铁路装配式桥面工程的预制件施工技术研究*

王 腾

(中铁二十二局集团第二工程有限公司 北京 100041)

预制装配式桥梁施工于20世纪40年代由法国工程师弗莱西涅率先开始使用,随后在欧美国家的建筑行业中迅速推广普及,主要原理是使用预先制备完成的桥梁构件在施工线程进行拼装,进而组成完整的桥梁。预制装配式桥梁具有施工速度快、桥梁质量高、标准化程度高、施工污染少等优点,能够同时满足桥梁工程的经济效益、社会效益和环保效益要求。目前我国的预制装配式桥梁施工技术已经趋于成熟,广泛应用于市政桥梁、跨海大桥、城轨交通、铁路工程等多个领域,并以预制装配式桥梁施工方式为基础,不断完善设计规范、施工标准、验收要求、质量规程、管理条例等相关规范体系,使我国的预制装配式桥梁施工在快速发展的同时,能够保证建设质量。在铁路桥梁工程中,主要在3方面应用预制装配式桥梁技术,分别是桥梁上部结构、桥梁下部结构和桥面附属设施。其中桥梁上部结构和桥梁下部结构的建设经验较为丰富,已经能够实现全预制化建设,桥面附属设施包括防护墙、电缆槽底板、竖墙、遮板、栏杆和声屏障等构造,结构和形式较为复杂,是制约工程进度和提高建设效率的关键因素。所以对铁路装配式桥面工程的预制件施工技术展开研究具有重要的现实意义。

1 工程概况

新建江苏南沿江城际铁路项目NYJZQ-7标段,起讫里程为:DK165+114(跨京沪高速特大桥7号墩(不含))-DK199+356(跨疏港特大桥621 号墩(含)),正线全长34.24 km,按照双线350 km/h设计标准建设[1]。

本标段自跨越京沪高速公路特大桥7号墩(不含)开始、线路在新长铁路北侧,与新长铁路并行至DK168+052,上跨新长铁路,而后沿芙蓉大道北侧前行,跨过芙蓉大道与S340省道匝道后折向东南,避开河山湖,穿越稷山,跨过张家港,绕避新胜工业南区后折向东北,跨越东横河进入张家港市境内;跨越S338省道和疏港高速后再折向东边,跨越七圩港沿晨丰公路南侧并行,跨越北十一圩港和S19通锡高速,标尾截止至跨疏港高速公路特大桥621号墩,里程为DK199+356[2]。

标段主要工程数量包括桥梁34.135 km/2座,连续梁42联(含1联钢构连续梁);制、架预应力简支箱梁751孔;正线无砟道床铺设34.13铺轨公里[3]。

主要技术标准如表1所示。

表1 主要技术标准

2 预制构件施工流程与重要工艺

2.1 预制构件施工工艺流程

预制构件施工需要以TB10424-2018铁路混凝土工程施工质量验收标准、TB10752-2018高速铁路桥涵工程施工质量验收标准、Q/CR9207-2017铁路混凝土工程施工技术规程、Q/CR9603-2015高速铁路桥涵工程施工技术规程四项工程设计及施工规范为基础设计工艺流程。使用钢筋、金属预埋件、吊环、电器盒、水泥、砂子、石子、粉煤灰等原料,进行吊装、划线喷油、边模钢筋装配安装、埋件安装、浇筑振捣、拉毛、静停、构件养护、拆模等一系列预制构件加工工艺,经检查合格后完成工艺流程闭环[4]。

2.2 预制构件施工重要工艺

2.2.1 模板制备

保证预制件规格、尺寸的生产质量,首先需要提高预制件模板的制备质量,此工程采用高强度加厚塑钢模板,相比于普通塑钢模板,底板厚底增加1.5 mm、侧板厚度增加2 mm、加强棱间距缩小2 cm。并且采用预制孔洞的制作方式,极大程度提高模板的整体性。

