CN109555027B - 一种节段梁混凝土浇筑系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道交通工程施工技术领域，尤指一种节段梁混凝土浇筑系统及其施工方法，主要包括混凝土浇筑结构和车间浇筑系统，混凝土浇筑结构主要包括底板、腹板、翼缘板和顶板，板块之间拼接连贯成形为整体式的节段梁浇筑结构；车间浇筑系统主要包括分类空间区域、吊装机和浇筑装置，吊装机安装在分类空间区域的顶部；分类空间区域主要划分为内模存放区、制梁区、待吊存梁区、存梁区和测量区；浇筑装置主要包括工作台座、测量塔和自动浇筑设备，本发明解决了现有无法有效指导新工程施工与施工受气候影响、环境制约等问题，本发明解决了箱内混凝土无进口的问题，系统地总结了浇筑施工工艺，通过数据指导施工，具有更强和更有效的指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通工程施工技术领域，尤指一种节段梁混凝土浇筑系统及其施工方法。
背景技术
在桥梁节段拼装施工中，包括有长线法和短线法，长线法是指台座长度与梁长一致，在台座上完成孔梁分节段制造后再搬运架设，长线法可保证节段的相对尺寸与整体线形；短线法是指台座比梁长短，段数至少是三段以上，相邻节段的配合尺寸容易保证，但整体线形控制要通过计算并严格控制。
传统的短线法节段梁混凝土的浇筑施工系统仅适合应用于简支梁预制节段施工，其结构箱内作业空间大、腹板为接近于竖直的厚壁腹板、预应力管道数量少，无箱内连续张拉齿坎大型箱梁施工，导致无法全天候施工。
目前施工方向中的短线法节段梁混凝土浇筑施工工艺需要适合“先简支后连续”的节段拼装连续刚构结构，而“先简支后连续”结构箱内作业空间狭小、腹板为大角度薄壁斜腹板，预应力管道数量繁多，箱内有顶板和底板连续张拉齿坎，能优质高效地实现全天候施工，但是该工艺中混凝土浇筑难度高，质量难以保证。
研究中发现，短线法节段梁浇筑施工工艺中混凝土浇筑难度高受着多方面的影响：1）四季气候变化大，不同的天气状况对施工影响较大，因此无法全天候施工，效率较低；2）浇筑设备及工具的设计，无法解决混凝土运输快捷的问题；3）车间内流水线布局设计受局限，无法提高混凝土施工的效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在公开一种轨道交通工程施工技术领域，尤指一种节段梁混凝土浇筑系统及其施工方法，解决了“先简支后连续”节段箱梁混凝土浇筑施工难、质量难以保证的技术难题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种节段梁混凝土浇筑系统，其特征在于，所述的浇注系统主要包括混凝土浇筑结构和车间浇筑系统，所述的混凝土浇筑结构主要包括底板、腹板、翼缘板和顶板，板块之间拼接连贯成形为整体式的节段梁浇筑结构；
所述车间浇筑系统主要包括分类空间区域、吊装机和浇筑装置，吊装机安装在分类空间区域的顶部；分类空间区域主要划分为内模存放区、制梁区、待吊存梁区、存梁区和测量区，依次设置形成连续性工作路径；
浇筑装置主要包括工作台座、测量塔和自动浇筑设备，其中工作台座安装在分类空间区域内以形成适配路径的工作平台，工作平台由固定1套固定端模、2套活动底模、1套活动侧模、1套活动内模组成，各模板通过液压自动伸缩装置控制，自动浇筑设备主要由卷扬机、电动浇筑料斗、桥式起重机、高频振动器、插入式振捣棒和混凝土浇筑溜槽组成；卷扬机通过每个工作台座在端部安装上定导向滑轮以在车间内活动作业；电动浇筑料斗与桥式起重机连接，桥式起重机为遥控作业设置，通过桥式起重机将电动浇筑料斗移动至浇筑位置，通过电动控制电动浇筑料斗启动浇筑作业；高频振动器与插入式振捣棒为浇筑混凝土的共同配合振捣工具，其中以插入式振捣棒为主，高频振动器为辅；混凝土浇筑溜槽设置在待浇筑位置。
