京津城際混凝土箱梁預(yù)制淺析

　　“京津無小事 事事講政治”，用這句書寫在京津線某混凝土箱梁預(yù)制場(chǎng)的混凝土攪拌樓上醒目位置的標(biāo)語來形容京津城際軌道交通客運(yùn)專線的重要性一點(diǎn)也不為過。

　　作為我國第一條時(shí)速在300km～350km的城際軌道交通項(xiàng)目，京津城際不僅是《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的一條重要快速通道，環(huán)渤海京津冀地區(qū)交通網(wǎng)的重要組成部分，更是2008年必須完工并投入運(yùn)營的奧運(yùn)配套工程。

　　中國的鐵路客運(yùn)專線建設(shè)已經(jīng)全面進(jìn)入大規(guī)模動(dòng)工階段，這段投資120多億元，全長(zhǎng)120公里的客運(yùn)專線是動(dòng)工最快、工期最緊、技術(shù)工藝要求最高的一個(gè)標(biāo)桿項(xiàng)目，京津線對(duì)中國鐵路客運(yùn)專線建設(shè)無疑具有指導(dǎo)性的意義。

　　混凝土箱梁預(yù)制這一線下（路基軌道以下的施工部分）工程重點(diǎn)云集了鐵路建設(shè)系統(tǒng)所有搞過預(yù)制梁施工的王牌隊(duì)伍，“32米大型混凝土箱梁，使用壽命100年”，這一全新的施工課題對(duì)他們提出了前所未有的挑戰(zhàn)。大型混凝土拌合站、大功率混凝土拖泵、新型全液壓內(nèi)模和大型提梁機(jī)成為他們應(yīng)對(duì)這一難題的有力武器。鐵路建設(shè)者們敢于創(chuàng)新、勇于應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的拼搏精神和精益求精的工作態(tài)度與技術(shù)保障成為他們攻克難題的強(qiáng)大支柱。

　　2005年7、8月間，各個(gè)施工隊(duì)伍就已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)的進(jìn)駐了施工場(chǎng)地，征地、拆遷等等并沒有給施工單位制造太多的麻煩。2005年底，各個(gè)預(yù)制梁場(chǎng)的混凝土攪拌機(jī)組大多安裝完畢，相關(guān)的土建工程也陸續(xù)完工，初步具備了開展混凝土預(yù)制梁施工的能力。由于箱梁與箱梁上面鋪設(shè)的博格板銜接圖紙遲遲沒有確定，大部分箱梁預(yù)制場(chǎng)在2006年4月份才開始第一孔梁的預(yù)制。

　　C50高性能耐久性混凝土攪拌高性能耐久性混凝土在鐵路建設(shè)領(lǐng)域的首次應(yīng)用是在青藏鐵路上，現(xiàn)在所有的鐵路客運(yùn)專線大型箱梁預(yù)制全部應(yīng)用了高性能混凝土。京津城際箱梁預(yù)制應(yīng)用的C50耐久性混凝土的使用壽命為100年，混凝土配比的選定非常嚴(yán)格。

　　（1） 膠凝材料（水泥、粉煤灰、礦粉）摻量達(dá)到480～500公斤；

　　（2） 砂率在38%左右（泵送混凝土要求砂率40%以上）；

　　（3） 水灰比0.3～0.35 （泵送混凝土的水灰比在0.4以上）；

　　（4） 坍落度控制在180～190mm，調(diào)整空間小。

　　“雙摻料”即指粉煤灰與礦粉，在客運(yùn)專線箱梁混凝土中大量添加的粉煤灰與礦粉使得這種高性能混凝土和易性好，后期強(qiáng)度高，泵送性能好，是提高高性能混凝土性能的有益嘗試。

　　為了達(dá)到提高水泥沙漿與砂子界面粘結(jié)強(qiáng)度的目的，混凝土拌制采用“二次投料法”的拌和工藝，每盤混凝土的攪拌時(shí)間規(guī)定不小于2min.而每孔32米箱梁所需的340立方混凝土必須在6個(gè)小時(shí)內(nèi)澆筑完畢，也就是說，混凝土拌合站每小時(shí)必須生產(chǎn)60立方以上的混凝土。

