城際軌道交通U型梁預制施工技術措施

昝存山（中鐵二十四局集團有限公司，上海 200071）

城際軌道交通U型梁預制施工技術措施

昝存山
（中鐵二十四局集團有限公司，上海 200071）

城際軌道交通高架線以其運行節能、工程經濟的優點成為城市快軌交通高架線建設的首選形勢。除滿足其功能要求外，高架橋結構也是城市的重要建筑，是城市環境的重要組成部分。針對U型梁的施工預制特點，結合青島藍色硅谷城際軌道交通工程U型梁施工實踐，詳細闡述了U型梁施工技術措施，介紹了高性能砼配比原則，原材料選擇，混凝土灌注施工；防U型梁體開裂各方面技術措施，預應力張拉設備及材料要求，張拉施工順序和注意事項；鋼筋加工、骨架綁扎吊裝、鋼筋骨架保護層控制及鋼筋防銹技術措施；模板外模、內模、底模設計及安裝要求，模板特殊部位清理施工；壓漿所用材料、漿液要求，壓力要求等施工技術措施。

城際軌道 U型梁預制 技術措施

1　工程概況

線路起點為嶗山區苗嶺路和深圳路交叉口，終點為即墨是大橋鹽場，全長58.44Km，項目投資約176.08億元。全線以高架敷設為主，預制U型梁3200片；地下段5.11Km，山嶺隧道三座計5.816Km；全線設計車站22座，其中地下站4座，高架車站18座；設置車輛段和綜合車輛基地各1處。設置2處U型梁場進行預制，2號梁場占地約300畝，承擔U梁約1400片的預制任務。梁體跨徑分為25米、26米、28米、30米四種類型；梁場分為制梁區、存梁區、鋼筋加工區、裝車區、拌合區、生活區、辦公區等7個功能區，內設制梁臺位24個，存梁臺位285個，鋼筋整體綁扎臺位9個，HZS90拌合站2座。

2　工程特點

為提高施工效率，保證工程質量，本工程應用了一大批新技術、新材料和新工藝，技術難點多。工程橋梁設計壽命為100年。對橋梁軌道的平順性、穩定性要求高；采用高性能混凝土，保證橋梁砼的耐久性。U梁截面大，剛度小，對施工機械的要求較高。斷面圖見下圖1-2：

3　高性能混凝土

3.1配合比設計原則

根據原材料的性能指標及不同的環境溫度設計多種配合比，并做夏、冬季相應施工條件下的試驗，確定不同環境下最優配合比設計方案，以確保高性能混凝土耐久性的要求。

（1）混凝土按高性能混凝土要求進行配制，并按高性能混凝土的施工技術進行施工，以提高混凝土的密實性和耐久性，在滿足設計、施工要求的同時盡量降低水膠比和膠凝材料用量，防止表面收縮開裂。（2）所有混凝土的澆筑均應在初凝時間之前完成。（3）滿足混凝土設計、施工要求的前提下，配制混凝土時盡量降低混凝土的早期彈性模量，避免早期彈性模量過大產生拉應力，造成混凝土開裂。

3.2原材料的選擇

（1）原材料必須有供應商提供的出廠檢驗合格證書，并應按有關檢驗項目、批次規定，嚴格實施進場檢驗。（2）水泥采用強度等級不低于42.5級的低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽水泥。（3）細骨料采用硬質潔凈的天然砂，細度模數為2.6～3.0，含泥量＜2%，其余技術要求符合規范規定。（4）粗骨料為堅硬耐久的碎石，壓碎指標＜10%。（5）混凝土外加劑采用符合規定的產品，經檢驗合格后方可使用。外加劑摻量由試驗確定，嚴禁使用摻入氯鹽類外加劑。采用高效減水劑，其性能與所用水泥具有良好的適應性。（6）混凝土礦物活性摻合料（Ⅰ級粉煤灰、磨細礦粉）符合規范要求，Ⅰ級粉煤灰需水量比應＜100%，磨細礦粉比表面積＞350m2/kg。

