建筑行业变参数预制T梁施工工法

变参数预制T梁施工工法1、前言随着经济的发展，对交通基础设施的需求增加，我国的高速公路得到爆发式的发展。随着建设范围的扩大、交通需求的提高，高速公路向山岭地区发展，山岭地区受地形限制，桥梁纵坡、线形曲率均较大，出于抗震、抗不均匀形变考虑，预制简支梁桥较多；尤其在互通立交桥，大转角、大纵坡、变梁长的不规则预制梁大量使用。预制梁的不规则性，导致预制梁预制工艺复杂，配套模板、台座利用率低，导致施工周期及成本投入增加，原有的预制梁施工工艺不能很好的适应大量参数复杂多变的预制梁的生产。中建六局轨道交通公司为解决云南华丽高速第17合同段施工中所遇到的变参数预制T梁工艺复杂，模板及台座投入量大、周转率低、施工效率低等问题，组织研发了“变参数预制T梁施工工法”。本工法对模板及台座进行优化，使之能够适应梁长、横坡、梁端偏角等预制参数的变化，提高了模板及台座的利用率和周转效率，节约资源投入，提高预制梁施工效率及质量，创造了可观的经济效益和社会效益。该工法的核心技术“变梁长预制T梁施工技术”获2020年中国建筑第六工程局有限公司科学技术奖三等奖。2、工法特点2.1模板通用性及利用率高，同一套模板及台座能够适应不同梁长、横坡、梁端偏角等预制参数的变化，无需更换模板及修改台座。2.2采用本工法所生产的T梁尺寸、横坡、梁端偏角等参数精确，施工质量好。较单一采用梁端调整梁长的方法，避免了预制梁加宽段增长，增加预制梁混凝土用量及自重；较采用近似横坡模板生产预制梁的方法，梁顶横坡准确。3、适用范围该工法适用于预制梁长、横坡、梁端偏角等预制参数频繁、大幅度变化的预制梁施工。4、工艺原理本工法为提高模板通用性，适应预制梁梁长、横坡及梁端偏角变化而研发，组要工艺原理为模板优化、台座优化两方面。4.1模板优化本工法采用的模板为定形钢模板，通过对模板结构进行优化，使其能够适应预制梁横坡、梁长、梁端偏角等预制参数的调整变化。（1）横坡调整在T梁行车道板底模与横隔板侧模交接位置设置可滑动的剪刀铰，在行车道板底模下设置丝杆，通过调整丝杆长度及剪刀铰位置伸缩滑动，实现行车道面顶面横坡的调整。图4.1-1剪刀铰实体图图4.1-2调整横坡丝杆实体图（2）梁长调整T梁侧模模板在横隔板两侧、马蹄加宽段均采用定型钢模板，以确保异形部分施工便捷、准确。模板梁长采用“标准节长度调节+调节块调节+两端头模微量调节”的方式进行调节。预制梁跨中等截面段设置标准节，标准节分节制作，通过组合形成不同长度，用以调整较大的长度变化；调节块以6cm（1/2行车道板钢筋间距）为模数，对称设置在中隔板与腹板厚度变化段起点之间位置，调整6～48cm的长度变化；通过移动端模，调整6cm以下的长度变化。边梁最大悬臂值1260mm（30mT梁悬臂最大值），边梁模板翼缘板宽度按1300mm进行设计。边梁曲线用翼缘挡板调节翼缘板宽度形成.每套模板基础标准节总长度为28624mm（包含每端350mm的端模调整加固段，实际制梁长度22164mm），配备可替换标准节3250mm×2块、1750mm×2块、1250mm×2块，调节块60mm×2块、120mm×2块、240mm×2块、360mm×2块、480mm×4块，通过可替换标准节及调节块的组合，实现每端60～4210mm以60mm为模数的长度调整，不足60mm的长度通过移动端头模板位置进行调整，预制梁模板可进行0～8420mm范围的梁长调整，满足22164～30535mm的梁长预制需要。因行车道板钢筋中心间距为120mm，将调节块以60mm为模数设置，调整长度便于梳齿板设置；此外尽量减少梁端调节长度，避免端横隔板位置偏移过大与挡块发生位置冲突。图4.1-3模板拼装示意图图4.1-4端模位置微调螺杆实体图（3）梁端偏角调整将端头模板分为1块腹板端模、1块行车道板端模两部分；由于腹板端模包含预应力张拉槽，张拉槽必须与梁轴线垂直，腹板端模固定；通过调整行车道板端模安装角度调整行车道板端头偏角；当梁端偏角过大时，通过计算设置不同偏角的腹板端模，将腹板端头两侧与设计位置偏差控制在25mm以内。