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理论研究

清水混凝土疏散平台板预制关键技术

时间:2017/11/24 9:27:29 来源: 点击次数:3382

《混凝土》2013年第四期 杂志订阅邮发代号8-110,全国邮局报刊处均可订阅

清水混凝土疏散平台板预制关键技术蔡亚宁;乔中胜;魏荣军;吴海玲;王君菊;黄清杰;122-125

蔡亚宁1,乔中胜2,魏荣军2,吴海玲2,王君菊2,黄清杰2

(1.北京城建集团有限责任公司工程总承包部 北京 100088 ;

2北京城建建材工业有限公司 北京101118)

摘 要:北京地铁昌平线高架区间应急疏散平台板首次采用了清水混凝土防滑要求设计,8000余块清水混凝土疏散平台板具有外形结构复杂、混凝土含钢量大以及尺寸多变化、施工工期短的预制技术特征。通过对疏散平台板预制过程重点和难点的认真分析和把握,采用组合式立模板+机组流水法预制工艺;活动插板、可更换不同宽度的钢模板设计,牢固可靠,操作便利;成功配制高性能混凝土;加强混凝土施工和养护控制、压面控制、成品保护和运输方法的改进;以及采用北京市最新的地方标准控制生产操作质量和验收产品质量;圆满地实现了清水混凝土疏散平台板既定的质量和工期目标。安装后的清水混凝土疏散平台板整体颜色均匀,板面中的防滑点分布均匀,自然流畅,清水效果和使用功能完全达到了设计要求,提升了地铁高架区间用混凝土疏散平台板预制质量和功用品质,取得了良好的社会经济效益。

关键词:地铁 清水混凝土 疏散平台板 预制技术

0 工程概述

北京地铁昌平线是连接城市中心区与昌平新城的一条南北向轨道交通快速客运线路,北起十三陵景区,南至城铁13号线西二旗站,全长31.24公里。途径回龙观、沙河、南邵、城北、城南、十三陵等6个镇(街道),贯穿和辐射创新基地、生命科学园、科技园区、沙河高教园区、沙河巩华城、昌平老城区、新城东区和十三陵特区等重点功能区。

清水混凝土疏散平台板设计混凝土强度等级C30,总数量约为8000块,混凝土总方量约为554m3。疏散平台板根据架设位置和尺寸不同分为两类:一类是标准板,另一类是异形板。异形板尺寸需要根据标准板安装完成后现场实测得到,而具其规格取决于不同尺寸。清水混凝土疏散平台板的防滑要求和异形板尺寸的变化,都为预制生产带来了高难度的挑战。

1 疏散平台板特征和预制技术重点、难点

1.1 防滑凸点多,模板设计制作难度大

疏散平台板外露正面有上口直径25mm、下口直径35mm和高度为5mm的圆台形凸点间距50mm呈正梅花状布置,每块板约200个凸台,详见图1.1,用以防滑。在整个模板方案中,实现疏散平台板外露正面防滑凸点效果和相互之间的精度要求,确保疏散平台板外观清水效果是难点部分;除此之外,模板必须采取合理的结构形式,不但适合于整个工艺流程设计,还要求在操作上有利于疏散平台板外观清水效果和高精度质量目标的实现、在高强度预制生产条件下模板体系的质量稳定性;加之1500多种长度变化的异形板需要依靠改动模板来实现,以降低模板成本投入;这都对模板设计和制作提出了极大挑战。

清水混凝土疏散平台板预制关键技术

图1.1 标准疏散平台板

1.2 混凝土设计和施工

需要设计和配制出性能优良、适合疏散平台板预制的混凝土,并采取合理的施工过程控制方式,确保混凝土施工质量达到清水效果。

1.3表观质量效果和尺寸精度要求高

本批清水疏散平台板表观质量效果和尺寸精度要求高,必须从生产全过程严格质量控制,才能保证8000块疏散平台板外表面为清水效果,以及疏散平台板安装后整体美观。

2 预制技术和质量控制关键点

2.1确定了组合式立模机组流水法生产组织方式

混凝土构件常用的生产工艺按照其组织方式和流水特点来分类,一般可以分为固定台座法、机组流水法以及流水传送法三种,每种类型的工艺方式都有其不同的运行特点、设备组成、成型方法、优缺点和适用对象等等[1]。经过对三种方式的研究和取舍,结合疏散平台板工程特点和我公司现场实际条件,我公司认为采用以振动台为工艺中心的“机组流水法”是本批混凝土疏散平台板预制的最佳工艺方式。

2.2高精度单模多用组合式立模板的设计和制作

清水混凝土疏散平台板作为一种小型预制构件,在生产和技术上与其它构件没有本质的区别,但作为疏散平台的一个重要特点是其上表面有分布均匀、形状规则的圆台凸点。针对本批平台板预制特征、重点和难点,我们展开了一系列的方案对比。

