■孫 靜 ■中鐵十四局集團有限公司，山東 濟南 250014

1 引言

U型梁是由法國SYSTRA(賽事達)公司首創(chuàng)，國內(nèi)最早應用于上海軌道交通，因其防噪音、防脫軌、造價低廉、外形美觀等特點，在經(jīng)國內(nèi)設(shè)計院改良后逐漸推廣應用到南京、重慶、青島、鄭州等城市軌道交通領(lǐng)域。后張法預應力混凝土U型梁(以下簡稱U型梁)是開口薄壁構(gòu)件，作為一種下承式預應力混凝土結(jié)構(gòu)，主要有噪音效果好，斷面空間利用率高，行車安全有保證，外形美觀視覺效果好，綜合造價低，整體結(jié)構(gòu)易于維修養(yǎng)護等技術(shù)優(yōu)點，對環(huán)境噪聲控制嚴格的地區(qū)是一種理想的結(jié)構(gòu)形式，特別是城市橋梁或鐵路橋梁具有明顯的優(yōu)越性。

在梁體預制方面，U型梁主要有如下特點，U型梁采用后張拉生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，U型梁鋼筋綁扎定位的精度要求高，混凝土澆筑屬于薄壁精細構(gòu)件，U型梁較弱，預制過程中必須保證受力均勻，且除防迷流筋外，其余鋼筋均不要的焊接，因此對鋼筋綁扎的位置、間距、保護層厚度控制極為嚴格，U型梁為薄壁開口結(jié)構(gòu)，梁體抗扭剛度差，同時由于梁體荷載大部分由預應力承擔，因此對后張拉預應力質(zhì)量要求較高，從以上可以看見，U型梁預制工藝中的過程控制是保證質(zhì)量合格的首要工作。防止裂紋、裂縫、氣泡、蜂窩及麻面等病害的產(chǎn)生。

2 工程介紹

寧高城際軌道交通二期TA02標項目部負責的U梁預制及架設(shè)任務包括TA01標段橫溪河特大橋、TA02標段跨溧馬高速特大橋及夏家村中橋、TA03標段石湫北特大橋，共計590片梁。本工程U型梁共分19.9m、25m、26m、26.4m、28m、30m 六種跨度，，三種寬度的等寬及八種變寬梁，共16種梁型，結(jié)構(gòu)類型復雜，制梁技術(shù)組織難度大，轉(zhuǎn)換多，施工中需要根據(jù)制梁需要及時調(diào)整制梁、存梁臺座和模板長度，才能保證制梁質(zhì)量和進度。為了便于U型梁預制任務的開展，在施工現(xiàn)場布置3條線每條線10個生產(chǎn)臺座，2條鋼筋綁扎胎膜。因為梁型及變截面較多，預制前根據(jù)“盡量通用、適當改用”的原則，臺座設(shè)計充分考慮能調(diào)整寬度及長度。

3 質(zhì)量要求

3.1 鋼筋施工

在綁扎前檢查胎膜是否變形，綁扎鋼筋時注意支座預埋件、防落梁、吊裝孔及排水孔位置是否準確，防止在進入模板后對應不起來放置好的支座墊板與防落梁吊裝孔位置，使鋼筋翹起不能平穩(wěn)落下。鋼筋采用在胎膜上綁扎，然后整體吊裝，在綁扎梁體鋼筋的同時安裝預應力孔道，孔道安裝要嚴格按設(shè)計圖紙要求設(shè)置，并采取孔道定位措施，保證孔道位置準確，線型平順;同時注意綁扎或焊接好其它預埋件。定位好結(jié)構(gòu)中心線，然后根據(jù)軌道預埋筋偏移固定預埋筋。若波紋管位置與鋼筋位置有沖突，可以適當調(diào)整骨架鋼筋間距確保波紋管位置，波紋管定位鋼筋檢查無誤后方可穿波紋管，波紋管接頭要處理好，防止灰漿進入孔道影響后期鋼絞線傳入，波紋管穿好后復查管道順勢情況，檢查波紋管有無漏洞情況，如有及時用澆帶貼補。

