城际轨道交通U型梁预制施工技术措施

2015-08-25昝存山中铁二十四局集团有限公司上海200071

中国科技纵横 2015年12期

昝存山（中铁二十四局集团有限公司，上海 200071）

城际轨道交通U型梁预制施工技术措施

昝存山
（中铁二十四局集团有限公司，上海 200071）

城际轨道交通高架线以其运行节能、工程经济的优点成为城市快轨交通高架线建设的首选形势。除满足其功能要求外，高架桥结构也是城市的重要建筑，是城市环境的重要组成部分。针对U型梁的施工预制特点，结合青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程U型梁施工实践，详细阐述了U型梁施工技术措施，介绍了高性能砼配比原则，原材料选择，混凝土灌注施工；防U型梁体开裂各方面技术措施，预应力张拉设备及材料要求，张拉施工顺序和注意事项；钢筋加工、骨架绑扎吊装、钢筋骨架保护层控制及钢筋防锈技术措施；模板外模、内模、底模设计及安装要求，模板特殊部位清理施工；压浆所用材料、浆液要求，压力要求等施工技术措施。

城际轨道 U型梁预制技术措施

1　工程概况

线路起点为崂山区苗岭路和深圳路交叉口，终点为即墨是大桥盐场，全长58.44Km，项目投资约176.08亿元。全线以高架敷设为主，预制U型梁3200片；地下段5.11Km，山岭隧道三座计5.816Km；全线设计车站22座，其中地下站4座，高架车站18座；设置车辆段和综合车辆基地各1处。设置2处U型梁场进行预制，2号梁场占地约300亩，承担U梁约1400片的预制任务。梁体跨径分为25米、26米、28米、30米四种类型；梁场分为制梁区、存梁区、钢筋加工区、装车区、拌合区、生活区、办公区等7个功能区，内设制梁台位24个，存梁台位285个，钢筋整体绑扎台位9个，HZS90拌合站2座。

2　工程特点

为提高施工效率，保证工程质量，本工程应用了一大批新技术、新材料和新工艺，技术难点多。工程桥梁设计寿命为100年。对桥梁轨道的平顺性、稳定性要求高；采用高性能混凝土，保证桥梁砼的耐久性。U梁截面大，刚度小，对施工机械的要求较高。断面图见下图1-2：

3　高性能混凝土

3.1配合比设计原则

根据原材料的性能指标及不同的环境温度设计多种配合比，并做夏、冬季相应施工条件下的试验，确定不同环境下最优配合比设计方案，以确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进行配制，并按高性能混凝土的施工技术进行施工，以提高混凝土的密实性和耐久性，在满足设计、施工要求的同时尽量降低水胶比和胶凝材料用量，防止表面收缩开裂。（2）所有混凝土的浇筑均应在初凝时间之前完成。（3）满足混凝土设计、施工要求的前提下，配制混凝土时尽量降低混凝土的早期弹性模量，避免早期弹性模量过大产生拉应力，造成混凝土开裂。

3.2原材料的选择

（1）原材料必须有供应商提供的出厂检验合格证书，并应按有关检验项目、批次规定，严格实施进场检验。（2）水泥采用强度等级不低于42.5级的低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥。（3）细骨料采用硬质洁净的天然砂，细度模数为2.6～3.0，含泥量＜2%，其余技术要求符合规范规定。（4）粗骨料为坚硬耐久的碎石，压碎指标＜10%。（5）混凝土外加剂采用符合规定的产品，经检验合格后方可使用。外加剂掺量由试验确定，严禁使用掺入氯盐类外加剂。采用高效减水剂，其性能与所用水泥具有良好的适应性。（6）混凝土矿物活性掺合料（Ⅰ级粉煤灰、磨细矿粉）符合规范要求，Ⅰ级粉煤灰需水量比应＜100%，磨细矿粉比表面积＞350m2/kg。