2.2.1模板面选择和浇筑成型方式

作为板类构件其生产方式可分为平模生产和立模生产,平模生产又分为水平正打和水平反打。水平正打就是按着预制构件的正常使用状态生产,外露面就是使用面;这种方法优点是生产出的构件不用翻转、中间环节少、磕碰少,缺点是操作面为人工压光面,受操作工人的实际水平影响较大,质量不易保证;本批平台板由于正面设有防滑凸点,采用水平正打显然无法形成防滑凸点。水平反打的方式与水平正打相反,是正面朝下、模板面就是预制构件的外露面生产方式,目前板类构件如盾构管片、铁路用短轨枕、各种装饰挂板以及工业化预制外墙板等等使用最多的就是水平反打方式[2-4];这种方式的最大优点是能最大限度的实现外露面光滑、气泡很少或没有和其瞻观效果;缺点是构件出池后要采用适当方法做180o翻转、再放平码放,该过程极易磕碰、安全隐患较大;另外,水平反打占用的单体模板数量多、生产区域大、吊车运行距离长、交叉作业多。考虑到该工程的标准板多达8000余块,如果将100多套单体模板水平摆放在占地面积很大,而且单体混凝土方量较小,板厚仅有80mm,浇筑时不易振捣,在炎热天气下极易脱水,因此这种方式也不可取。

平模生产方式被否定后,就只有考虑立模生产了。立模生产的优点是人工操作面小,外露面均为模板面;缺点是措施不当表面容易产生气泡,影响感观质量,如目前的各类桥梁、体育场馆的看台等。但考虑到平台构件体积较小,易考虑组合模板结构,最后在模板面的选择和混凝土浇筑方式上形成了以疏散平台板正面为模板正面的,疏散平台板反面为模板反面的“单模多用”的组合式立模板设计理念,混凝土从平台板侧面浇筑成型,具体见图2.2.1。

清水混凝土疏散平台板预制关键技术

图2.2.1单模多用的组合式立模板

2.2.2插板设计和制作

模板分为底模,侧模和插板,每块插板上近200个35*25*5@50防滑凸点的形成是关键,起初想用5mm的钢板冲压成型,但询问了北京几家机械加工厂,均表示可以冲但必须加工模具、而且冲压力要达200吨以上,每个点的冲压成本为20元,按标准板1㎡计算,每块带防滑凸点模板的冲压成本为8000元,那么做100块就得80万,从经济上不能接受。更重要的是100块带防滑凸点模板的加工期需90天,满足不了工期要求,所以用5mm钢板冲压凸点的方法被舍弃。其次考虑用20mm厚的钢板,用铣床按着规格和间距铣出凹点作为底模,但这种方法成本更加昂贵且工期更长不可取。最后,经过多种工艺研究和试验后,确定了采用冲压2mm薄板然后与受力厚钢板塞焊的制作方法,取得了满意的效果。

插板采用冲压2mm冷轧原平板,再与8mm冷轧原平板塞焊接而成,插板槽要求比插板+1--0.5mm,并要求插板在使用过程中不得变形,每块插板尺寸偏差不得超过0.5mm。先按着几何尺寸进行若干分类,对2mm的冷轧钢板下料,然后在钢板上标出每个凸点的中心位置进行冲压;后将尺寸合适的8mm钢板按一定的间距用钻打孔以便塞焊,待冲压好的钢板和打好孔的钢板都准备好后就可以塞焊了,塞焊时特别注意二者要密贴,电流适中以防将2mm的钢板烧透,影像凸点效果。

2.2.3底模和侧模设计和制作

底模采用10#槽钢间距500mm布置,面板采用5mm厚钢板。插槽用8mm板条与底模塞焊,行成14mm宽的插槽,插槽宽度误差为+1mm—0.5 mm。侧模面板采用8mm钢板,水平方向采用三根10#槽钢,垂直方向采用2道2根10#槽钢背对着焊接,两侧模采用16T型螺纹拉杆拉紧,共设上下各三道,控制模板宽度,防止混凝土浇筑时侧压力将胀模。

2.2.4模板细节设计

为了模板整体的刚度、平整度和增加其刚度进而提高周转利用次数,底模和侧模采用10号槽钢焊成骨架,面板采用5mm钢板,插槽采用8mm钢板塞焊在面板上行成8mm深的插槽。在联接方式上,侧模与底模采用绞点连接,方便模板的支拆施工,提高了生产效率。

2.3钢筋施工工艺

为严格控制疏散平台板成品混凝土保护层以提高耐久性,骨架外形和内部各尺寸严格控制在设计偏差范围之内。另外,为防止钢筋骨架在混凝土浇筑和振捣过程中变形,所有钢筋骨架全部采用焊接网片(见图2.3-1)、钢筋网片分类码放(见图2.3-2)和入模组装,钢筋保护层垫块采用“飞轮式”塑料垫块,方便快捷、高标准的保证钢筋骨架保护层厚度。

