鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)快速預(yù)制箱梁關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)

1、客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)快速制梁關(guān)鍵技術(shù)交流匯報(bào)材料中國(guó)中鐵四局集團(tuán)有限公司中國(guó)中鐵四局集團(tuán)有限公司二 O 一 0 年七月1 1 概述概述1.11.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外高速鐵路箱梁預(yù)制周期最短的是韓國(guó)。其跨徑25m 箱梁設(shè)計(jì)為先張和后張混合形式，所有功能臺(tái)座均放置在大型鋼構(gòu)廠房?jī)?nèi)，單個(gè)制梁臺(tái)座初期規(guī)劃生產(chǎn)能力為 24h/孔，實(shí)際箱梁預(yù)制周期為 2 天/孔，個(gè)別梁體最快達(dá) 1.5 天/孔。我國(guó)（大陸地區(qū)）通過(guò)已建和在建的京津、合武、合寧、武廣、鄭西、哈大等客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路和跨海大橋的建設(shè)，采用改進(jìn)箱梁生產(chǎn)線(xiàn)布置形式、優(yōu)化工藝措施、加強(qiáng)工裝設(shè)備及機(jī)械設(shè)備的投入等手段，對(duì)縮短箱梁預(yù)制周期做了大量有益的探

2、索。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，側(cè)模活動(dòng)布置的臺(tái)座平均制梁周期為 57 天/孔，側(cè)模固定布置的臺(tái)座平均制梁周期為 45 天/孔，由此發(fā)現(xiàn)，我國(guó)在大噸位整孔箱梁預(yù)制方面，無(wú)論是在工藝還是在速度上，與業(yè)內(nèi)先行者還存在一定差距?？s短箱梁預(yù)制周期，提高制梁速度，受到世界同行的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外橋梁人士都在積極探索箱梁預(yù)制工藝，力求改進(jìn)生產(chǎn)流程，加快制造速度，特別是縮短制梁臺(tái)座的使用循環(huán)周期。鐵道部于 2007 年立了科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃（合同編號(hào)：2007G009） ，由中鐵四局集團(tuán)有限公司總體負(fù)責(zé)，中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司和中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司承擔(dān)部分子課題，三家單位協(xié)同完成。科研項(xiàng)目研究具體要求，是在保證箱

3、梁施工質(zhì)量的前提下，加快箱梁預(yù)制速度，并針對(duì)目前能源和土地資源日益緊張，如何提高土地利用效率，進(jìn)一步節(jié)省梁場(chǎng)占地面積，如何進(jìn)行節(jié)能減排等方面進(jìn)行深入研究，體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展觀在企業(yè)又好又快發(fā)展的具體應(yīng)用，積極響應(yīng)國(guó)家“低碳經(jīng)濟(jì)”發(fā)展戰(zhàn)略，履行國(guó)有企業(yè)一定的社會(huì)責(zé)任。1.21.2 項(xiàng)目研究的基本情況項(xiàng)目研究的基本情況1.2.11.2.1 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使得研究開(kāi)發(fā)符合我國(guó)國(guó)情、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)約高效的整孔簡(jiǎn)支箱梁預(yù)制技術(shù)，顯得尤為迫切和必要。本課題立足于“快速制梁”的角度，針對(duì)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)箱梁預(yù)制工程特點(diǎn)及施工實(shí)際，著重從以下幾個(gè)方面開(kāi)展了專(zhuān)題技術(shù)研究:快速制梁用耐

4、久性混凝土配合比試驗(yàn)研究；箱梁混凝土自動(dòng)溫控養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究；快速制梁集約化生產(chǎn)組織研究。1.2.21.2.2 研究方法研究方法客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)整孔箱梁的快速預(yù)制涉及生產(chǎn)線(xiàn)規(guī)劃、工裝配置、制作工藝、組織管理各個(gè)環(huán)節(jié)。因此積極借鑒吸收行業(yè)內(nèi)成功經(jīng)驗(yàn)，按照產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的原則，立足自主創(chuàng)新，是技術(shù)研究取得成功的必由之路。本項(xiàng)目開(kāi)展以來(lái)，課題組成員遵循調(diào)查研究對(duì)比分析確立目標(biāo)實(shí)體試驗(yàn)（試驗(yàn)檢測(cè)）推廣應(yīng)用的基本技術(shù)路線(xiàn)，按照課題計(jì)劃，密切配合、通力協(xié)作，認(rèn)真進(jìn)行各項(xiàng)研究工作，獲得了各個(gè)專(zhuān)題的科研成果。1.2.31.2.3 研究過(guò)程研究過(guò)程2007 年 7 月 11 日， “客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)整孔箱梁快速預(yù)制技術(shù)研究”課題組召