高强度塑钢模板在浇筑前需要进行两个环节的预处理。第一个预处理工艺为模板的清洁打磨,用来提升模板内部的光滑程度,避免浇筑后的预制件构建出现孔洞、缺损、麻面等外观质量问题。具体清洁打磨工艺流程为28%盐酸浸泡、沥干盐酸、高压水枪冲洗、竹刀打磨、清水池漂洗、质量检验6个程序,若质量检验不合格,需要重复上述程序知道检验合格。需要注意的是,检验合格的模板需要开口向下,放置在整洁的车间内,避免模板遭受二次污染[5]。第二个预处理工艺为喷洒脱模剂,避免凝结后的混凝土预制件构件脱模困难,喷洒脱模剂需要对喷洒时间进行管控,通常情况下最佳喷洒时间为浇筑前50 min。

2.2.2 钢筋加工

施工单位应当单独设立钢筋加工区,包括钢筋原料检验、钢筋校直、钢筋表面清洁、钢筋打磨、钢筋加工、钢筋检验6个环节。钢筋加工需要注意以下事项:

(1)钢筋的检验环节包括原材料检验和钢筋骨架检验两部分,其中原材料检验可以采用抽检的方式,对钢筋原材料进行力学测试,并且需要着重检查钢筋原材料的出厂信息、质量证书和试验报告单,杜绝滥竽充数;钢筋骨架检验必须进行整体检验,不能使用抽检方式,主要检查钢筋骨架表面的伤痕以及焊接质量,焊缝长度应大于10 d。

(2)钢筋表面清洁工艺不仅需要清除钢筋表面的锈迹,还需要清除残留在钢筋表面的油渍、水泥浆等不易清洁的杂物,可以在不影响钢筋结构性能的前提下进行适度打磨。

(3)钢筋骨架制作完成后,安放在定型钢模中,钢筋与模板之间安装混凝土保护层垫块保证保护层厚度满足设计要求[6]。

2.2.3 混凝土施工

混凝土施工采用自动化流水线标准化作业设备。该设备由储料提升系统、布料振动系统以及流水线操作系统组成。施工用混凝土从罐车到浇筑成形全程采用自动化作业(传送、浇筑、振动),在提高混凝土浇筑效率的同时,预制构件的质量也得到了保证。并且施工过程中混凝土全程不落地,有利于改善施工环境,提升预制场整体施工形象[7]。

自动化流水线标准化作业设备具备同时兼容栏杆、遮板、盖板等不同种类预制构件生产的能力,且配备精准入模、自动计量等功能,在施工过程中可以有效减少混凝土浇筑时的损耗以及对施工环境的影响。

自动化流水线标准化作业设备配备1 套提升系统、1套下料系统、2套小构件流水线操作系统以及1套遮板闭式大循环流水线操作系统,每台班(工作8 h)可以实现的生产量为:桥梁遮板200块,桥梁栏杆400套,桥梁盖板1 000 m2,消耗混凝土方量约为205 m3。每台班生产的预制构件可以满足桥梁段400 双延米(约12孔32.6 m 简支箱梁)安装所需的工程量。

2.3 一体架设式方案

此工程选用的铁路装配式桥面工程的预制件施工方案为一体架设式方案。一体架设式方案分为竖墙不分离和竖墙分离两种类型,其中竖墙不分离具有整体性好、无需现场浇筑、经济性好的优点,但需要增加预制架设梁重量以及存梁提梁的高度;而竖墙分离具有整体性好、无需现场浇筑、经济性好、梁重要求较低的优点,但需要增加存梁提梁的高度以及电缆槽的安装工序。

