陳兆榮

上海建工材料工程有限公司 上海 200086

1 研究背景

隨著建筑工業(yè)化的不斷推進和發(fā)展，市政基礎設施建筑工業(yè)化也得到很好的推廣和應用，并帶動軌道交通箱梁預制技術(shù)走向成熟，逐漸趨向標準化發(fā)展。所謂節(jié)段梁是指為保證施工方便和施工整體質(zhì)量，將工程中整跨梁劃分成若干節(jié)段制作，通過預留孔道以及剪力鍵的設計，將鋼絞線橫穿整跨梁后采用后張法將節(jié)段梁連成一個整體并施加預應力。

目前節(jié)段梁的生產(chǎn)工藝主要為短線法，生產(chǎn)線可分成2大部分：可滑動臺座和節(jié)段梁鋼模。采用短線法施工工藝對模具、臺座、定位等工序的精度要求很高，作業(yè)連貫性差，且模具和構(gòu)件周轉(zhuǎn)不方便，工期長、效率低，容易出現(xiàn)窩工。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，研究提出一種新型節(jié)段梁預制工藝——同向流水組織長線法。

2 同向流水組織長線法節(jié)段梁預制裝備與工藝介紹

2.1 同向流水組織長線法節(jié)段梁預制裝備

上海地區(qū)城市建筑密集，軌道交通發(fā)達，通常包括地面和地下部分，地下部分多采用盾構(gòu)隧道管片拼裝，地上則為高架軌道，一般為30～45 m跨不等。同向流水組織長線法生產(chǎn)線布局主要包括2大部分：長線臺底座和節(jié)段梁鋼模。以35 m跨軌道梁來說，一條生產(chǎn)線一般有3個端模，2個內(nèi)芯模，2套側(cè)模。模板的各個組件連接關系如下：側(cè)模通過滑動系統(tǒng)固定在臺座兩側(cè)的軌道上，側(cè)模和底模臺座之間通過拉桿連接，側(cè)模通過螺旋支撐固定在移模小車上；內(nèi)模固定在可滑移門架上，端模包括固定端模和活動端模，在固定端模上設有端模護欄和工作平臺，側(cè)模的頂端部依次設有擋模板和步行板，在步行板上設有側(cè)模護欄；內(nèi)芯模包括內(nèi)模支架、撐桿、頂模、上動模和下動模，上動模、下動模分別通過撐桿與內(nèi)模支架相連（圖1）。

2.2 同向流水組織長線法制作節(jié)段梁工藝

同向流水組織長線法制作節(jié)段梁工藝的主要操作流程與制作其他類型的梁體在內(nèi)容上基本相似（圖2），最主要的特征在于生產(chǎn)跨梁的順序上。

圖1 節(jié)段梁模具構(gòu)造

圖2 節(jié)段梁施工主要操作流程

所謂同向流水組織長線法生產(chǎn)工藝，是指在一條長線臺上同一方向逐一制作節(jié)段梁，施工中最先澆筑的梁體滿足強度要求時，吊離生產(chǎn)線，并從生產(chǎn)線起始位置處開始第2跨梁的制作，利用另一套模具繼續(xù)完成第1跨梁剩余節(jié)段梁的制作，如此可實現(xiàn)一條生產(chǎn)線同時、同向進行兩跨梁的生產(chǎn)制作，形成流水組織[1-4]。詳細生產(chǎn)過程和步驟如下：

1）將3個端模、2個內(nèi)模、2套側(cè)模和1個底模組成一條生產(chǎn)線，底模兩側(cè)布設有軌道，將3個端模分別放置在生產(chǎn)線的右端，中部和左端，右端的端模和中部的端模之間放置一套側(cè)模和一個內(nèi)模，完成第1套生產(chǎn)模具的合模（圖3），開始生產(chǎn)第1跨第1片梁。

