枣潜高速公路小箱梁工厂化制作技术探讨

枣潜高速公路小箱梁工厂化制作技术探讨

徐智勤

中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北宜昌  443002

摘要：本文结合湖北省枣潜高速公路第五标段工程实例，简述一下高速公路小箱梁工厂化制作的方法和思路，以供今后的类似工程参考。

关键词：高速公路工厂化小箱梁

一、引言

当前，我国的中小跨度桥梁占桥梁工程中的绝大部分。1978年西安公路研究所率先研究并发展后张法预应力带翼小箱梁。其中，中小跨度带翼小箱梁具有较大的截面抗扭强度、抗弯强度,其弯曲应力图形合理,剪应力小及良好的稳定性等优点。在我国快速发展的桥梁建设中,占据了越来越重的地位。

二、工程概况

湖北省枣潜高速公路第五标段全长20.982km，其中桥梁29座约6.904Km，桥梁占比约占32.6%。施工总工期预计36个月。除现浇桥以外，上部结构采用预制架设小箱梁的桥梁占80%以上，以30m跨小箱梁为主，预制小箱梁总数达到1305片。预制和架梁施工工期紧迫，是该项目影响全局的特殊重点之一。另外，箱梁钢筋骨架制作质量要求高；钢筋保护层合格率要达到90%以上；安全施工、文明施工和标准化作业受到建设方的高度重视。

结合本项目特点，如何进一步挖潜，缩短小箱梁制作周期，成为难点。同时，提高钢筋制作质量保证率，提高标准化施工和文明施工程度，进一步降低施工成本，成为本研究的重点内容。经过对各个工艺环节的分析，我们认为，通常，箱梁预制工艺中耗时较多的是"钢筋绑扎"工序。国内加工小箱梁钢筋时，常常利用制梁区的制梁台座，进行现场绑扎，绑扎2-3天后关模、浇筑、养生、张拉、压浆、移梁。腾出该台座后，再开始绑扎钢筋，开始新一轮循环。

如果在制梁区外单独设立骨架制作区，使制梁的顺序作业，变为平行作业，将大大缩短制梁周期。同时，研发工厂化、胎架化的绑扎工艺，进一步将钢筋制作变为工厂化、集中式作业，可实现节省制梁台座、节省大量人工、节省工期提高制作质量和安全性的目标，进一步提高标准化施工和文明施工程度，降低施工成本。

基于上述原因，有必要展开小箱梁预制研究，使箱梁的经济性、应用性得到新的突破。

将使得小箱梁钢筋骨架制作精度高，速度快，费用节约，质量优良，绿色环保。对于公路、铁路、市政、房建等领域，具有广泛的推广和借鉴意义。

三、主要技术方案研究及实施

3.1技术研究简介

本研究主要通过传统的与制梁台座上绑扎箱梁钢筋骨架、浇筑箱梁，同不占用制梁台座单独采用胎架制作箱梁钢筋骨架后整体于制梁台座上拼装、浇筑箱梁两种制梁方法进行对比，分析两种工艺的工效和成品钢筋保护层合格率，从而寻求更为优秀的箱梁制作工艺。

本研究主要分为以下几个阶段：

准备阶段。主要工作包括：研发小组人员分工，研发场所确定，胎架的设计及主要工艺的初步拟定。

实施阶段。主要工作包括：分别采用传统方法及胎架法制作小箱梁，制作过程中采集人员配置、消耗时长、成品钢筋保护层厚度等数据；生产过程中对胎架法制作小箱梁机具、人员配置和工艺的完善；对采集的数据进行分析对比。

3.2传统方法制作小箱梁工艺简介

由于方案内容较多，此处仅节选重点进行概括说明。

1、准备工作：

根据项目各部位所需梁片数量，综合考虑梁片运距、混凝土供应、征地协调等因素，拟定预制梁场的位置和规模，做好梁场地面硬化、运输通道、排水、设备安装等基础建设。箱梁生产前，根据设计图纸中梁片的结构尺寸和梁体重量，以及预制梁场的位置，合理设计制梁台座的结构尺寸、配筋和布置位置。同时准备充足的合格模板。