3.3梁体混凝土灌注控制

（1）温度控制：混凝土正式灌注前进行模拟试浇筑和试养护及温度测控，并做具体的测温部位设计。在前三孔U梁灌注时根据不同位置埋设测温管，详细记录测温数据，总结出温度变化及强度发展规律，以对浇筑工艺、养护方法与工序进行最终验证和确定，并给出施工过程中温度参数的合理控制值。（2）混凝土拌合：1）混凝土的拌合采用配有4个砂石料斗、五个胶凝材料罐的全自动计量强制式砼搅拌站进行。2）各种计量装置经法定计量部门定期鉴定，并在每次开盘前应进行校核。原材料称量的允许偏差：细、粗集料为±2%；其它为± 1%（均以质量计）。3）混凝土的拌合时间：2～3min。（3）混凝土输送：1）U梁预制高性能砼采用泵送布料机布料。泵送砼连续进行，输送时间间隔＜45min，坍落度损失＜10%。2）当混凝土坍落度较低时，严禁在料斗内加水搅拌。3）输送泵接料斗格网上不得堆满砼，要控制供料流量，及时清除超径的骨料及异物。4）冬季施工时宜用保温材料包扎输送管防止混凝土受冻。5）夏季高温施工时采用湿水材料覆盖输送管，防止温度过高造成混凝土坍落度损失过大影响施工，造成混凝土堵管。（4）混凝土浇筑：1）混凝土拌合物入模前进行含气量测试，并控制在2-4%。2）混凝土的入模温度为5-30℃，气温较高时采用冷水拌合混凝土，入模温度符合要求。模板的温度为5-35℃，气温较高时采用冷水喷洒模板，并采取遮阳措施。3）梁体施工时尽量减少暴露的工作面，每段浇筑完成后立即抹平进入养护程序。4）每次浇筑混凝土采取两台输送泵同时进行，保证混凝土在初凝时间之前浇筑完成。5）混凝土的浇筑应选择在一天中气温适宜时进行，并连续进行，一次浇筑完毕。6）混凝土的浇筑顺序严格按照设计要求进行，预制U梁腹板采取斜向分段、水平分层、对称连续浇注的方式进行。见下图3-4：

浇注顺序：底板混凝土→腹板混凝土→翼板混凝土，首先从底板依次灌注①②③区域，底板混凝土采用一次性封底，再分层灌注腹板②区域内的混凝土，每层厚度控制在30cm左右，最后浇注翼板③区域内的混凝土。

浇筑底板混凝土后，静置2-4个小时（根据混凝土的凝固情况确定）待底板混凝土能基本托住腹部混凝土时，再逐层浇筑腹板混凝土，最后浇筑翼板混凝土。（5）混凝土振捣：混凝土灌注后，立即进行规范捣实，使之形成密实、均匀的整体。混凝土的密实采用高频插入式振捣棒振捣和附着式振动器联合振动的方式进行。混凝土振捣采用统一控制，专人操作，统一指挥，严格控制振动时间及振动顺序。

4　梁体早期防开裂技术措施

预应力张拉应及时进行，并将预应力张拉阶段分为二阶段张拉，其中第一阶段的早期预张拉可以有效地控制混凝土早期开裂。混凝土强度达到设计初张拉要求时，拆除端模松开内模，进行初期张拉，以防止U梁发生干缩或温度裂纹，预应力筋张拉数量、张拉值、张拉力按设计要求进行。

4.1原材料的选用

按要求严格控制砂石料、水泥、粉煤灰、外加剂等材料的选材关，进料关，检验关，严禁使用不合格的材料或有疑问的材料。

4.2混凝土防开裂技术措施注意事项

（1）U梁混凝土灌注前进行模型试浇筑和试养护及温度测控，以对浇筑工艺、养护方法与工序进行最终验证和确定。（2）混凝土拌合物严格按技术要求进行拌合外，应严格按规定进行拌合物的坍落度、扩展度、含气量、泌水率检验，控制在规定的技术指标范围内，以保证混凝土质量的连续稳定。（3）混凝土的入模温度＜30℃。新旧混凝土温差＜20℃，混凝土喷涂的养护剂与混凝土表面温度差＜15℃。混凝土入模后30min最大温升＜20℃，内部最高温度＜55℃。（4）对与混凝土接触的模板、钢筋、钢法兰盘及其它表面在混凝土浇筑前采取先围护覆盖保温措施，使其温度控制在5～30℃范围内。夏季时在覆盖物上喷洒施工用水，使其温度冷却至30℃以下。（5）混凝土浇筑完成后，混凝土表面采取边收浆边喷雾边覆盖湿水养护棉或覆盖一层养护薄膜的防开裂养护。在拆模前洒水养护采用自动喷水系统进行，养护不间断，洒水时间间隔根据气温确定，在拆模以前保持表面连续湿润。（6）对混凝土内部温度、养护温度及环境温度进行全过程监控。当温度＞48℃时，立即采取冷降温措施，防止混凝土内部温度＞55℃。（7）模板拆除时，为防止内外温差过大造成混凝土开裂，事先对混凝土表面温度与环境温度进行测试，当混凝土表面温度与环境温度之差＜15℃时，方可拆除模板。拆模后继续覆盖洒水养护。（8）预应力筋的张拉四台千斤顶双向左右对称上下均衡先中间后两边均衡张拉的顺序进行张拉，以保证整个张拉端面受力均衡，防止U梁受力不均衡造成开裂。（9）专人负责温度及养护情况的检测和监控。发现问题，及时采取措施。