3.3梁體混凝土灌注控制

（1）溫度控制：混凝土正式灌注前進行模擬試澆筑和試養護及溫度測控，并做具體的測溫部位設計。在前三孔U梁灌注時根據不同位置埋設測溫管，詳細記錄測溫數據，總結出溫度變化及強度發展規律，以對澆筑工藝、養護方法與工序進行最終驗證和確定，并給出施工過程中溫度參數的合理控制值。（2）混凝土拌合：1）混凝土的拌合采用配有4個砂石料斗、五個膠凝材料罐的全自動計量強制式砼攪拌站進行。2）各種計量裝置經法定計量部門定期鑒定，并在每次開盤前應進行校核。原材料稱量的允許偏差：細、粗集料為±2%；其它為± 1%（均以質量計）。3）混凝土的拌合時間：2～3min。（3）混凝土輸送：1）U梁預制高性能砼采用泵送布料機布料。泵送砼連續進行，輸送時間間隔＜45min，坍落度損失＜10%。2）當混凝土坍落度較低時，嚴禁在料斗內加水攪拌。3）輸送泵接料斗格網上不得堆滿砼，要控制供料流量，及時清除超徑的骨料及異物。4）冬季施工時宜用保溫材料包扎輸送管防止混凝土受凍。5）夏季高溫施工時采用濕水材料覆蓋輸送管，防止溫度過高造成混凝土坍落度損失過大影響施工，造成混凝土堵管。（4）混凝土澆筑：1）混凝土拌合物入模前進行含氣量測試，并控制在2-4%。2）混凝土的入模溫度為5-30℃，氣溫較高時采用冷水拌合混凝土，入模溫度符合要求。模板的溫度為5-35℃，氣溫較高時采用冷水噴灑模板，并采取遮陽措施。3）梁體施工時盡量減少暴露的工作面，每段澆筑完成后立即抹平進入養護程序。4）每次澆筑混凝土采取兩臺輸送泵同時進行，保證混凝土在初凝時間之前澆筑完成。5）混凝土的澆筑應選擇在一天中氣溫適宜時進行，并連續進行，一次澆筑完畢。6）混凝土的澆筑順序嚴格按照設計要求進行，預制U梁腹板采取斜向分段、水平分層、對稱連續澆注的方式進行。見下圖3-4：

澆注順序：底板混凝土→腹板混凝土→翼板混凝土，首先從底板依次灌注①②③區域，底板混凝土采用一次性封底，再分層灌注腹板②區域內的混凝土，每層厚度控制在30cm左右，最后澆注翼板③區域內的混凝土。

澆筑底板混凝土后，靜置2-4個小時（根據混凝土的凝固情況確定）待底板混凝土能基本托住腹部混凝土時，再逐層澆筑腹板混凝土，最后澆筑翼板混凝土。（5）混凝土振搗：混凝土灌注后，立即進行規范搗實，使之形成密實、均勻的整體。混凝土的密實采用高頻插入式振搗棒振搗和附著式振動器聯合振動的方式進行。混凝土振搗采用統一控制，專人操作，統一指揮，嚴格控制振動時間及振動順序。

4　梁體早期防開裂技術措施

預應力張拉應及時進行，并將預應力張拉階段分為二階段張拉，其中第一階段的早期預張拉可以有效地控制混凝土早期開裂。混凝土強度達到設計初張拉要求時，拆除端模松開內模，進行初期張拉，以防止U梁發生干縮或溫度裂紋，預應力筋張拉數量、張拉值、張拉力按設計要求進行。