5、開(kāi)項(xiàng)目實(shí)施討論會(huì)。確定在武廣客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)長(zhǎng)沙制梁場(chǎng)開(kāi)展試制實(shí)施，制訂了本科研項(xiàng)目的開(kāi)展計(jì)劃，明確了參與研制人員的分工。2007 年 7 月9 月，課題組分成混凝土實(shí)驗(yàn)研究和技術(shù)方案研究?jī)蓚€(gè)小組開(kāi)展了研究工作。10 月 11 日，通過(guò)了鐵道部科技司組織的客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)整孔箱梁快速預(yù)制技術(shù)試驗(yàn)研究大綱審查，課題研究正式啟動(dòng)。2007 年 10 月中鐵四局集團(tuán)與鐵道部科技司簽訂了“鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)整孔箱梁快速預(yù)制技術(shù)”科研開(kāi)發(fā)合同（合同編號(hào) 2007G009） 。課題組根據(jù) “整孔箱梁快速預(yù)制技術(shù)”的研究結(jié)果，于 2007 年11 月 9 日12 月 3 日在武廣客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)長(zhǎng)沙制梁場(chǎng)開(kāi)展了快速制梁鋼筋綁扎、混凝土澆

6、筑、蒸汽養(yǎng)護(hù)等單工序工藝試驗(yàn)，共試制了三孔32m 箱梁，均取得成功。2008 和 2009 年將箱梁快速預(yù)制技術(shù)在石武客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)（河北段）永年制梁場(chǎng)、成綿樂(lè)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)廣漢制梁場(chǎng)等進(jìn)行了各工序組合試驗(yàn)性驗(yàn)證。2010 年在合蚌客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)水湖制梁場(chǎng)和下塘制梁場(chǎng)進(jìn)行了批量生產(chǎn)，累計(jì)生產(chǎn)了 630 孔箱梁，基本實(shí)現(xiàn)了既定目標(biāo)，同時(shí)也表明快速預(yù)制技術(shù)可適用于各種類(lèi)型的客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)箱梁。該工藝在今年 4 月份鐵道部盧春房副部長(zhǎng)檢查時(shí)獲得了肯定，鐵道部工管中心建議快速制梁技術(shù)在一定范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。2 2 快速制梁技術(shù)快速制梁技術(shù)快速制梁技術(shù)包括快速制梁關(guān)鍵技術(shù)研究（快速制梁用耐久性混凝土配合比試驗(yàn)研究和自動(dòng)溫控養(yǎng)護(hù)技

7、術(shù)研究）和快速制梁集約化生產(chǎn)組織研究。共取得五項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利，其中多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)論文發(fā)表于國(guó)家核心刊物，并于 2009 年 11 月份通過(guò)鐵道部科技成果審查。2.12.1 快速制梁關(guān)鍵技術(shù)研究快速制梁關(guān)鍵技術(shù)研究快速制梁用耐久性混凝土配合比試驗(yàn)研究快速制梁用耐久性混凝土配合比試驗(yàn)研究為實(shí)現(xiàn)快速制梁的目的，需研究開(kāi)發(fā)出適用于快速制梁用耐久性混凝土，各項(xiàng)物理力學(xué)及耐久性指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)具有養(yǎng)護(hù)時(shí)間短、施工工作性能好、混凝土初張等強(qiáng)時(shí)間短等性能。按照上述目標(biāo)，課題組以武廣客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)長(zhǎng)沙制梁場(chǎng)作為主要試驗(yàn)基地，本著就地選材的原則對(duì)混凝土配比進(jìn)行了優(yōu)化。箱梁耐久性混凝土優(yōu)化設(shè)計(jì)主要開(kāi)展了以下三個(gè)方面的

8、試驗(yàn)研究:（1）快速制梁用復(fù)合高活性礦物摻合料配伍技術(shù), 降低水化熱，改善混凝土和易性、耐久性；（2）快速制梁用復(fù)合超塑化劑配伍技術(shù)，通過(guò)高效減水劑與少量輔助劑復(fù)合，提高與膠凝材料的適應(yīng)性，適度降低水膠比，適度縮短初凝時(shí)間，適當(dāng)減少混凝土初張等強(qiáng)時(shí)間；（3）快速制梁蒸汽養(yǎng)護(hù)制度的優(yōu)化設(shè)計(jì),尋找主要影響因素，選擇最佳蒸汽養(yǎng)護(hù)制度，從而縮短混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間。采用上述技術(shù)措施,通過(guò)大量試驗(yàn)研究,所配制的混凝土 40h 抗壓強(qiáng)度達(dá)到預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁初張拉設(shè)計(jì)要求,彈性模量、滲透性能、抗凍性能、徐變等各項(xiàng)性能指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求。經(jīng)委托鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心橋基站測(cè)試, 蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土的疲勞性能滿(mǎn)足高性能