5　预应力控制

预施应力按初终张拉二个阶段进行，具体按设计要求进行操作。

（1）千斤顶有效期不得超过一个月，油压表不得超过一周。张拉千斤顶的校正系数不得大于1.05，油压表的精度不得低于1.0级。（2）预应力锚具、夹具和联结器进场后，应按批次和数量进行外形外观和锚具组装件静力抽样检验，并符合设计规范要求。（3）U梁试生产期间，应对U梁进行各种预应力瞬时损失测试，确定预应力损失值，必要时设计方应调整张拉控制应力。（4）初张拉时，模板应松开，不应对梁体压缩造成影响。混凝土强度需达到张拉设计要求，张拉数量及张拉力值应符合设计要求。预应力束张拉前，应清除管道内的杂物及积水。（5）终张拉应在混凝土强度及弹性模量达到设计值且龄期不少于规定养护期后进行。（6）采用两端两侧同步张拉，并符合设计张拉顺序。预施力过程中应分级张拉，张拉两端保持联系，保证两端预施应力同步，两端的伸长值基本一致。（7）张拉期间应避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋，防止出现锈蚀现象。（8）计算的伸长值与实测伸长值相差不应＞±6%。实测上拱值不宜大于1.05倍设计计算值。（9）每孔断丝及滑丝数量不应超过预应力钢丝总数的0.5%，并不应处于梁的同一侧，且一束内断丝不得超过一丝。

6　钢筋施工技术措施

6.1钢筋加工技术措施

（1）钢筋调直：采用单控冷拉工艺时，应严格执行规范要求，准确控制钢筋伸长值，I级钢筋冷拉伸长率≤2%。调直后钢筋外表不得有裂纹、擦伤、缩颈及重皮现象，调直后的钢筋其抗拉强度、弯曲性能均满足设计要求。调直后的钢筋分类堆放整齐，不得再出现弯折现象。（2）钢筋连接：采用闪光对焊施工对接，接头处不得有横向裂纹；电极接触处不得有烧伤现象；焊接接头处弯折角不得大于规范要求；钢筋轴线的偏移不得大于钢筋直径的0.1倍且＜2mm。（3）钢筋切断：切断机下料，下料槽钢切口处设立挡板，固定于台架上控制下料长度。下料尺寸准确，受力钢筋允许误差±10mm；弯起位置误差为±20mm；箍筋内边距离尺寸误差为±3mm；钢筋不得有马蹄形切口、重皮、油污或弯起现象；下料好的钢筋应分类堆方整齐。（4）钢筋弯曲：钢筋弯制严格按操作平台大样图控制成型质量。钢筋弯钩严格按相关标准执行，成型钢筋外观无污染，无翘曲不平现象并分类堆放整齐。（5）预应力管道定位网制作：采用专用模具加工。加工成型定位网分类堆码，防止错误使用。加工时要确保焊接质量。

6.2钢筋骨架绑扎技术措施

梁体钢筋在自制绑扎台座上整体绑扎成型。采用特制钢骨架及开口角钢控制钢筋绑扎尺寸。钢筋骨架绑扎成型后，做好吊移前的准备。如图5所示：

6.3钢筋骨架吊装就位技术措施

钢筋骨架在钢筋绑扎台座上绑扎成型后，全面检查钢筋的尺寸和垫块的绑扎情况，满足要求后，将钢筋骨架整体吊到生产台座上。U梁钢筋骨架吊装采用专用吊架作为扁担梁，通过两台20T龙门吊进行整体吊装完成，U梁钢筋骨架的吊装工作应严格控制吊装过程中钢筋骨架的变形量。

6.4钢筋骨架保护层厚度控制技术措施

根据U梁设计图纸对钢筋保护层的要求设计加工不同型号与梁体同标号的碎石砼垫块，垫块加工尺寸满足误差要求，对每批进场垫块由试验室负责进行检查，重点检查垫块强度。所用垫块按技术交底安放，注意垫块安装间距控制。垫块呈梅花型布置，加强受力效果。所有垫块必须安装在U梁钢筋骨架最外层箍筋上，充分保证钢筋骨架刚度。混凝土灌注时以U梁两侧外模为支点搭建操作人员走行板。避免施工人员直接站在钢筋骨架上造成钢筋局部塌陷。

6.5钢筋防锈技术措施

钢材进场时，修建专用平台，平台周围设排水沟。平台表面采用防水材料处理，平台呈排水坡状。堆放钢材用防雨盖布遮盖。钢筋加工及绑扎区搭建防雨棚，加梁场设排水设施。成品料及骨架半成品采用专用台架架空，防止地面返潮锈蚀钢筋。