2）采用混凝土自底模開始第1跨梁中第1片梁的澆筑，待底模混凝土澆筑完畢后，再進行一側(cè)腹板混凝土澆筑，然后再進行另一側(cè)腹板混凝土澆筑，最后進行梁體頂板和翼緣板混凝土澆筑，完成第1跨梁中第1片梁的澆筑（圖4）。

圖3 第1跨第1片梁合模完成

圖4 第1跨第1片梁澆筑完成

3）將中部的端模和與之相配合的內(nèi)模沿著軌道向左水平移動，直至內(nèi)模的右端面與第1跨梁中第1片梁的左側(cè)相平齊，然后按照步驟2依次進行第1跨梁中第2片梁、第3片梁的澆筑（圖5～圖7）。

圖5 第1跨第2片梁合模完成

圖6 第1跨第2片梁澆筑完成

圖7 第1跨第3、4…片梁澆筑完成

4）當完成第1跨梁中第4片梁的澆筑時，開始組裝第2套生產(chǎn)模具，將中部的端模、另一套側(cè)模和左端的端模按照步驟1將第2套生產(chǎn)模具合模，在第2套生產(chǎn)模具中繼續(xù)進行第1跨梁中第4片梁至第n片梁的澆筑，同時，將第1跨梁中強度滿足起吊要求的梁體吊離生產(chǎn)線，將第1套生產(chǎn)模具合模完，在第1套生產(chǎn)模具中按照步驟2開始第2跨梁中第1片梁的澆筑（圖8、圖9）。

圖8 移走第1跨第1、2片梁

圖9 第2跨第1片梁合模就位

5）依次將第1跨梁中強度滿足起吊要求的梁體吊離生產(chǎn)線，右套模具端模和與之相配合的內(nèi)模沿著軌道向左水平移動，完成第2跨梁中第2片梁、第3片梁的澆筑，當至少完成第2跨梁中第3片梁的澆筑時，將第2跨梁中強度滿足起吊要求的梁體吊離生產(chǎn)線，此時第1跨梁中梁體也在生產(chǎn)中，直至完成該跨梁榀制作。然后開始第3跨梁的澆筑并同時繼續(xù)第2跨梁的澆筑，并依此循環(huán)完成第3跨梁至生產(chǎn)結(jié)束（圖10）。

圖10 移走第3片梁，準備澆筑第2片梁

按照上述順序反復循環(huán)進行密貼澆搗生產(chǎn)，長線法生產(chǎn)的優(yōu)點除可密貼澆搗、使剪力鍵位置準確而便于現(xiàn)場拼裝外，從工藝上也便于生產(chǎn)大跨度梁，一條生產(chǎn)線可同時制作多榀節(jié)段梁，生產(chǎn)效率較高。

3 同向流水組織長線法節(jié)段梁預制關鍵技術(shù)

3.1 主要工序施工技術(shù)措施

生產(chǎn)節(jié)段梁主要有3項工序，即鋼筋工程、模板工程、混凝土工程，可分別由相應的技術(shù)措施保證整體的施工質(zhì)量[5-8]。

3.1.1 鋼筋工程

鋼筋籠制作應在可遮蔽空間開展，一般鋼筋籠制作工藝流程如下：鋼筋籠主筋放置→環(huán)箍放置→胎模上卡安裝→主筋綁扎→主筋和環(huán)箍綁扎→波紋管安裝→鋼筋籠成型。

鋼筋半成品加工利用鋼筋設備進行切斷、對焊、成型，由鋼筋車間運輸?shù)焦?jié)段梁預制場地后綁扎焊接成型。鋼筋制作按鋼筋配料單成型，加工中應嚴格控制尺寸，個別超差不應大于允許偏差的1.5倍，彎曲成型鋼筋加工應嚴格控制彎曲直徑，鋼筋彎曲工藝由意大利進口數(shù)控彎曲機進行操作。對彎曲成型后的鋼筋，要求施工人員堆放整齊，安放標識標牌，成型鋼筋嚴格按照相同類型統(tǒng)一堆放。加工鋼筋的偏差不得超過表1的規(guī)定。

