蔣宗全，楊 忠，王建輝，朱浩波，姚國(guó)虎

(1.中國(guó)水電集團(tuán)，北京 100048;2.中國(guó)水電八局有限公司，長(zhǎng)沙 710016)

1 梁面構(gòu)造及施工技術(shù)難點(diǎn)

箱梁頂面由六面坡與箱梁中部加高平臺(tái)、梁端加高平臺(tái)、剪力齒槽、側(cè)向擋塊齒槽、梁端伸縮縫安裝預(yù)留槽口等共同組成，其中跨中加高平臺(tái)高出梁面65 mm，寬度為3.1 m;梁端加高平臺(tái)高出梁面15 mm，縱向長(zhǎng)度1.45 m;六面坡結(jié)構(gòu)指為實(shí)現(xiàn)箱梁頂面橫向排水的三列排水坡面，因?yàn)榭偣矠榱鶄€(gè)排水坡面，故通常稱為“六面坡”。六面坡結(jié)構(gòu)通常在三列排水的梁面使用。京津城際鐵路梁面六面坡排水構(gòu)造是通過(guò)后期在梁面施做防水層構(gòu)造實(shí)現(xiàn)，而新建鐵路首次提出在梁體頂面將六面坡系統(tǒng)構(gòu)造與梁體混凝土一同澆筑成型，其主要構(gòu)造包括:三列排水六個(gè)排水坡面、剪力齒槽、側(cè)向擋塊齒槽、梁端加高平臺(tái)及梁端預(yù)留槽口等。Ⅱ型板箱梁梁面典型構(gòu)造見圖1。

圖1 適應(yīng)CRTSⅡ型板式軌道結(jié)構(gòu)梁面構(gòu)造示意

新建鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)梁面提出了很高的要求:軌道底座板下橋面平整度用4 m靠尺檢查，空隙只允許平緩變化，且不大于3 mm，即3 mm/4 m;軌道底座板下，梁端1.45 m范圍內(nèi)開槽處橋面平整度應(yīng)滿足2 mm/1 m要求;底座板以外橋面平整度要求:3 mm/1 m。

由于梁面六面坡結(jié)構(gòu)與梁體混凝土一同澆筑成型，因此坡面成型及梁面加高平臺(tái)平整度控制成為了梁面混凝土收面施工中的關(guān)鍵控制技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)施工控制中存在問(wèn)題見表1。

表1 梁面構(gòu)造施工難點(diǎn)

2 新型模具研發(fā)

為了解決梁面施工控制的難題，提高施工工效，根據(jù)六面坡結(jié)構(gòu)、剪力齒槽、側(cè)向擋塊齒槽尺寸及梁端預(yù)留槽口尺寸，制作、改進(jìn)了相應(yīng)的定型鋼模板，進(jìn)行混凝土灌注時(shí)的體型控制。同時(shí)針對(duì)梁面加高平臺(tái)施工的需要，自主研制了一套整平抹面設(shè)備。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)的梁面構(gòu)造模板及抹面機(jī)具在施工中取得了滿意的效果。采用改進(jìn)的模板及研制的機(jī)具后與之前的情況進(jìn)行對(duì)比，見表2。

表2 箱梁梁面構(gòu)造一次成型新型模具與原模具對(duì)比表

2.1 排水六面坡模具

原排水坡面模具主要采用厚度t=4 mm厚鋼板人工焊接加工而成，加工時(shí)根據(jù)不同坡度的排水坡與梁頂平面的折角將鋼板人工折曲而成。這樣模具就具備了兩個(gè)塑形面，一個(gè)平面，一個(gè)斜面。為增加坡面模具的整體性和穩(wěn)定性，在排水坡面模具的平面上加焊了一根φ16圓鋼作為加筋肋，同時(shí)在排水坡面模具的斜面上每隔50 cm用φ14圓鋼截成短鋼筋頭，將通長(zhǎng)加筋肋與斜面模板進(jìn)行聯(lián)系，從而增加模板的整體性和穩(wěn)定性。在坡面模具與側(cè)向擋塊沖突的位置按常規(guī)方式進(jìn)行模板組合，二者分開安裝與拆除。使用過(guò)程中存在的缺點(diǎn)是鋼板較軟易變形、模具下混凝土不能充分振搗、側(cè)向擋塊與坡面相交部位成型困難。