7　模板设计及安装

7.1外模设计及安装要求

外模由外模板、骨架、旋转铰、外模高度调节装置、底部连接螺栓等组成。外模分节制造，运到工地试拼合格后再联接成整体。单侧外模按照整体安装、整体脱模的方式设计和制作。经详细计算外模的强度、刚度和稳定性均满足要求。外模腹板处设置一层高频附着式振动器，距底模0.7m，横向间距为1.5m。振动器振动力先传向外侧板骨架，再由骨架传向外模板。外模与底模间设橡胶条以防漏浆。外模安装就位后，千斤顶顶升外模至设计高度，固定外模与底模的连接螺栓，上紧旋转铰。外模重量、混凝土重量、施工荷载由可调式撑杆传至地基。用机械式螺旋千斤顶或可调式撑杆实现精确定位。

7.2U梁全液压内模

内模在U梁模板体系中结构最复杂，是保证U梁质量的关键，而且在U梁循环作业中起着关键的作用，是主要的控制因素。为保证施工工期和施工质量，内模设计成全液压式分段整体内模。内模方案为：由液压缸驱动钢结构内模侧板转动动作，完成支模和脱模过程，配合手动螺旋丝杆调节定位。

内模安装见下图6：

内模的使用要求：（1）内模的防漏浆措施，在模板接合面上设海棉条，并在模型张开成形后与混凝土接触的接缝处粘贴宽胶带或粘贴塑料膜；也可采用在模板接合面上涂抹玻璃胶的方式防止漏浆。（2）混凝土灌注时，采取措施对油缸的伸缩部件进行保护。（3）蒸汽养护时，对电气与液压控制系统进行保护。（4）经常检查电气线路接触是否良好，杜绝虚接、短路现象发生。（5）经常检查液压系统是否正常，有否漏油、堵塞的发生，以免污染梁体。（6）内模使用完毕后，将模板接缝处的残余混凝土碴清除干净，进行检修，以便下次正常使用。

7.3端模设计及安装要求

端模由面板、支架及加强肋组成，附有梯架和吊环。面板光滑平整，接缝严密，确保模板在强烈振动下不漏浆。端模整体具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受灌梁过程中产生的各项荷载。端模与底模、外模、内模采用螺栓进行连接，可靠地保证底模、外模、内模的相对位置及在灌注混凝土时能有效地抑制整体内模的上浮。端模安装前，先检查板面是否平整光洁，有无凹凸变形及残余粘浆，端模管道孔眼是否清除干净。再依次将波纹管插入端模各自的孔眼，进行端模安装就位。使端模中线与底模中线重合，以端模中心为基准吊线检查，上好撑杆，安好铁楔，调节撑杆螺栓，调整端模到垂直位置，打紧纵向顶紧铁楔。端模安装完成后，再次逐根检查橡胶管是否处于设计位置。脱模时，先松开铁楔和联接螺栓，用吊车挂住端模，然后松开撑脚，再用吊车吊走移至下一台座。

7.4底模设计及安装要求

底模均由10mm厚的钢板和横梁I16的工字钢组合的骨架构成，作为U梁底面板。底模根据设计要求预留反拱。同时为满足梁体张拉后，荷载集中在台座两端的受力要求，底模在两端予以加强，保证其

……

……强度及刚度要求。钢底模和混凝土台座间设有橡胶条，同时为减少底模对梁底板的约束，底板分段并设橡胶接缝。钢模板具有足够的强度、刚度及稳定性。底模安装时，按技术要求组装。钢底模和混凝土台座接触良好、密实，确保钢底模在多次反复使用过程中不变形和不发生下沉现象。

7.5模板清理的特殊部位

每次使用前应对模板的平整度，挠度变形等几何尺寸进行检查，开焊变形问题及时处理。特别是模板对合部位干结的砼要及时清理和涂油，越积越厚将影响展开尺寸和模板的使用寿命。见下图7-8：

8　压浆技术控制措施

（1）预制梁终张拉完成后，在48h内进行管道真空压浆。压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃。（2）压浆用水泥强度等级不低于42.5级低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥，掺入的粉煤灰应符合相关规定；水胶比不超过0.34，且不得泌水，流动度应为30～50s，抗压强度不小于设计强度；压入管道的水泥浆应饱满密实，体积收缩率应小于1%。（3）管道压浆应采用真空压浆工艺，压浆泵应采用连续式；同一管道压浆应连续一次完成。出浆口应装有三通管，必须确认出浆浓度与进浆浓度一致时，方可封闭保压。浆体注满管道后，应在0.50～0.60MPa下持压2min；压浆最大压力不宜超过0.60MPa。（4）水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40min。（5）冬季压浆时应采取保温措施防止受冻。（6）压浆完毕后必须逐孔进行管道压浆密实性的检查，防止管道压浆出现不密实的现象。（7）认真做好管道压浆记录，重点记录管道真空度。管道真空压浆示意图，见下图9：