塵污染應當進行灑水控制,避免過量粉塵對生產(chǎn)人員和臨近居民產(chǎn)生損害。③工程驗收完成后,先將可回收設備進行回收儲存,再將剩余垃圾進行清理,文明退場。

4 結(jié)語

綜上所述,筆者對鐵路裝配式橋面工程的預制件施工技術(shù)展開研究,通過新建江蘇南沿江城際鐵路項目NYJZQ-7標段工程實例,闡述預制構(gòu)件施工流程與重要工藝,以及安全及環(huán)保水保要求措施。說明鐵路裝配式橋面工程的預制件施工技術(shù)應將模板制備、鋼筋加工、混凝土施工作為重點工藝,使用豎墻分離一體架設式方案,重視質(zhì)量控制和工程安全及環(huán)保水保要求措施,做到完成預制裝配式橋面施工的同時,文明施工、文明退場。