轨道交通工程悬拼节段梁预制生产关键技术

摘 要：节段梁是地铁高架悬拼法施工中被采用的主要混凝土预制件，属国内首次生产使用的新型地铁工程产品，本文详细介绍节段梁生产中的工艺流程和关键技术。

关键词：轨道 交通 工程；节段梁；预制构件

随着中心城市交通 网络 的 发展 需要，城市轨道交通建设迅猛发展，地铁工程施工所带来的风险、工程进度和造价也越来越受到关注。寻求一种新型的施工工艺替代传统工艺，势在必行。轨道交通高架桥悬拼法不仅能加快进度，降低造价，且能增添城市建设景观。悬拼法施工中采用的关键产品——节段梁是一种预制混凝土构件（图1），其生产工艺为国内首次采用，本文结合广州地铁四号线预制三标悬拼节段梁生产中的经验，介绍生产中的关键技术。

1节段梁工艺流程图

节段梁工艺流程图如图2所示。

2生产工艺

2.1钢筋下料

按编制的开料程序下料，每次调整尺寸时均进行试切料，确认尺寸无误后方能连续切断操作，钢筋切断长度误差不得超过允许偏差。

2.2钢筋笼制作成型

在符合设计要求的钢制靠模上制作成型钢筋骨架，采用CO2弧焊机成型。由骨架中部向两端施焊，先焊骨架上部，后焊骨架下部。

2.3 安装抽拔管定位网格筋

在已成型的钢筋骨架上，按图纸尺寸放出预应力钢束的曲线点，在曲线点位置焊牢定位网格筋。每隔40cm设置1个定位网格筋，用于固定抽拔管。

2.4 匹配梁测量定位

根据GCP软件（三维测量定位软件）的 计算 结果，测量确定匹配节段梁的位置。其主要途径是通过调整匹配节段梁底模的液压控制系统，调节底模的三维空间位置，准确定位，并锁紧底模在空间位置的自由度。

2.5 组装模具

（1）底模组装定位：通过调整底模的升降螺栓，使底模面板紧紧贴住匹配梁底面，并锁紧升降螺栓。

（2）外模测量定位：调整外模与匹配节段梁腹、顶板面紧密结合，节段梁模板组合完成后，在模板面上标示出各种里程的法线，作为施工放线及检测的依据。节段梁控制断面高程检测，可采用控制台上高精度的水准仪进行测量。

2.6 钢筋骨架安装

在钢筋骨架上指定位置安装塑料保护层垫块后，将钢筋笼吊入模具。钢筋骨架放入模具后，要检查模板侧面及底部保护层是否匀称，对保护层等进行校正、实测，确保钢筋骨架的定位安装符合规定要求。

2.7安装抽拔管、锚具和预埋件

将抽拔管放入定位网格筋内并准确定位，然后按图纸要求安装锚具和预埋件，并检查锚具、预埋件及管道，确保其符合设计要求。

2.8安装内模系统

内模由顶模、伸缩侧模、滑轨和配套的液压系统组成。启动液压控制系统，将顶模、伸缩侧模同时收缩至最低位置；然后通过卷扬机的拉动将内模沿滑轨推入模板系统内；最后同时启动顶模、侧模的液压油缸，并将其调整至指定位置。

2.9 浇筑混凝土

按一定的厚度、顺序和方向分层次浇筑混凝土。先浇筑底层混凝土，然后浇筑腹板混凝土，最后才能浇筑面板混凝土。全部振捣成型完成后，将混凝土表面抹平，使梁面保持平整。

2.10 测量定位

先对匹配梁进行测量定位，在模板组装、钢筋笼及预埋件安装完成后（节段梁浇筑前），对匹配节段梁上测点的位置进行第二次复核测量，并将数据输入GCP软件进行计算，以调整下一匹配节段梁位置的误差。最后对新浇筑节段梁在脱模前进行数据测量，为下一节段梁生产作准备。

2.11 抽拔管，养护混凝土，脱模

混凝土初凝后终凝前可抽管，保持持续淋水养护状态。当混凝土达到脱模强度时，按内模→→外模→底模的顺序依次脱模。

3 几项关键技术

3.1 模板设计技术

节段梁生产采用新型的短线法施工工艺，因此模板系统的设计应满足短线法施工的工艺要求，模板应具有足够的刚度以保证预制梁生产的几何精度，更重要的是装拆过程中应具有全自动、多方位可调性、变截面柔性特点和高效可操作性。模板由固定端模板、外侧模板、内侧模板及托运架、底模板及液压系统组成。

3.1.1 固定端模板

固定端模板固定在牢固的支撑架上面，是节段梁成型的端面模板，其板面上的剪力键嵌块可根据不同的产品型号进行更换，使整个模板系统具有一定的柔性。

外侧模板位于节段梁的两侧，由腹板、翼缘板组成。装拆模板时只需调节螺旋千斤顶即可实现外侧模板自动开合，满足精确组装模板（或拆卸模板）的要求。外侧模板可进行局部变动，以改变节段梁的外型（图3）。

