可调节制梁台座的混凝土箱梁预制技术

姚孟龙 卓廷明

中国建筑第二工程局有限公司华南分公司 广东 深圳 518048

随着城市的发展，人们对道路的通行需求也越来越高，预制梁桥在城市道路的占比也越来越大。出现这种情况的原因是预制梁桥具有质量高、工效高、风险可控、不中断交通等优点。预制梁桥施工关键点在于预制场的建设及预制梁的预制，目前城市用地紧张，批复的场地很多时候无法满足构件的预制施工要求。传统的制梁台座对预制梁跨径限定比较大，对场地面积的要求也比较高[1-10]。本文提供了一种采用可调节制梁台座的混凝土箱梁预制施工技术，以供广大同行参考。

1 工程概况

省道S374线霞山百蓬至麻章田寮村段（以下简称湛江大道）为一级公路兼城市快速路，湛江大道路基工程一标段三项目起于南亚郦都东侧，止于源水互通立交，线路全长4.757 km，主要施工内容包括路基和桥梁工程，其中路基段长3.6 km，桥梁共8座，其中2座为大桥，均为预制箱梁桥，2座桥共有预制箱梁402片。湛江大道预制箱梁典型截面见图1。

图1 湛江大道预制箱梁横截面示意

本工程预制梁场位于路基上，受施工工期及高压电线影响，预制箱梁场场地大小范围受限，若按30 m长的制梁台座设置，场地内最多只能布置25个制梁台座。考虑到本标段402片预制箱梁梁长变化较大，从23～40 m都有，且箱梁与线路夹角从80e ～100e ，当首夹角和尾夹角不同时，即使同一跨的预制箱梁梁长也不尽相同，且梁底楔形块位置也不相同，箱梁规格多达81种。按预制箱梁的生产周期，每片预制箱梁需占用台座至少10天。如果采用传统的台座，需要为各种规格的箱梁配置专门的台座，而本项目箱梁规格比较分散，一方面预制场地不足以布置如此多规格的台座，另一方面为少量规格的箱梁配置台座既增加生产成本，也占用场地资源。因此，如何尽可能少地布置台座，又能保证箱梁生产速度满足施工进度的要求，成为本项目亟待解决的难题。经研讨后，项目部设计了一种可适用于不同梁长、不同楔形块的可调节的制梁台座。

2 可调节制梁台座的构造原理

可调制梁台座分为固定段和可调段，可调节段位于固定段两端。固定段包括高度为394 mm的混凝土台身和覆以台身上部的6 mm厚不锈钢底模两部分，固定段台座总高度400 mm。可调节段包括混凝土台身、底模标准节和底模楔形块节三部分，底模标准节和底模楔形块节置于混凝土台身的上方，底模标准节和楔形块节均为由钢结构制作而成的箱形结构。可调节段的混凝土台身高度为200 mm，台身上部放置的底模标准节和楔形块节的高度均为200 mm，可调节段台座总高度亦为400 mm（图2）。

图2 可调节制梁台座侧视

对本项目箱梁规格进行分析后，决定固定段台座按长度设置27、20 m这2种规格；底模标准节按长度设置2、1.50、1、0.78、0.55、0.50 m共6种规格；楔形块节分为正交楔形块节、斜交楔形块节，各设1种规格 ，长度均为1.7 m。通过这些规格的组件组合而成的台座，可以满足本项目所有规格箱梁的制作需求（图3）。

图3 预制梁台座结构组成

3 可调节制梁台座的设计方案

3.1 固定段台座设计

考虑到本项目长度30 m左右的箱梁数量最多，故加工场地内设置20个27 m长的固定段台座和5个20 m长的固定段台座。又由于本项目箱梁的底宽为1 000 mm，扣除侧模自带的圆弧倒角所占宽度后，确定台座宽度为920 mm。混凝土台身高度为394 mm，上覆6 mm厚不锈钢底模。

3.2 可调节段台身设计

27 m长的固定段台座配置的可调节段台身，长度为2 m的有10个，长度为5 m的有5个，长度为7 m的有5个。20 m长的固定段台座配置的可调节段台身，长度为5 m的有5个。

