高铁预制箱梁施工关键技术研究

中国高新科技

China High-techNO.04 2019

( Cumulativety NO.40 )

高铁预制箱梁施工关键技术研究

黄春亮

（中铁上海工程局集团第四工程有限公司，天津 300450）

摘要：文章以中铁集团新建京雄城际铁路项目雄县制梁场为主要研究对象，重点论述了该项目中高铁预制箱梁施工的钢筋工程、模板工程、混凝土工程施工、预应力工程施工和箱梁吊运存放等一系列情形，旨在为提升高铁专线中桥梁工程的建造水平提供更多的思考和启迪。

关键词：高铁；预制箱梁；施工技术　　文献标识码：A　　中图分类号：U445

文章编号：2096-4137（2019）04-042-03　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2019.04.12

0　引言

随着我国经济的快速发展和科技水平的提升，国家有关部门将交通网建设中的高铁建设提上日程，我国高铁专线项目由此得到了快速的发展和广泛的应用。然而在高铁工程的实际建造过程中，如何在现有资源条件约束下科学合理地选择恰当的建造材料和施工技术，最大程度地提升高铁专线中桥梁工程的建造水平，成为相关工作人员和其他社会各界人士重点关注的问题。高铁预制箱梁施工技术的应用，在一定程度上规范了桥梁工程箱梁的施工工艺，提升了高铁箱梁架设的施工水平，在保证高铁专线安全性和人民生命财产安全方面都有重要的现实意义。

DZDK4+300-K4+650左侧，总占地面积约为12.27万m2（其中含拌和站约1.93万m2）。雄县制梁场主要配置5个单线梁制梁台座、4个双线梁制梁台座、45个单线梁存梁台座、40个双线梁存梁台座和1个静载台座等机械设备以完成相应高铁预制箱梁的制造、吊装和安装工作。此外，该梁场还配备了2台75t门吊、1台900t轮胎式搬运机、4台450t提梁机等一系列辅助机械设备，在满足2孔/天制梁工效的基础上保证了高铁箱梁的顺利制造和吊装。本梁场造价约2.2亿，计划工期为8日历天，主要工程为366孔单/双线简支箱梁预制及架设工程。其中，C50高性能混凝土8.5万方、普通钢筋1.5万t、预应力钢绞线0.3万t、预埋钢件130t。在此项目施工过程中，雄县制梁场施工内容为344孔预制箱梁，其中含有32m的单线简支箱梁共计210孔、24m的单线简支箱梁共计12孔、32m的双线简支箱梁共计138孔、24m的双线简支箱梁共计6孔。

1　工程概况

本工程全称为新建北京至雄安新区铁路项目，由京九线李营站向南经北京大兴区、河北省廊坊市，最后到雄安新区雄安站，在其沿线过程中与廊涿城际、京石城际、津保铁路等一系列重要交通铁路线连通。在此项目中，雄县制梁场主要负责高铁动车沿途航线及其覆盖范围内同期工程段的施工，主要包括石雄城际铁路左右线、京港（台）高铁雄商段左右线等几大干线。在此项目高铁箱梁预制架设的任务中，该梁场主要建设于高铁动车走行线

2　施工工艺

2.1　钢筋工程

为进一步响应铁路总公司、京沈京冀公司关于建造智能京雄高铁工程的理念，雄县制梁场积极采用智能化设备开展一系列施工生产活动，就智能钢筋加工而言，该项目有效利用了BIM技术对其半成

收稿日期：2018-12-17

作者简介：黄春亮（1982-），男，辽宁凌源人，中铁上海工程局集团第四工程有限公司工程师，项目经理，研究方向：高铁建设。

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品进行建模，在此基础上将导出的BVBS数据文件等通过接口或文件传输的形式发送到钢筋设备的MES管理系统中，旨在通过接口程序的自动解析功能得出工程名称、钢筋使用部位、具体加工数量及钢筋加工的边长、角度等参数信息，并进一步在相应后台设备上完成格式转换及绘图等工作，最终达到钢筋自动化加工的目的。本项目科学采用以下4种新型设备：