3.1.3 内侧模板

内侧模板由顶模板和内侧翼板组成，分别配备有液压油缸，通过液压油缸的伸缩可自动调节内侧模板，同时通过更换翼板以满足变截面的产品要求，使模板系统变截面十分方便。整个内侧模板及液压系统均安装在内模托运架上，内模托运架通过导向小车，穿过固定端板自由移动。

3.1.4底模板

底模板位于节段梁的底部，底模板下设一运载小车调节平台（图4）。调节平台配备有3组液压油缸，通过每组油缸的伸缩调节作用，使节段梁具有上下升降、左右旋转及纵（横）向平移的调节功能，满足节段梁在三维空间中的任意位置，并达到精确定位的目的。

3.1.5液压系统

底模板和内侧模板系统上均配有液压系统，该系统采用同步液压调节回路，其同步精度达到1%-5%，通过其调节作用可满足在节段梁测量中的高精度要求。同时每套液压控制回路中均安装有液压锁紧装置，可消除液压油缸在承受变化载荷下产生“虚位移”，保证模板系统在三维定位测量中的精度要求。

3.2模具组装技术

3.2.1模具清理

模具组装前须认真清理模具上的残积混凝土及杂物，尤其是各模板接缝的搭接口位置及密封胶条位置。清理模具外表面时，务必小心清除其水平测量点位置的混凝土残积物。

3.2.2拼装挡板

合模前须将挡板与外模及内模的接口处清理干净，不允许有混凝土残渣及余物。安装匹配的变化活动块、调整好接口及平整度后，务必用扳手拧紧螺栓。

3.2.3 组装抽拔管封头板

抽拔管封头板与挡板孔位按编号对应拼装，不可调换。检查抽拔管封头板与挡板的接口缝位置并调整挡板的固定螺栓，待其平整后锁紧螺栓。

3.2.4 拼装剪力键

用铲刀将剪力键和挡板接触位置残余混凝土清理干净，锁紧固定剪力键的紧固螺栓（须确保剪力键与挡板无缝隙）。

3.2.5 拼装底台

在辅助底台与主底台的接缝位置，通过调整推拉杆确保辅助平台与底台在同一平面后，用扳手拧紧紧固螺栓。调整底台轴向位置，使辅助平台边缘伸入挡板面50-100mm。将底台逐渐升起至贴近挡板及匹配混凝土件，然后旋转四支底台支脚，使之紧贴地面，确保底台面与挡板及匹配混凝土构件充分紧密地接触。

3.2.6 拼装外模

同步旋转两侧外模的两个调节手轮，使外模板面轻轻接触挡板及匹配混凝土件。分别缓慢调节两侧外模的旋转调节手轮，使外模板面与挡板及匹配混凝土件充分、紧密接触。调整外模尾端与工作台之间的推拉杆，使推拉杆有充分力度顶住外模；用扳手拧紧外模下底的对拉螺杆。

3.2.7拼装内模

拼装内模前，检查内模活动接缝内密封胶条的粘贴情况，确保密封胶条完整、平直，并使胶条的边缘与模板外表面平齐。启动液压系统，分别调节液压操纵杆，使顶板降到最低处，两翼板收到最小距离，两翼的可旋转翼板收缩到合适位置。借助卷扬机将成套内模系统拉入挡板的适当位置。然后调节液压操纵杆，按缓慢升起两翼悬臂、缓慢推出两侧翼板、内模顶板的操作顺序，使内模系统充分并紧密接触挡板与匹配混凝土构件；旋转顶板下的锁紧螺杆，使其充分受力并顶住顶板。

3.3 抽拔管装拆技术

3.3.1安装抽拔胶管

当预应力钢绞线处在曲线段时，采用抽拔胶管，在已成型的钢筋骨架上，按图纸尺寸放出预应力钢束的曲线点，在曲线点位置焊牢定位网格筋。每隔40cm设置一个用于固定抽拔胶管的定位网格筋。

3.3.2安装抽拔钢管

当预应力钢绞线处在直线段时，采用无缝钢管作抽拔管。安装时无须焊接定位网格钢筋，但须在钢管两端封口位置采用泡沫密封胶带封口，以防漏浆。

3.3.3 抽拔胶管

待混凝土达到初始强度后终凝前抽拔胶管。

3.3.4 抽拔钢管3.4三维测量技术

三维定位测量技术，实际上是在一个已建立好的绝对坐标系中，将设计的桥梁几何结构线形控制坐标分解成若干节段的三维空间坐标。分解后的三维坐标又以模具固定端模板为相对坐标系，换算成实际的控制坐标。因此，固定端模板在安装过程中的定位测量至关重要，它决定着每跨桥梁的起点坐标。其次以匹配节段梁的测量坐标为辅助 参考 坐标，每次浇筑时通过调整配合节段的位置来建立浇筑节段梁接缝处的三维坐标，并作相应的调整补偿。最后，构成桥梁的所有节段梁三维坐标合成必须与整个桥梁线形的总坐标相吻合。