針對(duì)原模具存在的問(wèn)題，新型的排水坡面模具主要采用t=6 mm厚鋼板利用機(jī)床機(jī)械沖軋而成，加工時(shí)根據(jù)不同坡度的排水坡與梁頂平面的折角將鋼板機(jī)械沖軋而成。并在坡面模具的兩個(gè)平面之間沿箱梁長(zhǎng)度方向每個(gè)50 cm增設(shè)一道加筋肋板，在坡面模具與側(cè)向擋塊沖突位置，專門制作定型鋼模板，將坡面模具與側(cè)向擋塊齒槽模具有機(jī)的結(jié)合成一個(gè)整體，二者合并為一個(gè)模具進(jìn)行安裝和拆除。由于新型模具有厚度較大、加工尺寸規(guī)整、增加加筋肋板、兩種模具有機(jī)組合等特點(diǎn)，新型模具較原模具具有更好的強(qiáng)度、剛度和塑形效果。新舊模具對(duì)比如圖2。

圖2 六面坡坡面新舊模板對(duì)比

2.2 剪力齒槽模具

剪力齒槽原模具采用厚度t=4 mm散鋼板人工焊接制作而成，有些使用一次性木模。焊接前根據(jù)剪力齒槽的設(shè)計(jì)幾何尺寸，在加工場(chǎng)內(nèi)先把各鋼板點(diǎn)焊拼裝成整體，幾何尺寸復(fù)核無(wú)誤后，滿焊加工而成。為保證成型效果，在三條齒槽間用厚度t=4 mm的鋼板將各齒槽焊接成一整體，最后在其上用φ16圓鋼增設(shè)三道加強(qiáng)筋。預(yù)埋螺栓設(shè)置在聯(lián)系鋼板上。模具缺點(diǎn)是覆蓋面積較大不利于混凝土的流動(dòng)，模具質(zhì)量較小，剛度較差。

針對(duì)原模具存在的缺點(diǎn)，新型剪力齒槽模板采用厚度t=6 mm鋼板利用機(jī)床機(jī)械沖軋而成，加工前根據(jù)剪力齒槽的幾何尺寸劃線精確定位后，利用機(jī)床沖軋而成。在三道齒槽間預(yù)埋螺栓的位置，用厚度t=6 mm的鋼板進(jìn)行聯(lián)系和固定預(yù)埋螺栓，最后在模具的兩端用寬B=10 cm、厚t=6 mm的鋼板設(shè)置加筋板。新型模具覆蓋混凝土面積更小、無(wú)死角利于同振搗時(shí)排氣，質(zhì)量較大利于穩(wěn)固，厚度較大模具整體性較好，強(qiáng)度和剛度能滿足要求。新舊模具比較見圖3。側(cè)向擋塊齒槽的新型模具原理與剪力齒槽相同。

圖3 新舊剪力齒槽定型鋼模板對(duì)比

2.3 梁端槽口模具改進(jìn)

梁端槽口原模具采用∠5號(hào)角鋼與鋼板焊接而成，由于梁端預(yù)留槽口尺寸為:長(zhǎng)×寬=12 cm×5 cm，加工時(shí)用7 cm寬的鋼板與∠5號(hào)角鋼的翼板焊接而成，較寬部位安裝在下部。該模具未作特別的加筋措施，只在個(gè)別位置用短鋼筋將角鋼與箱梁端模點(diǎn)焊加固。缺點(diǎn)是材質(zhì)軟易變形，壽命短。

針對(duì)原模具存在的問(wèn)題，新型梁端槽口模具采用t=6 mm鋼板利用機(jī)床機(jī)械沖軋而成，并在模具的兩個(gè)側(cè)面沿箱梁寬度方向，每隔50 cm設(shè)置一道三角形加筋板。新型梁端槽口模具具有強(qiáng)度、剛度較好，變形小，塑形效果好等優(yōu)點(diǎn)。新舊模具比較見圖4。

圖4 梁端預(yù)留槽口新舊模具對(duì)比

2.4 提漿整平機(jī)的改進(jìn)

