宁高城际轨道交通轻轨预制箱梁预制施工技术

陈永彪　荆刚毅　张培根　刘　毓

(中交第二公路工程局有限公司　西安　710119)

宁高城际轨道交通轻轨预制箱梁预制施工技术

陈永彪荆刚毅张培根刘毓

(中交第二公路工程局有限公司西安710119)

摘要宁高城际轨道交通二期工程轻轨预制箱梁属于轻轨大吨位预制箱梁，文中对梁场布置、台座设置、钢筋笼整体绑扎吊装入模、混凝土浇筑等一系列工艺进行了叙述，总结出一套完整的轻轨预制箱梁施工工艺，并且在项目中成功应用，最终完成了轻轨箱梁预制施工。

关键词轨道交通预制箱梁预制施工

1工程概况

宁高城际轨道工程上部结构主要为25，30 m预制箱梁，梁高1.8 m,顶板宽9 m,底板宽4.1 m,顶板厚度25 cm，跨中腹板厚度28 cm, 跨中底板厚度25 cm,端部腹板厚度90 cm，端部底板厚度50 cm,设计采用C50混凝土,其中30 m预制箱梁单榀混凝土理论方量(30 m)为158.2 m2，箱梁断面结构见图1。

图1　箱梁断面结构图(单位：cm)

2梁场布局

轻轨大吨位整孔预制箱梁自重大、体积大，施工时须投入大型设备。施工工艺复杂，转运困难，质量标准高于常规设计施工规范，传统的箱梁预制方法已经不能满足施工的需要。在制梁工艺上需采用大型预制场集中预制，在施工工艺、梁场布局等方面提出了更高、更严格的要求。其中梁场布局是影响制梁最为关键的控制因素，从场地规划、箱梁预制、存放等工艺，都要求标准化、工厂化、集中化，因此对箱梁预制规范化和机械化提出了更高的要求。针对宁高项目轻轨预制箱梁的特点，梁场布局要求如下。

(1) 梁场在规划时，根据制梁数量和进度要求，经过计算确定梁场规划面积、制梁台座数量、存梁台座数量、模板数量，并按上述指标进行梁场生产资源配置。

(2) 梁场布置在工程线路的右侧临时用地内，采用纵列式布局。梁场的布局具体分为6个区域:生活区、钢筋加工及存放区、制梁区、混凝土拌和区、提梁及存梁区，主要机械设备包括：450吨提梁机、50 t龙门吊、卷扬机、拌和站、汽车泵、智能张拉压浆设备。

(3) 梁场布局从钢筋制作及安装、立模、 灌注、 养护、 拆模、 初张拉等整体为流水线设计，方便施工。

3梁场地基处理

预制梁场位于石臼湖区域团结圩蟹塘内，淤泥深度4～6 m，现场需对预制梁场范围内鱼塘进行换填处理。场地换填先采用毛石土进行挤淤，挤淤0.6～1.0 m深，然后分层回填1.5 m厚碎石土或6%灰土，路面采用30 cm厚C30钢筋混凝土进行统一硬化。预制场地要求平整、坚实，根据地基及气候条件，采取必要的排水措施，防止场地被雨水浸泡后发生不均匀沉降。

4制梁台座设计及施工

制梁台座设计是大吨位箱梁预制成败的关键，对地基承载力和沉降有非常高的要求，由于制梁区所处位置为鱼塘，软弱淤泥厚，地基承载力差，传统的台座地基处理方法不能满足预制箱梁对沉降的要求，通过在台座下打设直径为40 cm，长度为12 m的PC管桩27根，桩的倾斜度不大于1%[1]，再对地表换填0.5 m厚的灰土，体积配合比为2∶8或3∶7[2]，成功地解决了不良地质条件下的台座沉降难题。制梁台座主要由3道连续墙、横系梁、地基板组成，制梁台座总高 1.4 m，总宽6 m，露地部分高0.8 m，顶面宽度为3.6 m，台座配有受力钢筋，基础地基板与周边混凝土需隔离，台座顶面与底模连接预埋件，外侧模与地面支撑连接通过预埋件固定。制梁台座结构见图2。

图2　制梁台座结构示意图(单位：cm)