4.1原材料的選用

按要求嚴格控制砂石料、水泥、粉煤灰、外加劑等材料的選材關，進料關，檢驗關，嚴禁使用不合格的材料或有疑問的材料。

4.2混凝土防開裂技術措施注意事項

（1）U梁混凝土灌注前進行模型試澆筑和試養護及溫度測控，以對澆筑工藝、養護方法與工序進行最終驗證和確定。（2）混凝土拌合物嚴格按技術要求進行拌合外，應嚴格按規定進行拌合物的坍落度、擴展度、含氣量、泌水率檢驗，控制在規定的技術指標范圍內，以保證混凝土質量的連續穩定。（3）混凝土的入模溫度＜30℃。新舊混凝土溫差＜20℃，混凝土噴涂的養護劑與混凝土表面溫度差＜15℃。混凝土入模后30min最大溫升＜20℃，內部最高溫度＜55℃。（4）對與混凝土接觸的模板、鋼筋、鋼法蘭盤及其它表面在混凝土澆筑前采取先圍護覆蓋保溫措施，使其溫度控制在5～30℃范圍內。夏季時在覆蓋物上噴灑施工用水，使其溫度冷卻至30℃以下。（5）混凝土澆筑完成后，混凝土表面采取邊收漿邊噴霧邊覆蓋濕水養護棉或覆蓋一層養護薄膜的防開裂養護。在拆模前灑水養護采用自動噴水系統進行，養護不間斷，灑水時間間隔根據氣溫確定，在拆模以前保持表面連續濕潤。（6）對混凝土內部溫度、養護溫度及環境溫度進行全過程監控。當溫度＞48℃時，立即采取冷降溫措施，防止混凝土內部溫度＞55℃。（7）模板拆除時，為防止內外溫差過大造成混凝土開裂，事先對混凝土表面溫度與環境溫度進行測試，當混凝土表面溫度與環境溫度之差＜15℃時，方可拆除模板。拆模后繼續覆蓋灑水養護。（8）預應力筋的張拉四臺千斤頂雙向左右對稱上下均衡先中間后兩邊均衡張拉的順序進行張拉，以保證整個張拉端面受力均衡，防止U梁受力不均衡造成開裂。（9）專人負責溫度及養護情況的檢測和監控。發現問題，及時采取措施。

5　預應力控制

預施應力按初終張拉二個階段進行，具體按設計要求進行操作。

（1）千斤頂有效期不得超過一個月，油壓表不得超過一周。張拉千斤頂的校正系數不得大于1.05，油壓表的精度不得低于1.0級。（2）預應力錨具、夾具和聯結器進場后，應按批次和數量進行外形外觀和錨具組裝件靜力抽樣檢驗，并符合設計規范要求。（3）U梁試生產期間，應對U梁進行各種預應力瞬時損失測試，確定預應力損失值，必要時設計方應調整張拉控制應力。（4）初張拉時，模板應松開，不應對梁體壓縮造成影響。混凝土強度需達到張拉設計要求，張拉數量及張拉力值應符合設計要求。預應力束張拉前，應清除管道內的雜物及積水。（5）終張拉應在混凝土強度及彈性模量達到設計值且齡期不少于規定養護期后進行。（6）采用兩端兩側同步張拉，并符合設計張拉順序。預施力過程中應分級張拉，張拉兩端保持聯系，保證兩端預施應力同步，兩端的伸長值基本一致。（7）張拉期間應避免錨具、預應力筋受雨水、養護用水澆淋，防止出現銹蝕現象。（8）計算的伸長值與實測伸長值相差不應＞±6%。實測上拱值不宜大于1.05倍設計計算值。（9）每孔斷絲及滑絲數量不應超過預應力鋼絲總數的0.5%，并不應處于梁的同一側，且一束內斷絲不得超過一絲。

6　鋼筋施工技術措施

6.1鋼筋加工技術措施

（1）鋼筋調直：采用單控冷拉工藝時，應嚴格執行規范要求，準確控制鋼筋伸長值，I級鋼筋冷拉伸長率≤2%。調直后鋼筋外表不得有裂紋、擦傷、縮頸及重皮現象，調直后的鋼筋其抗拉強度、彎曲性能均滿足設計要求。調直后的鋼筋分類堆放整齊，不得再出現彎折現象。（2）鋼筋連接：采用閃光對焊施工對接，接頭處不得有橫向裂紋；電極接觸處不得有燒傷現象；焊接接頭處彎折角不得大于規范要求；鋼筋軸線的偏移不得大于鋼筋直徑的0.1倍且＜2mm。（3）鋼筋切斷：切斷機下料，下料槽鋼切口處設立擋板，固定于臺架上控制下料長度。下料尺寸準確，受力鋼筋允許誤差±10mm；彎起位置誤差為±20mm；箍筋內邊距離尺寸誤差為±3mm；鋼筋不得有馬蹄形切口、重皮、油污或彎起現象；下料好的鋼筋應分類堆方整齊。（4）鋼筋彎曲：鋼筋彎制嚴格按操作平臺大樣圖控制成型質量。鋼筋彎鉤嚴格按相關標準執行，成型鋼筋外觀無污染，無翹曲不平現象并分類堆放整齊。（5）預應力管道定位網制作：采用專用模具加工。加工成型定位網分類堆碼，防止錯誤使用。加工時要確保焊接質量。