图4.1-5端头模板分块示意图梁端偏角在78.76～104︒之间变化，由于边角过大，腹板端头两侧（与梁轴线横向距离30cm）与设计位置最大偏差75mm，简支梁设计梁端间距80mm。为避免梁端腹板边缘过度侵入设计伸缩缝、相邻梁端发生挤压冲突，需将梁端偏差控制在25mm以内。图4.1-6拟合梁端偏角偏差示意图为解决上述问题，经计算设置偏角为80.54︒和99.46︒两种腹板端模，用于施工偏角较大的预制梁。三种端头模板分别用于施工以下偏角范围的预制梁：端头模板偏角适用于预制梁端头偏角范围实际梁端与设计梁端最大偏差80.54︒75.96︒～85.24︒25mm90.0︒85.24︒～94.76︒25mm99.46︒94.76︒～104.04︒25mm图4.1-7三种偏角的端头模板俯视图图4.1-899.46︒偏角端头模板施工示意图（4）马蹄加宽段底模优化为提高预制台座通用性，将台座制作为等宽断面（台座宽度为50cm），在侧模梁端马蹄加宽段底部增加5cm宽槽钢包底，将加宽部分的底模与侧模形成整体，达到马蹄加宽段底模随侧模长度变化的目的。图4.1-9马蹄加宽段模板包底实体图4.2预制台座优化预制台座采用混凝土台座+端头活动面板的形式，使底模可随预制梁长变化。（1）台座长宽高尺寸的确定将制梁台座顶面宽度通长设置为50cm，梁端马蹄加宽部分通过T梁模板增设包边底板实现；考虑预制T梁两端端头模板加固需要，制梁台座按最大梁长（3053.5cm）两端各增加50cm确定为3150cm。考虑制梁台座的整体性及模板拆装方便，台座高度确定为30cm。考虑不同梁长吊装需要，设置3组（共6个）吊装孔，吊装孔宽40cm，中心间距为1940cm、2320cm、2700cm，分别用于吊装梁长2216～2540cm、2540～2920cm、1920～3054cm的T梁。吊装孔位置设置9.5mm厚钢板作为台座面板。台座顶面以下8.5cm处横向设置Φ32PVC管作为对拉杆预留穿管，纵向间距50cm，吊装孔位置适当调整间距。（2）制梁台座面板随梁长调整为适应T梁两端设置楔形梁靴的需要，制梁台座面板（预制T梁底模）由“固定台面”+“活动台面”+“止浆带、粗砂调节段”+“梁靴底板”四部分构成，长度随梁长进行调整。=1\*GB3①固定台面固定台面设置于台座跨中部分，长度为最小梁长两端梁靴之间的净距（2048cm）。制梁台座中部固定台面部分顶面敷设5.5mm厚钢板作为面板，台座顶面两侧各设置一根5#槽钢以加强台面边角，槽钢开口向外，在开口内放置42mm×40mm泡沫橡胶止水条。=2\*GB3②活动台面活动台面位于固定台面两端，活动台面根据T梁两端梁靴之间的净距确定。张拉起拱后梁靴间距变小，为保证梁靴不被台面棱角挤压而掉角，在台面两端设置4cm宽止水胶条。混凝土台座在两端活动台面部分顶面不敷设钢板，顶面两侧各设置一根5#槽钢以加强台面边角，混凝土顶面低于固顶台面顶面55.5mm，混凝土台座顶面上设置活动台面。活动台面由5.5mm厚钢板面板+5#槽钢边框制作，槽钢边框内镶嵌止浆条，与固定台面相同。活动台面对称布置于固定台面两端，每端活动台面长度根据“（梁靴间净距-固定台面长度）/2”计算取得。活动台面宽度为50cm，长度分为150cm、100cm、50cm、25cm四种，组合拼接形成梁长调节段底板。=3\*GB3③止浆条、粗砂调节段梁长调节段扣除钢制活动台面后长度不足25cm的部分采用“止浆条边框+粗砂”作为垫层，垫层顶面与活动台面面板高度一致，粗砂整平后上覆厚塑料布形成底模。=4\*GB3④梁靴底板梁靴为楔形块，位于梁两端，突出于梁底面，需在台座顶板上预留坑槽。在梁两端梁靴位置采用5.5mm钢板作为梁靴底板；按照桥梁纵坡，采用垫砂、木楔等方式调整梁靴底板坡度，使梁靴达到调整梁体纵坡的作用。图4.2-1制梁台座立面图图4.2-2端头双层台座实体图图4.2-3梁端台座细节构造5、施工工艺流程及操作要点T梁预制施工步骤分为预制参数复核、钢筋加工及安装、模板安装及调校、混凝土浇筑、拆模养生、预应力张拉等六步。