51京沪高速铁路900T预制箱梁施工工效分析0121 1045孙强 陈政彬.docx
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51京沪高速铁路900T预制箱梁施工工效分析01211045孙强陈政彬
京沪高速铁路900T预制箱梁施工工效分析
中国水电七局有限公司陈政彬
1引言
900T预制箱梁施工工效是根据工程的工程量、工期、等级、环境保护等因素，综合人员、机械、环境相互间的合理配置及优化来保证工程的高效运转，并取得显著的工效成果。
本文结合京沪高速铁路箱梁预制施工现场经验，着重对900T预制箱梁施工过程中主要工序的卡控，如何提高施工效率进行总结，以供探讨。
2梁场规划原则
预制梁场根据现场地质、地形情况优化布置，以尽量减少拆迁、少占耕地、减少临时工程量为原则。
根据工程任务量、生产工艺、外型尺寸、制梁、存梁数量、确定梁场的规模，并综合考虑场区道路、作业空间等因素，优化布置场地。
预制梁场台座布置形式，可分为纵列式和横列式。
若为长条形场地，台座可采用纵列式布置，即制梁台座与存梁台座纵向排列布置；若为方形场地，台座可采用横列式布置，即制梁台座与存梁台座横向排列布置。
制梁台座数量根据架设进度及生产效率确定；存梁台座数量根据生产效率、箱梁工艺及预存箱梁数量确定。
梁场合理的规划和设计不仅能提高生产效率，且能降低成本投入，同时便于标准化的生产管理。
3箱梁预制工效分析
3.1箱梁预制设备及工装工效分析
合理的机械配置，可以有效的提高生产效率，为箱梁预制的生产带来效益。
常规性梁场每天生产能力为2~3孔，以每天3孔梁生产进度为例进行分析与配置。
3.1.1拌和站生产能力
箱梁混凝土为C50高性能混凝土，每一投料阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间不少于3min。
拟投入2座HZS120拌和楼，其每天的生产能力为：
2×［2.5×（60÷3）］×18×0.7=1260m3≥1004m3，6小时生产能力：
2×［2.5×（60÷3）］×6×0.7=420m3≥334.7m3，满足生产需要。
3.1.2混凝土泵的输送能力
拟投入2台HBT80C混凝土泵，其每天的输送能力为：
2×55×18×0.75=1485m3≥1004m3，6小时的输送能力：
2×55×6×0.75=495m3≥334.7m3，满足生产需要。
3.1.3布料机的输送能力
拟投入2台布料机，其每天的输送能力为：
2×55×18×0.75=1485m3≥1004m3，6小时的输送能力：
2×55×6×0.75=495m3≥334.7m3，满足生产需要。
3.1.4混凝土运输车的运输能力
拟投入6台混凝土运输车，其每天的输送能力为：
6×20×18×0.8=1728m3≥1004m3，6小时的输送能力：
6×20×6×0.8=576m3≥334.7m3，满足要求。
3.1.5内、外模配置分析
拟定3孔/d的箱梁预制进度，每孔箱梁制梁台座的占用时间3d可知：
内模的倒用循环时间为72小时（详见章节3.2.2），外模的倒用循环时间为97.5小时（详见章节3.2.2），所以内模的需用数量为：
72小时×（3套/24小时）=9套
外模的需用数量为：
97.5小时×（3套/24小时）=12套
3.1.6蒸气养护设备配置分析
梁体混凝土冬季施工采用罩盖蒸汽养护方法，蒸养棚截面尺寸为33.6m×14.4m，拟定选用2台4t/h锅炉供汽（备用一台），单台4t/h锅炉蒸养能力为24000m2。
主管道采用DN100mm钢管，分支管道采用DN50mm钢管。
分支管将蒸气输入梁体附近的蒸气气包中，气包（上设锁压表）将蒸气均匀后，蒸气通过10根放汽长管用于蒸养。
放汽管道采用DN25mm钢管，其上均匀钻一排φ3mm孔眼，管前2/3段孔距为25cm，后1/3段孔距为20cm，两喷孔夹角为∠120并在其凝结阀处设置排水沟。