优选地，所述底板包括上底板和下底板，其中上、下底板组装后厚度与下腹板底部厚度一致。
优选地，所述腹板设置在底板两侧，两侧分别包括有上腹板和下腹板，上腹板与下腹板均为倾斜式设置，下腹板拼接在底板两侧方，上腹板沿下腹板的设置方向向上拼接。
优选地，所述的翼缘板为类倒“Y”翼型的结构，通过底边与两侧的腹板连接。
优选地，所述的顶板连贯两侧翼缘板并与翼缘板顶边水平设置。
优选地，所述工作台座主要包括制梁台座、待吊存梁储存座、存梁台座，分别安装在制梁区、待吊存梁区、存梁区内，通过钢制底座固定安装在分类空间区域内。
优选地，所述的制梁台座主要包括定位装置、工作平台、测量装置和平推装置，定位装置垂直安装在工作平台旁侧以对梁体进行限位定位，测量装置以实时检测梁体的尺寸与表面精度，平推装置安装在工作平台的相对两侧边缘上，以推动梁体横向移动。
优选地，所述待吊存梁储存座与所述存梁台座的结构分别为固定式储存平台。
优选地，所述的测量塔包括测量目标塔与测量中心塔，测量中心塔设置在分类空间区域旁侧，测量目标塔设置在分类空间区域内，测量中心塔与测量目标塔的顶端处于同一水平线上，技术人员在测量中心塔处可通过与测量目标塔对比参考以测定制梁情况。
一种节段梁混凝土浇筑系统施工方法，其特征在于，所述的浇筑系统施工方法主要包括以下步骤：
第一步、通过高频振动器和插入式振捣棒共同振捣，浇筑下底板混凝土，厚度为15cm，所需混凝体为0.45～0.55 m3；在高频振动器和插入式振捣棒共同振捣作用下，可保证混凝土密实；
第二步、以下底板两端为起始，浇筑下腹板，且下腹板起始厚度比下底板厚，自下倒角范围往上倾斜浇筑，两侧的下腹板所需的混凝土为1.8～2.2m3；浇筑时下底板和下腹板分别启动各自的高频振动器，再用插入式振捣棒从钢筋骨架和内模的保护层间隙插入，然后再用高频震动器加强振捣8秒；
第三步、从两侧的下腹板倾斜往上浇筑上腹板，两侧所需混凝土为1.6～2.0m3；上腹板混凝土布料高度比内模倒角下边低10cm，插入式振捣棒每间隔30cm振捣一次，当上腹板浇筑的混凝土振捣时保证振捣棒深入下腹板浇筑的混凝土的10cm深度处；
第四步、浇筑翼缘板的混凝土，浇筑时从侧挡板向上腹板灌注，首先把翼缘板位置处完全布满混凝土，两侧的翼缘板需要5.6～6.0m3混凝土，然后在布满式浇筑完成后在翼缘板周边再均匀加强一次振捣，时间为20分钟；浇筑时应当避免振捣预应力管道和预埋件；
第五步、浇筑上底板，上底板设置在下底板上表面，上、下底板组合厚度与下腹板起始厚度一致，需要0.45～0.55 m3混凝土，采用插入式振捣棒振捣点振，然后在浇筑完成后周边再均匀加强1次振捣，时间为5分钟；
振捣时距离内模下角边线约30cm，避免扰动下倒角混凝土，浇筑时避免振捣预应力波纹管和预埋件；
第六步、浇筑顶板，需要3.2～3.6m3混凝土，时间为15分钟；用50振捣棒振捣，振捣时按顺桥向振捣，每间隔30 cm振捣一次，振捣沿着一条直线振捣，直至整个桥梁长度，然后再振距离此振捣线30cm的另一条线，依此类推，每次振捣时间20秒，浇筑时避免振捣预应力波纹管和预埋件，在浇筑完成后沿模板四周再均匀加强1次振捣，保证气泡的排出。
本发明的有益效果体现在：本发明结合短线法节段梁浇筑施工工艺的工艺特点，解决了现有技术中无法有效指导新工程施工与施工受气候影响、环境制约等多方面因素导致难度大的问题，本发明设置为适合小方量工程量施工的工装，解决了箱内混凝土无进口的问题，系统地总结了浇筑施工工艺，通过数据指导施工，具有更强和更有效的指导意义。