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图2.3-1 钢筋焊接网片

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图2.3-2 焊接网片码放

2.4配制性能适宜的混凝土

混凝土设计基本思路为:根据设计要求和生产工艺确定混凝土施工及后期性能,再以混凝土性能为目标进行混凝土各组份配合比设计和试验,最后确定适宜的混凝土施工配合比和注意事项。

我们通过摸索,试制了多块疏散平台板,分别对60-80㎜、80-100㎜ 、100-120㎜坍落度进行了试验,对比疏散平台板试验品的成品质量和施工情况,确定了适宜的坍落度为80-100㎜。

综合考虑到混凝土施工性能、硬化性能以及耐久性能,配合比确定采用掺和料+新型高效减水剂的设计方法。通过对比拌合物的和易性、施工性能和试件强度与外观,确定了适宜的水胶比为0.49,粉煤灰最佳掺量为15%和最合理砂率为41%。疏散平台板C30混凝土配合比见表2.4。

表2.4 清水疏散平台板C30混凝土配合比

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2.5混凝土施工质量控制

2.5.1混凝土浇筑和振捣

混凝土浇筑振捣工序是疏散平台板成型内在质量和外观质量的关键环节,根据疏散平台板组合模的结构特点和工艺要求,本研究中确定采用振捣台密实成型方式。浇筑混凝土时,先均匀布置300mm混凝土,打开振捣器,边振捣边布混凝土,直至放满振平为止。保证每个插槽内混凝土高度基本一致,防止因为混凝土高度不一样导致插板两侧侧压力不同将插板挤压变形。注意严禁空模振动。

2.5.2混凝土蒸汽养护

疏散平台板采取分组带模常压蒸汽湿热养护,使混凝土成型后快速达到起吊的强度,剩余的强度增长留待自然养护或二次蒸汽养护,以加速模板周转进而提高生产率。

养护制度决定了养护质量,疏散平台板预养护时间不少于3小时,以15℃/h慢速均匀升温避免塑性收缩过于集中,恒温温度不超过50℃,降温速度不超过10℃/h,同时疏散平台板出池时表面温度与环境温度之差控制在20℃之内,减少出现温差裂纹的可能。

蒸汽管道的布置也对养护效率有较大影响,整个养体内均匀设置温度计控制各路气源,保证混凝土强度均匀增长。根据养护线的尺寸以及模具形状,蒸汽管道使用2条间距1.5m直径20mm的钢管,出气孔向上均匀布置,最大程度地保证每组模具包含在充足均匀的蒸汽内。

2.5.3确保压面质量

在疏散平台板混凝土浇筑完毕后,压面分为粗抹、中抹和精抹,当浇筑完后,首先用木抹子进行粗抹,搓出浆体。静停2个小时后用铁抹子进行中抹,使混凝土表面基本平整,紧接着用小压子进行精抹,最后达到表面平整光滑。

2.6疏散平台板码放和运输

本批疏散平台板数量大,每天都需将生产的近300块成品从生产区运输到储存区,在疏散平台板开始交付后更要大批量地将其运输到安装工地现场,因此疏散平台板的码放问题不容忽视。一旦码放过程中出问题,那就前功尽弃。由于生产时是立模生产,需要对疏散平台板进行翻转平放,在翻转过程中注意成品保护,防止棱角磕碰现象。根据平台板外形尺寸分垛码放,每垛码放12块。码放和运输见图2.6-1和图2.6-2。

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2.7建立了生产操作质量标准和质量验收标准

清水混凝土疏散平台板表观质量要求和尺寸精度要求高,必须从生产全过程严格质量控制,才能保证8000块疏散平台板外表面为清水效果。针对本批任务特点,研究确定采用北京市地方标准[4],使生产规范标准,验收有据可依,方便施工和检验控制。

3 质量效果和使用情况

通过上述预制技术的实施和严格的质量控制,我公司生产的清水混凝土疏散平台板防滑凸点尺寸均在±0.5mm之内,明显高于规范要求;长、宽和高偏差均在±1.5mm,整体外观光滑细腻、棱角分明、气泡少,没有蜂窝麻面、无任何可见的裂纹,完全满足清水混凝土要求。安装后的疏散平台板整体颜色均匀,板面中的防滑凸点和棱线自然流畅,整体清水效果也完全达到了设计要求。截至发稿时,本疏散平台板已经投入使用近2年,未见有防滑凸点踩坏和缺楞掉角等现象,图3为清水混凝土疏散平台板成品安装后近2年的质量效果。

清水混凝土疏散平台板预制关键技术

参考文献

[1] 张池,蔡亚宁. «隧道盾构混凝土管片预制与模具». 2010年3月出版.

[2] 蔡亚宁等. 地铁短轨枕的预制模板技术. 铁道标准设计. 2008,(7):59-64.

[3]蔡亚宁等. 清水混凝土技术在预制大跨距后张预应力T梁中的应用.混凝土. 2006,(3):74-80.

[4]] 张晋勋等. «清水混凝土预制构件生产与质量验收标准»(DB11/T698-2009).

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