U型梁鋼筋的成型質(zhì)量和鋼筋籠綁扎質(zhì)量要求都很高，鋼筋切斷下料必須嚴格按照圖紙設(shè)計尺寸和規(guī)定的誤差要求進行，骨架鋼筋下料控制，受力鋼筋順直長度方向全長的尺寸±10mm，彎起鋼筋的位置±20mm，箍筋內(nèi)邊距離偏差±3mm，鋼筋成品加工質(zhì)量檢測標準為:兩側(cè)腹板鋼筋位置及間距偏差≤10mm，底板鋼筋間距及位置偏差≤8mm，箍筋間距及位置偏差≤15mm，混凝土保護層厚度與設(shè)計偏差+5。

為保證鋼筋綁扎形狀及鋼筋保護層厚度，沿預制梁縱向按U梁斷面外框鋼筋形狀放置35的無縫鋼管。調(diào)運鋼筋骨架時，通過合理選擇吊點和方法以避免吊運對鋼筋骨架的影響。鋼筋骨架嚴格按照設(shè)計要求就位、調(diào)正，為了確保入模后鋼筋骨架的剛度和穩(wěn)定性，在鋼筋骨架間加設(shè)撐筋。吊裝前先試調(diào)，看是否每根吊繩都受力，防止局部不受力，鋼筋籠變形。

3.2 模板安裝

(1)U型梁模板采用全鋼結(jié)構(gòu)，為了提高每一臺座的周轉(zhuǎn)效率，加快施工進度，本工程采用由內(nèi)膜、外膜、端頭模和底模板共同組成的整體模具方案，其外膜可以橫向移動脫模，內(nèi)模通過絲桿支撐收縮進行脫模，內(nèi)?？烧w橫向移動至下一生產(chǎn)臺座。

(2)底模:底板采用固定底模，固定底板調(diào)節(jié)簡單，經(jīng)濟適用并能提高施工進度。底板考慮生產(chǎn)梁型梁寬不同更改頻繁，U型梁底模設(shè)計為兩端為支座段，中間為梁身段。在原有路面上澆筑40cm厚鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬為寬度為3.6m，在澆筑前兩邊預埋角鋼。底模骨架在預制場加工，每2.5m為一段，兩側(cè)采用20mm法蘭盤。根據(jù)中線調(diào)整底板中心位置，然后調(diào)整底模水平標高，最后與條形基礎(chǔ)預埋角鋼進行焊接固定底模。固定牢靠后，根據(jù)底模中心線畫出兩側(cè)邊線，并采用半自動化進行切割、打磨。更改梁型寬度只需幫焊鋼板然后在鋼板與原有骨架加肋滿焊，肋板每20cm一道。長度更改時，只需更改底板骨架長短即可。

(3)內(nèi)模與外模。U型梁內(nèi)外模板采用液壓控制鉸接連接在支架橫梁上，支架橫梁與移模支架橫梁間通過螺桿連接，使側(cè)模、內(nèi)模支架橫梁及移模支架連成整體。側(cè)模與底板間采用螺栓連接，中間均設(shè)置密封膠條，防止漏漿。側(cè)模依靠兩側(cè)螺旋千斤頂支撐。內(nèi)模通過絲桿支撐收縮，通過內(nèi)模板水平撐桿來調(diào)節(jié)尺寸。為防止模板上浮，在內(nèi)模板上每間隔5m設(shè)置橫桿，橫桿與外模板用螺栓連接到一起，保持底板、外膜、內(nèi)模是一個整體，見外側(cè)模板圖3.2.1及內(nèi)側(cè)模板圖3.2.2。

圖3.2－1 外側(cè)模板構(gòu)造圖

圖3.2－2 內(nèi)側(cè)模板構(gòu)造圖

(4)端模。端模采用嵌入式結(jié)構(gòu)，即相嵌于內(nèi)外模之間，梁長由端模位置控制。由于U梁規(guī)格較多，梁端長短不一，且端模的形狀與分段相對復雜，因此，端模的安裝需嚴格控制。U梁兩側(cè)端模的形狀及大小與U梁腹板相同，即大半徑弧形，須與內(nèi)外模配合良好，在安裝端頭模板前采用密封條包裹腹板端頭模，才能有效防止?jié)矒v時的漏漿現(xiàn)象。另外，在端模處，根據(jù)梁型的不同需要開不同間距的孔道，波紋管穿過端模外漏在外面，故在端模下部需精確開設(shè)所有預應力孔洞位置。

