高速鐵路預制箱梁混凝土澆筑施工技術研究

寧鍇NING Kai

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

箱梁混凝土多利用混凝土罐車運輸，輸送至地泵或泵車，再通過布料機輸送至橋面進行混凝土澆筑施工[1]，混凝土泵送的出現，提高了混凝施工效率，但泵送施工也會存在一些問題，要保證泵送工藝的穩定，必須嚴格把控可泵送性、偏析性和泵送壓力等指標，現場實際操作存在一定的質量風險。首先，箱梁均為高標號混凝土，流動性差、粘著性大，現場操作時盡可能加大塌落度，一旦控制不好就可能會造成底板澆筑時翻漿；其次，泵送混凝土要提高泵送性，會相應提高砂率，降低了混凝土彈性模量及強度；最后，泵送時要結合泵送高度、距離、泵管摩擦力等因素選擇合適的泵壓，泵壓過大會引起混凝土偏析，嚴重時造成泵管爆罐。泵送工藝需額外考慮諸多因素，增加了不確定性。

本文依托濰宿高速鐵路沂南制梁場，研究預制箱梁混凝土澆筑施工新技術[2-3]，剝離泵送環節，減少中間環節對混凝土本身的影響。

1 工程概況

濰宿高鐵起自濟青高鐵濰坊北站，途經濰坊市、日照市、臨沂市，進入江蘇省內徐州新沂市，向南經宿遷市，接至徐宿淮鹽鐵路預留的洋河北線路所。本項目是京滬高鐵輔助通道的關鍵段落，主要承擔京津冀及以遠地區與長三角地區間部分中長途旅客交流；是膠東半島與長三角間交流的便捷通路，主要承擔膠東半島與長三角及其以遠地區間部分旅客交流；是山東半島城市群城際鐵路網的骨干線路，主要承擔東濱、煙威都市區與臨沂間及沿線旅客交流。因此，本項目是一條以路網功能為主、兼顧城際功能的高鐵骨干線路，是京滬綜合交通走廊的骨干運輸方式。

濰坊至宿遷高速鐵路臨沂段站前工程項目7 標段，設置預制箱梁場一處，設置里程DK195+800，供應里程DK187+074.28～DK217+377.770，占地面積約189 畝，負責本標段共計預制簡支梁851 孔（其中32m 雙線箱梁803孔，24m 雙線箱梁48 孔）。梁場采用橫列式布置，制梁臺座10 個、鋼筋綁扎臺座6 個、雙層存梁臺座77 個，其中包含靜載試驗臺座1 個，提梁臺座4 個。

2 總體方案及工藝原理

2.1 總體方案及工藝原理

本技術采用混凝土攪拌罐撬裝運輸系統及混凝土攪拌罐撬裝澆筑系統，用于后張法混凝土預制箱梁混凝土澆筑施工。撬裝運輸系統是在傳統箱梁混凝土運輸的基礎上，對混凝土運輸車進行改造，形成可吊裝模式，去掉車頭部分，改用軌道平板車運輸，混凝土攪拌罐自帶電驅動轉動裝置，配置電瓶進行供電。撬裝澆筑系統增加了專用的廠房式布料龍門吊，可同時兼顧雨棚、保溫棚、起重等作用，其遙控功能可同時控制攪拌罐放料及放料槽擺動幅度。以上兩方面改動，大大提高了混凝土的可控制性，加強了現場文明施工，也改善了作業環境。

2.2 臨建布局

梁場臨建布局需提前考慮平板車行走通道，攪拌機設置在制梁區端頭，接料口正下方設置平板車行走軌道，場內軌道為閉環結構，軌道通往制梁區制梁臺座旁，位置要在混凝土攪拌撬裝系統60t 門式龍門吊跨下。平板車行走軌道基礎需根據罐體、單罐最大混凝量、平板車自重、鋼軌自重、運輸過程中的荷載等因素進行專業設計。

