鐵路節(jié)段梁預制技術總結

朱葵

【摘 要】節(jié)段箱梁預制具有預制用地少，施工速度快、施工精度高和橋下交通影響小等特點，隨著客運專線（高速）鐵路建設事業(yè)的迅速發(fā)展，“后張法預應力混凝土節(jié)段拼裝箱梁”被廣泛采用。本文通過對新加坡大士西地鐵延長線所采用的短線法匹配預制節(jié)段箱梁線性控制分析及各道工序施工過程中碰到的疑難問題進行論述，介紹鐵路節(jié)段箱梁投產期預制過程中相關技術圖紙及施工工藝的優(yōu)化方法，為同類型橋梁施工提供參考和借鑒。

【關鍵詞】鐵路節(jié)段梁；線性控制；設計；施工

新加坡大士西地鐵延長線全長7.5公里，共分為4個標段，中鐵十一局集團橋梁有限公司新加坡預制場鐵路生產線主要負責C1686及C1687鐵路節(jié)段梁的預制工作，共計2712節(jié)，其中區(qū)間節(jié)段梁2312節(jié)（梁高為2.4m），車站節(jié)段梁400節(jié)（梁高1.6m）。受節(jié)段梁跨長、梁高及支座類型的影響，中間節(jié)段梁長度為2.7m～3.5m變化值，端頭節(jié)段長度為2.5m固定值，其中C1686標部分跨節(jié)段為曲線梁，進一步加大了鐵路節(jié)段的預制難度。通過對鐵路節(jié)段投產期期間線性控制方法，鋼筋工序、預埋件工序、模型工序、混凝土灌注工序及起重維修工序施工過程中碰到的各種問題予以分析及總結，現(xiàn)鐵路節(jié)段梁施工工藝已趨于成熟穩(wěn)定，各工序均有章可循，有法可控，預制產品質量穩(wěn)定。

1 線性分析控制及監(jiān)測技術

1.1 國內外現(xiàn)狀

國內節(jié)段梁的施工技術成熟，各個工序及施工方法比較規(guī)矩，有新的改變但是差別也不大，業(yè)主及監(jiān)理對節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測的管理模式較為成熟。新加坡當地施工限制要求多，尤其是業(yè)主及監(jiān)理對節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測不夠熟悉、VSL提供的軟件對數據的誤差要求較為嚴格，要求測量所使用的預埋件的位置誤差僅為±1mm。原有的一些國內能借鑒的施工方法和技術就不能使用。節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測技術主要控制要點在預埋件的選取及固定方法，如何在現(xiàn)場能夠更好更快的完成工作來提高施工進度，如何精準的埋設測量所使用的預埋件以達到業(yè)主、監(jiān)理方的要求。

1.2 核心技術及創(chuàng)新點

采用國內優(yōu)秀的施工方法和技術與新加坡本地的施工方法和技術相結合取長補短。首先在預埋件這塊，根據VSL對其安裝的允許誤差以及建議，與VSL溝通協(xié)調，從預埋件自身及固定工裝切入，從安裝及拆卸方法各個方面入手，不斷的改進和提高，直到鐵路節(jié)段梁量產。期間，我們積累和整理了一整套完整的固定拆卸、以及匹配節(jié)段梁的調整方法。實現(xiàn)了模塊化生產，在節(jié)省了人力，材料和機械方面的情況下提高了預制效率并保證了產品的質量。

1.3 取得的節(jié)段性成果：

目前預制場在節(jié)段梁線性分析控制及監(jiān)測技術方面準備充分，尤其是在節(jié)段梁測量預埋件固定拆卸及匹配測量等工作方面取得了一些成果和資料。在鐵路節(jié)段預制給定的時間內能夠很好的完成測量匹配工作，能夠很好的維持節(jié)段梁的整體線性。在提高生產效率，降低生產成本方面有明顯改觀。并在不斷的創(chuàng)新和嘗試下從預埋件工裝的設計、預埋件的固定方式及匹配測量方法中積累了一系列的相關經驗和數據資料。

