《科技创新与品牌》杂志社创新成果

客运专线铁路“整孔箱梁快速预制技术”在中铁四局长沙梁场试验成功

全长4320.7米的捞刀河特大桥末孔梁架设中全长4320.7米的捞刀河特大桥末孔梁架设中


        近日,由中铁四局在长沙梁厂研制的“整孔箱梁快速预制技术”取得突破,整孔箱梁通过台座底模、侧模固定,钢筋骨架整体绑扎、整体吊装,全液压内模整体拖进脱出、全自动温控蒸汽养护等工序,采取大型设备将部分工序整合等技术措施,明显减少了工序作业时间和工序衔接时间,使箱梁预制循环周期目标(单个制梁台座使用周期)由原来的6天/孔缩短为2.5天/孔,最终将达到2.0天/孔,实现了快速制梁。据悉,目前这一技术填补了国内空白,在国际上也处于领先地位。
        武广客运专线是国内第一条设计时速350公里的高速铁路,因线路结构要求结构物工后沉降很小,整体稳定性高,施工中大量使用了国内先进的施工技术工艺。32米双线整孔式箱梁自重900吨,为国内目前吨位最大的铁路箱梁之一。目前,国内铁路客运专线、城际轨道交通工程所用箱梁均以32米、24米双线整孔式箱梁为主。由于桥梁结构在武广客专线建设中所占比例高达70%以上,决定着建设总工期,直接影响铁路建设的社会效益及经济效益。特别是整孔简支箱梁在桥梁建设中比例高,制作量大,已为施工的控制关键。缩短预制周期,快速制梁,受到世界同行的广泛关注。国内外桥梁界人士都在积极探索箱梁预制工艺,力求改进生产流程,加快建设速度,特别是缩短制梁台座的使用循环周期。为缩短箱梁的预制周期,加快客运专线的建设速度,“整孔箱梁快速预制技术”的研究显得更具现实意义,也更为迫切。
        中铁四局长沙梁场承担了武广客运专线XXTJⅡ标段内13座大桥、特大桥356孔箱梁的施工任务。梁场制梁区现有布置形式为东西两侧对称布置的两条纵列式生产线。其中东侧设置4个32米梁制梁台座;西侧设置2个32米梁制梁台座1个24米梁制梁台座,32米梁制梁台座与24米梁制梁台座间预留一个扩能台位。纵向每两个台座共用1套内外模,同时配置内模拼装台座1个,整体钢筋绑扎胎具1个;每条生产线共用2台38米跨75吨起重门吊,2台17米布料机,生产线一端对应设钢筋、钢绞线、波纹管存放及加工区一处。主要生产工艺为:外模在两个台座循环周转,整体拖拉就位;全液压内模,分段组装、脱模;钢筋骨架在胎具上绑扎,与内模一起整体吊装入模;箱梁初张完成后,每孔箱梁长32.6米,宽13.4米,重达900吨。箱梁的移动和搬运所采用的轮胎式搬运机,能旋转90度移位。存梁区共设存梁台座54个。该梁场主要技术特点为:梁场分区明确、布置紧奏,各工序互不干扰,便于组织平行流水作业;两条纵列式生产线并列设置,有利于提高轮胎式搬运机和移梁通道利用率;采用轮胎式搬运机移梁,大大降低横列式梁场在横移滑道上的一次性土建投入,移梁通道地基处理简单,可以加快建场进度,土地复垦相对容易;通过对轮胎式搬运机的技术改进,实现了搬运机移梁、装车的一体化设计,节省了专用提梁装梁设备的投入。轮胎式搬运机机动灵活,制梁、存梁与横列式梁场相比较受架桥顺序影响小。
        长沙梁场一改过去一成不变的横向布局为纵列式布局,在国内是少见的。统计资料表明,制梁生产效率与梁厂布置及生产工艺有直接关系。梁厂生产线布置形式除了受场地条件限制外,还主要取决于梁体移运方式。根据对目前开建的京津、武广、合武、合宁等铁路客运专线箱梁预制场的调研,采用的箱梁预制工艺按照移梁方式总体可以分为箱梁驮运形式及箱梁吊运形式2种,对于侧模活动式布置的台座平均制梁周期为5~7天/孔,对于侧模固定布置的台座平均制梁周期为3.5~5天/孔。
        大体积混凝土的温度养护测量控制系统是此项技术成功的关键。传统的砼蒸汽养护技术,温度测控基本依靠人工完成,测温时间间隔长,精度低,不能实时、准确、全面地量测梁体各个部位的温度情况,包括混凝土内部水化热的规律,因此不能从根本上解决桥梁蒸养时混凝土内外温差控制及各个部位温度基本均衡一致等问题,难以保证砼箱梁的高质量要求和实现快速制梁的目的。利用数字温度传感器、温度自动监控仪、计算机等设备,通过自动化蒸汽养护温度控制系统,采用大范围多点测量、分段分区控制蒸汽供汽量的方法,完全可以有效地实现对混凝土箱梁内部温度、表面温度及环境温度进行全过程自动报警监控。该传感器有测量温度准确、接线简单、联网方便、安装要求不高、单支成本较低的特点,经过封装以后,使用高温电缆,深入到全梁内外的各个部位,进行温度测量,真实、准确、全面的反映出梁体内外温度,确保快速预制箱梁的质量。
        经过连续三孔试验梁的预制,“整孔箱梁快速预制技术”取得圆满成功,并取得了宝贵的技术参数和经验。中铁四局长沙梁场于2008年7月14日晚将最后一片双线整孔32m箱梁灌注完毕,圆满完成356孔箱梁预制施工任务。