铁路节段梁预制技术总结

1、    铁路节段梁预制技术总结    朱葵【摘 要】节段箱梁预制具有预制用地少，施工速度快、施工精度高和桥下交通影响小等特点，随着客运专线（高速）铁路建设事业的迅速发展，“后张法预应力混凝土节段拼装箱梁”被广泛采用。本文通过对新加坡大士西地铁延长线所采用的短线法匹配预制节段箱梁线性控制分析及各道工序施工过程中碰到的疑难问题进行论述，介绍铁路节段箱梁投产期预制过程中相关技术图纸及施工工艺的优化方法，为同类型桥梁施工提供参考和借鉴。【关键词】铁路节段梁；线性控制；设计；施工新加坡大士西地铁延长线全长7.5公里，共分为4个标段，中铁十一局集团桥梁有限公司新加坡

2、预制场铁路生产线主要负责c1686及c1687铁路节段梁的预制工作，共计2712节，其中区间节段梁2312节（梁高为2.4m），车站节段梁400节（梁高1.6m）。受节段梁跨长、梁高及支座类型的影响，中间节段梁长度为2.7m3.5m变化值，端头节段长度为2.5m固定值，其中c1686标部分跨节段为曲线梁，进一步加大了铁路节段的预制难度。通过对铁路节段投产期期间线性控制方法，钢筋工序、预埋件工序、模型工序、混凝土灌注工序及起重维修工序施工过程中碰到的各种问题予以分析及总结，现铁路节段梁施工工艺已趋于成熟稳定，各工序均有章可循，有法可控，预制产品质量稳定。1 线性分析控制及监测技术1.1 国内外现

3、状国内节段梁的施工技术成熟，各个工序及施工方法比较规矩，有新的改变但是差别也不大，业主及监理对节段梁线性分析控制及监测的管理模式较为成熟。新加坡当地施工限制要求多，尤其是业主及监理对节段梁线性分析控制及监测不够熟悉、vsl提供的软件对数据的误差要求较为严格，要求测量所使用的预埋件的位置误差仅为±1mm。原有的一些国内能借鉴的施工方法和技术就不能使用。节段梁线性分析控制及监测技术主要控制要点在预埋件的选取及固定方法，如何在现场能够更好更快的完成工作来提高施工进度，如何精准的埋设测量所使用的预埋件以达到业主、监理方的要求。1.2 核心技术及创新点采用国内优秀的施工方法和技术与新加坡本地的

4、施工方法和技術相结合取长补短。首先在预埋件这块，根据vsl对其安装的允许误差以及建议，与vsl沟通协调，从预埋件自身及固定工装切入，从安装及拆卸方法各个方面入手，不断的改进和提高，直到铁路节段梁量产。期间，我们积累和整理了一整套完整的固定拆卸、以及匹配节段梁的调整方法。实现了模块化生产，在节省了人力，材料和机械方面的情况下提高了预制效率并保证了产品的质量。1.3 取得的节段性成果：目前预制场在节段梁线性分析控制及监测技术方面准备充分，尤其是在节段梁测量预埋件固定拆卸及匹配测量等工作方面取得了一些成果和资料。在铁路节段预制给定的时间内能够很好的完成测量匹配工作，能够很好的维持节段梁的整体线性。在

5、提高生产效率，降低生产成本方面有明显改观。并在不断的创新和尝试下从预埋件工装的设计、预埋件的固定方式及匹配测量方法中积累了一系列的相关经验和数据资料。2 各道工序图纸及施工工艺的优化2.1 钢筋工序2.1.1 图纸方面预制场铁路节段梁施工主要参考construction drawing及shop drawing两类图纸，construction drawing由新加坡当地设计院提供的设计图，图纸信息较粗略，未给出不同跨及不同节段梁详图，不能直接用于预制场施工，shop drawing是施工方根据设计院提供的construction drawing对图纸信息的进一步明确，主要包括各跨的节段划分、

6、预应力布置详图及钢筋大样详图。shop drawing提交设计院审批通过后，可直接用于现场施工。前期shop drawing钢筋图纸绘制主要有两方面的问题，具体如下：1）shop drawing图纸的绘制shop drawing钢筋图与construction drawing钢筋图部分钢筋直径及间距不同，如车站节段梁通用15号钢筋，该钢筋下料长度为3450mm，construction drawing图中给出的钢筋型号为t25-100mm，而shop drawing图中给出的钢筋型号为t32-150mm，虽然图纸经过设计院盖章审批通过，但仔细计算，单个3m长节段用t32-150mm钢筋相比t2

7、5-100mm钢筋用量超出约46kg，而合同规定，shop drawing与construction drawing产生的量差无法向业主单位索赔，该钢筋的直径与间距的变更加大了实际施工成本，而实际shop drawing图中15号钢筋完全可采用t25-100mm。另外，t32钢筋较t25钢筋比重大，在现场实际施工过程中，钢筋的绑扎与加工操作均较困难。故后续施工图绘制中应尽量保证shop drawing图与construction drawing图钢筋直接与间距保持一致，控制钢筋成本，在设计院同意批准的情况下可用直径较小的钢筋代替直径较大的钢筋，可极大减少各项施工成本。2）图纸钢筋的优化新加坡当