2 各道工序圖紙及施工工藝的優(yōu)化

2.1 鋼筋工序

2.1.1 圖紙方面

預制場鐵路節(jié)段梁施工主要參考Construction drawing及Shop drawing兩類圖紙，Construction drawing由新加坡當地設計院提供的設計圖，圖紙信息較粗略，未給出不同跨及不同節(jié)段梁詳圖，不能直接用于預制場施工，Shop drawing是施工方根據設計院提供的Construction drawing對圖紙信息的進一步明確，主要包括各跨的節(jié)段劃分、預應力布置詳圖及鋼筋大樣詳圖。Shop drawing提交設計院審批通過后，可直接用于現(xiàn)場施工。前期Shop drawing鋼筋圖紙繪制主要有兩方面的問題，具體如下：

1）Shop drawing圖紙的繪制

Shop drawing鋼筋圖與Construction drawing鋼筋圖部分鋼筋直徑及間距不同，如車站節(jié)段梁通用15號鋼筋，該鋼筋下料長度為3450mm，Construction drawing圖中給出的鋼筋型號為T25-100mm，而Shop drawing圖中給出的鋼筋型號為T32-150mm，雖然圖紙經過設計院蓋章審批通過，但仔細計算，單個3m長節(jié)段用T32-150mm鋼筋相比T25-100mm鋼筋用量超出約46Kg，而合同規(guī)定，Shop drawing與Construction drawing產生的量差無法向業(yè)主單位索賠，該鋼筋的直徑與間距的變更加大了實際施工成本，而實際Shop drawing圖中15號鋼筋完全可采用T25-100mm。另外，T32鋼筋較T25鋼筋比重大，在現(xiàn)場實際施工過程中，鋼筋的綁扎與加工操作均較困難。故后續(xù)施工圖繪制中應盡量保證Shop drawing圖與Construction drawing圖鋼筋直接與間距保持一致，控制鋼筋成本，在設計院同意批準的情況下可用直徑較小的鋼筋代替直徑較大的鋼筋，可極大減少各項施工成本。

2）圖紙鋼筋的優(yōu)化

新加坡當地鋼筋規(guī)范主要采用英國標準BS4466與BS4449，標準規(guī)范中對不同直徑鋼筋錨固搭接長度做出了要求，如T25鋼筋錨固搭接長度為1200mm。Construction drawing鋼筋圖設計相對較保守，頂板、腹板及底板鋼筋普遍存在鋼筋搭接的情況，在繪制Shop drawing鋼筋圖時，可將同類型的搭接鋼筋合并成單根鋼筋，可大大減少鋼筋用量，同時也更利于施工現(xiàn)場鋼筋的綁扎，如圖1、圖2為車站頂板16號及17號鋼筋，車站底板01號鋼筋優(yōu)化前后的布置圖。

2.1.2 施工方面

鐵路節(jié)段梁種類較多，且預應力形式較復雜，包括臨時預應力、永久預應力及未來預應力，不同類型節(jié)段梁包含的預應力形式也不盡相同，且在鋼筋綁扎過程中需預留預埋件安裝位置（如提梁孔預埋PVC管、支座板預埋孔、recess盒子工裝預留位置）。鋼筋綁扎過程中施工的重難點主要為預應力管道及預埋件安裝位置的預留，前期鋼筋綁扎完成后，普遍存在預應力管道及預埋件安裝位置與鋼筋綁扎位置沖突至安裝的問題，需對部分已綁扎好鋼筋重新定位綁扎，甚至部分節(jié)段鋼筋籠需重新綁扎，極大的影響了現(xiàn)場施工進度，同時加大了人工成本。后多次對鋼筋工序人員進行培訓，要求工人在鋼筋綁扎前須在綁扎模具中標記各預留孔道的位置，綁扎過程中對部分預埋件粗定位完成后方可繼續(xù)綁扎。質檢技術部在下發(fā)給工序人員的月度制梁計劃表中標記出各個節(jié)段需重點預留的預埋件信息，便于工序人員施工。endprint

2.2 預埋件安裝工序

鐵路節(jié)段梁預埋件主要包括預應力管道、吊裝預埋管道、錨穴孔預埋工裝、橋面軌道絲、女兒墻、鋁欄桿、臨時欄桿及A2防護墻溢水管等，施工重難點主要為錨穴孔預埋工裝與拆除和提梁孔預埋管的安裝定位。

