高速铁路装配式桥面系预制施工研究

刘博

（中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西 西安 710024）

1 工程概况

为了打造智能精品高速铁路工程，新建福厦高铁采用了预制装配式桥面系施工工艺，拟先在预制构件厂内进行模筑成型作业，待得到成品后运输到桥面施工工点进行安装。模筑成型作业在构件厂进行，该厂利用已完工预制梁场改建而成，占地面积83.47 亩（55646.7m2）。场地分为浇筑区、养护区、存放区、钢筋原材存放区、钢筋加工区、混凝土拌和区、生活办公区。各型预制件共计4136 块，配置了各型模板70 套，计划4 个月完工。其结构构造、生产工装设备及人员配置情况分别如下：

1.1 结构与构造

其一结构组成：预制装配式桥面设施包括防护墙、竖墙A、竖墙B、底板组成，栏杆、声屏障通过预埋件安装在竖墙A 上。一般桥面位置，防护墙、竖墙A、竖墙B、底板预制为整体构件，通过螺栓与桥面相连，预制构件与桥面使用砂浆填充。其二结构长度：标准块长度1.98m，梁端块长度2.31m，接触网块长度1.98m。其三结构高度：直线区段防护墙高度720cm，曲线区段内侧720cm、外侧720cm+超高值。该标段有105mm、150mm 两种超高值。其四结构宽度：时速350km 无砟双线桥面（安装栏杆为B 型，其中中间块为B1、梁端块为B4、B4’；安装声屏障为C型，其中中间块为C1型、梁端块为C4、C4’），预制构件宽1770mm，防护墙内侧距离桥梁中心线为4530mm。底板外边缘与箱梁桥面板外边缘一致。其五结构构件尺寸：防护墙顶部宽150mm，底部宽190mm。栏杆块边墙顶部宽160mm，底部宽200mm。声屏障块边墙顶部宽200mm，底部宽240mm。防护墙根部底板厚150mm，边墙根部底板厚191mm。其六桥面布置：采用2m 标准节段。其七防水与排水：一般桥面位置，竖墙及防护墙平均每2m 设置横向排水孔，排水孔为直径80mm 的圆孔，排水孔下缘与底板上表面齐平。其八综合接地：预制件内接地钢筋通过预埋件与桥梁顶板内埋接地钢筋相连通，接地钢筋、接地端子、连接钢筋材质及焊接质量应满足要求，贯通地线位于通信、信号电缆合槽内。其九各型号预制件分布：无声屏障区段标准段预制块型号为B1，梁端块型号为B4、B4＇；有声屏障区段标准段预制块型号为C1，梁端块型号为C4、C4＇；下锚拉线在无声屏障区段时预制块型号为B6、B7、B7＇；下锚拉线在有声屏障区段时预制块型号为C6、C7、C7＇；接触网基础在无声屏障区段时预制块型号为B8、B8＇；接触网基础在有声屏障区段时预制块型号为C8、C8＇。

1.2 生产工装设备

预制构件施工作业主要用到的设备有拌和机、混凝土运输车、装载机、龙门吊等，其规格及数量情况如表1 所示。

表1 生产设备配置表

1.3 人员配置

预制构件施工作业需要各工种作业人员较多，主要进行钢筋加工、钢筋绑扎、模板拼装及混凝土浇筑等各项工作，具体班组及人数配置情况如表2 所示。

表2 人员配置表

2 预制构件施工流程与重要工艺

2.1 预制构件施工工艺流程

预制构件施工工艺流程，如图1 所示。

图1 预制构件施工工艺流程图

2.2 预制构件施工重要工艺

2.2.1 钢筋加工与绑扎

钢筋笼是预制构件中非常重要的组成部分。为提高钢筋绑扎质量、精度、提高作业人员工作效率，预先制作了钢筋笼绑扎胎具。为确保钢筋笼存放时不变形，特制作了钢筋笼存放架。钢筋加工厂内集中加工钢筋，预埋螺栓钢垫板、栏杆（声屏障）U 型螺栓及钢垫板等预埋件在钢筋笼绑扎过程中预先放入钢筋笼内，综合接地钢筋焊接待钢筋笼入模后再进行焊接，保护层垫块采用2cm×3cm 梅花型C50 垫块。具体操作如下：

（1）钢筋加工统一由钢筋加工厂进行下料加工，采用2 台切断机、2 台钢筋弯曲机、1 台调直机进行钢筋半成品的下料弯制工作。下料时，根据钢筋编号和供料尺寸的长短，统筹安排，采用连续配料法下料以减少钢筋的损耗。

（2）预制件钢筋笼在绑扎胎具上倒置绑扎。绑扎过程底板在上，两人为一组（图2）。绑扎完成后用叉车搬运至钢筋笼存放区。底板底面保护层为2cm、其余部分为3cm，采用C50 强度梅花型垫块，竖墙A、竖墙B、防护墙每处放置2 个垫块，底板四周放置4 个垫块。底板顶层钢筋绑扎完成后放入M27 螺栓钢垫板，再绑扎底板底层钢筋[1]。