表1 加工鋼筋的允許偏差

此外，鋼筋骨架的成型必須嚴格按鋼筋配料單注明尺寸進行，綁扎或焊接的鋼筋網(wǎng)和鋼筋骨架不得有變形、松脫和漏焊，焊接時注意保護用于穿預應力筋的波紋管，當鋼筋變動有可能影響構(gòu)件質(zhì)量問題時必須取得技術(shù)部門或工程設計人員的意見，嚴格控制最外層鋼筋凈保護層，應在鋼筋和模板之間設置保護層墊塊，做好隱蔽工程驗收工作。鋼筋骨架安裝質(zhì)量不得超過相關標準。

鋼筋籠起吊時在鋼筋籠內(nèi)穿入長1.5 m的粗鋼筋作分配梁，吊點間距縱向不大于1.5 m，不得將吊鉤直接掛在鋼筋上，以免鋼筋變形造成脫鉤，入模時吊車應緩慢移動，保證鋼筋籠移動穩(wěn)定，對位精確。

3.1.2 模板工程

模板工程為該工藝控制生產(chǎn)質(zhì)量的另一關鍵技術(shù)點。首先從模具的設計上來說，由于節(jié)段梁體型龐大導致節(jié)段梁模具自重較大，安裝模具時只靠起重機起吊進行移動定位操作很不便利，因此模具設計了可方便移動的滾輪和軌道，為了使模具各個板塊緊密貼實，除依靠螺栓的錨固力量外，還在模具上設有支撐螺桿。實際施工操作中應十分注意安裝模具和拆除模具時的順序問題：

1）安裝模具：底模兩側(cè)布設有軌道，側(cè)模借助滾輪可在軌道上移動至拼模位置，借助螺旋撐桿向底?？拷?，側(cè)模采用螺旋支撐進行側(cè)向支撐，通過拉桿加固側(cè)模與底模，使側(cè)模與底模緊密貼合不發(fā)生側(cè)向移動；內(nèi)模放置在內(nèi)模支架上，在內(nèi)模門架下方設有滾輪，使內(nèi)模架立在底模兩側(cè)的軌道上，移動進入內(nèi)模模具體系中心，最后合上端模，端模通過螺栓與側(cè)模緊密貼合。

2）拆除模具：首先拆除側(cè)模，在松動支撐螺桿后，翻開鋼側(cè)模，退出內(nèi)芯模應在松動上下、橫向支撐螺桿后，拉松翻轉(zhuǎn)封閉塊、再松開兩側(cè)模塊。四周模塊全部松動后，牽動小車將內(nèi)模徐徐退出梁體。拆除端模，將端模清理干凈后移到下一節(jié)端模的位置。拆除后的模具應清理保養(yǎng)，應特別注意對模具的拼縫、接口、凹槽等部位進行仔細刷清，各種鉸鏈必要時加涂潤滑油。清理好的模具即均勻涂刷材質(zhì)為親水性的脫模劑。

3.1.3 混凝土工程

拌制混凝土時，必須嚴格按試驗室簽發(fā)的混凝土配合比單及其指定的材料進行，不得隨意更改，如遇特殊情況，必須及時通知試驗室調(diào)整?；炷恋母鹘M成材料按質(zhì)量計，計量偏差不得超過下列規(guī)定：水、水泥、外加劑允許偏差2%，粗、細骨料允許偏差3%。

從各種材料全部裝入攪拌機至出料的攪拌時間不少于120 s，使用攪拌機時，應注意檢測前2～3次混凝土拌和物的可使用性。如有不符合要求時，應立即通知試驗室分析處理，直至拌和物符合使用要求后，方可繼續(xù)生產(chǎn)。混凝土應根據(jù)季節(jié)、天氣情況并參照相關標準調(diào)整拌和方法和要求。