管道接入梁体腹腔及翼缘板、底模的空隙内，汽流方向要避免直接正对混凝土面，蒸汽管路的布置要求保证养护罩内每处的温度基本一致，在梁体横截面内的不同位置布设10根蒸汽管道，温度控制采用计算机自动温度控制系统和压力方式温度表双控方式测定梁内及罩内温度，两者测定结果进行比较，确保蒸汽养护效果。
该养护系统具有以下特点：
采用密封性高、隔热好、安拆方便的专用屏蔽蒸汽养护罩；采用计算机及远传式温度传感器自动控制蒸汽管道上的电磁阀的开合，以控制养护罩内的升温速度和温度的高低。
采用在计算机的统一控制下工作的通风设备降低养护罩内的温度，使降温速度得以有效控制；多点测温、多点升温、多点降温，通过计算机自动控制养护温度，严格控制升、降温梯度、恒温时间和拆模温度。
施工蒸养面积为S＝33.6×14.4×6+80+90×50×2+5000＝16983m2＜48000m2，满足生产需要。
3.1.7制梁台座配置分析
根据每天3孔梁生产进度计算，平均一孔梁占用制梁台座时间为3天（具体分析详见章节3.2），以3天为一个循环，其理论需要制梁台座9个（如有24m箱梁，需增加1个24m制梁台座），为保证生产过程中的不可预见等特殊情况，满足生产任务，需增加2个台座，共计11个制梁台座加1个24m制梁台座。
3.1.8存梁台座配置分析
根据每天2孔梁生产进度计算，平均一孔梁占用存梁台座时间为47天左右，以47天为一个循环，其理论需要存梁台座94个（按双层存梁计算），为保证生产过程中的不可预见等特殊情况，满足生产任务，拟建设存梁台座70个，其最大存梁能力为105孔（二层存梁按一半计算），满足生产需要。
经论证分析梁场主要投入设备及工装，详见表1。
序号
名称
单位
数量
备注
1
混凝土拌和站
台
2
2
拖式混凝土泵车
台
4
3
布料机
台
4
4
混凝土运输车
台
6
5
自动压浆台车
台
3
6
蒸汽锅炉
台
2
4T
7
门式起重机
台
2
10T
8
门式起重机
台
4
40T
12
钢筋骨架吊具
台
2
13
底腹板绑扎胎具
台
4
14
顶板绑扎胎具
台
4
15
张拉台车
台
8
16
内模整修支架
套
8
17
钢筋切断机
台
10
18
钢筋切割机
台
4
19
钢筋调直机
台
4
20
钢筋对焊接
台
6
21
钢筋弯曲机
台
16
22
电焊机
台
39
23
砂轮切割机
台
5
24
叉车
台
1
25
直螺纹钢筋滚压机
台
4
26
电动卷扬机
台
5
27
架桥机
台
2
28
运梁车
台
2
29
轮轨式提梁机
台
2
30
汽车吊
台
3
25T/16T
31
挖掘机
台
1
32
装载机
台
4
33
箱式变压器
台
2
800KVA
34
柴油发电机
台
4
300KVA
35
落梁千斤顶
套
2
36
高压油泵
台
15
37
外模
套
12
38
液压内模
套
9
39
制梁台座
个
12
40
存梁台座
个
70
表1箱梁生产主要设备
3.2箱梁预制工序工效分析
箱梁预制工艺流程主要包括模板制作及安装、钢筋制作与绑扎安装、混凝土浇筑与养护、钢绞线制作与张拉、孔道压浆与封锚等，详见图1。
在箱梁预制过程中，因其工艺复杂、工序繁多，交叉作业较多等特点，工序的衔接尤显重要，因此合理的机械配置与人员配备及有效的施工组织与协调对施工工效起着至关重要的作用。
3.2.1钢筋施工工效分析
（1）钢筋制作及加工
钢筋加工场分为制梁台座首尾各一侧，以一侧为例，平均每名工人每天可加工2T钢筋，单孔箱梁钢筋平均约为63T，按1.8孔梁/天的生产任务计算，需每侧各投入57名工人即可完成3.5孔梁/天的生产任务。
钢筋加工工艺流程见图2。
表2钢筋加工人员设备配制
设备名称
10T龙门吊
弯曲机
切割机
成型机
焊接机
制作平台
车床
电焊机
设备数量
1
8
5
4
2
8
1
3
人员数量
3
13
7
8
4
16
1
5