3.3 模板安裝與拆除。

(1)模板安裝。模板安裝施工工藝流程為:將外側(cè)模板拼裝到底板上→調(diào)整外模千斤頂至設(shè)計位置→吊入鋼筋籠→將端模吊置底板上拼裝→調(diào)整端模垂直度并固定螺栓→吊入內(nèi)模板→將內(nèi)模調(diào)至固定位置→安裝水平撐桿調(diào)整內(nèi)模到位→安裝斜撐加固→將內(nèi)外模板用螺栓連接→合模完畢。

澆筑混凝土之前，模板應涂刷良好的脫模劑，外露面混凝土模板的脫模劑應采用同一品種，不得用有色或污染混凝土表面的脫模劑。模板應定期檢查和維護。

(2)模板拆除。模板拆除操作流程為模板安裝的逆過程，其施工工藝流程為:拆除內(nèi)模水平桿→收縮水平絲桿將內(nèi)模面板脫離砼面→放松外模底部螺栓→收緊外模斜撐使外模與砼脫離→拆除端模。U型梁模板應分批次進行拆除，只有在同條件養(yǎng)護試塊抗壓強度達到設(shè)計要求時方可拆除內(nèi)外模。在起吊內(nèi)外模時，還應事先拆除各緊固件并確認模板與混凝土結(jié)構(gòu)之間無任何連接。同時，起吊鋼模時可用木桿將鋼模與U梁隔離，以防止鋼模在起吊時造成混凝土面的損壞。

3.4 混凝土控制

U型梁的混凝土，要求低收縮，低徐變，高強度(c55)，并有明確的耐久性抗裂，抗碳化指標，除此之外尚需滿足早強24h小時達到拆模板的強度要求(底模除外)、5天達到設(shè)計強度的80%，10天達到設(shè)計強度的100%，大流動度、易迷性等要求，為滿足設(shè)計要求，在配置混凝土時，選擇高質(zhì)量的砂、石、水泥等礦物摻和料以保證混凝土的致密性和施工的和易性，摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰、礦粉等礦物活性摻合料以滿足收縮、徐變的要求，同時起到抑制混凝土的抗堿－骨料反應的作用，選用低含氣量減水劑聚羚酸系以保證混凝土澆灌成型質(zhì)量，早期強度的發(fā)展，降低水膠比、減少混凝土收縮。

本工程結(jié)構(gòu)特殊，如在斷面上同時澆筑混凝土，由于底板頂部沒有模板，腹板混凝土勢必在底板方向流動，導致底板混凝土流淌變形，因此必須對混凝土進行分批澆筑，且需嚴格控制混凝土澆筑的時間間隔，時間過長會在交界處形成施工冷縫，過短又會造成底板混凝土的流淌變形，最終采用的澆筑順序為:首先澆筑底板，在底板混凝土澆筑完成1h后再分層澆筑腹板混凝土，腹板混凝土每層的灌注厚度不大于500mm(見圖3.3－1混凝土澆筑分層圖)。為了保證混凝土的澆筑質(zhì)量從而確保成品混凝土的性能，澆筑時采用插入式振動器，并在外側(cè)模上合理布置附著式振動器，混凝土澆筑完成后，用土工布材料覆蓋翼緣板，底板采用蓄水養(yǎng)護，兩頭采用沙擋水。當混凝土強度達到拆除側(cè)模的要求后拆除側(cè)模，采用塑料薄膜除包裹，除底板外進行全身進行包裹。

圖3.3－1 混凝土澆筑分層圖

3.5 預應力控制

本工程U型梁底板和側(cè)板頂部均布置了預應力束，預應力束基本為平直段，僅在端部彎起。為了便于預應力束的穿設(shè).在塑料波紋管安裝過程中嚴格控制彎起點位置和彎起角度，同時避免波紋管因反復彎曲和混凝主澆筑而產(chǎn)生變形或管道被堵。