5.1预制参数复核由于预制梁参数变化多，在T梁预制施工前对预制梁参数进行全面复核，复核内容包括梁编号、预制梁长、梁端朝向、纵坡、横坡、梁端偏角、翼缘板宽度、梁靴四角高度、锚垫板型号、支座预埋钢板类型、防撞护栏预埋筋位置、伸缩缝预埋筋、泄水孔预留洞位置等，将复核内容列表，在施工过程中进行检查。本工程在桥面变宽位置预制梁轴线与设计线不平行，且各片梁偏角不一致，导致预制梁实际纵坡与桥面纵坡存在差异。为确保梁靴底面与支座顶面密贴，精确计算预制梁实际纵坡，施工中采用支座顶标高除以支座中心点坐标返算距离求得预制梁实际纵坡，并以此设置梁靴纵坡。由于互通区桥梁转弯半径小，桥面边线为弧线，边梁悬臂侧需为弧线与桥面边线适应，悬臂长度为变化值。施工时，使用CAD软件绘制桥梁平面图，利用支座中心点坐标准确标出预制梁安装轴线，并根据桥面宽度绘制桥面边线，在图中测量出桥梁边线到边梁轴线的距离，确定悬臂宽度及防撞护栏预埋钢筋位。表5.1-1预制梁参数检查要点表序号项目要点1梁编号桥、幅、跨、编号（注意图纸编号从左往右还是从右往左）2预制梁长据垫石坐标间距校核梁长；尺量底模长度（端模间距）3梁端朝向根据运梁路线，确定预制时是顺线路方向还是逆线路方向（即大小桩号方向，模板高低边位置）4纵坡根据梁两端垫石间距及支座顶面高差确定梁的纵坡（注意过渡墩与连续墩处支座高度不同）5横坡据梁由小桩号向大桩号指向考虑高低边位置，并参考圆曲线转向进行验证（圆曲线外侧高内侧低），模板相应调整横坡6两端偏角根据参数表两端分别核对，注意左偏或右偏（偏的距离，边梁时据翼缘板参数表计算），偏角特别大的需调整端横隔板角度；根据模板拼装表选择正交端模及斜交端模7翼缘板宽度根据悬臂参数表确定边梁各个位置的翼缘板宽度。8梁靴四角高度根据纵坡确定梁靴四角高度，注意上坡大桩号侧厚，下坡小桩号侧厚9锚垫板采用的锚垫板型号是否与设计一致，锚垫板在端模上固定的位置是否与设计高度、横向距离一致，锚垫板固定是否牢固10支座预埋钢板检验钢板是否变形，以及钢板与钢筋焊接质量（是否双面焊、焊缝长度以及焊缝是否饱满）；检查支座预埋钢板型号、尺寸、位置，钢板中心距梁端40cm；支座钢板底面贴一周双面胶条，防止水泥浆渗入钢板下；支座预埋钢板下放的活动钢板底模需打磨干净，使支座预埋钢板与活动钢板底模密贴。11防撞护栏预埋筋数量、位置、尺寸，注意桥面变宽段Wz或Wy不为0且梁两端数值不同时，护栏预埋钢筋外缘距悬臂边缘距离需另行计算，并非固定的9.2cm（护栏外侧5.2cm+保护层4cm）；匝道桥翼缘板宽度均为110cm时，Wz或Wy为非固定值，需注意重新核算预埋护栏钢筋位置。12伸缩缝预埋筋数量、位置、尺寸，设伸缩缝的过渡墩处设置13桥面铺装预埋筋数量、位置、尺寸，注意露出梁顶面的预埋钢筋不得有冲上的钢筋头，梁掖位置顶板钢筋角度应与混凝土表面一致，在加工半成品时应注意检查。14泄水孔预留洞数量、位置，泄水孔预留在较低侧边梁边线处，直排式泄水孔中心距护栏内缘10cm；当泄水孔中心距梁肋轴线距离小于50cm或位于梁肋中心线近中梁一侧时，使用横排泄水孔，不再预留直排式泄水孔预留洞。5.2钢筋加工及安装钢筋加工前严格按预制梁长进行参数复核及翻样，加工的半成品进行挂牌标识，明确使用于那一片T梁，避免误用造成钢筋骨架尺寸错误。钢筋骨架安装采用常规的焊接（主筋）及绑扎（箍筋）方式，施工按规范要求执行。5.3模板安装及调校根据预制梁长选择相应的模板标准节、调节块拼装侧模，选择相应的台座活动面板及“止浆带、粗砂调节段”长度，根据预制梁梁靴四角高度设置梁靴底模。对模板及台座面板进行清理、涂刷脱模剂。模板及台座配置完成后，采用水平尺对梁靴底板坡度进行检验。检验合格后安装预制梁腹板钢筋骨架及预应力波纹管。腹板钢筋骨架及波纹管安装及检验合格后安装钢侧模，侧模采用水平尺及线锤控制其竖直度。