图1箱梁预制施工工艺流程图
（2）钢筋绑扎
钢筋绑扎分为分体绑扎及整体绑扎，以分体绑扎为例，为满足12个制梁台座钢筋的供应需求，设立顶板绑扎台座及底腹板绑扎台座各4个，即制梁区首尾各4个，平均每人每天（8小时计）绑扎1.2T钢筋，顶板钢筋约为35T，底腹板钢筋约为28T，按每天1.8孔梁的绑扎任务计算，需每个顶板钢筋投入52名工人，每个底腹板投入42名工人即可完成3.5孔梁/天的生产任务。
底腹板绑扎工艺流程如下：
顶板钢筋绑扎工艺流程如下：
（3）钢筋吊装
①底腹板钢筋吊装约85个吊点（5*17，横向*纵向），8至10位工人作业，十分钟完成单项作业，龙门吊提升高度根据现场实况而定，通常为4m至6m，根据龙门吊自身功率，吊升时间约为4分钟至8分钟，而行驶距离可由梁场布置而定，通常为30m至250m，根据龙门吊自身功率，行走时间约为3分钟至18分钟，吊装入模通常由6人至8人相互配合施工，时间约为15分钟至30分钟（工序时间见下表3）。
②顶板钢筋吊装约119个吊点（7*17，横向*纵向），10至12位工人作业，十分钟完成单项作业，龙门吊提升高度根据现场实况而定，通常为4m至6m，根据龙门吊自身功率，吊升时间约为4分钟至8分钟，而行驶距离可由梁场布置而定，通常为30m至250m，根据龙门吊自身功率，行走时间约为3分钟18分钟，吊装入模通常由8人至10人相互配合施工，时间约为40分钟至60分钟（工序时间见表4）；
表3底腹板钢筋吊装工序时间表
事项
吊吊具
行驶
下钩
吊装钢筋
起钩
行驶
吊装入模
放吊具
人员数量
2
1
1
8--10
3
2
8--10
2
作业时间（分）
1
3--18
4--8
10
4--8
3--18
15--30
3--18
表4顶板钢筋吊装工序时间表
事项
吊吊具
行驶
下钩
吊装钢筋
起钩
行驶
吊装入模
放吊具
人员数量
2
1
1
10--12
3
2
10--12
2
作业时间（分）
1
3--18
4--8
10
4--8
3--18
60--80
3--18
由此可见，底腹板钢筋吊装通常由8至10位工人相互配合工作，60分钟至120分钟完成作业；顶板钢筋吊装通常由10至12位工人相互配合工作，90分钟至135分钟完成作业。
3.2.2模板周转
梁场模板采用钢制模板，内、外模数量与制梁台座的比例应根据箱梁生产周期而定。
内模施工工艺流程见图3
内模周转时间见表5
端模施工工艺见图4
端模周转时间见表6
外模施工工艺流程见图5
图5外模施工工艺流程
外模周转时间见表7
表5内模周转时间表
事项
拼装
打磨
涂刷隔离剂
验收
吊装
浇筑
养护
松内模
脱内模
人员数量
5
3
2
2
4
40
2
5
5
作业时间（h）
0.5
1
0.5
0.5
1
6
60
0.5
2
合计（h）
72
表6端模周转时间表
事项
打磨
安装锚垫板
涂刷隔离剂
吊装下端模
吊装上端模
浇筑
养护
拆端模
人员数量
3
3
1
5
5
40
2
5
作业时间（h）
1
1
0.5
1.5
1
6
60
1.5
合计（h）
72
表7外模周转时间表
事项
人员数量
作业时间（h）
合计（h）
打磨
4
1
97.5
调反拱
3
1
涂刷隔离剂
2
1
安装支座板
3
1
验收
2
0.5
底腹板钢筋吊装
6
2
下端模安装
6
1.5
调整底腹板钢筋
4
1
底腹板钢筋验收
2
1
吊装内模
3
1
安装上端模
4
1
吊装顶板钢筋
8
2
顶板钢筋调整
8
2
安装桥面预埋件
10
3
钢筋验收
2
1
混凝土浇筑准备
6
0.5
浇筑
40
6
养护
2
60
拆端模
5
1.5
穿钢绞线
4
3.5
预张拉
6
1
初张拉
6
1.5
拆内模
4
2.5
提梁
4
1
总结:
内模周转一次共需72小时,端模周转一次共需72小时,外模周转一次共需97.5小时。
3.2.3混凝土浇筑
图6混凝土拌制工艺流程图