6.2鋼筋骨架綁扎技術措施

梁體鋼筋在自制綁扎臺座上整體綁扎成型。采用特制鋼骨架及開口角鋼控制鋼筋綁扎尺寸。鋼筋骨架綁扎成型后，做好吊移前的準備。如圖5所示：

6.3鋼筋骨架吊裝就位技術措施

鋼筋骨架在鋼筋綁扎臺座上綁扎成型后，全面檢查鋼筋的尺寸和墊塊的綁扎情況，滿足要求后，將鋼筋骨架整體吊到生產臺座上。U梁鋼筋骨架吊裝采用專用吊架作為扁擔梁，通過兩臺20T龍門吊進行整體吊裝完成，U梁鋼筋骨架的吊裝工作應嚴格控制吊裝過程中鋼筋骨架的變形量。

6.4鋼筋骨架保護層厚度控制技術措施

根據U梁設計圖紙對鋼筋保護層的要求設計加工不同型號與梁體同標號的碎石砼墊塊，墊塊加工尺寸滿足誤差要求，對每批進場墊塊由試驗室負責進行檢查，重點檢查墊塊強度。所用墊塊按技術交底安放，注意墊塊安裝間距控制。墊塊呈梅花型布置，加強受力效果。所有墊塊必須安裝在U梁鋼筋骨架最外層箍筋上，充分保證鋼筋骨架剛度。混凝土灌注時以U梁兩側外模為支點搭建操作人員走行板。避免施工人員直接站在鋼筋骨架上造成鋼筋局部塌陷。

6.5鋼筋防銹技術措施

鋼材進場時，修建專用平臺，平臺周圍設排水溝。平臺表面采用防水材料處理，平臺呈排水坡狀。堆放鋼材用防雨蓋布遮蓋。 鋼筋加工及綁扎區搭建防雨棚，加梁場設排水設施。成品料及骨架半成品采用專用臺架架空，防止地面返潮銹蝕鋼筋。

7　模板設計及安裝

7.1外模設計及安裝要求

外模由外模板、骨架、旋轉鉸、外模高度調節裝置、底部連接螺栓等組成。外模分節制造，運到工地試拼合格后再聯接成整體。單側外模按照整體安裝、整體脫模的方式設計和制作。經詳細計算外模的強度、剛度和穩定性均滿足要求。外模腹板處設置一層高頻附著式振動器，距底模0.7m，橫向間距為1.5m。振動器振動力先傳向外側板骨架，再由骨架傳向外模板。外模與底模間設橡膠條以防漏漿。外模安裝就位后，千斤頂頂升外模至設計高度，固定外模與底模的連接螺栓，上緊旋轉鉸。外模重量、混凝土重量、施工荷載由可調式撐桿傳至地基。用機械式螺旋千斤頂或可調式撐桿實現精確定位。

7.2U梁全液壓內模

內模在U梁模板體系中結構最復雜，是保證U梁質量的關鍵，而且在U梁循環作業中起著關鍵的作用，是主要的控制因素。為保證施工工期和施工質量，內模設計成全液壓式分段整體內模。內模方案為：由液壓缸驅動鋼結構內模側板轉動動作，完成支模和脫模過程，配合手動螺旋絲桿調節定位。

內模安裝見下圖6：

內模的使用要求：（1）內模的防漏漿措施，在模板接合面上設海棉條，并在模型張開成形后與混凝土接觸的接縫處粘貼寬膠帶或粘貼塑料膜；也可采用在模板接合面上涂抹玻璃膠的方式防止漏漿。（2）混凝土灌注時，采取措施對油缸的伸縮部件進行保護。（3）蒸汽養護時，對電氣與液壓控制系統進行保護。（4）經常檢查電氣線路接觸是否良好，杜絕虛接、短路現象發生。（5）經常檢查液壓系統是否正常，有否漏油、堵塞的發生，以免污染梁體。（6）內模使用完畢后，將模板接縫處的殘余混凝土碴清除干凈，進行檢修，以便下次正常使用。