同时，本发明通过浇筑料斗和溜槽的设计，解决了小方量混凝土浇筑施工，且解决了箱内混凝土无进口的问题；通过车间内流水线布局设计，大大提高了混凝土浇筑施工功效；总结了薄壁斜腹板的混凝土浇筑质量难以保证的难题以获得系统高效的处理方法，对薄壁斜腹板混凝土浇筑施工关键技术进行总结，比现有技术中的技术更有指导性和操作性，实现了全天候施工，大大提高施工功效。
附图说明
图1是本发明的混凝土浇筑的主视结构图。
图2是本发明的车间浇筑系统的主视结构图。
附图标注说明：1-下底板，2-上底板，3-下腹板，4-上腹板，5-翼缘板，6-顶板，7-分类空间区域，8-吊装机，9-浇筑装置，51-内模存放区，52-制梁区，53-待吊存梁区，54-存梁区，55-测量区，91-制梁台座，92-待吊存梁储存座，93-存梁台座，94-测量目标塔，95-测量中心塔，96-卷扬机，97-桥式起重机。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：
一种节段梁混凝土浇筑系统，所述的浇注系统主要包括混凝土浇筑结构和车间浇筑系统，所述的混凝土浇筑结构主要包括底板、腹板、翼缘板5和顶板6，板块之间拼接连贯成形为整体式的节段梁浇筑结构；
所述车间浇筑系统主要包括分类空间区域、吊装机8和浇筑装置9，吊装机8安装在分类空间区域7的顶部；分类空间区域7主要划分为内模存放区51、制梁区52、待吊存梁区53、存梁区54和测量区55，依次设置形成连续性工作路径；
浇筑装置9主要包括工作台座、测量塔和自动浇筑设备，其中工作台座安装在分类空间区域7内以形成适配路径的工作平台，工作平台由固定1套固定端模、2套活动底模、1套活动侧模、1套活动内模组成，各模板通过液压自动伸缩装置控制，模板全部采用液压自动伸缩装置，实现全机械化工作台座拼装作业，其中的端头节段工作平台引入收口网模板，解决了大量钢筋穿透模板无法拆模的问题；自动浇筑设备主要由卷扬机96、电动浇筑料斗、桥式起重机97、高频振动器、插入式振捣棒和混凝土浇筑溜槽组成；卷扬机96通过每个工作台座在端部安装上定导向滑轮以在车间内活动作业，保证1台卷扬机96在不移动的前提下同时满足一个车间内模的进出作业，经济合理，功效加倍；电动浇筑料斗与桥式起重机97连接，桥式起重机97为遥控作业设置，通过桥式起重机97将电动浇筑料斗移动至浇筑位置，通过电动控制电动浇筑料斗启动浇筑作业，可随时根据现场浇筑情况关闭和开始，施工快捷高效；高频振动器与插入式振捣棒为浇筑混凝土的共同配合振捣工具，其中以插入式振捣棒为主，高频振动器为辅，振捣时间、间距、振捣方式均有特定要求；混凝土浇筑溜槽设置在待浇筑位置，实现了梁体顶端无施工孔浇筑箱内底板混凝土的施工需要，操作简单，实用性强。
所述底板包括上底板2和下底板1，其中上、下底板1组装后厚度与下腹板3底部厚度一致；所述腹板设置在底板两侧，两侧分别包括有上腹板4和下腹板3，上腹板4与下腹板3均为倾斜式设置，下腹板3拼接在底板两侧方，上腹板4沿下腹板3的设置方向向上拼接；所述的翼缘板5为类倒“Y”翼型的结构，通过底边与两侧的腹板连接；所述的顶板6连贯两侧翼缘板5并与翼缘板5顶边水平设置；浇筑时，按照下底板1-两侧下腹板3-两侧上腹板4-两侧翼缘板5-上底板2-顶板6的顺序依次浇筑完成形成整体的节段梁结构；
所述工作台座主要包括制梁台座91、待吊存梁储存座92、存梁台座93，分别安装在制梁区52、待吊存梁区53、存梁区54内，通过钢制底座固定安装在分类空间区域7内；所述的制梁台座91主要包括定位装置、工作平台、测量装置和平推装置，定位装置垂直安装在工作平台旁侧以对梁体进行限位定位，测量装置以实时检测梁体的尺寸与表面精度，平推装置安装在工作平台的相对两侧边缘上，以推动梁体横向移动；所述待吊存梁储存座92与所述存梁台座93的结构分别为固定式储存平台；所述的测量塔包括测量目标塔94与测量中心塔95，测量中心塔95设置在分类空间区域7旁侧，测量目标塔94设置在分类空间区域7内，测量中心塔95与测量目标塔94的顶端处于同一水平线上，技术人员在测量中心塔95处可通过与测量目标塔94对比参考以测定制梁情况。