图2 钢筋笼绑扎

钢筋笼存放采用支撑架倒置存放（图3）。

图3 钢筋笼存放

2.2.2 模板施工

（1）模板的开合。防护墙、边墙内侧分别有2 个丝杠，可使模板向内收缩1cm；防护墙、边墙底板分别有3 个合页及3 个限位器，可使模板向外开合135o。

（2）模板的固定。防护墙、边墙模板、堵头板通过螺栓固定。

（3）模板结构尺寸控制。模板底面为固定式，防护墙与边墙由合页、限位器控制尺寸，堵头板通过销子进行精准定位。

2.2.3 预埋件定位与安装

在预制装配式桥面系构件施工中，预埋件的施工是其关键环节之一，需要做好定位与安装工作。施工人员需要精准固定预埋件的位置，该工作涉及以下几点：

（1）栏杆U 型螺栓及钢垫板，通过4 个锥形套及4个定位橡胶套配合使用，达到定位、防漏浆的目的。

（2）泄水管，泄水管内套钢棒，钢棒与垫板连接，垫板与侧面用螺栓固定。

（3）成孔，注浆孔、螺栓预留孔通过预埋成型杆实现，成型杆通过螺栓与模板固定。

预制构件对预埋件精度要求高，因此预埋件进厂后由专人对其几何尺寸、材质等进行验收，待各项验收合格后方可投入使用。预埋件安装就位后由专人进行检查验收。混凝土浇筑过程中随时复核尺寸是否有变化，如有变化及时调整[2]。

2.2.4 混凝土浇筑与养护

混凝土浇筑作业进行前，施工人员先对预制模板、预制埋件及预制钢筋等进行检查，保证预制构件质量、尺寸与工程设计标准相符。然后施工人员按以下流程进行混凝土浇筑作业：预制件混凝土标号为C50，由拌和站集中拌制并由混凝土运输车运输至现场。混凝土浇筑（图4）过程中3 人一组，配置1 个50、1 个30 振捣棒。混凝土由罐车直接倒入模型内，混凝土的浇筑采用分层浇筑，连续振捣的方式。防护墙、底板位置采用50 振捣棒，边墙、B 墙采用30 振捣棒。浇筑过程如突遇降雨用防雨棚遮挡。完成浇筑后，混凝土初凝前对混凝土表面进行拉毛处理（图5）。

图4 混凝土浇筑

图5 混凝土表面拉毛

养护工作是将混凝土预制构件使用寿命延长的一个重要方式，考虑到预制构件混凝土标号高，水泥参量大，在混凝土初凝阶段，水泥热化反应较为显著，导致混凝土内部与外部有较大的环境差。为了避免混凝土内部结构出现一定差异性，降低其温差裂缝的发生率，施工作业人员对混凝土内部温差进行及时、密切的监测，通过相应措施控制其内外部温差在25℃以内。当混凝土内部温差较高时，进行适当降温，而其周边温度过低时，则在构件外部包裹一层塑料薄膜，以此提高构件内部温度，加快混凝土强化速度，对内部水分及混凝土质量予以保持。除此之外，施工人员在混凝土初凝后在混凝土表面覆盖了塑料薄膜、土工布，并进行洒水养护，以避免混凝土表面裂纹产生[3]。

2.2.5 出模、翻面与存放

（1）出模。模板拆卸过程先将U 型螺栓位置敲击松动，后沿模板四周敲击松动，最后采用龙门吊通过专用吊具垂直起吊实现预制块出模。出模的关键在于起吊过程吊具的平衡起吊。平衡起吊控制措施：其一，确定吊具吊点平衡位置，用吊具起吊预制块，将水平尺放置吊具上，调整起吊点位置直至水平尺气泡居中，标识清楚。不同型号预制块分别标记。其二，起吊过程两人观察龙门吊钢丝绳垂直度，确保龙门吊垂直起吊[4]。

（2）翻面。出模完成后，采用全自动翻面机集中翻面。翻面原理：翻面机由左右两个翻转架及液压泵组成。左右翻转架分别配置一个伸缩油缸，使翻转架能够翻转90o。左右翻转架分别将预制件翻转90o，配合使用实现预制件翻转180o的目的。翻面过程：将预制件吊至翻转平台右侧翻转架上；将左侧翻转架调制垂直状态；启动右侧翻转架，直至预制件翻转至90o；启动左侧翻转架，直至预制件完成翻面；将右侧翻转架回复原位（图6）。

图6 预制构件翻面全过程

（3）存放和养护。预制件翻转完成后搬至养护区，对预制件进行标识（图7）。其中，存放采用2 根10cm×10cm×1.5m 方木横桥向支垫预制件下方。从一端向另一端按生产顺序、规格型号进行存放（图8）。

图7 预制构件标识

图8 预制构件存放

养护区布置360o旋转喷头，喷头旋转喷淋半径为6m，纵向按每6m 布置一个喷头，横向按每4.5m 布置一排喷头。白天每2h 养护一次、夜晚每4h 养护一次，每次同时开通一组喷头。

3 结语

新建福厦该采用预制装配式桥面系施工工艺，经过预制厂内整体预制，可以根据生产任务量大小及工期要求合理配置装配式模板，在场内精细化生产，产品内实外美，各种预埋件预留定位准确，架梁完成即可快速出场安装施工，缩短建设工期，整体外观效果好，满足建设单位要求。