采用连续浇筑、一次成型，浇筑时间不宜超过6h，浇筑采用布料机由箱梁两端对称浇筑，为“先底板两端、再底板中部和腹板、最后顶板，从中间到两端，再从两端到中间”。
人员安排为拖泵操作员2人，布料机操作员2人,附着式振动器操作员2人，技术员1人，试验员1人，底板内模6人，腹板14人，顶板13人，整平机操作员1人，主要配制见表8
表8混凝土的浇筑配置表
设备
拖式泵机
布料机
整平机
收面架
附着式振动器
插入式振捣棒
车式泵（备用）
数量
2台
2台
1台
1台
34台
33台
1
作业人员
2
2
1
6
2
33
2
3.2.4预应力施工
图7预应力施工工艺流程图
（1）孔道清理
预应力孔道的位置及材质应符合设计要求，并满足压浆工艺的要求。
孔道锚固端的预埋钢板应垂直于孔道中心线，孔道端部开口必须密封，以防水或其他杂物进入，橡胶抽拔棒制孔时，胶管外径应符合设计要求，其承受工作拉力不得小于5kN，且弹性恢复性能较好，极限抗拉力不得小于7.5kN，胶管内应插入芯棒，芯棒直径与胶管内径之差不得大于8mm，胶管接头宜设在跨中处，接头用铁皮管套接，套接长度不得小于30mm。
胶管与铁皮管间隙不得大于1cm，并应密封不漏。
浇筑后施工工序顺序为：
混凝土养护，机械抽拔橡胶管，孔道清理，孔口保护。
单孔抽拔施工工序时间见表9、表10
表9单孔橡胶抽拔棒施工工序时间表
事项
人工穿抽拔棒
套接接头
焊接固定钢筋
验收
作业人数
10
2
4
1
作业时间（min）
5
2
3
5
表10浇筑后单孔橡胶抽拔棒施工工序时间表
事项
机械抽拔
孔道清理
孔口保护.
作业人数
4
2
1
作业时间（min）
1
3
3
（2）穿束
拆模后，将锚垫板上及喇叭管扩大部分内沾附的砂浆清除干净。
钢绞线在运输过程中，要防止出现死弯，其最小弯曲半径不得小于1m。
穿束质量要求为每束钢绞线根数应符合施工图要求，钢绞线的存放地点应干燥、清洁，钢绞线距地面高度应不小于20cm，并加以覆盖，防止雨水和油污侵蚀，穿束时拖拉方向和钢束穿入方向均应与锚具锚垫板垂直，穿束完成后应用专用的塑料布把钢绞线包裹好，避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋，引起锈蚀。
完成单孔穿束的工序流程：
备料，人工开盘，下料，编束，机械穿束。
单孔箱梁穿束工序时间见表11。
表11单孔箱梁穿束工序时间表
事项
备料
人工开盘
下料
编束（一孔）
机械穿束（一孔）
作业人数
4
2
2
3
3
作业时间（min）
10
3
180
2
11
（3）预应力张拉
梁体张拉的混凝土强度及弹性模量要求：
为使梁体不发生早期裂缝，应在混凝土强度达到50%～60%时拆除内模、端模，外模松开不移的情况下按设计图要求张拉部分预应力束，张拉值应由设计单位提供。
预制梁带模预张拉时，模板应松开，不应对梁体压缩造成阻碍。
张拉数量及张拉力值应符合设计要求。
预应力束张拉前，应消除管道内的杂物及积水,当混凝土强度达到设计强度80%时，进行初张拉。
初张拉后，梁体方可移出台座，当混凝土强度达到设计强度100%且弹性模量达到100%时，混凝土龄期满足10d方能进行终张拉。
预应力张拉程序除符合设计要求外，一般按下列程序执行：
0→0.1σk（做伸长量标记）→σk（静停5min）→补位σk（测伸长量）→锚固。
张拉操作工艺：
按每束根数与相应的锚具配套，带好夹片，将钢绞线从千斤顶中心穿过，张拉时当钢绞线的初始应力达0.1σk时停止供油。
检查夹片情况完好后，画线作标记。
向千斤顶油缸充油并对钢绞线进行张拉。
张拉值的大小以油压表的读数为主，以预应力钢绞线的伸长值加以校核，实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在6%范围内，每端锚具回缩量应控制在6mm以内。