制梁區需根據澆筑系統載重情況，對不同工況進行地基受力驗算，設備采用專用軌道基礎，保證廠房式布料龍門吊運行過程中平穩、可控。生產區平面示意圖見圖1。

圖1 生產區平面示意圖

3 混凝土澆筑施工技術

3.1 混凝土運輸

3.1.1 混凝土攪拌罐撬裝運輸系統

混凝土運輸采用混凝土攪拌罐撬裝運輸系統完成，該系統主要有兩個主要部分組成，分別為混凝土攪拌罐、電動平板。

混凝土攪拌罐撬裝系統采用15m3罐體，由380V 變頻電機驅動罐體轉動，罐體轉動及放料槽設置手動操控外，增加遙控裝置，并與布料龍門吊進行聯動操控，可滿足混凝土攪拌及放料操作。

電動平板車有縱橫P43 鋼軌鋪設，基礎采用混凝土鋼筋結構形成循環運輸線路，縱向軌距中對中6.8m，橫向軌距2m。平板車用電瓶供電，縱向輪組具有自調節軌道不平順功能，橫向輪組采用固定式，配有液壓頂升裝置，用于變軌。混凝土攪拌罐撬裝運輸系統組成示意圖見圖2。

圖2 混凝土攪拌罐撬裝運輸系統組成示意圖

3.1.2 混凝土攪拌罐撬裝運輸系統施工

電動平板運載混凝土攪拌罐于攪拌機處正轉接料，并利用攪拌機配電箱充電。完成接料后，沿場內布設的軌道行走，運輸至布料龍門吊跨下等待起吊、放料。運輸及等待起吊過程中，為保證混凝土的均勻性，罐體需不斷低速運轉。如遇到攪拌罐需要等待的時間較長，可就近在制梁區取電攪拌。運輸到達指定位置后，自布料龍門吊上取電（取電電纜隨吊鉤上下）。

混凝土攪拌罐運輸過程中宜以2r/min～4r/min 的轉速轉動。平板車行走速度50m/min，額定載重不小于50t。

3.1.3 平板車轉向

平板車行駛至轉向區，橫向輪組自帶液壓頂升裝置，頂起輪組，使縱向輪組脫離地面，橫向輪組對齊橫向軌道，進行橫向平移，需要轉為縱向行走時，收起橫向輪子，使縱向輪組壓住縱向軌道，進行行駛。

3.2 混凝土澆筑

3.2.1 混凝土攪拌罐撬裝澆筑系統

混凝土澆筑采用混凝土攪拌罐撬裝澆筑系統完成，該系統主要有三個主要部分組成，50t 龍門吊、50t 布料龍門吊、廠棚。

50t 龍門吊為常規門式結構，主要負責整平機的調運工作。

50t 布料龍門吊為框架結構，主要負責混凝土澆筑吊運、配合放料工作。上構配備縱向移動導梁，導梁上配有橫向移動小車，帶有4 個吊鉤，吊鉤縱向間距6.5m，橫向間距2.5m，導梁和小車通過縱橫移覆蓋起吊、布料范圍，行走速度0～5m/min。澆筑作業為兩套拼接成長度為40m 的作業空間，拼接后，在澆筑過程中不需進行移動。導梁縱向移動，小車橫向移動。布料龍門吊作業示意圖見圖3。

圖3 布料龍門吊作業示意圖

廠棚為布料龍門吊結構基礎上增加的廠房結構，上蓋外包，外包部分為可升降卷簾結構，具有全天候作業能力，且具備橫向、轉向功能，受風、雨、黑夜影響極小。

3.2.2 混凝土攪拌罐撬裝澆筑施工

施工順序：混凝土攪拌罐就位→布料龍門吊就位→攪拌罐接電→起吊移至梁面→攪拌罐高速旋轉20～30s→攪拌罐反轉進行布料。

澆注順序：從一端向另一端水平分層、斜向分段，兩側腹板對稱、連續澆筑，同一截面混凝土灌注順序為先腹板根部后底板，再腹板上部，最后頂板。頂板分區分塊進行澆筑。每層混凝土的澆筑高度不超過30cm，并延伸到下層5～10cm。澆筑底腹板及頂板時兩布料機均從一端開始，各自向梁的另一端推進，邊移動邊灌注混凝土，當灌注至距梁端6～8m 時，改為由梁端向跨中方向灌注，將浮漿擠出橋面。

