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技術資料

京滬高鐵水泥欄桿的預制與安裝技術

時間:2015-01-02 13:44 來源:afshops.com 作者:海煜重工 點擊:
中國水利水電第十四工程局有限公司主要承擔了京滬高速鐵路山東省曲阜市境內DK496+265.27~DK531+971.34范圍內17.137km(單線延米)的橋梁段欄桿預制。欄桿采用鋼筋混凝土欄桿,每2m為一榀(在梁端伸縮縫處根據具體尺寸而定),分別由立柱、扶手、托梁、隔柱、柱帽等構件組成。

1 欄桿結構形式

1.1 欄桿立柱截面尺寸為120mm×120mm,高度為1010mm;下端兩側設置40mm槽角,連接托梁;扶手、托梁高100mm,寬110mm;托手、托梁與隔柱連接表面設置隔柱安裝插槽,插槽深度20mm。扶手在立柱處連接,端部預留鋼筋;立柱頂部設置扶手卡槽,卡槽深110mm,寬50mm;同時,柱頂預埋鋼筋,扶手通過卡槽與立柱固定,并通過柱頂預埋鋼筋連接兩側橫梁及柱帽,鋼筋埋入立柱深度滿足錨固要求。

1.2 立柱與橋梁通過預埋鋼板連接,立柱下采用預埋Q235鋼板,厚10mm。鋼板與立柱主筋焊接,焊接采用手工雙面電弧焊,外露鋼板作防腐防銹處理。

1.3 立柱、托梁、扶手采用C40混凝土,隔柱采用C30纖維混凝土(如施工可保證構件不開裂,也可采用C40混凝土)。鋼筋采用HRB225、HRB335,法蘭連接件采用Q235-B-Z,外露部分作熱鍍鋅防腐處理。

欄桿結構形式見圖1。
欄桿結構形式
2 欄桿預制工藝和方法

由于欄桿構件均較小,很難進行現場澆筑,因此采用工廠化集中預制、現場安裝的方法進行施工。

欄桿的立柱、托梁和扶手預制方法主要有離心加工法和平板振搗成型法兩種。隔柱成型主要有離心成型法和“滾動-擠壓-吸濕”成型法。結合欄桿生產任務和工期要求,欄桿立柱、托梁和扶手預制采用平板振搗成型法,隔柱采用離心成型法加工。模具主要采用塑料模盒。欄桿預制工藝流程見圖2。
欄桿預制工藝流程
3 欄桿預制工藝

3.1 工藝試驗

由于欄桿各構件體積較小,所需混凝土量少,因此常在進行正式的預制生產前進行工藝試驗,以尋求最優的生產方法,掌握生產工藝。工藝試驗主要包括各構件混凝土配合比的選定與試生產、對各構件的預制工藝流程的熟悉和對成型后預制構件的養護方式的選擇。

3.1.1 混凝土配合比的選定。混凝土的配合比選用C30纖維混凝土,由于欄桿各構件較小,為便于成型,試生產時需確定混凝土的坍落度。經試生產表明,混凝土坍落度為8~10cm時構件易于成型,且成型后構件質量較好。不同坍落度下混凝土欄桿隔柱生產試驗對比見表1。
表1 不同坍落度下混凝土欄桿隔柱生產試驗對比
試驗編號 混凝土等級 坍落度(cm) 試生產結果
1 C30纖維混凝土 5 混凝土下料困難,生產后離心構件頂端出現較大空洞,表面氣泡較多
2 C30纖維混凝土 8 混凝土下料容易,構件表面光滑,氣泡較少
3 C30纖維混凝土 10 混凝土下料容易,構件表面光滑
4 C30纖維混凝土 15 混凝土下料容易,構件較難成型
注:C30纖維混凝土配合比為320:734:1014:1:52:80:4.4[水泥(kg/m3):細骨料(kg/m3<):粗骨料(kg/m3):水(kg/m3):粉煤灰(kg/m3):外加劑(kg/m3):纖維(kg/m3)]