5存梁台座设计与施工

存梁台座按双层存梁设计，存梁台座由4个支承垫石、2个承台板组成，顶部有板式橡胶支座支撑箱梁，见图3。为确保箱梁存放要求，存梁台座底部搭设直径为40 cm的PC管桩16根，与制梁台座不同的是只在每个台座两端设置 PC管桩。为保护箱梁底面不受损伤，每个台座上面设置橡胶垫片。在构造上,存梁台座的布置在保证满足受力要求的前提下考虑安装支座等其他作业空间要求。

图3　存梁台座结构图(单位：cm)

6箱梁预制

6.1　钢筋工程

钢筋绑扎，传统工艺是全部或部分在模板中直接绑扎，此方法降低了模板的使用效率，影响了施工进度，也容易对模板造成污染，影响混凝土成品外观质量，宁高项目采用了在钢筋绑扎台座上整体绑扎成型，利用吊具整体吊装入模工艺，加快了施工进度，同时节约了成本。

(1) 钢筋绑扎及起吊具体要求：①钢筋在绑扎胎膜上整体绑扎成型，抽拔橡胶管、支座预埋钢板等预埋件安装完成后，钢筋整体吊装入模，吊装时注意吊点均衡布置，防止钢筋在吊装过程中变形;②吊具采用型钢制作成形，吊具应具有足够的刚度，起吊时挠度不应大于1/250;③起吊钢筋笼的吊点间距纵向不宜大于2 m,横向不宜大于2.5 m，起吊时在钢筋笼内置入短钢筋作为分配筋，不得将吊钩直接挂在钢筋上，分配钢筋应放在纵向钢筋下面。

(2) 保护层垫块采用高性能细石混凝土垫块，每m2不小于4个，抗压强度不小于50 MPa，垫块按照钢筋直径制成十字形凹槽，绑扎在钢筋十字交叉处以保证垫块绑扎后不会转动[3]。

6.2　模板施工

(1) 外模采用整体式外侧模，制梁台座施工时在制梁台座的两侧设置预埋件，侧模安装时立柱与预埋件进行焊接。侧模安装前先铺设底模，底模平铺在台座顶面，与侧模进行螺栓连接。

(2) 内模采用液压模板。内模按变截面分段制造，现场用螺栓连接成一体，节间用橡胶密封条密封止浆。每段内模由结构部分和液压系统组成，结构部分由顶模、边模、横梁、支撑及运行辊轮、支撑细杆等组成。液压油缸采用油缸同步技术，使油缸伸缩同步，能够实现顺序操作及自锁保压抵抗混凝土施工的各种荷载，确保液压内模收放作业过程中结构部分不变形。

(3) 内模按梁体全长整体进行设计、制造。两端5.0 m的范围内采用变截面，内模事先放置在内模存放台座上，待钢筋绑扎成型吊装就位后，利用卷扬机进行安装，安装时采用液压模式，通过模板弯折收缩，内模整体从梁体穿入。

6.3　混凝土工程

(1) 根据大体积箱梁的施工特性，在满足泵送要求的前提下，尽量降低混凝土的砂率，最大胶凝材料用量不超过500 kg/m3，选用级配良好、细度模数在2.6～3的纯净非碱活性中砂，混凝土中应掺入缓凝型高效减水剂，适当延长混凝土凝结时间。

(2) 混凝土浇筑一次成型，采用混凝土搅拌车运输、汽车泵泵送混凝土入模、高频附着式振动器辅以振动棒振捣的方法施工，采用自然养护或蒸汽养护进行箱梁混凝土养生。

(3) 梁体混凝土灌筑采用侧振及插入式高频振动棒共同配合振捣成型，梁体腹板、底板宜采用侧振和插入式振动，桥面混凝土用插入式振动，辅以平板振动器振动。腹板处混凝土采用插入式振动棒振捣时，不得直接接触钢筋，离钢筋3～5 cm为宜。

(4) 灌注总的原则为“先底板两端，再腹板、底板中部，最后顶板，从中间到两端，再从两端到中间”。

(5) 灌注时采用斜向分段、水平分层的方法灌注，其工艺斜度视混凝土坍落度而定，纵向分段长度控制在6～10 m,水平分层厚度不得大于30 cm，先后2层混凝土的间隔时间不得超过混凝土的初凝时间。