　　為了提高混凝土攪拌與澆筑效率，所有梁場(chǎng)的攪拌機(jī)組總出料容積都在4立方以上，有的梁場(chǎng)為了在整個(gè)施工任務(wù)完成后轉(zhuǎn)入地方商品混凝土行業(yè)，特意配置了2×3立方攪拌機(jī)組，有的則配置了2×2立方機(jī)組，還有的梁場(chǎng)出于方便攪拌機(jī)組拆裝轉(zhuǎn)場(chǎng)的考慮，同時(shí)為了降低攪拌機(jī)組臨時(shí)出現(xiàn)故障對(duì)生產(chǎn)的影響程度，特意配置了6×1立方的機(jī)組。

　　這種干硬性的混凝土的水灰比和含砂率相對(duì)可泵送混凝土較低，粘性大，這使得攪拌機(jī)組啟動(dòng)負(fù)荷增大，而且對(duì)外加劑等摻和料的稱量要求非常準(zhǔn)確，必須嚴(yán)格保證外加劑的稱量誤差在±1%以內(nèi)，因此攪拌機(jī)組和控制系統(tǒng)的可靠性顯得尤為重要。攪拌機(jī)組制造廠家大多根據(jù)這種高性能混凝土的特性對(duì)機(jī)組作了多項(xiàng)改進(jìn)，福建南方路機(jī)公司的部分改進(jìn)措施如下：

　　（1）攪拌站過渡料倉開門系統(tǒng)采用專門設(shè)計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)，配合電氣控制實(shí)現(xiàn)過渡料倉的二次開門，以滿足混凝土的攪拌要求。

　　（2）針對(duì)冬季施工混凝土的溫度要求，選用耐溫80℃的熱水泵，以滿足攪拌站的供水要求。

　　（3）針對(duì)混凝土對(duì)外加劑的特殊要求，設(shè)計(jì)了二種外加劑計(jì)量系統(tǒng)供客戶選擇，一種是高濃度大用量的液體外加劑計(jì)量系統(tǒng)，從供液泵-輸液管道-計(jì)量秤-放料碟閥均作了相應(yīng)的改進(jìn)及調(diào)整；另一種是粉狀外加劑計(jì)量系統(tǒng)，以滿足粉狀外加劑的拆包和同主機(jī)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的電子計(jì)量及精度要求。

　　（4）骨料配料系統(tǒng)：為適應(yīng)向攪拌主機(jī)的二次投料要求，將配料站的骨料疊加計(jì)量改為全部骨料單獨(dú)計(jì)量。同時(shí)，加大骨料儲(chǔ)倉的卸料傾角，緩解了雨天砂含泥量高含水率大難下料的問題。

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　　在京津客運(yùn)專線箱梁預(yù)制施工中使用的攪拌機(jī)組大部分能夠滿足使用要求，但也有2套2立方機(jī)組的控制系統(tǒng)不能夠滿足使用要求，生產(chǎn)的混凝土坍落度控制不好，混凝土一會(huì)兒粘稠，一會(huì)兒稀釋，導(dǎo)致混凝土澆筑時(shí)間嚴(yán)重滯后，影響了箱梁生產(chǎn)。這當(dāng)然也有混凝土配比和操作人員控制水平有限的問題，但主要原因還是這家剛進(jìn)入商混攪拌機(jī)組生產(chǎn)制造行業(yè)的企業(yè)產(chǎn)品存在嚴(yán)重缺陷，不適應(yīng)這種“二次投料法”的攪拌工藝，而且加工制造工藝粗糙，配套設(shè)施不完備。

　　在混凝土攪拌機(jī)組招標(biāo)的過程中，有的廠家報(bào)價(jià)600萬，但看到報(bào)價(jià)過高，一下子主動(dòng)降低了100萬，降價(jià)幅度如此之大，令用戶感到莫名其妙，實(shí)在不知道他們的設(shè)備配置中到底有多少貓膩。從中也可以看出，攪拌站配置多樣性同時(shí)也決定了價(jià)格的多樣性，不同的設(shè)備配置和鋼結(jié)構(gòu)件質(zhì)量決定了攪拌站的不同價(jià)格，制造廠家在報(bào)價(jià)過程中要信守誠信，用戶在采購過程中也要擦亮眼睛。