在一体架设式方案落地过程中,设计人员首先采用竖墙不分离一体架设式方案来设计栏杆和声屏蔽方案,其中遮板和竖墙为一个整体,均采用钢筋混凝土结构,在预制箱梁时一体浇筑形成,由于竖墙不分离一体架设式方案的梁重要求较高,架桥机所承受的重量过大,可能会成为工程安全隐患,所以改用竖墙分离一体架设式方案,将单侧竖墙进行分离,另一侧竖墙和遮板浇筑成一体构件,不仅能够解决梁重过高问题,还能将栏杆及声屏障基础做小,进一步降低结构自重。

2.4 质量控制

铁路装配式桥面工程的预制件施工需要对以下方面进行质量控制:

(1)预制构件生产出的半成品应当严格按照存放规范进行储存,避免受到在储存时受到污染,影响预制构件成品质量。

(2)预制构件的生产模板应当使用钢模,进而保证浇筑的强度、刚度和稳定性。并且模板的规格尺寸、遮板形状、预埋件位置都应严格按照设计图进行标定,误差精度应控制在±0.3 mm 区间内。

(3)钢筋原料、混凝土原料、混凝土配比、混凝土强度等预制件加工原料需要在进料、下料、使用等全过程进行多次检验。其中混凝土配制应当进行取样,取样频率为每100 m3混凝土取样1块、现场养护试块取样3组9块。

(4)模板、钢筋、金属盒等金属原料的焊接质量应当进行严格管控,对于结构性要求较高的位置应当使用全覆盖熔断式焊接方式。

3 安全及环保水保要求措施

3.1 安全措施

铁路装配式桥面工程的预制件施工安全措施如下:①在施工现场应当按照文明施工的安全标识要求,放置防火、防雷电、逃生出口/路线、防高压电等安全标识,放置范围应包括施工现场、生产现场、生活用地、办公用地、仓库、机电设备储藏室等全部区域。②施工单位应按照功能分区配置对应的消防器材,其中生产区应配备一个消防栓、两组灭火器、两方消防砂以及若干消防锹;存放区应配备一个消防栓、三组灭火器;施工现场应当配备4组以上的灭火器。③设立专人管理消防设备和易燃易爆材料,做到一天一检、一天一记录,未经允许不得更改消防设备摆放位置、不得乱拿乱用。另外应针对消防安全开展培训会,确保所有施工人员都能熟练地掌握各种消防设备的使用方法[8]。④设立安全监督员对施工区域进行巡查,规范施工人员带好安全帽、不准穿拖鞋,吊机、塔机等特种设备的操作人员应当持证上岗。

3.2 文明施工

施工现场应当对钢筋、混凝土等原料按照规格、生产日期、工艺阶段进行标识,并统一储存在固定区域,堆放整齐;对生产垃圾、杂物等与工程无关物品应在每天收工前统一进行丢弃,丢弃应按照垃圾分类规则,分类打包,送往垃圾回收站;工作人员应当统一穿着工作服,不大声喧哗、吵闹,更不允许打架斗殴,规范作业。

3.3 环保水保措施

铁路装配式桥面工程的预制件施工的环保水保措施如下:①施工场地应当建立完善的排水系统,包括排水渠、定点存放蓄水池、流通水质标识等,对于含有有害物质的污水应当独立进行储存,并按照相关规定进行处理。②施工场地内,由拼装、运输、吊装等动作引起的粉尘污染应当进行洒水控制,避免过量粉尘对生产人员和临近居民产生损害。③工程验收完成后,先将可回收设备进行回收储存,再将剩余垃圾进行清理,文明退场。

4 结语

综上所述,笔者对铁路装配式桥面工程的预制件施工技术展开研究,通过新建江苏南沿江城际铁路项目NYJZQ-7标段工程实例,阐述预制构件施工流程与重要工艺,以及安全及环保水保要求措施。说明铁路装配式桥面工程的预制件施工技术应将模板制备、钢筋加工、混凝土施工作为重点工艺,使用竖墙分离一体架设式方案,重视质量控制和工程安全及环保水保要求措施,做到完成预制装配式桥面施工的同时,文明施工、文明退场。