節(jié)段梁的混凝土采用了一次連續(xù)澆搗成型工藝，混凝土振動采用附著式和插入式振動工藝，底板主要采用附著式振動，肋和面板采用高頻插入式振動器振動工藝。混凝土的施工順序：澆搗箱梁節(jié)段底板及腹板底部→澆搗箱梁節(jié)段腹板→澆搗箱梁節(jié)段頂板（圖11）。澆搗過程中，嚴禁在混凝土中隨意加水。

圖11 混凝土澆筑順序

混凝土澆搗時不得漏振，避免振動棒碰撞模板，振搗插入點間隔半徑不大于25 cm。每層混凝土都必須振動密實，如因故需間斷時，間斷時間應小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間，應經(jīng)常注意觀察模板、支架、鋼筋骨架、預埋件等情況，試驗室按要求制作同條件混凝土試塊。節(jié)段梁早期采用蒸汽養(yǎng)護。蒸養(yǎng)可在原生產(chǎn)模位上進行，采用表面遮蓋油布作蒸養(yǎng)罩，內(nèi)通蒸汽的簡易方法進行。

3.2 施工技術(shù)管理措施

針對上述節(jié)段梁施工特點，在實際工程中可采用如下對策進行施工質(zhì)量、管理的控制。

3.2.1 建立專人專項負責制度

對于產(chǎn)品質(zhì)量，應派專職人員實施全過程質(zhì)量監(jiān)督，從生產(chǎn)的原材料入手，所有原材料必須有質(zhì)量保證書，并且經(jīng)本工程的相關檢測機構(gòu)試驗合格、監(jiān)理工程師審查通過后方能投入實際施工中。專職人員應協(xié)助和監(jiān)督中心試驗室的試驗人員進行混凝土試塊的制作并進行測試，對于出廠構(gòu)件進行檢查驗收，所有構(gòu)件必須經(jīng)檢驗工檢驗合格并蓋上合格章后方可出廠。

3.2.2 采用先進的生產(chǎn)工藝

節(jié)段梁預制施工前應結(jié)合工程選擇合適的施工方案，節(jié)段梁有長線和短線2種生產(chǎn)方式，結(jié)合本工程箱梁預應力鋼筋位置分布復雜等特點，宜選用長線法進行生產(chǎn)。節(jié)段梁預制施工關鍵工序包括鋼筋加工成型、模板、混凝土這3大板塊。鋼筋采用先進的數(shù)控彎曲機進行加工，鋼筋籠的成型采用胎架制作，確保了鋼筋籠整體質(zhì)量和細部精度，采用鋼筋籠整體吊裝入位工藝，合理設置吊點；節(jié)段梁外模、內(nèi)模均采用高精度定型鋼模板，模板在拼裝前應進行精度復核和變形檢測，然后充分打磨除銹、涂抹脫模劑；采用高強混凝土，優(yōu)化配合比，采用泵車泵送混凝土進行節(jié)段梁澆筑，節(jié)段梁早期采用蒸汽養(yǎng)護。

4 結(jié)語

該工藝在上海軌道交通5號線南延伸段節(jié)段梁的生產(chǎn)中應用并且獲得了非常好的效果。梁與梁結(jié)合部位剪力鍵可準確緊密貼合，梁拼接縫較小，外觀質(zhì)量比較統(tǒng)一（圖12），得到建設單位的一致好評。

圖12 工程應用效果

目前大部分交通工程箱梁跨度大、結(jié)構(gòu)復雜，對節(jié)段梁的精度等提出了較高要求，采用同向流水組織長線法預制工藝可有效解決上述問題，2個跨梁在同一條生產(chǎn)線上同時進行梁體的澆筑，一個跨梁可在一條生產(chǎn)線上進行，可有效保證梁的連續(xù)性，確保預留的張拉孔道的位置不發(fā)生錯開，解決了剪力鍵對不上等問題。該工藝方法還可實現(xiàn)多點施工，提高了生產(chǎn)效率和資源設備的利用率。此外，對施工工序進行分解，通過有效的技術(shù)措施嚴格控制鋼筋、模板、混凝土主要分項工序的質(zhì)量，較好地保證了節(jié)段梁整體的施工質(zhì)量。