鐵路客運專線快速預制箱梁關鍵技術總結

1、客運專線快速制梁關鍵技術交流匯報材料中國中鐵四局集團有限公司中國中鐵四局集團有限公司二 O 一 0 年七月1 1 概述概述1.11.1 國內外現(xiàn)狀國內外現(xiàn)狀目前，國內外高速鐵路箱梁預制周期最短的是韓國。其跨徑 25m箱梁設計為先張和后張混合形式，所有功能臺座均放置在大型鋼構廠房內，單個制梁臺座初期規(guī)劃生產(chǎn)能力為 24h/孔，實際箱梁預制周期為 2 天/孔，個別梁體最快達 1.5 天/孔。我國（大陸地區(qū)）通過已建和在建的京津、合武、合寧、武廣、鄭西、哈大等客運專線鐵路和跨海大橋的建設，采用改進箱梁生產(chǎn)線布置形式、優(yōu)化工藝措施、加強工裝設備及機械設備的投入等手段，對縮短箱梁預制周期做了大量有益的探

2、索。根據(jù)統(tǒng)計，側?；顒硬贾玫呐_座平均制梁周期為 57 天/孔，側模固定布置的臺座平均制梁周期為 45 天/孔，由此發(fā)現(xiàn)，我國在大噸位整孔箱梁預制方面，無論是在工藝還是在速度上，與業(yè)內先行者還存在一定差距。縮短箱梁預制周期，提高制梁速度，受到世界同行的廣泛關注，國內外橋梁人士都在積極探索箱梁預制工藝，力求改進生產(chǎn)流程，加快制造速度，特別是縮短制梁臺座的使用循環(huán)周期。鐵道部于 2007 年立了科技研究開發(fā)計劃（合同編號：2007G009） ，由中鐵四局集團有限公司總體負責，中鐵第五勘察設計院集團有限公司和中鐵工程設計咨詢集團有限公司承擔部分子課題，三家單位協(xié)同完成。科研項目研究具體要求，是在保證箱

3、梁施工質量的前提下，加快箱梁預制速度，并針對目前能源和土地資源日益緊張，如何提高土地利用效率，進一步節(jié)省梁場占地面積，如何進行節(jié)能減排等方面進行深入研究，體現(xiàn)科學發(fā)展觀在企業(yè)又好又快發(fā)展的具體應用，積極響應國家“低碳經(jīng)濟”發(fā)展戰(zhàn)略，履行國有企業(yè)一定的社會責任。1.21.2 項目研究的基本情況項目研究的基本情況1.2.11.2.1 研究內容研究內容新技術、新工藝、新材料、新設備的廣泛應用，使得研究開發(fā)符合我國國情、技術先進、節(jié)約高效的整孔簡支箱梁預制技術，顯得尤為迫切和必要。本課題立足于“快速制梁”的角度，針對客運專線箱梁預制工程特點及施工實際，著重從以下幾個方面開展了專題技術研究:快速制梁用耐

4、久性混凝土配合比試驗研究；箱梁混凝土自動溫控養(yǎng)護技術研究；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專線整孔箱梁的快速預制涉及生產(chǎn)線規(guī)劃、工裝配置、制作工藝、組織管理各個環(huán)節(jié)。因此積極借鑒吸收行業(yè)內成功經(jīng)驗，按照產(chǎn)學研相結合的原則，立足自主創(chuàng)新，是技術研究取得成功的必由之路。本項目開展以來，課題組成員遵循調查研究對比分析確立目標實體試驗（試驗檢測）推廣應用的基本技術路線，按照課題計劃，密切配合、通力協(xié)作，認真進行各項研究工作，獲得了各個專題的科研成果。1.2.31.2.3 研究過程研究過程2007 年 7 月 11 日， “客運專線整孔箱梁快速預制技術研究”課題組召

5、開項目實施討論會。確定在武廣客運專線長沙制梁場開展試制實施，制訂了本科研項目的開展計劃，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驗研究和技術方案研究兩個小組開展了研究工作。10 月 11 日，通過了鐵道部科技司組織的客運專線整孔箱梁快速預制技術試驗研究大綱審查，課題研究正式啟動。2007 年 10 月中鐵四局集團與鐵道部科技司簽訂了“鐵路客運專線整孔箱梁快速預制技術”科研開發(fā)合同（合同編號 2007G009） 。課題組根據(jù) “整孔箱梁快速預制技術”的研究結果，于 2007年 11 月 9 日12 月 3 日在武廣客運專線長沙制梁場開展了快速制梁鋼筋綁扎、混凝土澆