　　當(dāng)前的混凝土攪拌設(shè)備制造廠家在鐵路系統(tǒng)可謂遍地開花，大量的訂單使得產(chǎn)品供不應(yīng)求，呈現(xiàn)出近年來少有的賣方市場(chǎng)之勢(shì)。在商混設(shè)備制造領(lǐng)域擁有良好口碑和產(chǎn)品質(zhì)量的廠家出現(xiàn)了訂單排隊(duì)，無貨可供的情況，這同時(shí)也為一些想借著鐵路客運(yùn)專線大發(fā)展之機(jī)大撈一筆的制造廠商創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

　　但應(yīng)該更理性的看到，中國的鐵路客運(yùn)專線建設(shè)是長(zhǎng)期的，可持續(xù)的，在京津線之后還有京滬線，京滬線之后還有哈大線，京津線僅僅是一個(gè)開端，如果在這個(gè)起跑線上能夠飛躍而起，則在中國的鐵路客運(yùn)專線大蛋糕中肯定能夠大有作為，如果在這里摔了大跤，則必將被中國的鐵路客運(yùn)專線建設(shè)淘汰出局。

　　高性能混凝土泵送高性能耐久性C50混凝土相比普通民用建筑C50混凝土不僅含砂率低、水灰比低，而且粘度很大，坍落度損失大。

　　如何同時(shí)解決好坍落度損失快、輸送距離遠(yuǎn)（各個(gè)梁場(chǎng)根據(jù)方案不同，配置泵送輸送距離不同）和泵送排量要求高這三個(gè)高性能混凝土泵送的難題成了各個(gè)梁場(chǎng)的主要攻關(guān)課題?，F(xiàn)有的混凝土泵制造技術(shù)對(duì)其中任何一個(gè)單獨(dú)的問題解決起來都不困難，但同時(shí)遇到這三個(gè)問題，而且又要完善解決，綜合取舍，確實(shí)令人頭疼。

　　第一種方案，施工單位考慮到盡量減少輸送距離的因素，將混凝土泵安放在了梁體旁邊，采用混凝土攪拌運(yùn)輸車從攪拌機(jī)下料口的位置接料，并送到拖泵進(jìn)料口進(jìn)行泵送的方案，這種方案的突出優(yōu)點(diǎn)是泵送輸送距離短，對(duì)輸送泵要求不是很嚴(yán)格，但這種方案增加了攪拌車運(yùn)輸環(huán)節(jié)，每月近3萬元/臺(tái)（單個(gè)梁場(chǎng)至少配備3輛攪拌車）的租賃綜合成本也使預(yù)制梁場(chǎng)增加了負(fù)擔(dān)。

　　同時(shí)攪拌車在運(yùn)輸過程中坍落度的損失快，這就為泵送制造了難度?；炷翉念A(yù)拌完成后到澆筑現(xiàn)場(chǎng)有一定的距離，而這段運(yùn)輸時(shí)間往往是控制混凝土坍落度和易性的關(guān)健，同樣其亦受一定的隱患因素制約。高溫天氣混凝土攪拌車尾部的混凝土水份蒸發(fā)較快，容易給人造成錯(cuò)覺混凝土坍落度損失大；雨水天氣，混凝土攪拌車尾部的混凝土水份較大，容易產(chǎn)生離析。此外，攪拌車車鼓轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，亦對(duì)混凝土有影響。車鼓轉(zhuǎn)得快，混凝土在運(yùn)輸過程中被攪拌加劇，分子因磨擦產(chǎn)生的熱運(yùn)動(dòng)亦加劇，水分子碰撞水泥顆粒機(jī)會(huì)增大，水化程度加大，混凝土坍落度損失增大，和易性變差快；車鼓轉(zhuǎn)得慢，甚至停轉(zhuǎn)，混凝土容易受行車的顛簸，而產(chǎn)生漿石分離，沉降等不良現(xiàn)象。

　　故在混凝土運(yùn)輸過程中，車鼓保持在每分鐘約六轉(zhuǎn)，并到工地后保持?jǐn)嚢柢嚫咚俎D(zhuǎn)動(dòng)四至五分鐘，以使混凝土澆筑前充分再次混和均勻。如遇坍落度有所損失，可后摻一定的外加劑以達(dá)到理想效果。

　　第二種方案，有的梁場(chǎng)采用的泵送方案是將混凝土泵直接放置在攪拌機(jī)出料口下端，這種方案的特點(diǎn)是減少了中間環(huán)節(jié)，減小了故障率，降低了成本，混凝土直接入拖泵進(jìn)料口，塌落度損失小。但同時(shí)也增加了遠(yuǎn)端梁座的泵送距離，對(duì)輸送泵要求嚴(yán)格，而且下料口的出料速度控制也要考慮。