油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路，并持荷5min，测量钢绞线伸长量加以校核，在保持5min以后，若油压稍有下降，须补油到设计吨位的油压值，千斤顶回油，夹片自动锁定则该束张拉结束，及时作好记录。
全梁断丝、滑丝总数不得超过钢丝总量的0.5%，且一束内断丝不得超过一丝，也不得在同一侧。
一组钢绞线张拉工序时间见表12
表12钢绞线张拉工序时间表
工序
张拉架准备
带锚具,夹片
带千斤顶
张拉0.1σk
检查夹片,划线
供油张拉
静停5分
回油
拆锚具千斤顶
划线,检查
作业人数
6
6
6
6
4
6
2
4
6
2
作业时间（min）
10
3
3
2
2
6--8
5
1--2
2
1
3.2.5管道压浆
预制梁终张拉完成后，宜在48h内进行管道压浆，压浆前管道内应清除杂物及积水。
压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃，预应力管道压浆应采用真空辅助压浆工艺，压浆泵应采用连续式，同一管道压浆应连续进行，一次完成。
管道出浆口应装有三通管，必须确认出浆浓度与进浆浓度一致时，方可封闭保压。
压浆前管道真空度应稳定在-0.06～-0.08MPa之间，浆体注满管道后，应在0.50～0.60MPa下持压2min，压浆最大压力不宜超过0.60MPa，水泥浆拌和机应能制备具有胶稠状水泥浆，水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40min，冬季压浆时应采取保温措施，水泥浆应掺入防冻剂。
压浆工序时间见表13
机具准备密封孔道试抽真空制浆抽真空压浆清洗
表13压浆工序时间表
事项
机械设备原材料就位
订量拌和
压浆
保浆
作业人数
6
6
6
6
作业时间（min）
60
10
7
2
3.2.6封锚施工
封锚的要求为混凝土采用无收缩混凝土，抗压强度不应低于设计要求，也不得低于35MPa。
浇筑梁体封端混凝土之前，应先将承压板表面的黏浆和锚环外面上部的灰浆铲除干净，应对锚圈与锚垫板之间的交接缝用聚氨酯防水涂料进行防水处理，聚氨酯防水涂料应符合TB/T2965的要求。
同时检查确认无漏压的管道后，才允许浇筑封锚混凝土。
为保证混凝土接缝处接合良好，应将原混凝土表面凿毛，并固定钢筋网片。
封端的工序：
混凝土表面凿毛，清理基面，防水层处理，安装钢筋网片，安装模板，验收，混凝土拌和运输，浇筑，拆模，养护。
封锚施工工序时间见表14
表14封锚施工工序时间表
事项
混凝土凿毛
清理基面
防水层处理
安装钢筋网片
安装模板
验收
混凝土拌和运输
浇筑
拆模
养护
作业人数
2
4
2
2
4
2
4
5
2
1
作业时间（min）
180
15
45
45
80
20
15
180
120
90
3.2.7防水层施工
封锚混凝土养护结束后，应采用聚氨酯防水涂料对封端新老混凝土之间的交接缝进行防水处理。
其施工工序：
作业面修补，清理作业面，拌和防水涂料，分层涂涮防水涂料，检测厚度。
防水层施工工序时间见表15
表15防水层施工工序时间表
事项
作业面修补
清理作业面
拌和防水涂料
分层涂涮防水涂料
检测厚度
作业人数
2
2
2
2
2
作业时间（min）
60
30
15
150
30
箱梁预制其核心工序是箱梁生产的主要生产用时，其工序的时间卡控将直接导致整体施工进度的快慢，是施工现场组织与协调能力、施工工效的综合体现，合理的工序优化及机械配置，将人、材、机有机的结合起来，施工效率发挥至最大化将为一个企业带来显著的成效。
经论证及分析梁场箱梁预制核心工序流程见图8
图8箱梁预制核心工艺流程
5结束语
综上所述,通过对XX制梁场施工工效的分析，使现场施工中各工序有效衍接，设备、人员调配到其最佳状态，完成了生产任务，为单位节约成本。
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