可调节段混凝土台身宽度为920 mm，高度为200 mm。固定段台座与可调节段台座空出300 mm间距，用以穿龙门吊钢丝绳和梁长的细部调节。空隙处，底部用枕木作为台身，上覆6 mm厚不锈钢底模，顶面高度与台座齐平，宽度与台座同为920 mm。当梁长需要微调时，钢结构底座可以占用300 mm间距的一部分，此时空出段的枕木需稍作加工，以适应变小的间隙。预制箱梁施工完成后，敲出间隙处的枕木和不锈钢底模，将2台100 t龙门吊钢丝绳从300 mm空出段穿过，将预制箱梁从制梁台座上吊装至存梁区存放。

3.3 底模标准节的设计

本项目设置了2、1.50、1、0.78、0.55、0.50 m共6种长度的底模标准节。标准节为钢板和槽钢焊接而成的带支腿的箱形结构，箱形部分高度98 mm，箱形结构的下部设有2排支腿，标准节宽920 mm，带支腿的底模标准节总高度为200 mm，标准节放置在可调节段混凝土台身上方。标准节的顶板采用厚6 mm不锈钢板，底板采用厚12 mm的钢板，顶板与底板间采用8#槽钢相连，槽钢布置间距根据标准节底座的长度确定，最大不超过40 cm。底模标准节的支腿采用M30 mmh 150 mm螺栓。底模的支腿一方面可以降低标准节的用钢量，另一方面可以调节支腿以满足台座反拱度的要求（图4、图5）。

图4 2 m长底模标准节侧视

图5 底模标准节

3.4 底模楔形块节的设计

本项目的楔形块节分为正交楔形块节、斜交楔形块节，楔形块节为钢板和槽钢焊接而成的不带支腿的箱形结构，整体高度200 mm、宽920 mm、长1 700 mm，楔形块节布置在预制梁台座两端最外侧。楔形块节宽度方向居中设有正交或斜交的凹槽，凹槽的底板设有4个螺栓用以调节深度，将凹槽底板调节到位后，四周若有缝隙，则采用泡沫胶封堵，防止箱梁浇筑混凝土时漏浆。

相比于采用掏槽内部填充细砂然后铺设钢板来调节楔形块尺寸，采用可调节底座进行楔形块尺寸的调节更加方便、准确。相比于细砂的流动性可能导致楔形块在浇筑过程中发生变形，可调节底座利用可调节螺栓调节楔形块尺寸，既能够保证施工质量，又能减少调整楔形块尺寸所需要的时间，且不需要浇筑一次检查一次楔形块是否发生变形，提高了工作效率。

正交或斜交的凹槽在楔形块节的长度方向并不居中，以正交楔形块节为例，其凹槽边缘距离节的端部一侧650 mm，凹槽边缘距离节的端部另一侧350 mm，可通过调转楔形块节的方向，使楔形块节适用于制作不同规格的箱梁（图6、图7）。

图6 正交楔形块节底座侧视

图7 可调节预制梁底座正交楔形块节

正交楔形块节与斜交楔形块节只是在楔形块位置有点区别。顶板均采用厚6 mm不锈钢板，调节板采用厚12 mm钢板，顶板与底板间采用厚12 mm加强钢板作为连接，加强板高度182 mm，凹槽底板采用厚12 mm不锈钢板，调节板的尺寸根据楔形块大小确定，在调节板底部4个角位置分别布置4个M24 mmh 100 mm螺栓。

3.5 标准节与楔形块节力学计算

联合钢结构专业技术人员，采用Midas软件对底模标准节与楔形块节的应力、应变进行有限元分析，确保底模的承载力、变形满足加工要求。

3.6 可调节台座组合设计

通过将固定段、空出段、标准节、楔形块节进行不同的排列组合（表1），并配合端模的摆放置，本项目可调节台座的组件可以满足本项目所有规格箱梁的制作需求。

表1 可调节台座组件配置

4 施工方法

4.1 工艺流程

地基处理→台座基础施工→台身施工→台座底模安装→可调段底模制作→可调段底模安装→箱梁模板拼装→预制箱梁施工

4.2 操作要点

4.2.1 地基处理

本工程梁场选址在主线填方路基上，该处路基原始地貌表层存在厚约7 m的软土，采用9 m长的预应力管桩进行软基加固处理。经动力触探试验检测，处理后的地基承载力最低能够达到380 kPa，可以满足梁场建设需要。

