铁路客运专线快速预制箱梁关键技术总结

1、客运专线快速制梁关键技术交流汇报材料中国中铁四局集团有限公司中国中铁四局集团有限公司二 O 一 0 年七月1 1 概述概述1.11.1 国内外现状国内外现状目前，国内外高速铁路箱梁预制周期最短的是韩国。其跨径 25m箱梁设计为先张和后张混合形式，所有功能台座均放置在大型钢构厂房内，单个制梁台座初期规划生产能力为 24h/孔，实际箱梁预制周期为 2 天/孔，个别梁体最快达 1.5 天/孔。我国（大陆地区）通过已建和在建的京津、合武、合宁、武广、郑西、哈大等客运专线铁路和跨海大桥的建设，采用改进箱梁生产线布置形式、优化工艺措施、加强工装设备及机械设备的投入等手段，对缩短箱梁预制周期做了大量有益的探

2、索。根据统计，侧模活动布置的台座平均制梁周期为 57 天/孔，侧模固定布置的台座平均制梁周期为 45 天/孔，由此发现，我国在大吨位整孔箱梁预制方面，无论是在工艺还是在速度上，与业内先行者还存在一定差距。缩短箱梁预制周期，提高制梁速度，受到世界同行的广泛关注，国内外桥梁人士都在积极探索箱梁预制工艺，力求改进生产流程，加快制造速度，特别是缩短制梁台座的使用循环周期。铁道部于 2007 年立了科技研究开发计划（合同编号：2007G009） ，由中铁四局集团有限公司总体负责，中铁第五勘察设计院集团有限公司和中铁工程设计咨询集团有限公司承担部分子课题，三家单位协同完成。科研项目研究具体要求，是在保证箱

3、梁施工质量的前提下，加快箱梁预制速度，并针对目前能源和土地资源日益紧张，如何提高土地利用效率，进一步节省梁场占地面积，如何进行节能减排等方面进行深入研究，体现科学发展观在企业又好又快发展的具体应用，积极响应国家“低碳经济”发展战略，履行国有企业一定的社会责任。1.21.2 项目研究的基本情况项目研究的基本情况1.2.11.2.1 研究内容研究内容新技术、新工艺、新材料、新设备的广泛应用，使得研究开发符合我国国情、技术先进、节约高效的整孔简支箱梁预制技术，显得尤为迫切和必要。本课题立足于“快速制梁”的角度，针对客运专线箱梁预制工程特点及施工实际，着重从以下几个方面开展了专题技术研究:快速制梁用耐

4、久性混凝土配合比试验研究；箱梁混凝土自动温控养护技术研究；快速制梁集约化生产组织研究。1.2.21.2.2 研究方法研究方法客运专线整孔箱梁的快速预制涉及生产线规划、工装配置、制作工艺、组织管理各个环节。因此积极借鉴吸收行业内成功经验，按照产学研相结合的原则，立足自主创新，是技术研究取得成功的必由之路。本项目开展以来，课题组成员遵循调查研究对比分析确立目标实体试验（试验检测）推广应用的基本技术路线，按照课题计划，密切配合、通力协作，认真进行各项研究工作，获得了各个专题的科研成果。1.2.31.2.3 研究过程研究过程2007 年 7 月 11 日， “客运专线整孔箱梁快速预制技术研究”课题组召

5、开项目实施讨论会。确定在武广客运专线长沙制梁场开展试制实施，制订了本科研项目的开展计划，明确了参与研制人员的分工。2007 年 7 月9 月，课题组分成混凝土实验研究和技术方案研究两个小组开展了研究工作。10 月 11 日，通过了铁道部科技司组织的客运专线整孔箱梁快速预制技术试验研究大纲审查，课题研究正式启动。2007 年 10 月中铁四局集团与铁道部科技司签订了“铁路客运专线整孔箱梁快速预制技术”科研开发合同（合同编号 2007G009） 。课题组根据 “整孔箱梁快速预制技术”的研究结果，于 2007年 11 月 9 日12 月 3 日在武广客运专线长沙制梁场开展了快速制梁钢筋绑扎、混凝土浇