澆筑時，盡可能降低攪拌罐放料，混凝土下落距離控制不超過2m，可防止混凝土的離析現象的發生，并保持預埋管道不發生撓曲或移位。混凝土振搗以插入式振搗為主，附著式振搗為輔，在梁體混凝土澆筑及振搗過程中，指定專人對模板及振搗情況進行觀察，發現有加固松動或漏漿，應及時進行處理，并對預埋件進行重點觀察。應加強箱梁的腹板與底板、預應力筋錨固區以及其他鋼筋密集區的混凝土振搗作業。橋面振搗采用插入式振動棒振搗，先提漿整平機整平，然后人工收面。

采用插入式振搗器振搗混凝土時，采用垂直點振方式振搗，要做到“快插慢拔”。在振搗上一層時，插入下層中5～10cm，同時在振搗上層混凝土時，要在下層混凝土初凝前進行。振搗時間一般每點振搗時間為20～30s，視混凝土表面呈水平不再顯著下沉，不再出現大氣泡，表面出現泛漿為度。振搗腹板混凝土時，每次移動位置的距離，不大于振動棒作用半徑的1.5 倍。振動器使用時，不能緊靠模板振動，與側模保持5～10cm 距離。

3.2.3 混凝土攪拌罐撬裝澆筑系統轉場

布料龍門吊同條生產線轉場：松開大車固定裝置，縱向平移至指定位置。

布料龍門吊跨線轉場：松開固定裝置，先縱向平移至轉向區，升起頂升油缸，旋轉輪箱90 度，使車輪與橫向軌道對齊，收起頂升油缸，輪組入橫向軌道，行駛至另一條線路，重復頂升旋轉操作，完成轉向，行駛至指定位置，鎖定。

3.2.4 清洗

攪拌罐需及時清洗，平板車載運攪拌罐撬裝行駛至砂石分離機旁，攪拌罐就近取電，加水、正轉、反轉，將清洗廢料流入砂石分離機進行處理，并清理平板車上面灑落的混凝土。

3.2.5 特殊天氣施工

夜間施工時，在棚頂和側墻設置照明燈，使棚內光照無死角。雨天及起風時施工，將側墻卷簾放下，可擋雨擋風。

3.3 制梁臺座上的混凝土養護

箱梁底板混凝土澆筑完畢后，立即用篷布將箱梁箱室兩端封閉，避免在箱室內形成風道，穿堂風會使箱內溫度降低過快。模板護欄上安裝自動噴淋裝置，箱內設置可拆卸式自動噴淋裝置，混凝土初凝后開始養護，頂板鋪設土工布，噴淋次數應以混凝土表面濕潤狀態為度。內模牽引出箱室后，立即對箱內進行灑水養護。

在夏日光照較強時，可利用布料龍門吊廠棚遮陽，減少水分蒸發。如遇冬期施工時，廠棚可改為保溫板式，在澆筑過程及澆筑后養護時，可對制梁臺座整個區域進行保溫，待混凝土終凝后，替換成普通養護棚。

4 結束語

通過使用本技術，可解決傳統混凝土澆筑工藝遇到的技術難題，具有以下優點：

一是規避了混凝土地泵壓力對混凝土性能的影響，保證混凝土出機狀態與入模狀態相同，確保了混凝土澆筑質量；二是制梁區固定區域設置專用的運輸軌道，避免傳統罐車與其他工序交叉作業帶來的安全隱患；三是施工現場無混凝土灑落，保證了現場文明施工；四是混凝土攪拌撬裝澆筑系統提升采用2 臺60t 門式龍門吊組成“20m+20m”“可移動廠房”，上蓋外包，具有全天候作業能力，不受天氣影響，且具備橫向轉向功能，其側面也可封閉，用于低溫期施工澆筑過程及養護期間的保溫等特點。