4.2.2 台座基础施工

由于梁场所在区域地质条件较差，需要在制梁台座下方布置刚性扩大基础，尤其是台座两端，由于预制梁张拉时会起拱，导致所有的力全部作用在台座两端，所以台座两端基础需加大。台座固定段基础截面宽1.6 m、高0.5 m，在台座可调节段基础截面沿两侧对称扩大为2.5 m宽，高度与台座固定段相同。在已完成地基处理的场地上，按预制梁场平面设计图定位，然后在地基上向下开挖出台座基础的位置，然后按照设计进行配筋，浇筑C30混凝土。

4.2.3 台身施工

同固定段台身、可调段台身混凝土强度为C30，配筋情况如图8所示。

图8 固定段台身、可调段台身配筋

台座台身按照规划预埋智能养护设备的水管布置好侧模对拉孔，在两端的台座台身处布置有智能养护设备的控制系统，需要注意预留好位置。台座混凝土初凝前在台座顶面边缘处用5#角钢包边处理。角钢起到保证台身顶面标高及平整度的作用，同时是底模与侧模间止浆条的附着位置。固定段台身按照图纸对箱梁的起拱要求设置反拱度。可调节段两端预留好智能养护设备的控制器位置。

底座加工完成，在存放运输时，要保证面板不受磕碰，以免造成局部凹凸不平。

4.2.4 台座底模安装

台座底模采用6 mm厚国标奥氏体不锈钢板，不锈钢板与事先预埋在台身混凝土中的角钢采用点焊连接。台座底模安装后要求底模平整，相邻的2片底模要满足规范对模板平整度的要求。

4.2.5 可调节底座制作

按各种规格的底模标准节设计图，制作加工标准节。顶板采用厚6 mm不锈钢板，底板采用厚12 mm的钢板，顶板与底板间采用8#槽钢相连，槽钢布置间距根据标准节底座的长度确定，最大不超过40 cm。底板预留好螺栓孔位置，螺栓采用M30 mmh 150 mm高强螺栓，标准节采用螺栓作为支撑点布置在预制梁台座两端，支腿横向间距为720 mm，纵向间距根据标准节长度及分节数量确定。

板面使用裁板机或其他一次性成形机械，不能使用气割枪施工下料。钢材焊接使用经过复核的胎膜架，确保加工尺寸准确，保证面板的大面平整。

4.2.6 可调段底模安装

可调节底座在厂家制作完成后运输至预制梁场进行安装，利用1台16 t龙门吊按设计吊放在台身上，完成拼装。标准节的支腿螺栓根据箱梁反拱度要求调节高度。

侧模的对拉杆由可调节底座加强板间的空隙将侧模与底座连接成一个整体。

4.2.7 箱梁模板拼装

底模安装完成后，将箱梁侧模按照厂家图纸进行拼装，拼装完成后对模板平整度、底模反拱度进行验收，验收合格后进行箱梁施工。

4.2.8 预制箱梁施工

箱梁底腹板钢筋骨架在胎膜架上绑扎完成后，由1台16 t龙门吊通过吊具将骨架吊装入模，然后安装内模、端头模板。接着绑扎顶板、翼缘钢筋，在波纹管内穿入橡胶管，以防漏浆堵塞波纹管。用1台16 t龙门吊吊装料斗浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后及时覆盖土工织物养护，最后一斗料浇筑完成后4 h拆除内模，8 h拆除外模，箱室内蓄水养护，两侧采用智能养护设备养护。混凝土浇筑7 d后，采用智能张拉设备进行箱梁预应力张拉，然后压浆，封锚封端。最后将钢丝绳从300 mm空出段穿过，用2台100 t龙门吊将预制箱梁从制梁台座上吊装至存梁区存放。

5 结语

本工程箱梁跨径从23～40 m不等，数量最多的跨径为27～30 m，占据总数的90%，预制箱梁首尾夹角从80e ～100e 均有。本工程梁场从2020年7月开始箱梁生产，2021年5月完成402片预制箱梁。

预制箱梁有3个月的存梁期，通常都是根据现场的进度进行预制的，传统的制梁台座对预制梁跨径限定比较大，当预制梁跨径变化较大且单种跨径预制梁数量较少时，会造成预制梁台座长时间空置。当预制梁为斜交时，每片预制梁的长度都有轻微的变化，会导致楔形块的位置也随之改变，传统制梁台座显然无法适用。通过采用可调节制梁台座施工技术，解决了预制梁不同梁长、不同斜交角的预制梁在同一台座的预制问题，节约预制梁场占地面积，缩短制梁周期，提高台座的使用率，节约龙门吊的租赁费用，符合绿色施工节地的要求，可为其他相似工程提供借鉴。