（1）WG16F-2多功能智能钢筋弯箍机器人。首先，该机器人是具有单方向弯曲功能的全自动化箍筋生产设备，不仅可以加工直径8~16mm的直条钢筋，更可以自动加工箍筋和板筋等；其次，该机器人具有自动穿丝功能，可以方便快捷地实现直条钢筋自动穿丝进料等工序，一定程度上减少了劳动力的投入；再次，该智能机器人可以加工冷轧及热轧高强度盘条钢筋，并具有钢筋矫直、测量、弯曲及剪切等功能；最后，该设备还可将盘条钢筋一次性加工成型，将其加工成定尺直条钢筋、单头弯曲钢筋、不闭合和闭合的（箍筋）钢筋等形状。

（2）XQ120智能钢筋自动剪切机器人。该机器人是能够将钢筋棒材按照设计需要自动切断成所需要长度，并对下好料的棒材进行分类储存的全自动一体化机器。它可将热轧各级带肋钢筋进行高质量的剪切、输送、存储及加工等，并将各加工工序形成电脑控制的自动加工流水线以建立智能化加工体系。

（3）G2W50L加长斜面式智能钢筋机器人。该设备属于全自动钢筋弯曲加工机械，适用于高速铁路、大型桥梁等钢筋混凝土结构中钢筋的弯曲加工，最大能加工Φ32mm的三级螺纹钢（HRB400），可在一个工作循环内做正向和反向弯曲，具有弯曲精度高、弯曲成型速度快、自动化程度高等特点。

（4）G2L32E-2立式智能钢筋机器人。该设备采取PLC数控、计算机编程的方式，可存储几百种图形。同时，每个单机既可动作，又可相互联系、协调一致完成连续动作，具有操作简单、自动测长、自动弯曲、快速成型等特点。此外，当该设备两个弯曲主机同时工作时，可同时弯曲多根钢筋，进一步提高了施工效率。2.2　模板工程

2.2.1　底模及侧模安装

在雄县制梁场项目的底模和侧模安装过程中，本工程项目主要采用镜面模板施工工艺。就箱梁模

板安装而言，本工程侧模、底模等都采用了镜面板材质，并在某些重点施工部位进行箍筋加固，保证相应模板节点和箱梁在同一直线上，在大幅度提升混凝土观感质量的同时，进一步解决胀模、模板歪斜、模板上下错位等问题，增加了模板工程安装的准确性和可靠性。此外，本工程采用了深抛光技术对模板工程进行加工，最大程度上提升了混凝土材料表面的耐腐蚀性和耐磨性，在提升混凝土观感质量的同时，为模板工程的后续拆除等打下了一定的基础。

2.2.2　液压内模智能爬升系统

在本工程的内模施工过程中，施工单位主要采用液压内模智能爬升系统。该系统主要由模板系统、预埋件系统、导轨系统、操作平台系统和液压系统等组成。在其自动爬升的过程中，液压油缸进一步支撑导轨和爬架的交替顶升，导轨和爬架之间为相对运动。当爬架处于工作状态时，导轨和爬架都依赖于预埋件支座，两者处于相对静止状态。待导轨系统提升至预埋件支座后，相关操作人员将下平台拆除后露出相应预埋支座和接头等，并在解除爬架所有拉结后顶升爬架，在启动油缸的基础上使爬架相对于导轨向上运动，最终实现内模的提升，不仅大幅度提升了内模系统的爬行效率和重复利用效率，更为降低工程成本和保证工程安全做出了一定的贡献。

2.2.3　模板拆除

拆模时的混凝土强度必须达到设计强度的60%（试件强度33.5MPa）。同时，在高铁预制箱梁的模板拆除过程中，工作人员应在保证预张拉工作完成且梁体混凝土内部与外表面、混凝土表层与环境温差等均小于15℃、箱梁混凝土棱角完整平顺等的基础上进行拆模工作。在拆除本工程的端模时，工作人员应在内模松开后、预张拉前将其拆除。在内模拆除过程中，工作人员应先拆除内模撑杆使其支撑模板板块处于自由运动状态，再收缩两侧上、下梗肋模板，最后再拆除内模纵梁下千斤顶的保护外套，使内模纵梁支承轮落在轨道梁上以接长梁端轨道长度，为下一阶段工作打下 基础。