2.2.1 錨穴孔工裝的安裝與拆除

前期節(jié)段梁預制完成后，錨穴孔工裝拆除困難，易造成錨穴孔周圍破損嚴重，極大的增加了修補工程量，同時也降低了錨穴孔工裝的使用壽命，單個錨穴工裝拆除需10分鐘時間。經分析，制作錨穴工裝時因焊縫多，工裝多次使用后鋼板變形、平整度差，部分錨穴口深度超過250mm，當混凝土澆筑完成后，漿體流入焊縫及錨穴工裝變形處，造成工裝拆除困難。優(yōu)化方法：1）錨穴孔工裝制作時采用厚度較薄的鋼板原材制作，當用鐵錘敲擊錨穴孔工裝時，工裝易與梁體混凝土面松動、脫落。另需將工裝與梁體混凝土接觸面處焊縫滿焊并打磨平整，以避免漿體流入焊縫內。2）錨墊板在錨穴孔工裝固定牢固后，在錨墊板與工裝接觸面四周均勻涂抹一層玻璃膠。當錨穴深度小于200mm的錨穴工裝，在工裝與混凝土面接觸面均勻涂抹脫模劑后即可進行安裝工作。當錨穴深度大于200mm時，需將工裝與混凝土面接觸面覆蓋一層廢紙，同時用黑色膠帶將廢紙延工裝四周裹住（如圖3），待工裝拆除后，將殘留在錨穴內部的膠帶清理即可。3）拆除錨穴工裝時，不得使用暴力、蠻力。將拆除錨穴工裝用卡板固定牢固，工裝卡板兩端貼住節(jié)段梁梁體混凝土面，用鐵錘敲擊螺旋轉盤，同時輕微敲擊錨穴工裝四周至工裝從錨穴口彈出即可，使用該方法僅需1分鐘即可完成單個錨穴工裝的拆除工作（如圖4）。

2.2.2 端頭節(jié)段提梁孔預埋PVC管的安裝

PS及PS1端頭節(jié)段梁提梁孔分布較密，且內腔為實心節(jié)段，前期安裝管道時，將管道用扎絲及限位鋼筋固定在梁體鋼筋上，當節(jié)段梁鋼筋吊入模型后無法對安裝管道進一步固定定位，預制完成后普遍存在管道嚴重偏位的問題，其中兩側腹板處四根提梁孔預埋管因與側模接觸面為斜口，需將管道斜口外側混凝土鑿除，對于影響梁體吊裝偏位的管道需重新鉆孔，工作量極大。優(yōu)化方法：1）按節(jié)段梁提梁孔位置對底模及側模開孔（底模開直徑25mm圓孔，側模開25mm寬x50mm長長孔，如圖5）。2）預埋提梁孔用PVC內徑為83mm，取外徑為76mm鋼管為內襯管，分別在鋼管頂部與底部內側焊接一塊圓鋼板，在鋼板圓心開直徑20mm圓孔，同時從鋼管頂部到底部穿入一根直徑為18mm精軋螺桿。3）先對預埋提梁孔PVC管粗定位，待鋼筋籠吊入模型后，調節(jié)內襯鋼管位置，同時調節(jié)在鋼管下端的精軋螺桿螺帽，對PVC管精確定位并固定牢固，鋼管上端與橋面橫梁用方鋼及鋼筋連接成整體，避免PVC上部偏位，如圖6。通過該方法，可將預埋提梁孔用PVC偏差控制在10mm以內，無需再次鑿毛及重新鉆孔即可滿足提梁要求。

2.3 模型工序

新加坡大士西地鐵延長線鐵路節(jié)段梁模型為新加坡本地設計單位設計，由國內模型廠家加工，因設計圖紙版本陳舊，未結合現(xiàn)場實際施工，且模型加工成型尺寸較差，部分模型到場后無法使用，需重新設計加工，給預制場施工造成極大不便，應在建場初期加大對模型設計圖的評審工作。

2.3.1 設計方面

1）S1b節(jié)段梁內模優(yōu)化

S1b節(jié)段梁內腔預應力體系塊多、內腔尺寸復雜，該節(jié)段內模設計保守，由多塊模型組成成型，因S1b節(jié)段梁內腔施工空間小，模型體積大且笨重，現(xiàn)場模型安裝困難，部分模型無法安裝，前期因工期緊，預制場重新加工兩套木模，同時對S1b內模重新設計加工，采用液壓系統(tǒng)整體式模型，解決了該節(jié)段內模安裝難的問題。節(jié)段梁模型如體積大且操作空間較小時設計應盡量采用液壓系統(tǒng)，實際施工可極大的節(jié)省人力及物力。