6、筑、蒸汽养护等单工序工艺试验，共试制了三孔 32m 箱梁，均取得成功。2008 和 2009 年将箱梁快速预制技术在石武客运专线（河北段）永年制梁场、成绵乐客运专线广汉制梁场等进行了各工序组合试验性验证。2010 年在合蚌客运专线水湖制梁场和下塘制梁场进行了批量生产，累计生产了 630 孔箱梁，基本实现了既定目标，同时也表明快速预制技术可适用于各种类型的客运专线箱梁。该工艺在今年 4 月份铁道部卢春房副部长检查时获得了肯定，铁道部工管中心建议快速制梁技术在一定范围内推广应用。2 2 快速制梁技术快速制梁技术快速制梁技术包括快速制梁关键技术研究（快速制梁用耐久性混凝土配合比试验研究和自动温控养护

7、技术研究）和快速制梁集约化生产组织研究。共取得五项国家专利，其中多项关键技术论文发表于国家核心刊物，并于 2009 年 11 月份通过铁道部科技成果审查。2.12.1 快速制梁关键技术研究快速制梁关键技术研究2.1.12.1.1 快速制梁用耐久性混凝土配合比试验研究快速制梁用耐久性混凝土配合比试验研究为实现快速制梁的目的，需研究开发出适用于快速制梁用耐久性混凝土，各项物理力学及耐久性指标满足规范标准要求，同时具有养护时间短、施工工作性能好、混凝土初张等强时间短等性能。按照上述目标，课题组以武广客运专线长沙制梁场作为主要试验基地，本着就地选材的原则对混凝土配比进行了优化。箱梁耐久性混凝土优化设计

8、主要开展了以下三个方面的试验研究:（1）快速制梁用复合高活性矿物掺合料配伍技术, 降低水化热，改善混凝土和易性、耐久性；（2）快速制梁用复合超塑化剂配伍技术，通过高效减水剂与少量辅助剂复合，提高与胶凝材料的适应性，适度降低水胶比，适度缩短初凝时间，适当减少混凝土初张等强时间；（3）快速制梁蒸汽养护制度的优化设计,寻找主要影响因素，选择最佳蒸汽养护制度，从而缩短混凝土养护时间。采用上述技术措施,通过大量试验研究,所配制的混凝土 40h 抗压强度达到预应力混凝土箱梁初张拉设计要求,弹性模量、渗透性能、抗冻性能、徐变等各项性能指标满足规范要求。经委托铁道部产品质量监督检验中心桥基站测试, 蒸汽养护混

9、凝土的疲劳性能满足高性能混凝土相关技术要求。 蒸汽养护矿物外加剂硅酸盐水泥 28d 水化样 SEM 照片 徐变试验 疲劳试验2.1.22.1.2 自动温控养护技术研究自动温控养护技术研究传统的箱梁混凝土蒸汽养护技术，无法准确模拟箱梁蒸养温度变化曲线，需开发更加完备的箱梁自动温控养护成套系统，以较好的控制箱梁养护空间的温度环境，满足快速制梁蒸汽养护制度的要求。课题组通过深入研究，一是一是引入了“大范围多点温度测量、分区段控制供汽”全新理念，联合专业厂商创新研制出成套蒸汽养护自动控制系统，通过自动调节蒸汽供应，可全过程实时量测、控制蒸养环境温度，有效解决了大体积箱梁蒸养空间纵横向“温度差”的问题；

10、二是二是形成和建立了一套比较完善的蒸养工艺制度，一方面按照蒸养工艺曲线的要求实现静停、升温、恒温、降温等阶段，能自动记录梁体整个蒸养过程的温度实际情况，形成记录曲线，便于管理。另一方面可使梁体混凝土蒸养环境温度充分拟合蒸养工艺曲线，大幅度提高了梁体养护质量，缩短了箱梁养护时间；三是三是研制出自行式滑动蒸汽养护棚罩，可方便快捷移动，密封性能好，为自动温控养护系统的顺利实施提供了强有力的工装保障。蒸汽养护自动控制系统的应用，提高了梁体混凝土养护质量，与传统的蒸汽养护相比，实现了节能降耗的目的。 长沙梁场自动温控养护系统图 长沙梁场温控界面图 长沙梁场管道布置图 长沙梁场滑动式蒸养棚罩2.22.2