3.1.2 脫模劑的選用。由于欄桿構件均為細長桿件,選用模板均為塑料模盒。為增加成型后構件的光滑度,防止構件脫模時受損,在混凝土入模前擬采用脫模劑。從工藝試驗情況看,新模盒在首次生產時不需使用脫模劑,但經過幾次周轉后需涂少量石蠟作為脫模劑。使用不同脫模劑時欄桿隔柱生產試驗對比見表2。
表2 使用不同脫模劑時欄桿隔柱生產試驗對比
試驗編號 混凝土等級 坍落度(cm) 脫模劑 試生產結果 備注
1 C30纖維混凝土 10 構件表面光滑 新模盒
2 C30纖維混凝土 10 柴油機潤滑油 構件表面出現較多氣泡,且油漬較多  
3 C30纖維混凝土 10 石蠟 構件表面光滑  

3.1.3 養護方式的選擇。構件成型后均需靜停一段時間再進行養護,主要養護方式有自然養護和蒸汽養護兩種。自然養護主要采用灑水養護,但養護時間較長,且隨著氣溫的降低,養護時間延長。蒸汽養護能大大縮短養護時間,可提高模盒的使用效率。因此,欄桿預制時主要采用蒸汽養護。

3.2 欄桿預制

根據混凝土欄桿預制工藝,欄桿隔柱主要采用離心成型法進行加工,欄桿扶手、托梁、立柱采用平板振搗器振搗成型。

3.2.1 根據設計要求,對各種欄桿鋼筋進行加工制作。由于欄桿構件較小,因此加工時一定要嚴格控制加工精度。預埋鋼板提前進行防腐處理。立柱與橋梁通過預埋鋼板連接,立柱下采用預埋Q235鋼板,厚10mm;鋼板與立柱主筋焊接,焊接采用手工雙面電弧焊,外露鋼板作防腐、防銹處理。

3.2.2 對模具提前進行清理。現場工藝試驗結果表明,模具在清洗干凈的情況下可直接用于生產,無需涂抹脫模劑。模具采用自來水加草酸進行清洗。模具清洗完畢后,將鋼筋籠安放到位。鋼筋籠放置時應注意安裝精度,預埋件鋼板螺母的安裝誤差不大于2mm,同時要考慮模具扣件等的安裝。模具安裝、卡口等要保證鋼筋的保護層。

3.2.3 立柱、托梁、扶手采用C40纖維混凝土,隔柱、柱帽采用C30纖維混凝土。混凝土由拌和站進行集中拌制,并用裝載機運至現場進行分料。

3.2.4 立柱、托梁、扶手和柱帽采用平板振搗器進行振搗,隔柱采用離心機進行離心成型。

3.2.4.1 隔柱振搗離心。隔柱采用加料后離心成型的方式進行生產。由于隔柱加料口較小,因此采用自制加料振搗平臺進行加料。加料時,將拌和物放到加料機內,開啟頂部加料振搗平臺緩慢加料;待模盒內料加滿時,開啟底部振搗平臺振搗約45s即可完成加料。

加料結束后,將模盒端部檔板安裝完畢,即可進行離心成型。離心機轉速控制在400r/min,離心時間為60s。隔柱下料平臺和離心機見圖3。
隔柱下料平臺和離心機
3.2.4.2 托手/托梁振搗。扶手/托梁采用平板振搗器進行振搗,振搗時間2min。振搗結束后進行抹面處理,為方便拌和物空氣的排出并使構件表面光滑無氣泡,可以采用橡皮錘輕敲模板側壁。

3.2.4.3 特殊欄桿構件預制。在京滬高速鐵路橋梁上,混凝土欄桿除標準的2000mm跨度欄桿外,還包括少部分小于2000mm跨度的欄桿。欄桿特殊段包括橋梁伸縮縫處和橋梁接觸網處。