　　中鐵十一局梁場(chǎng)與攪拌站制造廠家配合，在攪拌機(jī)下料口位置安裝了可控制的卸料中轉(zhuǎn)斗，將攪拌機(jī)卸出的混凝土料分次均勻的卸到拖泵料斗口，保證了泵送過程中不缺料、不溢料，避免了泵機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停頓和吸入空氣導(dǎo)致堵管，較好的解決了出料速度不易控制的課題。

　　中鐵四局在施工時(shí)混凝土直接從下料口入泵，雖然泵送距離超過400米，仍然沒有出現(xiàn)堵管，能夠保證單泵每小時(shí)入模35～40立方混凝土，切實(shí)保證了梁體的澆筑時(shí)間。中鐵四局的葛部長(zhǎng)向記者表示，根據(jù)他們現(xiàn)在配置的攪拌與泵送設(shè)備情況，梁體的總體澆筑速度的快慢決定于工作系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)和組織。

　　中鐵十一局在正式澆筑梁體之前，與攪拌站廠家、輸送泵廠家、布料機(jī)廠家和外加劑廠家配合，在梁場(chǎng)工地現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試混凝土配比并進(jìn)行攪拌與泵送試機(jī)，對(duì)混凝土配比和泵機(jī)配合進(jìn)行調(diào)整，17天的時(shí)間，功夫不負(fù)有心人，中鐵十一局在正式泵送過程中，使用了廣州佳爾華的鐵路制梁專用泵，取得了5小時(shí)零5分鐘用兩臺(tái)泵澆筑一孔32混凝土梁的優(yōu)秀成績(jī)。

　　每孔32米梁造價(jià)70余萬元，損失一片都不得了，因此，在梁場(chǎng)準(zhǔn)備一臺(tái)備用泵成為了各個(gè)梁場(chǎng)的普遍做法，大部分兩臺(tái)80電泵備用一臺(tái)或者是3臺(tái)60電泵備用一臺(tái)，這種做法有效的保證了澆筑進(jìn)程。

　　各個(gè)梁場(chǎng)在選擇混凝土泵的過程中普遍選擇了電動(dòng)混凝土泵，這主要與柴油價(jià)格上漲迅速、而且供應(yīng)短缺有關(guān)，但同時(shí)，柴油泵相對(duì)電泵保養(yǎng)程序復(fù)雜也有一定因素作用。在電泵的配置過程中，由于國內(nèi)國內(nèi)混凝土泵用最大單電機(jī)只有132kW，而且德國力士樂的主油泵排量最大只有260ml/r，因此制約了混凝土泵的遠(yuǎn)距離泵送能力。為此，相關(guān)泵送設(shè)備制造廠針對(duì)這種情況對(duì)混凝土泵進(jìn)行了改進(jìn)，增強(qiáng)了泵送綜合能力。

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　　設(shè)備投資巨大中鐵二十二局作為京津城際鐵路箱梁預(yù)制場(chǎng)中承擔(dān)工程量最大的一家，在設(shè)備和土建方面的投資接近一個(gè)億，占到整個(gè)造價(jià)的1/5.沿線的各個(gè)箱梁場(chǎng)也都不惜血本投入巨資購買設(shè)備，如何在有限的時(shí)間內(nèi)漂亮圓滿地完成預(yù)制梁施工任務(wù)，已經(jīng)成為各個(gè)箱梁預(yù)制場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)理們談?wù)摰臒狳c(diǎn)話題。為了提高施工效率和質(zhì)量，京津線的所有箱梁預(yù)制場(chǎng)均采用了全液壓混凝土布料桿并專門配置了洗石機(jī)。450t軌道式和900t輪胎式提梁機(jī)也都成了梁場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)配置，但孰優(yōu)孰劣還有待進(jìn)一步探討。

　　隨著施工的大范圍展開，箱梁預(yù)制場(chǎng)還會(huì)遇到各種施工工藝與設(shè)備使用的問題，愿中國鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)者從中能吸取經(jīng)驗(yàn)，對(duì)即將大規(guī)模開展箱梁預(yù)制施工的各條客運(yùn)專線有所借鑒。