11、快速制梁集约化生产组织研究快速制梁集约化生产组织研究快速制梁集约化生产，其关键是通过优化工序组合和资源配置，充分压缩制梁关键线路各工序时间，达到快速制梁的目的。一是加强工序和人员管理，实现工序的无缝对接。一是加强工序和人员管理，实现工序的无缝对接。建立管理体系和管理标准，量化各工序作业目标，全员全方面培训；实行工序交接制度，强化考核、监督，实现工序转换的无缝衔接。二是以优化工艺流程为核心，实现集约化生产，构建快速的制二是以优化工艺流程为核心，实现集约化生产，构建快速的制梁生产线。梁生产线。按照底模、侧模固定，钢筋整体吊装入模，液压内模整体出入，轮胎搬运机移运梁体的总体思路，进行快速制梁的工艺流

12、程和生产线优化设计，使得箱梁快速预制工艺中的工序环环相扣，紧密配合，关键线路明晰。根据快速制梁研究，工艺流程和生产线（6 个制梁台座设计）优化如下：分气包分支管道电动阀门器快速制梁工艺流程图快速制梁生产线设计示意图三是优化要素配置，提高工序作业效率三是优化要素配置，提高工序作业效率。模板模板工序。工序。台座、侧模、内模按 1:1:1 配置，底模侧模固定能够实现移梁后 11.5 小时完成模板清理调整工作；采用整体移动式液压内模，整体拖拉，快捷方便。(2)2)钢筋钢筋工序工序。配置合理的钢筋绑扎胎具，实现箱梁底腹板及顶板钢筋整体入模方式，钢筋加工、绑扎为非关键工序。(3)(3)混混凝土凝土工序。工

13、序。合理配置混凝土拌合、运输及灌注设备，实现在 56 小时内完成混凝土的浇筑，随后进行蒸汽养护。(4)(4)梁体移运梁体移运工序。工序。利用 900t 轮胎式搬运机移运梁体，机动灵活，可在 12 小时内即可完成作业。 钢筋整体绑扎 900t 提梁机提梁作业四是强化信息化应用，为集约化管理工作提供支撑。四是强化信息化应用，为集约化管理工作提供支撑。在箱梁快速预制中，我们运用了蒸汽养护自动控制系统、搅拌站自动计量系统、搬运机自动平衡系统、制梁区域视频监控系统和工序作业时间统计系统等信息化技术，为快速制梁集约化管理提供了强有力的技术支撑。3 3 初步应用成果初步应用成果本科研成果已在石武客运专线（河

14、北段）永年制梁场、成绵乐客运专线广汉制梁场等进行了试验性验证，并在合蚌客运专线水湖制梁场和下塘制梁场进行了批量生产。下面以合蚌客运专线水湖制梁场为例进行说明：合蚌客专水湖制梁场预制箱梁 564 片，预制工期 1 年。根据快速制梁工艺，梁场采用横列式布置，共设置 6 个制梁台座(梁场平面布置图如下图所示)，台座、侧模、内模按 1:1:1 的方式配置。钢筋整体绑扎整体吊装，设置 4 个钢筋整体绑扎胎具、2 个钢筋吊架，生产能力 2 孔/天。水湖梁场平面布置图根据目前已制 300 孔箱梁统计，单孔箱梁预制循环周期为 72 小时，达到 3 天/孔。具体工序作业时间、人员配置及主要工装设备配置如下表所示

15、。水湖制梁场制梁各工序作业时间和劳动力配置表水湖制梁场制梁各工序作业时间和劳动力配置表序号工序用时人数备注1底、侧模清理、调整2h810尺寸合格、清洁2钢筋笼吊装入模4h56安装桥面预埋钢筋，尺寸合格3内模穿入钢筋笼及安装端模6h810穿内模，内模安装固定完成，尺寸合格4预埋件安装6h8剪力齿槽、侧向挡块模板安装5混凝土浇筑6h36完成6混凝土蒸养34h4安装蒸养棚，完成静停、升温、恒温、降温阶段7拆端模，内模6h458预、初张拉6h10穿钢绞线、预、初张拉9梁体起移2h8周期72h注：以上为每个工序的平均用时主要工装及设备表主要工装及设备表序号项目规格数量备 注1轮胎式提梁机900t12龙门吊50t4可整体吊装钢筋笼3布料机18m4二维4地 泵80m326搅拌站2m32HZS1207张拉架8快速支立8张拉油顶300t4底 模32m69侧 模32m6固定式10内 模32m6整体移动式，整体缩张11端 模32m6整体式12制梁台座32