特殊段欄桿預制時,根據構件的具體規格尺寸采購特制模盒進行加工。加工方法和標準段一致。

3.2.4.4 構件養護。振搗結束后,用叉車運至蒸汽室進行養護。養護溫度控制在45℃,養護時間不低于12h。在氣溫適宜的情況下,也可以采用靜停自然養護。

3.2.4.5 構件脫模。初養結束后,運至脫模區進行脫模。脫模后如發現有缺陷等,立即進行修補處理。脫模后用土工布覆蓋保濕養護,養護時間不少于7天。隔柱脫模和成品存放見圖4。
隔柱脫模和成品存放
3.2.4.6 成品存放。立柱、扶手、托梁、隔柱不同構件分開進行堆放。在堆放場地在距構件40cm處用方木墊起成為支點。層與層之間接觸面加墊板,最高層數不大于10層,高度不超過1500mm。構件存放時避免磕碰而造成構件掉角、掉邊等損壞。

4 欄桿安裝

4.1 成品運輸及要求

4.1.1 對運輸道路進行清理和疏通,防止運輸過程中車輛顛簸而損壞構件。

4.1.2 構件裝車運輸時,車內要墊放柔性材料,如土工布等,層與層之間用土工布進行隔離處理。

4.1.3 運輸構件時,按不同構件進行運輸,裝車時要輕拿輕放,運輸過程應放慢車速。

4.1.4 欄桿各構件采用16t汽車式起重機運送上橋。使用自制的吊籃進行吊裝,吊籃的外圍采用廢舊橡膠皮等進行維護,以免吊裝過程中損壞構件。吊裝時構件間用土工布進行隔離,防止構件意外損壞。

4.2 欄桿安裝

4.2.1 欄桿構件拼裝時,注意檢查構件各預埋件的精度;預埋精度不滿足要求的,不得強行進行安裝。

4.2.2 安裝時注意區分欄桿的安裝區段,尤其注意梁端伸縮縫的位置。

4.2.3 安裝按“立柱錨固→安裝托梁→插入隔柱→安裝扶手→固定柱帽”的順序進行。

4.2.4 立柱錨固安裝應保持立柱的垂直度,保證立柱下鋼板平整,與橋梁遮板上預留鋼板緊貼,孔位誤差不大于15mm。

4.2.5 托梁與立柱之間通過立柱牛腿卡入托梁安裝卡槽內,并用螺栓擰緊。

4.2.6 隔柱與扶手、托梁通過預留卡槽進行連接,插槽精度在規定范圍內,安裝前在插槽內注入水泥漿(強度和扶手托梁一致)。安裝后保證隔柱與插槽連接密實,保證上下兩端與橫梁連接的牢固性。

4.2.7 扶手在立柱頂端的卡槽內進行連接,連接時將兩側扶手端頭預留鋼筋及立柱預留鋼筋進行連接,用M10砂漿進行封填,然后安裝柱帽。安裝就位后,通過柱帽預留螺栓孔進行注漿。

欄桿安裝效果見圖5。
欄桿安裝效果
5 結束語

欄桿構件較小,成品保護是預制和安裝中的重要環節,施工中應注意以下幾點:

5.1 根據生產規模的大小選取模盒、場地、配置設備,若生產量較大,如30萬~40萬件,可選取質量較好的模盒,可滿足多次周轉循環。

5.2 預制時摻入聚丙烯腈纖維,表面上雖然增加了少量成本,但構件脫模、安裝時減少了開裂現象的發生,實際上可節約成本。安裝時注意構件的防護,尤其是在運輸過程中應加強對構件的保護。

5.3 采用工廠化集中預制生產,可保證成品質量,色澤如一,同時構件精度可以得到保證,如采用蒸汽養護,脫模時一定要注意降溫幅度不要太大,否則會造成構件斷裂。

5.4 預制時可按照安裝順序,先生產立柱、托梁,再生產隔柱、扶手,最后生產柱帽,但一定要根據生產進度合理進行安排。

5.5 安裝時一定先安設定位線,方可保證欄桿外觀平、順、齊。
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