2.3　混凝土智能喷淋养护

在雄县制梁场项目存梁区箱梁的养护过程中，主要采用自动喷淋系统，该系统能根据环境温度、湿度等实际情况完成混凝土的自动喷淋及养护过程。同时，此项目混凝土施工方案中还进一步设置

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了集水井，旨在达到养护用水循环利用的环保功效，最大程度上实现绿色施工。该项目混凝土自动洒水养护系统主要由监控系统、控制系统和供水管道3部分组成。洒水养护监控系统由平板电脑及其他相关软件构成，软件可对存梁区内的任意存梁台座实现全程监控洒水时间、温度、湿度等情况，大幅度提升了管理人员对存梁区梁台座的监管水平。洒水养护控制系统则主要由PLC、人机界面、继电器及接触器等部分组成，结构简单、安全性强、运营可靠，大大降低劳动强度的同时节约了劳动成本。一般而言，同等数量梁片养护需要10人，而采用自动喷淋系统只需1人操作就可完美进行梁区混凝土的日常保养。此外，混凝土自动喷淋系统的全套设备皆采用数据进行有线传输，实现了数据化、信息化、无人化与智能化的综合管理 要求。

2.4　预应力智能施工

在该项目箱梁预应力张拉时，本工程主要采用预应力智能张拉方式，通过自动张拉有关施工设备和相应信息管理平台将预制梁场的预应力张拉施工环节纳入信息化管理系统，通过该系统将张拉施工信息进行数据集成和传递、参数判别和预警、进度和质量动态跟踪等，并最终达成张拉质量闭环式信息管理的目的，加大了项目部管理人员对该预应力张拉工程的控制力度和管理力度。在此过程中，施工人员主要利用了智能张拉设备自动平衡、同步张拉、精确张拉力控制等功能有效完成了远程数据的传输。在张拉数据通过无线网络传入铁路工程管理平台后，各级管理部门可查阅张拉结果及张拉过程，从而进一步调整机械设备等的参数信息。

在预应力压浆过程中，该项目采用了智能压浆系统，有效克服了传统压浆模式中施工受人为因素影响大、压浆密实度难以监控测量及粉尘污染严重等一系列问题，实现了压浆计量和绿色施工的目标。此外，该项目不仅通过自动化手段强化压浆这一隐蔽工程的监管控制，更通过报表上传、数据汇总和分析、图表展示等方式将压浆工序纳入信息化质量监管体系，极大程度上方便了各管理层级对压浆质量的控制。同时，压浆施工上料制浆、真空压

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浆等两大关键工序的自动化协同控制，不仅具有自动化程度高、配料和压浆量自动精准计量、全自动控制、一键启动、绿色环保等功能，更具有数据接口公开、接入管理平台快捷便利等优势，最大程度上满足了管道压浆施工对过程控制和成品质量的技术要求。

2.5　箱梁智能静载

在对高铁预应力箱梁进行静载试验时，本工程采用了智能静载方式，相关工作人员将预制梁静载试验纳入信息化监管体系，不仅在极大程度上方便了该项目各管理层级对箱梁静载试验过程的实时监控和试验数据的统计分析等，更在一定程度上推动了梁场静载试验标准化模式的逐步建立与完善。此外，该智能静载模式不仅具有自动计算桥梁静载试验加载荷载、自动控制加载荷载的功能，还具有自动采集数据和分析数据以生成试验报告、试验记录等功能，更具有试验数据实时上传、智能报警等功能，从多方面加强了对箱梁静载试验的控制和 管理。

3　结语

总之，随着我国高铁专线项目愈加迅速的发展，预制箱梁施工技术在桥梁工程施工中的应用范围越来越广，对进一步提升高铁工程中箱梁的架设水平同样有重要的促进作用。因此，相关工作人员应在熟练掌握预制箱梁施工技术和基础理论知识等的前提下，提升其在实际工程项目中的技术水平和管理水平，为我国高铁专线中桥梁工程的安全建设做出应有的贡献。

参考文献

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（责任编辑：周加转）