平潭海峡公铁两用大桥预制板制造关键技术
1 工程概况
平潭海峡公铁两用大桥为新建福平铁路FPZQ-3标段,是整个线路施工的重点,大桥包括3座钢桁梁斜拉桥主桥,其余节段采用80(88)m简支钢桁梁和混凝土现浇梁,大桥全长11.15km
大桥桥面板施工范围包括简支钢桁梁公路桥面板、铁路道砟槽梁和通航孔桥边跨无索区公路混凝土桥面板
公路桥面板与铁路道砟槽梁均采用C60混凝土。公路标准桥面板厚0.25m,在与钢梁结合处通过梗胁变厚至0.35m,悬臂端桥面板厚0.2m,纵横向尺寸通过BIM技术模拟预拼铺装和后浇带施工后确定。铁路道砟槽梁宽4.855m,在两侧设置竖墙,靠近主桁侧竖墙高1.3m,靠近主梁中线处竖墙高1.15m。
2 总体施工方案
施工现场位于福建沿海,周边地域地势起伏大,材料加工场地少,导致材料运输储存和场地布置困难,大桥所处海域大风天气频繁,对桥面板制作造成一定影响。另外,大桥所需桥面板种类多、数量大,对桥面板制作质量及工期的要求高,为达到工厂化、标准化、装配化的生产目标
通过钢筋绑扎、模板制作安装、混凝土浇筑及水冲凿毛工艺试验,确定各项工艺参数指标,形成以下预制板制作工艺:(1)混凝土预制板采用成套钢模整体预制;(2)为减少钢筋笼在预制板模板上加工过程中产生的焊渣等杂物,避免清理不到位影响预制板外观质量,钢筋笼先在胎膜架上整体预制成型,整片吊装至预制板底模上,安装侧模后再浇筑;(3)浇筑完成后进行凿毛、拉毛,并喷淋养护,混凝土达到一定强度后张拉槽梁短束预应力筋;(4)桥面板制作完成后,需在厂内至少存放6个月
3 施工关键技术
3.1 钢筋加工及骨架制作
根据预制板施工及架设计划,钢筋、钢绞线等材料在预制板开始生产前30d进场。钢筋加工时采用全自动数控钢筋下料机,提高半成品的加工精度,长度定尺准确率±1mm,弯曲角度准确率±1°,生产效率高。钢筋骨架采用可调式胎架制作,适用于多种板型,同时胎架设有定位卡槽,确保钢筋骨架的定位精度。
3.1.1 钢筋数控下料
钢筋在加工厂集中下料生产,采用全自动数控钢筋下料机、弯曲机进行加工。全自动数控钢筋下料机包括2条生产线,分别为数控剪切生产线和数控弯曲生产线
3.1.2 胎架法制作钢筋骨架
钢筋加工完成后进行下一阶段工序,使用移动式组合钢胎架制作钢筋骨架。钢胎架包括固定胎架、移动胎架、调节胎架3部分(见图1),其中固定胎架为开口角钢按框架结构焊接,底部固定在地面上;移动胎架为开口角钢按框架结构焊接,置于轨道上;调节胎架为开口角钢按长方形焊接,两端分别开有用于连接螺栓的小孔。与传统胎架相比,移动式组合钢胎架可制作多种类型的钢筋骨架,节约空间,工人操作方便快捷,减少人员投入,提高施工效率。
胎架是由型钢制成的骨架,通过在型材上开孔形成钢筋定位卡槽,通过两相邻直角边限位实现钢筋骨架的尺寸定位,通过胎架卡槽实现钢筋的高精度定位。对加工完成的焊接件进行随机抽样检查,合格批次方可进入下一工序。
3.2 模板选型
传统分体式模板为上下2层,桥面板制作类型单一,占地面积大,且拼装时易错位,安装拆除也较困难,不适用于大规模、快速的工厂化生产。本项目模板采用底模、侧模分离的方式,有利于快速安装和固定,模板安装误差控制为2mm以内,混凝土浇筑前按照预埋件列表进行逐一核对,确保无遗漏。公路桥面板底模由面板及槽钢背肋组成,底模顶面平整度控制为2mm以内,打磨除锈后均匀涂刷脱模剂定型产品即可使用。同时,为使混凝土板预留钢筋顺利穿过模板,且不影响混凝土的浇筑,侧模设计为整体插入式模板和挡板,并设置梳齿形剪力槽
铁路道砟槽梁模板通过底模(平模)和侧模(斜模)构造,实现斜坡要求(见图2)。其中底模为固定整体钢底模,侧模为组合式钢模。底模顶面平整度控制为2mm以内,打磨除锈、涂刷脱模剂后方可使用。拉杆沿高度方向布置2道,均为体外拉杆,其中底部拉杆孔设置在台座基础内。
3.3 公路桥面板混凝土凿毛与拉毛
3.3.1 水冲凿毛