原來(lái)梁面混凝土收面時(shí)主要采用整平機(jī)整平一次后，人工二次抹面。由于模具變形、整平機(jī)未加調(diào)節(jié)刮板、人工二次抹面等問(wèn)題直接影響了提漿整平機(jī)的整平效果，平整度很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求;新研發(fā)的提漿整平機(jī)，增加了調(diào)節(jié)刮板，可實(shí)現(xiàn)不同高程的提漿整平作業(yè)。由于梁面構(gòu)造其他模具的剛度較好，提漿整平時(shí)可實(shí)現(xiàn)一次連續(xù)整平，無(wú)需人工二次抹面，提漿整平機(jī)整平過(guò)程均勻、連續(xù)，效果較好，平整度易于控制。新型整平機(jī)及提漿、整平過(guò)程見圖5。

圖5 新型提漿整平機(jī)及提漿整平過(guò)程

3 施工工藝

3.1 施工方法

梁面一次成型施工工藝流程見圖6。梁面灌注混凝土前應(yīng)根據(jù)六面坡、剪力齒槽及側(cè)向擋塊等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸，采用厚度為6 mm的鋼板按照設(shè)計(jì)幾何尺寸用機(jī)床沖軋而成，在梁面防裂鋼筋網(wǎng)片安裝就位之后，利用掛線和尺量的方法對(duì)側(cè)面坡、剪力齒槽等模具進(jìn)行定位，位置確定好了以后，利用水準(zhǔn)儀對(duì)側(cè)面坡、剪力齒槽等模具頂面的高度進(jìn)行超平，使每個(gè)位置的上口高度均與設(shè)計(jì)高度一致，最后，利用短鋼筋頭將側(cè)面坡、剪力齒槽等模具固定在防撞墻鋼筋上或箱梁頂板鋼筋網(wǎng)上。

圖6 梁面一次成型施工工藝流程圖

六面坡模具安裝時(shí)應(yīng)用精密水準(zhǔn)儀對(duì)其頂面高程進(jìn)行復(fù)核，確保其頂面高程與梁面設(shè)計(jì)頂面高程保持一致，待混凝土澆筑至梁面時(shí)應(yīng)再次復(fù)核頂面高程，確認(rèn)與梁面設(shè)計(jì)頂面高程一致的情況下方能開始提漿機(jī)提漿、整平作業(yè)。

要實(shí)現(xiàn)梁面連續(xù)高效的提漿、整平作業(yè)，箱梁澆筑混凝土前，提前安裝好提漿整平機(jī)的運(yùn)行軌道是必須的。提漿整平機(jī)軌道安裝在箱梁外側(cè)模板翼緣板上，提漿整平時(shí)主要通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在下部的刮板實(shí)現(xiàn)不同高程的梁面整平作業(yè)。

針對(duì)提漿、一次整平、抹面機(jī)，用厚度為6 mm的鋼板在機(jī)床上沖軋成型，然后利用可調(diào)節(jié)螺栓固定在提漿整平機(jī)后面，抹面機(jī)的底面與提漿整平機(jī)的刮板底面要保持一致水平，抹面機(jī)因提漿整平機(jī)的振動(dòng)而連帶振動(dòng)，使得抹面效果光滑且平整。提漿整平機(jī)使用時(shí)，只需調(diào)整提漿整平機(jī)的刮板高度即可實(shí)現(xiàn)不同高程的提漿整平作業(yè)，在這里值得注意的是，在使用機(jī)械抹面前要對(duì)提漿整平機(jī)行走軌道進(jìn)行精密超平，在使用時(shí)要對(duì)提漿整平機(jī)兩側(cè)的刮板底面高度進(jìn)行抄平，確保梁面的高度和加高平臺(tái)的平整度能滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于防護(hù)墻與豎墻之間、豎墻與豎墻之間及加高平臺(tái)根部等死角部位，需進(jìn)行人工輔助抹面，人工抹面通過(guò)搭設(shè)抹面樣架實(shí)現(xiàn)，抹面時(shí)需注意各種排水坡度的控制。