9、混凝土相關(guān)技術(shù)要求。 蒸汽養(yǎng)護(hù)礦物外加劑硅酸鹽水泥 28d 水化樣 SEM 照片 徐變?cè)囼?yàn) 疲勞試驗(yàn)自動(dòng)溫控養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究自動(dòng)溫控養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究傳統(tǒng)的箱梁混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)，無(wú)法準(zhǔn)確模擬箱梁蒸養(yǎng)溫度變化曲線(xiàn)，需開(kāi)發(fā)更加完備的箱梁自動(dòng)溫控養(yǎng)護(hù)成套系統(tǒng)，以較好的控制箱梁養(yǎng)護(hù)空間的溫度環(huán)境，滿(mǎn)足快速制梁蒸汽養(yǎng)護(hù)制度的要求。課題組通過(guò)深入研究，一是一是引入了“大范圍多點(diǎn)溫度測(cè)量、分區(qū)段控制供汽”全新理念，聯(lián)合專(zhuān)業(yè)廠商創(chuàng)新研制出成套蒸汽養(yǎng)護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽供應(yīng)，可全過(guò)程實(shí)時(shí)量測(cè)、控制蒸養(yǎng)環(huán)境溫度，有效解決了大體積箱梁蒸養(yǎng)空間縱橫向“溫度差”的問(wèn)題；二是二是形成和建立了一套比較完善的蒸養(yǎng)工藝制度

10、，一方面按照蒸養(yǎng)工藝曲線(xiàn)的要求實(shí)現(xiàn)靜停、升溫、恒溫、降溫等階段，能自動(dòng)記錄梁體整個(gè)蒸養(yǎng)過(guò)程的溫度實(shí)際情況，形成記錄曲線(xiàn)，便于管理。另一方面可使梁體混凝土蒸養(yǎng)環(huán)境溫度充分?jǐn)M合蒸養(yǎng)工藝曲線(xiàn)，大幅度提高了梁體養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，縮短了箱梁養(yǎng)護(hù)時(shí)間；三是三是研制出自行式滑動(dòng)蒸汽養(yǎng)護(hù)棚罩，可方便快捷移動(dòng)，密封性能好，為自動(dòng)溫控養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的順利實(shí)施提供了強(qiáng)有力的工裝保障。蒸汽養(yǎng)護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了梁體混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，與傳統(tǒng)的蒸汽養(yǎng)護(hù)相比，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。 長(zhǎng)沙梁場(chǎng)自動(dòng)溫控養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)圖 長(zhǎng)沙梁場(chǎng)溫控界面圖 長(zhǎng)沙梁場(chǎng)管道布置圖 長(zhǎng)沙梁場(chǎng)滑動(dòng)式蒸養(yǎng)棚罩2.22.2 快速制梁集約化生產(chǎn)組織研究快速制梁集約化生產(chǎn)組

11、織研究快速制梁集約化生產(chǎn)，其關(guān)鍵是通過(guò)優(yōu)化工序組合和資源配置，充分壓縮制梁關(guān)鍵線(xiàn)路各工序時(shí)間，達(dá)到快速制梁的目的。一是加強(qiáng)工序和人員管理，實(shí)現(xiàn)工序的無(wú)縫對(duì)接。一是加強(qiáng)工序和人員管理，實(shí)現(xiàn)工序的無(wú)縫對(duì)接。建立管理體系和管理標(biāo)準(zhǔn)，量化各工序作業(yè)目標(biāo)，全員全方面培訓(xùn)；實(shí)行工序交接制度，強(qiáng)化考核、監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)工序轉(zhuǎn)換的無(wú)縫銜接。分氣包分支管道電動(dòng)閥門(mén)器二是以?xún)?yōu)化工藝流程為核心，實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)，構(gòu)建快速的制二是以?xún)?yōu)化工藝流程為核心，實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)，構(gòu)建快速的制梁生產(chǎn)線(xiàn)。梁生產(chǎn)線(xiàn)。按照底模、側(cè)模固定，鋼筋整體吊裝入模，液壓內(nèi)模整體出入，輪胎搬運(yùn)機(jī)移運(yùn)梁體的總體思路，進(jìn)行快速制梁的工藝流程和生產(chǎn)線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使