本次研究主要依托的枣潜公路五标梁场建设已完成，设备、模板充足，交通、水电便利，可直接用于生产。

2、钢筋加工、绑扎及波纹管安装：

所有钢筋进场验收合格后，由专门的钢筋加工厂加工，自卸车转运至预制梁场安装。钢筋骨架的制作成型在制梁台座上完成，骨架制作按照一定顺序安装绑扎，先主筋后箍筋，钢筋间距均匀，箍筋接头交错布置，合理放置保护层垫块。绑扎完成的钢筋骨架顺直稳固，确保振捣时钢筋位置不受影响。

波纹管和锚垫板安装随钢筋绑扎和模板支立进行，波纹管采用金属波纹管。

3、支立模板：

立模时，先安装侧模，后安装端模。立模前进行模板清理、校准，刷上脱模剂，模板连接牢固，采用螺栓、拉杆、钢管等做好固定。

4、混凝土浇筑和养护：

混凝土在拌合站集中生产，砼运输车运至现场，龙门吊配合吊斗入仓，先浇筑底板和腹板，再浇筑顶板，混凝土采用插入式振捣棒配合附着式振捣器进行振捣。

梁体浇筑完成后及时养护，一般情况下采用土工布覆盖洒水养护；当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于-3℃时，采用蒸汽养护。

5、张拉和压浆：

箱梁混凝土强度达到设计强度的95%以上，且龄期不小于7天时，采用智能张拉设备进行预应力张拉。张拉采用两端同时对称张拉，严格按照设计顺序进行。

张拉完成后尽量在24小时内完成预应力孔道压浆，最晚不得超过48小时。

成品小箱梁钢筋保护层合格率检测

3.3胎架法制作小箱梁工艺简介

胎架法制作小箱梁与传统方法制作小箱梁两种工艺主要区别在于箱梁钢筋骨架的制作。

1、准备工作：

与传统方法制作小箱梁类似，但需另外在梁场内规划专门用于制作箱梁钢筋骨架的作业区域，同时按照箱梁钢筋布置设计制作胎架，用于箱梁钢筋骨架的制作。

2、钢筋加工、安装：

钢筋加工同样在加工厂内完成，安装时在分别在底腹板胎架、顶板胎架上完成，底腹板和顶板钢筋安装完成后，采用龙门吊吊运至制梁台座上拼装。

其他：

其余模板支立、混凝土浇筑和养护、张拉、压浆等工艺基本与传统方法一致。

3.4技术方案实施情况

技术方案研究制定以后，研究小组结合枣潜公路五标项目部的实际情况，选取位于施工三处范围内的2#预制梁场作为研发场地。在拟定技术方案的指导下，通过传统方法的胎架法进行效率箱梁的生产、钢筋保护层厚度检测，取得了人员配置、消耗时长、钢筋保护层合格率等相关参数，顺利完成了项目研究。

根据箱梁结构尺寸，同时考虑到模板安装和材料堆放问题，初步考虑箱梁钢筋骨架加工厂面积定为40m×24m。结合项目实际情况，研发场地规划在枣潜公路五标项目部2#梁场内。

资源配置方面，龙门吊、箱梁模板、附着式振捣器、振动棒、电焊机、发电机等设备已到位或可以利用梁场现有资源，钢筋、混凝土原材准备充足。

1、小箱梁胎架的初步设计和加工：

根据箱梁设计图纸，经研究小组讨论、修改，完成了初步的胎架初步设计，并绘制了相关图纸。胎架分底腹板胎架和顶板胎架两种类型。

底腹板胎架，由底部钢制工作台和两侧立式三角架组成，用于底腹板钢筋整体板扎：

（1）设置地面钢制胎架，用于定位和承担底板钢筋制作；设置两侧活动式三角胎架，支挡、定位腹板钢筋；形成整体式槽型胎架，与小箱梁钢筋骨架断面尺寸一致。

（2）地面台架顶部每2-4m设置1道横向L40角钢，按纵向钢筋间距、数量在角钢顶面刻小槽，刻槽的底部高出台面与腹板箍筋顶部相平，用于定位、安装底板纵向通长钢筋。

（3）侧向胎架顶部及地面台架的纵向设置通长的L40角钢，按箱梁箍筋间距、位置刻槽，角钢的刻槽深为1/2钢筋直径，槽宽较钢筋直径大5mm。用于定位、安放腹板横桥向箍筋。