8、地钢筋规范主要采用英国标准bs4466与bs4449，标准规范中对不同直径钢筋锚固搭接长度做出了要求，如t25钢筋锚固搭接长度为1200mm。construction drawing钢筋图设计相对较保守，顶板、腹板及底板钢筋普遍存在钢筋搭接的情况，在绘制shop drawing钢筋图时，可将同类型的搭接钢筋合并成单根钢筋，可大大减少钢筋用量，同时也更利于施工现场钢筋的绑扎，如图1、图2为车站顶板16号及17号钢筋，车站底板01号钢筋优化前后的布置图。2.1.2 施工方面铁路节段梁种类较多，且预应力形式较复杂，包括临时预应力、永久预应力及未来预应力，不同类型节段梁包含的预应力形式也不尽相同，且在

9、钢筋绑扎过程中需预留预埋件安装位置（如提梁孔预埋pvc管、支座板预埋孔、recess盒子工装预留位置）。钢筋绑扎过程中施工的重难点主要为预应力管道及预埋件安装位置的预留，前期钢筋绑扎完成后，普遍存在预应力管道及预埋件安装位置与钢筋绑扎位置冲突至安装的问题，需对部分已绑扎好钢筋重新定位绑扎，甚至部分节段钢筋笼需重新绑扎，极大的影响了现场施工进度，同时加大了人工成本。后多次对钢筋工序人员进行培训，要求工人在钢筋绑扎前须在绑扎模具中标记各预留孔道的位置，绑扎过程中对部分预埋件粗定位完成后方可继续绑扎。质检技术部在下发给工序人员的月度制梁计划表中标记出各个节段需重点预留的预埋件信息，便于工序人员施工。

10、endprint2.2 预埋件安装工序铁路节段梁预埋件主要包括预应力管道、吊装预埋管道、锚穴孔预埋工装、桥面轨道丝、女儿墙、铝栏杆、临时栏杆及a2防护墙溢水管等，施工重难点主要为锚穴孔预埋工装与拆除和提梁孔预埋管的安装定位。2.2.1 锚穴孔工装的安装与拆除前期节段梁预制完成后，锚穴孔工装拆除困难，易造成锚穴孔周围破损严重，极大的增加了修补工程量，同时也降低了锚穴孔工装的使用寿命，单个锚穴工装拆除需10分钟时间。经分析，制作锚穴工装时因焊缝多，工装多次使用后钢板变形、平整度差，部分锚穴口深度超过250mm，当混凝土浇筑完成后，浆体流入焊缝及锚穴工装变形处，造成工装拆除困难。优化方法：1）锚穴孔

11、工装制作时采用厚度较薄的钢板原材制作，当用铁锤敲击锚穴孔工装时，工装易与梁体混凝土面松动、脱落。另需将工装与梁体混凝土接触面处焊缝满焊并打磨平整，以避免浆体流入焊缝内。2）锚垫板在锚穴孔工装固定牢固后，在锚垫板与工装接触面四周均匀涂抹一层玻璃胶。当锚穴深度小于200mm的锚穴工装，在工装与混凝土面接触面均匀涂抹脱模剂后即可进行安装工作。当锚穴深度大于200mm时，需将工装与混凝土面接触面覆盖一层废纸，同时用黑色胶带将废纸延工装四周裹住（如图3），待工装拆除后，将残留在锚穴内部的胶带清理即可。3）拆除锚穴工装时，不得使用暴力、蛮力。将拆除锚穴工装用卡板固定牢固，工装卡板两端贴住节段梁梁体混凝土面

12、，用铁锤敲击螺旋转盘，同时轻微敲击锚穴工装四周至工装从锚穴口弹出即可，使用该方法仅需1分钟即可完成单个锚穴工装的拆除工作（如图4）。2.2.2 端头节段提梁孔预埋pvc管的安装ps及ps1端头节段梁提梁孔分布较密，且内腔为实心节段，前期安装管道时，将管道用扎丝及限位钢筋固定在梁体钢筋上，当节段梁钢筋吊入模型后无法对安装管道进一步固定定位，预制完成后普遍存在管道严重偏位的问题，其中两侧腹板处四根提梁孔预埋管因与侧模接触面为斜口，需将管道斜口外侧混凝土凿除，对于影响梁体吊装偏位的管道需重新钻孔，工作量极大。优化方法：1）按节段梁提梁孔位置对底模及侧模开孔（底模开直径25mm圆孔，侧模开25mm宽x