12、得箱梁快速預(yù)制工藝中的工序環(huán)環(huán)相扣，緊密配合，關(guān)鍵線(xiàn)路明晰。根據(jù)快速制梁研究，工藝流程和生產(chǎn)線(xiàn)（6 個(gè)制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)）優(yōu)化如下：快速制梁工藝流程圖快速制梁生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)示意圖三是優(yōu)化要素配置，提高工序作業(yè)效率三是優(yōu)化要素配置，提高工序作業(yè)效率。模板模板工序。工序。臺(tái)座、側(cè)模、內(nèi)模按 1:1:1 配置，底模側(cè)模固定能夠?qū)崿F(xiàn)移梁后 11.5 小時(shí)完成模板清理調(diào)整工作；采用整體移動(dòng)式液壓內(nèi)模，整體拖拉，快捷方便。(2)2)鋼筋鋼筋工序工序。配置合理的鋼筋綁扎胎具，實(shí)現(xiàn)箱梁底腹板及頂板鋼筋整體入模方式，鋼筋加工、綁扎為非關(guān)鍵工序。(3)(3)混凝混凝土土工序。工序。合理配置混凝土拌合、運(yùn)輸及灌注設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在

13、 56 小時(shí)內(nèi)完成混凝土的澆筑，隨后進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。(4)(4)梁體移運(yùn)梁體移運(yùn)工序。工序。利用900t 輪胎式搬運(yùn)機(jī)移運(yùn)梁體，機(jī)動(dòng)靈活，可在 12 小時(shí)內(nèi)即可完成作業(yè)。 鋼筋整體綁扎 900t 提梁機(jī)提梁作業(yè)四是強(qiáng)化信息化應(yīng)用，為集約化管理工作提供支撐。四是強(qiáng)化信息化應(yīng)用，為集約化管理工作提供支撐。在箱梁快速預(yù)制中，我們運(yùn)用了蒸汽養(yǎng)護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)、攪拌站自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)、搬運(yùn)機(jī)自動(dòng)平衡系統(tǒng)、制梁區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工序作業(yè)時(shí)間統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)等信息化技術(shù)，為快速制梁集約化管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。3 3 初步應(yīng)用成果初步應(yīng)用成果本科研成果已在石武客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)（河北段）永年制梁場(chǎng)、成綿樂(lè)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)廣漢制梁場(chǎng)等進(jìn)行

14、了試驗(yàn)性驗(yàn)證，并在合蚌客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)水湖制梁場(chǎng)和下塘制梁場(chǎng)進(jìn)行了批量生產(chǎn)。下面以合蚌客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)水湖制梁場(chǎng)為例進(jìn)行說(shuō)明：合蚌客專(zhuān)水湖制梁場(chǎng)預(yù)制箱梁 564 片，預(yù)制工期 1 年。根據(jù)快速制梁工藝，梁場(chǎng)采用橫列式布置，共設(shè)置 6 個(gè)制梁臺(tái)座(梁場(chǎng)平面布置圖如下圖所示)，臺(tái)座、側(cè)模、內(nèi)模按 1:1:1 的方式配置。鋼筋整體綁扎整體吊裝，設(shè)置 4 個(gè)鋼筋整體綁扎胎具、2 個(gè)鋼筋吊架，生產(chǎn)能力 2 孔/天。水湖梁場(chǎng)平面布置圖根據(jù)目前已制 300 孔箱梁統(tǒng)計(jì)，單孔箱梁預(yù)制循環(huán)周期為 72 小時(shí)，達(dá)到 3 天/孔。具體工序作業(yè)時(shí)間、人員配置及主要工裝設(shè)備配置如下表所示。水湖制梁場(chǎng)制梁各工序作業(yè)時(shí)間和勞動(dòng)力配置表水湖

15、制梁場(chǎng)制梁各工序作業(yè)時(shí)間和勞動(dòng)力配置表序號(hào)工序用時(shí)人數(shù)備注1底、側(cè)模清理、調(diào)整2h810尺寸合格、清潔2鋼筋籠吊裝入模4h56安裝橋面預(yù)埋鋼筋，尺寸合格3內(nèi)模穿入鋼筋籠及安裝端模6h810穿內(nèi)模，內(nèi)模安裝固定完成，尺寸合格4預(yù)埋件安裝6h8剪力齒槽、側(cè)向擋塊模板安裝5混凝土澆筑6h36完成6混凝土蒸養(yǎng)34h4安裝蒸養(yǎng)棚，完成靜停、升溫、恒溫、降溫階段7拆端模，內(nèi)模6h458預(yù)、初張拉6h10穿鋼絞線(xiàn)、預(yù)、初張拉9梁體起移2h8周期72h注：以上為每個(gè)工序的平均用時(shí)主要工裝及設(shè)備表主要工裝及設(shè)備表序號(hào)項(xiàng)目規(guī)格數(shù)量備 注1輪胎式提梁機(jī)900t12龍門(mén)吊50t4可整體吊裝鋼筋籠3布料機(jī)18m4二維4地 泵80m326攪拌站2m32HZS1207張拉架8快速支立8張拉油頂300t4底 模32m69側(cè) 模32m6固定式10內(nèi) 模32m6整體移動(dòng)式，整體縮張11端 模32m6整體式12制梁臺(tái)座32m