（4）侧向胎架由两根ф25钢筋支腿组成，内侧支腿上套ф30钢管，钢管上焊接15-20cm长的水平短钢筋，用于定位和安放每根腹板纵向钢筋。

顶板胎架：由独立的地面式钢制定位工作台。

2、箱梁制作及相关数据的采集分析

小箱梁的生产分3个节段进行：

初期，在胎架设计生产期间，利用预制梁场原有资源，采用传统方法进行小箱梁的制作；

胎架生产完成后，同时采用传统方法和胎架法制作小箱梁；

由于传统方法制作小箱梁是已经非常成熟的工艺，在取得相关研究参数后，后期仅采用胎架法制作小箱梁，进一步研究相关生产数据。

制作小箱梁期间，分别对每片小箱梁制作投入的人员、消耗时长、钢筋保护层厚度等等数据进行记录。

传统方法本身相对成熟，胎架法经过数月的试验也趋于稳定，本节段主要对前期采集的数据进行整理，并进行对比分析，得出初步的研究结论。

在传统方法和胎架法制作的小箱梁数据中，选取10组数据（胎架法选取后期趋于稳定时的数据），从投入人员、消耗时长、钢筋保护层厚度等方面进行对比分析，得出结论。

根据前面的技术研究及现场试验，对本研究进行全面的总结分析，并得到《成果总结报告》。

3、取得的结果

通过几个月的试验、研究，本项目研发小组通过按照传统方法制作小箱梁、并统计相关数据，设计制作胎架并不断改进完善胎架细节，统计胎架法制作小箱梁的相关数据，对传统方法和胎架法制作小箱梁在消耗时间、作业人数以及小箱梁保护层厚度等数据做了对比。

1、小箱梁钢筋骨架制作耗时

传统方法制作小箱梁钢筋骨架消耗时长约3～4天，均值3.5天；胎架法制作小箱梁钢筋骨架作业时间基本保持在1～1.5天，均值约1.35天。相对而言，胎架法制作小箱梁钢筋骨架节省约2天时间。

2、投入人员数量

传统方法制作一片箱梁钢筋骨架投入人员10～12人，使用胎架法制作一片箱梁钢筋骨架投入人员5～6人，胎架法明显更加节省人工。

3、钢筋保护层合格率

传统方法制作的小箱梁，即使布置了保护层垫块，保护层合格率仍旧不高，最高值仅有75%左右；采用胎架法制作小箱梁钢筋骨架，由于胎架上严格按照各钢筋位置刻槽定位，钢筋位置定位更加准确，钢筋保护层合格率得到了较大提升，最低值达到了87.5%，效果最佳时甚至可达到100%。

从工效方面看，采用胎架法制作小箱梁钢筋骨架大大提高了箱梁制作的效率，综合作业时间和人员数量的影响，传统方法每人的工效为1÷3.5÷10=1/35，胎架法作业每人的工效为1÷1.35÷6=1/8，胎架法与传统方法制作小箱梁的功效比=（1/8）÷（1/35）≈4：1。可以看出，胎架法制作小箱梁比起传统方法，工效约提升了3倍。从小箱梁保护层厚度合格率方面分析，传统方法合格率普遍偏低，采用胎架法使箱梁钢筋保护层厚度得到了较大的提升。

四、小结

本工法相比常用的混凝土台座，钢筋骨架制作过程无需占用制梁台座，且胎架结构简易，成本低廉。

小箱梁钢筋骨架横竖向钢筋在绑扎时均有固定的间距要求，直接于制梁台座上制作时不便控制，而采用胎架后，由于已事先在胎架上刻槽定位，可一次性定位和架立800个点位，极大地减少了人工托举、测量、调整纵向钢筋的工作量，降低了劳动强度，大大提高了作业效率，今后可推广于类似工程。