轨道交通高架区间U形梁施工技术
2010-02-03 00:00
轨道交通高架区间U形梁施工技术
摘要：上海市轨道交通8号线南延段高架区间采用的薄壁U形梁为国内首次采用的结构形式。论述了该工程的主要特点和施工方案。针对U形梁的特殊结构，介绍其预制工艺和安装施工技术。具体叙述了台座地坪、模板工程、钢筋工程、运输安装中的关键问题，以及对技术的优化和对质量控制的要求、措施。
关键词：轨道交通；U形梁；预制；运输；吊装
1 工程概况
上海市轨道交通8号线南延段区间高架上部结构采用结构新颖的薄壁U形梁（下称U梁），为国内首次采用的结构形式。工程全长14.23 km。区间正线采用小U结构标准跨径为30 m，梁长29.94 m。混凝土强度等级C55。
U梁断面如图1所示。该结构壁薄，断面复杂，桥面板采用双线坡，外侧横坡为0.5%，内侧横坡为0.6%，桥面板最薄处为230 mm；腹板为弧线设计，厚度为240 mm；近支点1 150 m处U梁采用了加厚底板的设计，最薄处为310 mm。
2 工程主要特点
1）U梁结构新颖，与常规箱梁结构相比，结构高度降低，节约钢筋混凝土等原材料1/3以上。
2）U梁壁薄、断面复杂，预制精度与钢筋安装控制要求高，对混凝土配合比及振捣质量要求也高。
3）工程共有211片U梁，采用现场预制。施工现场地形复杂、U梁吊装工况多，工期要求紧。
3 施工方案
1）预制场地。根据现场条件及施工进度，U梁预制场地选在12号～23号墩，占地约6 000 m2。
2）U梁制作。U梁预制模具包括底模、侧模和端模。钢筋在加工厂定型加工后运抵预制现场，在底模上绑扎钢筋骨架，腹板利用专门制作的靠模台架固定，绑扎成型后撤去台架，侧模整体移动至钢筋骨架侧，合模浇灌混凝土。
3）U梁运输及安装。采用九轴液压平板车将U梁从预制场地运至高架墩台位置，再逐跨进行吊装。根据施工现场条件和环境，选用750 t履带吊单机吊装、2台200 t履带吊抬吊和龙门吊3种吊装方式。
4 U梁施工工艺及质量控制
4．1台座地坪
台座地基处理采用回填土分层压实，再铺15～20 cm道渣振动压实。每块台座地坪尺寸为33 m×7.6 m，混凝土厚15 cm。台座地坪支座区配筋要保证场地地基不沉降。
4.2 模板工程
采用专业厂的定型组合钢模，确保板面光滑平整，接缝严密，尺寸精确，安拆容易。U梁模具主要由门架、内模、外模和底模组成（见图2）。
1）门架。门架作模具整体纵向移动之用。每套模具配4个门架，每门架脚下安装专用履带链轮以实现门架整体的移动。
2）内模。内模竖直方向分压板段和主体段。开模时，压板段先绕绞支点旋转收起，然后内模整体绕上部绞支点整体旋转与产品脱离。
3）外模。外模采用常规框架式结构，横向进出用外模下加装的专用履带链轮完成，纵向随门架移动。
4）端模。端模采用分体式设计，以便于端模的装拆及产品端面转角的制作。
5）底模。底模采用钢结构，共分3段。包括1段梁身段底模和2段支座段底模。
6）合模工艺流程。模具整体纵向移动至生产台座就位→放松门架上顶升外模的千斤顶，使外模落于地面→外模横向向内侧移动就位，利用专用调节支撑工装调节外模高度和垂直度，调节完成并支撑牢靠后，拆除履带链轮→放松内模吊索，使内模绕绞支点向下旋转就位，安装内模水平支撑及斜支撑→安装上、下拉杆→组模完成→模具组装质量验收。
4.3 钢筋工程