3.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

箱梁梁面一次成型不僅僅是模具和設(shè)備就可解決的，這里重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)幾個(gè)質(zhì)量控制要點(diǎn):①模具的材質(zhì)必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，在使用過(guò)程中無(wú)較大變形;②模具的安裝必須牢固可靠，不會(huì)因施工過(guò)程中人員走動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)而發(fā)生位移;③模具、提漿整平機(jī)的頂高程必須進(jìn)行精密抄平，確保設(shè)計(jì)體形;④混凝土坍落度必須進(jìn)行良好的控制，避免過(guò)大或過(guò)小，進(jìn)而影響坡面及齒槽成型;⑤梁面加高平臺(tái)防裂鋼筋網(wǎng)必須嚴(yán)格控制保護(hù)層厚度，避免梁面露筋等質(zhì)量缺陷;⑥梁面混凝土灌注完成，提漿整平作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)注意保養(yǎng)，必須待梁面六面坡等結(jié)構(gòu)具備足夠強(qiáng)度后，再拆除模具。

4 效果比較

側(cè)面坡原模具由于采用薄鋼板人工焊接，材質(zhì)較軟，剛度不能完全滿足要求，在梁面混凝土提漿整平過(guò)程中容易發(fā)生變形，不能充分振搗，容易產(chǎn)生氣泡，且模板周轉(zhuǎn)次數(shù)少，壽命短;新型側(cè)面坡模具采用厚鋼板沖軋成型，材質(zhì)較好，剛度能滿足要求，在使用過(guò)程中變形較少，模具下混凝土等充分振搗，氣泡較少，且周轉(zhuǎn)次數(shù)多，壽命長(zhǎng)，塑形效果好，轉(zhuǎn)角面光滑易脫模。

剪力齒槽原模具由于其與混凝土接觸面不光滑、有死角，再加上齒槽中間的混凝土振搗不充分、不密實(shí)，導(dǎo)致強(qiáng)度低而容易破碎，成型效果較差;新型模具采用6 mm厚鋼板用機(jī)床沖軋成型，且模板面積小并避免了死角現(xiàn)象，模具涂刷脫模劑后，利于混凝土振搗時(shí)的排氣和流動(dòng)，轉(zhuǎn)角部位混凝土不易缺棱掉角，從而保證了混凝土的良好成型和強(qiáng)度。

梁端槽口原模具由于采用普通角鋼，使用過(guò)程角鋼翼板容易發(fā)生彎曲變形，拆模后混凝土美觀效果差;新型梁端槽口模板采用6 mm厚鋼板用機(jī)床沖軋成型并增焊了加勁肋板，混凝土振搗及模板周轉(zhuǎn)使用過(guò)程中變形問(wèn)題能較好地得到控制。

新的提漿整平機(jī)通過(guò)設(shè)置在外側(cè)模板上的運(yùn)行軌道實(shí)現(xiàn)連續(xù)提漿、整平抹面作業(yè)，梁面加高平臺(tái)平整度易于控制，效果較好。模具、提漿機(jī)改進(jìn)前、后，梁面加高平臺(tái)平整度效果檢測(cè)對(duì)比見表3。

表3 采用改進(jìn)模具和機(jī)械抹面組合前、組合后的梁面平整度檢測(cè)數(shù)值

從表3中可以看出，通過(guò)新型模具研發(fā)與提漿整平機(jī)設(shè)備的組合，梁面結(jié)構(gòu)成型良好，梁面平整度能滿足3 mm/4 m和2 mm/1 m的設(shè)計(jì)要求。因此在梁面構(gòu)造一次成型技術(shù)中應(yīng)采用新型模具，以及梁面構(gòu)造模具與抹面機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化組合。

5 結(jié)語(yǔ)

六面坡等梁面構(gòu)造成型效果的好壞、梁面平整度的控制將直接影響到后期梁面二次打磨和修補(bǔ)工作量，直接關(guān)系到二次修補(bǔ)和打磨的經(jīng)濟(jì)效益。且對(duì)鐵路建成后的安全性和舒適性影響較大。自主研發(fā)的適應(yīng)CRTSⅡ型板梁面構(gòu)造一次成型設(shè)備，具有質(zhì)量控制好、施工效率高的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在新建鐵路全線推廣使用，取得了良好的效果。

[1]金雁鵬.京津城際鐵路無(wú)砟軌道板的制造[J].鐵道建筑，2008(增):35-38.

[2]齊麗娟.京津城際鐵路無(wú)砟軌道板生產(chǎn)質(zhì)量控制[J].鐵道建設(shè)，2008(增):41-44.