2）實心節(jié)段梁內模面板的優(yōu)化

原實心節(jié)段內腔安裝面板為整體塊，設計與加工時模型尺寸與節(jié)段梁內腔理論尺寸一致，模型安裝時需對節(jié)段梁體內腔打磨后方可完成模板的安裝工作。后對所有模型內腔面板重新設計，并將已有模板分為多塊小面板，并在模型肋板開孔，增加橫向及豎向楔形板，通過該方案，無需再對梁體內腔打磨，同時減少了模型安裝與拆卸的時間。

2.3.2 施工方面

控制匹配梁與模型接縫大小的是一直是困擾模型匹配安裝的難題，拼縫過大，澆筑混凝凝土時易造成匹配面處腹板外側漏漿并對匹配梁造成污染，同時梁體預制完成后外形尺寸偏大，如僅通過調節(jié)腹板外側模型支撐拼縫易造成匹配梁梁體損壞。經現(xiàn)場實測及研究討論，總結了以下幾點施工經驗：1）模型匹配前，先將匹配面?zhèn)饶０寮捌ヅ淞毫和鈧然炷翚堅宄⒋蚰テ秸?）嚴格控制節(jié)段梁與模型匹配長度。調節(jié)側模縱向拉桿，匹配梁就位時，使匹配梁與模型側模匹配長度控制在100mm左右；3）模型拼縫的調節(jié)總體步驟為上由小往上分部調節(jié)。先對匹配梁測量粗定位，定位完成后調節(jié)側模下部支撐，使匹配梁與模型滴水槽下部匹配接縫寬度控制在5mm以內；再調節(jié)模型上部支撐，使匹配梁與模型滴水槽上部匹配接縫寬度控制在5mm以內（如調節(jié)模型滴水槽下部拼縫時，匹配梁上部已經與側模密貼，可先調節(jié)模型上部支撐，再調節(jié)下部支撐至拼縫合格為止）；4）完成匹配梁精確定位測量，擰緊側模外側頂絲，使側模與匹配梁密Z貼，并在拼縫處涂刷玻璃膠。通過該方法，可解決匹配梁與模型接縫的問題。2.4 混凝土工序

2.4.1 下料方式

試生產期間混凝土澆筑采用汽車泵泵送的方式進行灌注，節(jié)段澆筑前需提前預約汽車泵，且需用1m3砂漿潤管，灌注過程中因汽車泵臂長長影響龍門吊的使用。而單個節(jié)段所需混凝土方量約7-15m3左右，改用料斗下料后，極大的減少了灌注前準備工作，對其他龍門吊的通行影響小，可隨時對已匹配安裝好預埋件節(jié)段進行灌注工作，同時也減少了設備的租賃成本及各項材料使用成本。

2.4.2 灌注工序重難點

混凝土灌注以插入式振搗棒為主，附著式振搗器為輔，每層混凝土控制在25cm-30cm。底板澆筑時采用四角同時下料的方式，同時在底板兩端各增加兩臺附著式振搗器。腹板采用兩側對稱下料，嚴格控制腹板下料厚度，不漏振，同時在倒角處及鋼筋密集處腹板外側各增加兩臺附著式振搗器。梁體頂面下料時，先將防護墻A1及A2防護墻兩側橋面下料，橋面中部暫不下料，待A1及A2防護墻下料完成后再完成橋面剩余部分的下料工作，防止因A1及A2防護墻下料時翻漿造成額外的成本。

2.5 起重維修工序

鐵路節(jié)段梁因內腔形式不同，腹板厚度由250mm-600mm不等，投產期吊具的設計由VSL（六公司運架分包商）設計，設計較保守，區(qū)間與車站共有5套吊具，當龍門吊吊裝完一片節(jié)段梁再需吊裝另外一片節(jié)段梁時，需更換節(jié)段梁吊具，極大的增加了降低了龍門吊的使用效率。通過對吊具重新設計，將原有已加工吊具改裝成2套通用吊具，減少了吊具輪換時間，增加了龍門吊使用功效，平均2種不同節(jié)段吊裝時間可節(jié)省約半小時至一小時。

3 結論

本文對鐵路節(jié)段梁在達產期及投產期預制過程中相關技術圖紙及施工重難點進行了簡單的論述，通過對各道工序施工工藝及圖紙的優(yōu)化，極大的加快了施工進度，降低了施工成本，可為以后同類型節(jié)段預制作為參考。

[責任編輯：田吉捷]endprint