1）钢筋施工质量控制要求。U梁作为开口薄壁形结构，主要受力筋为HRB准10、准12、准14 mm。钢筋接头不允许焊接。本工程设计对钢筋绑扎成型质量要求高于现行规范，两者允许偏差值的比较见表1。
2）预制梁体采用在底模上定位靠模进行钢筋整体绑扎，先底板及腹板钢筋的绑扎，后进行顶板钢筋的绑扎，要确保预应力管道的平顺。
在底模两侧面下拉杆孔用螺栓将门架定位固定，钢筋骨架依靠门架成型。纵向按U梁断面外框钢筋形状放置准35 mm无缝钢管，钢管用螺栓或销钉固定在门架上，钢管既保证钢筋绑扎形状，又保证钢筋保护层厚度。钢筋保护层垫块采用与梁体混凝土强度同等级特制垫块。
3）钢筋骨架绑扎顺序：底板下层钢筋绑扎→腹板外层钢筋定位绑扎→底板上层钢筋、腹板内层钢筋定位绑扎→500 mm宽顶板钢筋绑扎→700 mm宽顶板钢筋绑扎→两支承端及其他钢筋绑扎→安放波纹管、定位钢筋预绑→绑扎保护层垫块→钢筋骨架验收。
4）钢筋施工中的质量控制：按设计间距特制木质凹槽卡尺固定在底模和靠模台架上，钢筋笼绑扎完毕后再撤去卡尺，并确保钢筋骨架稳定牢固。
用特制垫块，做钢筋保护层垫块按60～80 cm间距绑扎在钢筋笼上，保证保护层控制在35 mm。
4.4 U梁预埋件
U梁预埋件有支座埋件、吊点埋件、电缆支架埋件、触网支柱埋件、锚环、声屏障埋件、连接端子、流出端子和接地埋件9种。埋件委托有相应资质的企业。严格按照设计要求进行加工。预埋件埋设精度必须符合规范和设计要求。
4.5 U梁混凝土
1）混凝土配比。采用低收缩、低徐变，高强度（C 55），并有明确耐久性指标的混凝土。集料的碱—硅酸反应砂浆棒或碱—碳反应岩石柱膨胀率应＜0.10%。还需满足早强、大流动度、易密性等施工性要求。
2）混凝土浇筑顺序。梁体浇筑从一端向另一端进行。浇筑底板后停顿1 h，再浇筑两侧腹板、翼板。浇注下料要均匀，腹板浇筑厚度不超过50 cm。
3）混凝土振捣工艺及养护。振动底板时采用准70 mm插入式振动棒梅花形布点，相隔300～400 mm，快插慢拔的方法进行。振动上层混凝土时需深入下层混凝土约100 mm，还可通过使用附着式振动器振动模板方法确保混凝土的振捣密实。钢筋密集处采用准25 mm插入式振动棒二次振动密实。底板养护采用蓄水养护，腹板采用无纺布覆盖洒水养护。
4.6 预应力张拉及压浆
1）采用准15.20 mm高强度低松弛预应力钢绞线，梁体内共设10束（底板直线型8束，腹板曲线形2束）。预应力筋的张拉顺序:当混凝土达到50％设计强度，第一批4根钢束，张拉控制应力为至700 MPa，混凝土强度达到100％设计强度，弹性模量达到80％设计值。2次张拉全部钢束到设计值。
2）U梁用真空辅助压浆，真空度控制在-0.06～-0.1 MPa。及时按要求做好70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方体试块，标准养护28 d，进行抗压强度试验，作为评定水泥浆质量的依据。
3）封锚。先将锚槽周边混凝土冲洗干净并凿毛，根据设计要求绑扎锚槽钢筋，封锚混凝土采用补偿收缩性混凝土，与梁体混凝土颜色须接近。
5 结语
本工程对U梁台座和模板的设计、混凝土施工和养护等技术进行了优化，使底板、腹板整体一次浇筑，各种预埋件一次施工到位，混凝土外观及整体性好，结构受力性能好，梁体质量有保证。因施工工艺合理，本工程211片U梁从预制至安装完成仅用7个月，节约了施工成本。本工程项目已通过上海科技委科研项目验收。