由于本工程鋼束較長。特別是局部束為空間曲線，張拉時按照設(shè)計院提供的摩擦系數(shù)理論計算的摩阻損失及應力損失與實際的摩阻損失及應力損失差別可能會較大，因此必須驗證管道磨阻系數(shù)，管道偏差系數(shù)、錨墊板的應力損失及錨墊板夾片的應力損失。因此正式張拉前在選擇了兩束預應力筋進行摩阻測試，做一個5m長1m寬的梁體配筋按照U型梁正常段配筋驗算錨墊板的應力損失及錨墊板夾片的應力損失。最后實測摩阻系數(shù)k＇=O 0024，μ=0.2736，應力損失按照3%考慮。

預應力施加采取強度和齡期雙控，梁體混凝土抗壓強度和齡期必須符合設(shè)計要求，抗壓強度以現(xiàn)場同條件養(yǎng)護的試塊為準。預應力張拉分為預張拉、初張拉和終張拉三個階段進行。預張拉應在梁體砼強度達到設(shè)計值的60%后進行。初張拉應在梁體混凝土強度達到設(shè)計80%后且齡期不小于5天時進行，初張拉完成后，梁體方可吊出制梁臺。終張拉在梁體砼強度達到100%及彈性模量達到100%后，且砼齡期不少于10天時進行。預張拉時，內(nèi)側(cè)模和外側(cè)模應松開，不得對梁體收縮造成阻礙。

預施應力采用兩端同步張拉并左右對稱進行，張拉順序按照設(shè)計圖中的要求進行，預施應力采用雙控措施，張拉過程應保持兩端伸長量基本一致。張拉時以油壓表的讀數(shù)控制為主，張拉伸長量進行校核。實際伸長值與理論伸長值差應控制在±6%以內(nèi)。預應力終張拉完畢后鋼絞線切割應離錨頭3cm左右，采用砂輪機切割。

3.6 壓漿及封錨

(1)為了確保U型粱的壓漿質(zhì)量.本工程采用真空輔助壓漿工藝.管道壓漿水泥漿強度等級采用52.5級的硅酸鹽水泥。為了確保壓漿時孔道內(nèi)真空狀態(tài)，在壓漿前對孔道進行試抽真空，張拉完成后，應及時安排壓漿，以免預應力筋銹蝕或松弛，一般控制在48h內(nèi)進行。壓漿前用高強度水泥對錨具頭進行封堵，當封錨混凝土強度達到10Mpa時方可進行壓漿。壓漿所用水泥漿采取現(xiàn)場拌制，采用52.5硅酸鹽水泥，摻加壓漿劑，水灰比為0.30～0.40之間，泌水率不得超過3%，稠度控制在14～18s之間。同一管道壓漿應連續(xù)進行，一次完成，管道壓漿時應裝有三通管，必須確認出漿濃度與進漿濃度一致時，方可封閉保壓。壓漿前管道真空度應穩(wěn)定在－0.06～0.08Mpa之間，漿體注滿管道后，應在0.5～0.6Mpa下持壓3min，壓漿最大壓力不宜超過0.6Mpa。壓漿完成后應制作一組水泥漿試塊，作為后期評定水泥漿標準的依據(jù)。

(2)封錨。封錨砼強度等級為C55，并采取補償收縮砼，保證封錨端混凝土與梁體連為一體，對錨頭、錨墊板等錨具進行防銹處理。進行利用一端帶鉤一端帶有螺紋的短鋼筋安排在錨墊板螺栓孔，與錨穴內(nèi)鋼筋網(wǎng)綁扎在一起，以保證封端砼與梁體連接為一體，封錨前應對錨槽進行鑿毛處理，封錨后進行防水處理，錨槽外側(cè)涂防水材料。

［1］先張法預應力混凝土U型梁預制場工藝設(shè)計.鐵道建筑，2013－11－07.

［2］J12057－2012.南京預應力U型梁施工與驗收規(guī)程，2012(04)05.

［3］高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南，2010(12)08.