6、筑、蒸汽養(yǎng)護等單工序工藝試驗，共試制了三孔 32m 箱梁，均取得成功。2008 和 2009 年將箱梁快速預制技術在石武客運專線（河北段）永年制梁場、成綿樂客運專線廣漢制梁場等進行了各工序組合試驗性驗證。2010 年在合蚌客運專線水湖制梁場和下塘制梁場進行了批量生產(chǎn)，累計生產(chǎn)了 630 孔箱梁，基本實現(xiàn)了既定目標，同時也表明快速預制技術可適用于各種類型的客運專線箱梁。該工藝在今年 4 月份鐵道部盧春房副部長檢查時獲得了肯定，鐵道部工管中心建議快速制梁技術在一定范圍內推廣應用。2 2 快速制梁技術快速制梁技術快速制梁技術包括快速制梁關鍵技術研究（快速制梁用耐久性混凝土配合比試驗研究和自動溫控養(yǎng)護

7、技術研究）和快速制梁集約化生產(chǎn)組織研究。共取得五項國家專利，其中多項關鍵技術論文發(fā)表于國家核心刊物，并于 2009 年 11 月份通過鐵道部科技成果審查。2.12.1 快速制梁關鍵技術研究快速制梁關鍵技術研究2.1.12.1.1 快速制梁用耐久性混凝土配合比試驗研究快速制梁用耐久性混凝土配合比試驗研究為實現(xiàn)快速制梁的目的，需研究開發(fā)出適用于快速制梁用耐久性混凝土，各項物理力學及耐久性指標滿足規(guī)范標準要求，同時具有養(yǎng)護時間短、施工工作性能好、混凝土初張等強時間短等性能。按照上述目標，課題組以武廣客運專線長沙制梁場作為主要試驗基地，本著就地選材的原則對混凝土配比進行了優(yōu)化。箱梁耐久性混凝土優(yōu)化設計

8、主要開展了以下三個方面的試驗研究:（1）快速制梁用復合高活性礦物摻合料配伍技術, 降低水化熱，改善混凝土和易性、耐久性；（2）快速制梁用復合超塑化劑配伍技術，通過高效減水劑與少量輔助劑復合，提高與膠凝材料的適應性，適度降低水膠比，適度縮短初凝時間，適當減少混凝土初張等強時間；（3）快速制梁蒸汽養(yǎng)護制度的優(yōu)化設計,尋找主要影響因素，選擇最佳蒸汽養(yǎng)護制度，從而縮短混凝土養(yǎng)護時間。采用上述技術措施,通過大量試驗研究,所配制的混凝土 40h 抗壓強度達到預應力混凝土箱梁初張拉設計要求,彈性模量、滲透性能、抗凍性能、徐變等各項性能指標滿足規(guī)范要求。經(jīng)委托鐵道部產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心橋基站測試, 蒸汽養(yǎng)護混

9、凝土的疲勞性能滿足高性能混凝土相關技術要求。 蒸汽養(yǎng)護礦物外加劑硅酸鹽水泥 28d 水化樣 SEM 照片 徐變試驗 疲勞試驗2.1.22.1.2 自動溫控養(yǎng)護技術研究自動溫控養(yǎng)護技術研究傳統(tǒng)的箱梁混凝土蒸汽養(yǎng)護技術，無法準確模擬箱梁蒸養(yǎng)溫度變化曲線，需開發(fā)更加完備的箱梁自動溫控養(yǎng)護成套系統(tǒng)，以較好的控制箱梁養(yǎng)護空間的溫度環(huán)境，滿足快速制梁蒸汽養(yǎng)護制度的要求。課題組通過深入研究，一是一是引入了“大范圍多點溫度測量、分區(qū)段控制供汽”全新理念，聯(lián)合專業(yè)廠商創(chuàng)新研制出成套蒸汽養(yǎng)護自動控制系統(tǒng)，通過自動調節(jié)蒸汽供應，可全過程實時量測、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”的問題；

10、二是二是形成和建立了一套比較完善的蒸養(yǎng)工藝制度，一方面按照蒸養(yǎng)工藝曲線的要求實現(xiàn)靜停、升溫、恒溫、降溫等階段，能自動記錄梁體整個蒸養(yǎng)過程的溫度實際情況，形成記錄曲線，便于管理。另一方面可使梁體混凝土蒸養(yǎng)環(huán)境溫度充分擬合蒸養(yǎng)工藝曲線，大幅度提高了梁體養(yǎng)護質量，縮短了箱梁養(yǎng)護時間；三是三是研制出自行式滑動蒸汽養(yǎng)護棚罩，可方便快捷移動，密封性能好，為自動溫控養(yǎng)護系統(tǒng)的順利實施提供了強有力的工裝保障。蒸汽養(yǎng)護自動控制系統(tǒng)的應用，提高了梁體混凝土養(yǎng)護質量，與傳統(tǒng)的蒸汽養(yǎng)護相比，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。 長沙梁場自動溫控養(yǎng)護系統(tǒng)圖 長沙梁場溫控界面圖 長沙梁場管道布置圖 長沙梁場滑動式蒸養(yǎng)棚罩2.22.2