13、50mm长长孔，如图5）。2）预埋提梁孔用pvc内径为83mm，取外径为76mm钢管为内衬管，分别在钢管顶部与底部内侧焊接一塊圆钢板，在钢板圆心开直径20mm圆孔，同时从钢管顶部到底部穿入一根直径为18mm精轧螺杆。3）先对预埋提梁孔pvc管粗定位，待钢筋笼吊入模型后，调节内衬钢管位置，同时调节在钢管下端的精轧螺杆螺帽，对pvc管精确定位并固定牢固，钢管上端与桥面横梁用方钢及钢筋连接成整体，避免pvc上部偏位，如图6。通过该方法，可将预埋提梁孔用pvc偏差控制在10mm以内，无需再次凿毛及重新钻孔即可满足提梁要求。2.3 模型工序新加坡大士西地铁延长线铁路节段梁模型为新加坡本地设计单位设计，由

14、国内模型厂家加工，因设计图纸版本陈旧，未结合现场实际施工，且模型加工成型尺寸较差，部分模型到场后无法使用，需重新设计加工，给预制场施工造成极大不便，应在建场初期加大对模型设计图的评审工作。2.3.1 设计方面1）s1b节段梁内模优化s1b节段梁内腔预应力体系块多、内腔尺寸复杂，该节段内模设计保守，由多块模型组成成型，因s1b节段梁内腔施工空间小，模型体积大且笨重，现场模型安装困难，部分模型无法安装，前期因工期紧，预制场重新加工两套木模，同时对s1b内模重新设计加工，采用液压系统整体式模型，解决了该节段内模安装难的问题。节段梁模型如体积大且操作空间较小时设计应尽量采用液压系统，实际施工可极大的节

15、省人力及物力。2）实心节段梁内模面板的优化原实心节段内腔安装面板为整体块，设计与加工时模型尺寸与节段梁内腔理论尺寸一致，模型安装时需对节段梁体内腔打磨后方可完成模板的安装工作。后对所有模型内腔面板重新设计，并将已有模板分为多块小面板，并在模型肋板开孔，增加横向及竖向楔形板，通过该方案，无需再对梁体内腔打磨，同时减少了模型安装与拆卸的时间。2.3.2 施工方面控制匹配梁与模型接缝大小的是一直是困扰模型匹配安装的难题，拼缝过大，浇筑混凝凝土时易造成匹配面处腹板外侧漏浆并对匹配梁造成污染，同时梁体预制完成后外形尺寸偏大，如仅通过调节腹板外侧模型支撑拼缝易造成匹配梁梁体损坏。经现场实测及研究讨论，总结

16、了以下几点施工经验：1）模型匹配前，先将匹配面侧模板及匹配梁梁外侧混凝土残渣清除并打磨平整；2）严格控制节段梁与模型匹配长度。调节侧模纵向拉杆，匹配梁就位时，使匹配梁与模型侧模匹配长度控制在100mm左右；3）模型拼缝的调节总体步骤为上由小往上分部调节。先对匹配梁测量粗定位，定位完成后调节侧模下部支撑，使匹配梁与模型滴水槽下部匹配接缝宽度控制在5mm以内；再调节模型上部支撑，使匹配梁与模型滴水槽上部匹配接缝宽度控制在5mm以内（如调节模型滴水槽下部拼缝时，匹配梁上部已经与侧模密贴，可先调节模型上部支撑，再调节下部支撑至拼缝合格为止）；4）完成匹配梁精确定位测量，拧紧侧模外侧顶丝，使侧模与匹配梁

17、密z贴，并在拼缝处涂刷玻璃胶。通过该方法，可解决匹配梁与模型接缝的问题。2.4 混凝土工序2.4.1 下料方式试生产期间混凝土浇筑采用汽车泵泵送的方式进行灌注，节段浇筑前需提前预约汽车泵，且需用1m3砂浆润管，灌注过程中因汽车泵臂长长影响龙门吊的使用。而单个节段所需混凝土方量约7-15m3左右，改用料斗下料后，极大的减少了灌注前准备工作，对其他龙门吊的通行影响小，可随时对已匹配安装好预埋件节段进行灌注工作，同时也减少了设备的租赁成本及各项材料使用成本。2.4.2 灌注工序重难点混凝土灌注以插入式振捣棒为主，附着式振捣器为辅，每层混凝土控制在25cm-30cm。底板浇筑时采用四角同时下料的方式，同时在底板两端各增加两台附着式振捣器。腹板采用两侧对称下料，严格控制腹板下料厚度，不漏振，同时在倒角处及钢筋密集处腹板外侧各增加两台附着式振捣器。梁体顶面下料时，先将防护墙a1及a2防护墙两侧桥面下料，桥面中部暂不下料，待a1及a2防护墙下料完成后再完成桥面剩余部分的下料工作，防止因a1及a2防护墙下料时翻浆造成额外的成本。2.5 起重维修工序铁路节段梁因内腔形式不同，腹板厚度由250mm-600mm不等，投产期吊具的设计由vsl（六公