一种节段梁混凝土浇筑系统施工方法，主要包括以下步骤：
第一步、通过高频振动器和插入式振捣棒共同振捣，浇筑下底板1混凝土，厚度为15cm，所需混凝体为0.45～0.55 m3；在高频振动器和插入式振捣棒共同振捣作用下，可保证混凝土密实，高频振捣每次振捣时间8秒，振捣次数5次，插入式振捣棒每次振捣时间20秒，每次插入间距不大于30公分，此处浇筑时间约需要5分钟；
第二步、以下底板1两端为起始，浇筑下腹板3，且下腹板3起始厚度比下底板1厚，自下倒角范围往上倾斜浇筑，两侧的下腹板3所需的混凝土为1.8～2.2m3；
浇筑时下底板1和下腹板3分别启动各自的高频振动器，再用插入式振捣棒从钢筋骨架和内模的保护层间隙插入，在靠近内模板面振捣，保证混凝土流动到位并布满到下倒角，然后再用高频震动器加强振捣8秒，保证下倒角混凝土密实，工作时间约为15分钟；
第三步、从两侧的下腹板3倾斜往上浇筑上腹板4，两侧所需混凝土为1.6～2.0m3；上腹板4混凝土布料高度比内模倒角下边低10cm，方便观测和振捣棒插入，插入式振捣棒每间隔30cm振捣一次，每次振捣时间为20s，紧靠内模板面振捣，保证气泡排出，当上腹板4浇筑的混凝土振捣时保证振捣棒深入下腹板3浇筑的混凝土的10cm深度处，保证接缝处的混凝土质量，时间为10分钟；
第四步、浇筑翼缘板5的混凝土，浇筑时从侧挡板向上腹板4灌注，首先把翼缘板5位置处完全布满混凝土，两侧的翼缘板5需要5.6～6.0m3混凝土，然后在布满式浇筑完成后在翼缘板5周边再均匀加强一次振捣，时间为20分钟；浇筑时应当避免振捣预应力管道和预埋件；
第五步、浇筑上底板2，上底板2设置在下底板1上表面，上、下底板1组合厚度与下腹板3起始厚度一致，需要0.45～0.55 m3混凝土，采用插入式振捣棒振捣点振，然后在浇筑完成后周边再均匀加强1次振捣，时间为5分钟；振捣时距离内模下角边线约30cm，避免扰动下倒角混凝土，浇筑时避免振捣预应力波纹管和预埋件；
第六步、浇筑顶板6，需要3.2～3.6m3混凝土，时间为15分钟；用50振捣棒振捣，振捣时按顺桥向振捣，每间隔30 cm振捣一次，振捣沿着一条直线振捣，直至整个桥梁长度，然后再振距离此振捣线30cm的另一条线，依此类推，每次振捣时间20秒，浇筑时避免振捣预应力波纹管和预埋件，在浇筑完成后沿模板四周再均匀加强1次振捣，保证气泡的排出。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种节段梁混凝土浇筑系统，其特征在于，所述的浇筑系统主要包括混凝土浇筑结构和车间浇筑系统，所述的混凝土浇筑结构主要包括底板、腹板、翼缘板和顶板，板块之间拼接连贯成形为整体式的节段梁浇筑结构；所述底板包括上底板和下底板，其中上、下底板组装后厚度与下腹板底部厚度一致；所述腹板设置在底板两侧，两侧分别包括有上腹板和下腹板，上腹板与下腹板均为倾斜式设置，下腹板拼接在底板两侧方，上腹板沿下腹板的设置方向向上拼接；所述的翼缘板为类倒“Y”翼型的结构，通过底边与两侧的腹板连接；所述的顶板连贯两侧翼缘板并与翼缘板顶边水平设置；
所述车间浇筑系统主要包括分类空间区域、吊装机和浇筑装置，吊装机安装在分类空间区域的顶部；分类空间区域主要划分为内模存放区、制梁区、待吊存梁区、存梁区和测量区，依次设置形成连续性工作路径；