(6) 梁顶面在灌注完成后采用悬梁式高频提浆整平机整平，人工配合抹面，底板顶面人工抹面。特别对于大吨位箱梁，采用2次抹面可以有效预防和减少预制箱梁表面收缩裂纹。通过现场实践，2次抹面时间间隔不小于0.5 h为宜。

6.4　混凝土养护及防裂纹措施

大吨位预制箱梁养护不到位是箱梁裂缝产生的主要原因，所以浇筑完成的混凝土要及时进行养护，夏季采用在箱梁顶面用水泥砂浆围堵蓄水进行养护，此方法可以使养护水与箱梁表面混凝土温度同步上升，减少由于养护期间混凝土内表温差发生急剧变化引起的裂纹。具体方法为：箱梁表面混凝土接近初凝前，沿着梁顶四周利用砂浆筑岛成围堰，高度约为5 cm,在里面抽入自来水，并在梁顶面放置遮阳棚，减少太阳直接照射箱梁表面；内腔及腹板采用自来水喷淋设备24 h不间断养护，标准为3 d水不断、7 d水不干；冬季养护需采用保温棚蒸汽养护。

7预应力工程

预应力张拉采用智能张拉设备，在张拉前需要在终端输入相关参数。在油顶和油表进出油处安装传感器，张拉过程中计算机进行全程智能控制。要求如下。

(1) 抽拔橡胶管在混凝土浇筑后6～8 h之间为宜。抽拔橡胶管时，先用麻绳套扣胶管的外露端，并与钢丝绳联结，再用3～5 t的卷扬机外拉抽拔，抽拔顺序是先拔先灌注的一端，由上而下，每次抽拔不得超过3根。

(2) 预应力施工分为初张拉、预张拉和终张拉3个阶段进行，初张拉和预张拉在制梁台座上进行，终张拉在存梁台座上进行，预张拉混凝土强度要达到设计值的60%以上，内模板应松开，不应对梁体压缩造成阻碍。初张拉要求在混凝土达到设计强度的80%和模板拆除后，梁体方可吊出台位。

(3) 预应力管道压浆采用真空辅助压浆工艺，压浆设备采用连续式泵。同一管道压浆连续进行，一次完成。从浆体搅拌到压入梁体的时间不应超过40 min[4]。压浆顺序为先下后上。压浆施工完成后，采用与梁体混凝土配合比相同且加适当膨胀剂而成的封锚混凝土进行封锚施工。

8箱梁存放

预制箱梁初张拉完成后，采用450 t轮胎式提梁机从制梁台座缓慢吊起后转运至存梁台座上，为了增加存梁数量，节约用地，统一采用双层存梁方式，存梁台座约高出地面50 cm，当箱梁移到存梁台座并对位后，下放吊具将梁体就位。具体方法：首先在下层梁的梁面对应位置用细砂找平，砂层厚度20 mm左右，然后在其上垫橡胶支座，四周用砂浆密封，防止细沙溢出。再测量存梁支点顶面四点高差，并保证箱梁支点不平整度控制在2 mm之内。后续步骤与单层存梁步骤相同。

9结语

本文通过对轻轨预制箱梁制作过程进行探讨、研究，从梁场布置、模板的制作和安装、钢筋的绑扎和整体吊装入模、梁体养护、预应力智能张拉、管道压浆、封锚等一系列施工工艺，介绍了整套轻轨箱梁预制施工技术。特别是引进预应力智能张拉技术，提高了预应力张拉质量和施工效率，可以为以后类似工程提供理论依据。

参考文献

[1]J286-2004 铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].北京:中国铁道出版社,2004.

[2]JTJ 79-2012建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建设工业出版社,2013.

[3]郝俊明.武广客运专线湘潭制梁厂32 m双线整孔箱梁现场预制技术[J].铁道标准设计,2008(5):23-26.

[4]铁建设(2010)241号.铁路混凝土工程施工技术指南[S].北京:中国铁道出版社,2011.

收稿日期：2015-08-26

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.018