侧模安装按完毕后，在翼缘板下方用激光水平仪打纵向水平线，以水平线为基准，尺量翼缘板边缘到水平线的垂直高度，检验翼缘板横坡是否复核预制梁设计顶面横坡，如不复核，则调整翼缘板下方的丝杆，以调整翼缘板横坡。侧模调整完毕后，绑扎翼缘板钢筋，并安装各种桥面预埋钢筋及预埋孔洞模板。5.4混凝土浇筑预制梁混凝土浇筑竖向分为马蹄、腹板、翼缘板3层（如梁高较大，则腹板分为2层浇筑），分层界面分别为马蹄顶部、梁掖以下15cm。每层纵向由一端向另一端斜层浇筑，在距梁端1/4梁长处换由另一端梁端浇筑，在1/4梁长处合拢。采用附着式振捣器振捣，插入式振捣棒辅助。上一层混凝土需在下层混凝土初凝前浇筑，振捣棒插入下层混凝土10cm，使两层混凝土接缝完全融合。5.5拆模养生当混凝土达到2.5MPa以上时方可拆除侧模，拆模时避免大力敲击、拉拽，避免损坏混凝土表面。拆模后采用喷淋或洒水贴塑料薄膜养生。5.6预应力张拉当混凝土达到设计张拉强度时，采用智能设备进行张拉压浆。6材料与设备6.1主要施工材料表6.1-1主要施工材料一览表序号材料名称规格备注1预制T梁模板30.5m厂家定制2钢板5.5mm台座固定台面面板3槽钢5#台座两侧及活动台面边框4泡沫止浆条40mm梁长调节段5混凝土C30制梁台座6.2主要施工机械设备表6.2-1主要施工机械设备一览表序号机械设备名称型号数量备注1振捣棒ZN506台制作预制台座2等离子切割机LGK-100d1台加工预制台座钢板面板3电焊机BX2-5005台加工预制台座钢板面板4空压机W-0.9/12.51个等离子切割机配套，加工预制台座钢板面板7质量控制7.1工程质量控制标准表7.1-1施工采用的规范标准标准号名称JTGF60-2009公路桥涵施工技术规范JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准7.2施工质量控制措施7.2.1建立质量保证体系，落实质量责任制，做好施工前的施工技术与安全交底，确保工程施工质量。7.2.2施工前，精确复核梁长、纵坡、横坡、梁端偏角、翼缘板宽度等数据。7.2.3对进入工地的各种原材料、成品、半成品的进行质量检查验收。7.2.4对工人做好技术交底，确保施工人员清楚模板特性。7.2.5严格控制台座预留孔平面位置及台座面板高程。8安全措施8.1加强对管理人员及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全意识。8.2施工安全注意事项8.2.1进入施工现场要戴安全帽，遵章守纪，听从指挥。8.2.2由于龙门吊立体交叉作业，必须设防护与安全网，施工人员系安全带，戴安全帽，穿防滑鞋。上下交叉作业时，采取隔离措施。8.2.3设备运行过程中，不准进行擦洗和修理，禁止靠近设备旋转和运动部位。8.2.4梁场左侧为挖方路基，设计防护类型为拱形骨架，现已全部完成施工，雨季来临之前，完成路基边沟及急流槽施工，形成完整的排水系统，以确保梁场场地排水通畅，保证雨季施工安全。8.2.5施工用电必须按照“一机一闸一漏”设置，每次使用完的施工工具，要及时断开电源，确保用电安全。9环保措施施工中的产生的废水、废浆、废渣等按照地方有关部门的规定，运输到制定地点处理，不得随意乱倒废水，水泥浆、混凝土渣不得直接排入河流，污染河道。10资源节约10.1对机械设备定期进行维护，确保运转良好，减少因设备运转不良造成的额外机损及能耗。10.2对型钢、钢筋等原材料进行精确计算下料，减少浪费。10.3对作业人员进行详细交底，提高作业效率，减少人员机械作业时间。11效益分析11.1质量效益变参数预制T梁施工工法，有效避免了传统方法采用有限的几种固定参数的模板施工多种参数变化的预制梁出现的预制参数偏差较大的问题，实现了预制梁参数随预制梁设计参数实时变化的要求，确保了预制梁外观尺寸准确。11.2经济效益通过应用变参数预制T梁施工工法，提高了模板及台座的通用性，较一般工法减少模板投入30%，避免了预制台座因预制梁长变化而反复修整，有效节省了工期。通过节省投