浇筑装置主要包括工作台座、测量塔和自动浇筑设备，其中工作台座安装在分类空间区域内以形成适配路径的工作平台，工作平台由固定1套固定端模、2套活动底模、1套活动侧模、1套活动内模组成，各模板通过液压自动伸缩装置控制，自动浇筑设备主要由卷扬机、电动浇筑料斗、桥式起重机、高频振动器、插入式振捣棒和混凝土浇筑溜槽组成；卷扬机通过每个工作台座在端部安装上定导向滑轮以在车间内活动作业；电动浇筑料斗与桥式起重机连接，桥式起重机为遥控作业设置，通过桥式起重机将电动浇筑料斗移动至浇筑位置，通过电动控制电动浇筑料斗启动浇筑作业；高频振动器与插入式振捣棒为浇筑混凝土的共同配合振捣工具，其中以插入式振捣棒为主，高频振动器为辅；混凝土浇筑溜槽设置在待浇筑位置；
所述的浇筑系统的施工方法主要包括以下步骤：
第一步、通过高频振动器和插入式振捣棒共同振捣，浇筑下底板混凝土，厚度为15cm，所需混凝体为0.45～0.55 m3；在高频振动器和插入式振捣棒共同振捣作用下，可保证混凝土密实；
第二步、以下底板两端为起始，浇筑下腹板，且下腹板起始厚度比下底板厚，自下倒角范围往上倾斜浇筑，两侧的下腹板所需的混凝土为1.8～2.2m3；浇筑时下底板和下腹板分别启动各自的高频振动器，再用插入式振捣棒从钢筋骨架和内模的保护层间隙插入，然后再用高频震动器加强振捣8秒；
第三步、从两侧的下腹板倾斜往上浇筑上腹板，两侧所需混凝土为1.6～2.0m3；上腹板混凝土布料高度比内模倒角下边低10cm，插入式振捣棒每间隔30cm振捣一次，当上腹板浇筑的混凝土振捣时保证振捣棒深入下腹板浇筑的混凝土的10cm深度处；
第四步、浇筑翼缘板的混凝土，浇筑时从侧挡板向上腹板灌注，首先把翼缘板位置处完全布满混凝土，两侧的翼缘板需要5.6～6.0m3混凝土，然后在布满式浇筑完成后在翼缘板周边再均匀加强一次振捣，时间为20分钟；浇筑时应当避免振捣预应力管道和预埋件；
第五步、浇筑上底板，上底板设置在下底板上表面，上、下底板组合厚度与下腹板起始厚度一致，需要0.45～0.55 m3混凝土，采用插入式振捣棒振捣点振，然后在浇筑完成后周边再均匀加强1次振捣，时间为5分钟；
振捣时距离内模下角边线约30cm，避免扰动下倒角混凝土，浇筑时避免振捣预应力波纹管和预埋件；
第六步、浇筑顶板，需要3.2～3.6m3混凝土，时间为15分钟；用50振捣棒振捣，振捣时按顺桥向振捣，每间隔30 cm振捣一次，振捣沿着一条直线振捣，直至整个桥梁长度，然后再振距离此振捣线30cm的另一条线，依此类推，每次振捣时间20秒，浇筑时避免振捣预应力波纹管和预埋件，在浇筑完成后沿模板四周再均匀加强1次振捣，保证气泡的排出。
2.根据权利要求1所述的一种节段梁混凝土浇筑系统，其特征在于，所述工作台座主要包括制梁台座、待吊存梁储存座、存梁台座，分别安装在制梁区、待吊存梁区、存梁区内，通过钢制底座固定安装在分类空间区域内。
3.根据权利要求2所述的一种节段梁混凝土浇筑系统，其特征在于， 所述的制梁台座主要包括定位装置、工作平台、测量装置和平推装置，定位装置垂直安装在工作平台旁侧以对梁体进行限位定位，测量装置以实时检测梁体的尺寸与表面精度，平推装置安装在工作平台的相对两侧边缘上，以推动梁体横向移动。
4.根据权利要求3所述的一种节段梁混凝土浇筑系统，其特征在于，所述待吊存梁储存座与所述存梁台座的结构分别为固定式储存平台。
5.根据权利要求4所述的一种节段梁混凝土浇筑系统，其特征在于，所述的测量塔包括测量目标塔与测量中心塔，测量中心塔设置在分类空间区域旁侧，测量目标塔设置在分类空间区域内，测量中心塔与测量目标塔的顶端处于同一水平线上，技术人员在测量中心塔处可通过与测量目标塔对比参考以测定制梁情况。
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