Integral Hydraulic Shaping Movable Steel Formwork Prefabricated U-beam Construction Technology

Cheng Weiyang; Li Yihao; Li Longlong

（China Construction Communications Engineering Group Corporation Ltd, Beijing 100141)

Abstract: At present, the domestic U-shaped beam is developing rapidly, there are many application examples, compared with the box girder has obvious advantages, this paper takes the Changchun Urban Rail Transit Airport Line (Line 9) Phase I Project and the first construction area project as the background, and the method of prefabricated U-beam construction and production using integral hydraulic shaping movable steel formwork is elaborated, so as to provide reference for the construction of precast U-beam.

Keywords: Hydraulic steel formwork; Prefabricated U-beam; Formwork installing; Length and width adjustment; Movable

一、引言：

近几年来，我国经济快速稳定发展，城市化进程不断加快，特别是大城市人口快速增加对城市轨道交通的需求亦逐步提升，桥梁上部结构形式多样化。而预制U型梁因为其本身建筑高度低、降噪效果好、桥梁建筑造型效果佳，环境适应性好、经济性好、综合功能性高、行车安全等优点而进入城市轨道交通的视线，被大量的应用在城市轨道交通中。所以，有必要对U型梁预制施工技术进行总结，解决U型梁施工工期长，外观质量差的问题。

二、工程概况

长春市城市轨道交通空港线（9号线）莲花山北站～东湖镇站区间为高架线路，因空港线沿线自然环境优美，且沿线多居住和教育科研用地。对环境和景观要求高，计划工期短，故桥梁上部结构截面形式采用U型梁。综合线路两侧区域规划及沿线周边环境等因素考虑，空港线一期工程采用双线小U型梁。线路长6.86km，共计512榀预制U型梁，预制U型梁长度分为32m、30m、28m、25m及20m，宽度分为5.2m和5.4m。

图1 双线小U型梁断面图

三、工艺原理及技术特点

（一）工艺原理

全套模板由纵移支架、侧模、内模、端模、底模五部分组成。在制梁台位上按照制梁要求拼装底模、外模、内模，尺寸调整到位后悬挂在纵移支架上；通过纵移支架上自带电机行走方式实现进、出制梁台位。内模、外模通过液压控制系统控制实现脱模、立模。梁宽变化通过拆装底模两侧活动块实现。

图2 预制U型梁模板图

（二）技术特点

外模与内模通过螺杆铰接于桁架横梁上，通过调节螺杆长度来实现模板上、下方向的位置微调，通过调节桁架上的滑移机构实现模板左右方向的微调；桁架由6榀门架，8个驱动走行电机组成，通过遥控器控制桁架的纵向走形。

图3 外模、内模与桁架连接图

整套外侧模设计为全自动液压式，配置12支液压油缸，一侧6支，模板采用液压油缸收立模。外模上增设了护栏、平台、爬梯等安全辅助结构，方便现场人员的操作。

图4 外模拼装图

内模的截面为等截面，分节方式和侧模相同，预制不同梁长的梁段时，拆除相应的活动模板即可。梁宽变化时通过调整内模模板在支架横梁的相应位置即可。内模设计为液压式，通过控制油缸实现内模的立模与脱模。内模上根据设计尺寸开设有通信电缆、供电电缆支架预留孔。

图5 油缸平面布置图

单套端模由两个端模组成，每个端模拆分为几部部分，方便脱模、加工及运输，现场通过螺栓连接成整体。端模与侧模连接采用侧模包端模的方式，端模直接放置于底模上方螺栓连接，与内、外侧模间采用螺栓连接，端模与底模及侧模连接处均设置有密封胶条，保证U型梁浇筑过程中不发生漏浆现象。端模底部中间位置设有活动块，通过互换调整块满足不同梁体宽度和曲线梁预制的需要。

图6 端模布置图

底模按照5.2m梁宽、30m梁长进行设计，不同宽度梁通过在底模两侧增加不同的调整块模板实现；不同长度梁通过拆除相应活动模板实现；

图7 底模布置图

四、预制U型梁施工

（一）施工准备

1. 预制台座模板体系调试

（1）调试模板液压系统

模板拼装完成后，进行液压系统调试，确保液压系统工作正常，能按照要求进行收放操作。

（2）预埋、限位件检查

整体式移动钢模板行驶至预制台座固定后，检查预埋件与钢模板连接件相对位置，确保固定支撑构件正常安装，同时检查外模板与底模板连接孔是否错位。如果出现问题及时进行调整。

2. 模板安装、钢筋绑扎

（1）模板调整

模板调整是在一种梁型预制完成后，将模板调整长度及宽度来预制其他规格梁型前进行的模板调整作业。

（2）长度方向调整

顺桥向方向，模板的外模、内模和底模均设计成多节段形式，各节段之间通过连接螺栓进行连接。在需要调整浇筑U型梁长度、调整模板顺桥向长度时，松开对应节段间螺栓，移入或移出对应节段的模板后，通过螺栓进行连接，从而实现模板顺桥向长度的调整。