11、快速制梁集約化生產(chǎn)組織研究快速制梁集約化生產(chǎn)組織研究快速制梁集約化生產(chǎn)，其關鍵是通過優(yōu)化工序組合和資源配置，充分壓縮制梁關鍵線路各工序時間，達到快速制梁的目的。一是加強工序和人員管理，實現(xiàn)工序的無縫對接。一是加強工序和人員管理，實現(xiàn)工序的無縫對接。建立管理體系和管理標準，量化各工序作業(yè)目標，全員全方面培訓；實行工序交接制度，強化考核、監(jiān)督，實現(xiàn)工序轉換的無縫銜接。二是以優(yōu)化工藝流程為核心，實現(xiàn)集約化生產(chǎn)，構建快速的制二是以優(yōu)化工藝流程為核心，實現(xiàn)集約化生產(chǎn)，構建快速的制梁生產(chǎn)線。梁生產(chǎn)線。按照底模、側模固定，鋼筋整體吊裝入模，液壓內模整體出入，輪胎搬運機移運梁體的總體思路，進行快速制梁的工藝流

12、程和生產(chǎn)線優(yōu)化設計，使得箱梁快速預制工藝中的工序環(huán)環(huán)相扣，緊密配合，關鍵線路明晰。根據(jù)快速制梁研究，工藝流程和生產(chǎn)線（6 個制梁臺座設計）優(yōu)化如下：分氣包分支管道電動閥門器快速制梁工藝流程圖快速制梁生產(chǎn)線設計示意圖三是優(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。臺座、側模、內模按 1:1:1 配置，底模側模固定能夠實現(xiàn)移梁后 11.5 小時完成模板清理調整工作；采用整體移動式液壓內模，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、綁扎為非關鍵工序。(3)(3)混混凝土凝土工序。工

13、序。合理配置混凝土拌合、運輸及灌注設備，實現(xiàn)在 56 小時內完成混凝土的澆筑，隨后進行蒸汽養(yǎng)護。(4)(4)梁體移運梁體移運工序。工序。利用 900t 輪胎式搬運機移運梁體，機動靈活，可在 12 小時內即可完成作業(yè)。 鋼筋整體綁扎 900t 提梁機提梁作業(yè)四是強化信息化應用，為集約化管理工作提供支撐。四是強化信息化應用，為集約化管理工作提供支撐。在箱梁快速預制中，我們運用了蒸汽養(yǎng)護自動控制系統(tǒng)、攪拌站自動計量系統(tǒng)、搬運機自動平衡系統(tǒng)、制梁區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工序作業(yè)時間統(tǒng)計系統(tǒng)等信息化技術，為快速制梁集約化管理提供了強有力的技術支撐。3 3 初步應用成果初步應用成果本科研成果已在石武客運專線（河

14、北段）永年制梁場、成綿樂客運專線廣漢制梁場等進行了試驗性驗證，并在合蚌客運專線水湖制梁場和下塘制梁場進行了批量生產(chǎn)。下面以合蚌客運專線水湖制梁場為例進行說明：合蚌客專水湖制梁場預制箱梁 564 片，預制工期 1 年。根據(jù)快速制梁工藝，梁場采用橫列式布置，共設置 6 個制梁臺座(梁場平面布置圖如下圖所示)，臺座、側模、內模按 1:1:1 的方式配置。鋼筋整體綁扎整體吊裝，設置 4 個鋼筋整體綁扎胎具、2 個鋼筋吊架，生產(chǎn)能力 2 孔/天。水湖梁場平面布置圖根據(jù)目前已制 300 孔箱梁統(tǒng)計，單孔箱梁預制循環(huán)周期為 72 小時，達到 3 天/孔。具體工序作業(yè)時間、人員配置及主要工裝設備配置如下表所示

15、。水湖制梁場制梁各工序作業(yè)時間和勞動力配置表水湖制梁場制梁各工序作業(yè)時間和勞動力配置表序號工序用時人數(shù)備注1底、側模清理、調整2h810尺寸合格、清潔2鋼筋籠吊裝入模4h56安裝橋面預埋鋼筋，尺寸合格3內模穿入鋼筋籠及安裝端模6h810穿內模，內模安裝固定完成，尺寸合格4預埋件安裝6h8剪力齒槽、側向擋塊模板安裝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，內模6h458預、初張拉6h10穿鋼絞線、預、初張拉9梁體起移2h8周期72h注：以上為每個工序的平均用時主要工裝及設備表主要工裝及設備表序號項目規(guī)格數(shù)量備 注1輪胎式提梁機900t12龍門吊50t4可整體吊裝鋼筋籠3布料機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 模32m6固定式10內 模32m6整體移動式，整體縮張11端 模32m6整體式12制梁臺座32