7.3端模設計及安裝要求

端模由面板、支架及加強肋組成，附有梯架和吊環。面板光滑平整，接縫嚴密，確保模板在強烈振動下不漏漿。端模整體具有足夠的強度、剛度和穩定性，能可靠地承受灌梁過程中產生的各項荷載。端模與底模、外模、內模采用螺栓進行連接，可靠地保證底模、外模、內模的相對位置及在灌注混凝土時能有效地抑制整體內模的上浮。端模安裝前，先檢查板面是否平整光潔，有無凹凸變形及殘余粘漿，端模管道孔眼是否清除干凈。再依次將波紋管插入端模各自的孔眼，進行端模安裝就位。使端模中線與底模中線重合，以端模中心為基準吊線檢查，上好撐桿，安好鐵楔，調節撐桿螺栓，調整端模到垂直位置，打緊縱向頂緊鐵楔。端模安裝完成后，再次逐根檢查橡膠管是否處于設計位置。脫模時，先松開鐵楔和聯接螺栓，用吊車掛住端模，然后松開撐腳，再用吊車吊走移至下一臺座。

7.4底模設計及安裝要求

底模均由10mm厚的鋼板和橫梁I16的工字鋼組合的骨架構成，作為U梁底面板。底模根據設計要求預留反拱。同時為滿足梁體張拉后，荷載集中在臺座兩端的受力要求，底模在兩端予以加強，保證其

……

……強度及剛度要求。鋼底模和混凝土臺座間設有橡膠條，同時為減少底模對梁底板的約束，底板分段并設橡膠接縫。鋼模板具有足夠的強度、剛度及穩定性。底模安裝時，按技術要求組裝。鋼底模和混凝土臺座接觸良好、密實，確保鋼底模在多次反復使用過程中不變形和不發生下沉現象。

7.5模板清理的特殊部位

每次使用前應對模板的平整度，撓度變形等幾何尺寸進行檢查，開焊變形問題及時處理。特別是模板對合部位干結的砼要及時清理和涂油，越積越厚將影響展開尺寸和模板的使用壽命。見下圖7-8：

8　壓漿技術控制措施

（1）預制梁終張拉完成后，在48h內進行管道真空壓漿。壓漿時及壓漿后3d內，梁體及環境溫度不得低于5℃。（2）壓漿用水泥強度等級不低于42.5級低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽水泥，摻入的粉煤灰應符合相關規定；水膠比不超過0.34，且不得泌水，流動度應為30～50s，抗壓強度不小于設計強度；壓入管道的水泥漿應飽滿密實，體積收縮率應小于1%。（3）管道壓漿應采用真空壓漿工藝，壓漿泵應采用連續式；同一管道壓漿應連續一次完成。出漿口應裝有三通管，必須確認出漿濃度與進漿濃度一致時，方可封閉保壓。漿體注滿管道后，應在0.50～0.60MPa下持壓2min；壓漿最大壓力不宜超過0.60MPa。（4）水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間間隔不應超過40min。（5）冬季壓漿時應采取保溫措施防止受凍。（6）壓漿完畢后必須逐孔進行管道壓漿密實性的檢查，防止管道壓漿出現不密實的現象。（7）認真做好管道壓漿記錄，重點記錄管道真空度。管道真空壓漿示意圖，見下圖9：

9　結語

目前，城際軌道高架部分上部結構采用U型梁形式逐漸增多，U型梁與其它梁型相比，具有降噪效果好、斷面空間利用率高、造價低等優點；高標準，高質量，技術先進，砼外觀、耐久性要求高是本工程的一大特點。實施過程表明該技術措施安全可靠，能保證U型梁的整體質量，對今后的U梁施工提供有益的參考和借鑒。

［1］客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南（TZ203-2008）.

［2］鐵路混凝土工程施工質量驗收標準（TB10424-2010）.

［3］城市橋梁工程施工與質量驗收規范（CJJ2-2008）.