公路桥面板混凝土终凝、侧模拆除后进行混凝土水冲凿毛,拆模最佳时机及凿毛所需水压力等参数均通过多组试验获得,为桥面板工厂化生产提供有效数据支撑。具体操作步骤为:侧模安装前涂抹外加剂;混凝土浇筑完成且满足拆模条件后拆模,用2~3kg/cm2压力的水冲洗混凝土表面,形成水冲毛面。凿毛需轻微细致,深度控制为10mm左右,同时将混凝土表面浮浆及松软层全部剔除,露出粗骨料,外露比例满足规范要求。凿毛过程中尽量避免对粗骨料的损坏,同时在最大限度上减少对钢筋的扰动和破坏。
预制构件与后浇混凝土接触面凿毛时未破坏预制件棱角,且外露骨料凹凸均匀性好,表面浮浆少。与传统人工凿毛相比,可降低劳动力,在提高施工效率的同时凿毛质量得到提升。
3.3.2 表面拉毛
混凝土桥面板预制时,根据设计要求对其表面进行拉毛处理,当混凝土收浆二次抹面完成后,采用自动拉毛机拉毛,较人工操作更高效。拉毛后的外观需满足规范要求,拉毛时严格控制拉毛深度及桥面板表面平整度,既保证拉毛效果,又不破坏桥面板表面保护层及应有的平整度。
3.4 预制板吊装与存放
3.4.1 预制板吊装
由于预制板质量较大,为13~63t,特别是对于质量>20t的桥面板,预埋U形筋等起板措施不再适用
选用桥面板吊具时,应根据桥面板尺寸与质量选择吊点间距可变的吊具,以适应大桥多规格桥面板的吊装作业。
3.4.2 预制板存放
由于桥面板总量大,且桥面板制作完成后需存放6个月以上,为实现桥面板从制作到安装全工厂化流水线作业,在厂内设置存板区。
预制板按编号和相同的纵向存放间距进行分类存放,根据基础承载力、结构稳定性、垫块强度等确认存放层数,同时进行沉降观测,防止发生不均匀沉降,引起构件变形、开裂等。
为确保地基梁均匀受力,防止不均匀沉降,预制板存放布置时,应单层满布后再进行下层堆放,严禁小面积集中多层布置。存放间距须满足预制板养护、存取板工作空间要求,存放支点位置须满足设计存放位置要求。严禁随意挪动,造成预制板由于不均匀受力而产生裂纹。存放支点上下须在同一条线上,须设置1cm厚橡胶皮抄垫,防止混凝土损坏。外露钢筋还需罩定型塑料套进行成品保护。
3.5 预制板自动喷淋养护
桥面板顶面按要求进行拉毛处理后,混凝土终凝后立即覆盖土工布进行洒水养护,土工布之间应相互搭接,养护时间≥14d。
采用自动喷淋养护系统,喷淋养护效果得到提高。该系统每次喷淋时间为2min,时间间隔为30min,可参照温度、湿度等气候因素变化及现场养护情况进行调整
4 结语
平潭海峡公铁两用大桥FPZQ-3标段公路及铁路桥面板均采用工厂预制,公路桥面板采用BIM技术模拟预拼铺装和后浇带施工,提高施工精度和准确性,保证施工质量。施工过程中克服了桥面板种类多、总量大的难题,提高施工效率。为实现工厂化、标准化、装配化施工,实行标准化管理,以工序流程优化与安全质量控制为基础,采用以现场各工序为质量控制点的精细化管理模式,每个工序验收合格后进入下一工序。本工程采取多种技术,如采用全自动钢筋下料机、弯曲机、可移动式组合钢胎架等;模板系统采用底侧模分离的方式;利用自动喷淋养护系统提高养护效率并节约用水等。
[2]孙英杰,徐伟.平潭海峡公铁两用大桥双层结合全焊钢桁梁设计[J].桥梁建设,2016,46(1):1-5.
[3]朴泷,周高明,吴小兵,等.港珠澳大桥浅水区非通航孔桥钢-混组合梁施工技术[J].桥梁建设,2016,46(2):13-18.
[4]李军平,刘治国,车平.港珠澳大桥组合梁建造技术[J].钢结构,2016,31(11):90-94.
[5]刘军安,李鹏,乐俊,等.基于BIM技术的钢筋数控加工技术应用[J].施工技术,2017,46(S2):1181-1183.
[6]杨海鹏.大宽度变截面预应力混凝土桥面板预制技术[J].世界桥梁,2015,43(4):25-29.
[7]饶丹,闵伟佳,余弦,等.关于现浇超厚结构板侧模支撑体系的研究[J].施工技术,2017,46(S2):629-632.
[8]陈伟光,李浩,郭志鑫,等.大尺寸预制板吊点最优布设方式的探讨[J].施工技术,2018,47(S1):1649-1652.
[9]周家勇.装配式桥梁预制混凝土桥面板安装施工工艺[J].工程与建设,2016,30(3):403-406.
[10]杨剑,彭鑫,陈康军,等.混凝土智能养护系统研究[J].混凝土,2015(4):155-158.