（3）宽度方向调整

横桥向方向，模板的调整通过更换底模两侧调整块来实现。内外模板宽度调节，通过调节内外模板在整体钢架上的悬挂位置来实现。

3. 模板预装

（1）模板支撑脚落位

钢模板整体行走至预制台座工位，根据台座基础支撑脚限位预埋件位置将钢模板落位。落位过程检查各支撑位置是否准确，所有支撑落位准确，支撑稳定。

（2）安装限位支撑件

钢模板整体行走至预制台座工位，连接基座预埋件与外模板之间的限位支撑丝杠。限位丝杠调整完成后，外侧模板下缘与台座底模板保持水平和垂直方向贴合，二者对应的连接螺栓孔位重合。

（3）连接外模板和底模板

安装外侧模板与底模板之间的连接螺栓，保证两者紧密贴合连接牢固。

4. 内模板移出及预埋件安装

（1）解除外模板与整体钢架连接

打开外模板与整体钢架之间的机械连接和油路连接，保持整体钢架与内模板不再与台座及外侧模板有连接约束，内模板通过液压装置保持收起状态。

（2）内模板及支撑架外移

用龙门吊配合吊具将整体钢架和悬挂的内模板整体起吊，之后安放在模板存放、修整区。

（3）预制梁内壁预埋件安装

在模板存放、修整区对内模板打磨后，刷涂脱模剂，然后在模板上安装预制梁内壁预埋件，预埋件安装过程检查并保证预埋件型号、安装位置等准确。

5. 钢筋骨架绑扎

（1）安装梁底预埋件

根据设计图纸，在底模板上安装固定支座等梁底预埋件。预埋件安装过程要注意检查预埋件规格、位置、方向、角度等，保证预埋件准确安装。

（2）打磨刷涂脱模剂

用角磨机将底模、侧模板板面上的锈迹和附着物清理干净，保证模板与混凝土接触面光滑洁净，然后均匀刷涂脱模剂

（3）钢筋骨架绑扎

钢筋绑扎自下而上依次进行，并采取可靠的临时加固措施，保证钢筋骨架的刚度和稳定性。为保证钢筋的保护层厚度，在钢筋骨架内侧捆绑同标号混凝土垫块。

绑扎钢筋骨架时，需要安装波纹管。根据预应力钢绞线在U型梁中的坐标值制作定位钢筋，与腹板、底板钢筋同时绑扎定位。波纹管内插入塑料衬管，以防止波纹管局部变形或水泥浆进入波纹管。波纹管安装后，应避免进行电气焊作业，防止烧穿波纹管。

钢筋骨架体积大、刚度小，内侧设置对拉撑，保证钢筋骨架不变形。

6. 堵头板及内、外模板安装

（1）堵头板安装

内外模板合模后，安装端头位置堵头板，安装时注意与安装控制线位置重合，同时在堵头板与内外模板接触位置安装橡胶密封条。

（2）内、外模板安装加固

与首次整体钢模板安装操作相同，首先模板整体移动至工位处，控制支撑脚准确落位，在此过程中，保持内模板处于收起状态。支撑脚落位稳固后，控制液压系统将内模板打开放落与堵头板紧密贴合，最后安装、紧固内支撑丝杠。

（3）腹板顶面预埋件安装

模板安装完成后，安装腹板顶面预埋件，同样注意控制型号、位置、方向等因素准确并安装牢固。

（二） 混凝土及预应力施工

1. 混凝土施工

采用泵送混凝土浇筑施工，浇筑顺序为先浇筑底模板，后浇筑两侧腹板。由于混凝土浇筑振捣属于常规施工工艺，混凝土浇筑振捣工艺不再进行说明。

图8 混凝土浇筑顺序示意图

2. 预应力施工

预应力施加分三次完成，混凝土强度达到60%时需要进行预张拉，混凝土强度达到80%时再进行初张拉，初张拉完成后可将U型梁起吊安放至存梁区，达到设计强度100%时再进行终张拉。管道压浆在终张后48小时内进行，采用智能真空法辅助压浆，压浆强度等级不低于50MPa。

五、结语

提高模板周转次数。模板拼装调试完成后可实现整体支拆模板，减少人工拼拆操作，提高工作效率；同时由于安拆次数少减小了模板变形，进而提高模板周转次数。

利于控制成品外观质量。制台座基础预埋模板定位、限位构件，模板安装时支撑脚直接落位锁定，提高模板安装效率，减小施工过程模板位移和变形，有利于控制成品外观质量。经济效益可观。社会效益及安全效益高。

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