常导磁浮预制轨道梁模板系统及施工技术研究

王维兵，周 林＊，饶 剑

（四川五新智能设备有限公司，四川 成都）

随着国民经济不断提升及城市规模逐步扩张，大力发展轨道交通对于解决城市交通拥堵以及降低环境污染等方面具有重要意义[1-3]。磁浮交通由于时速快、可靠性高、污染低等特点，是未来城市轨道交通的发展方向[4-6]。目前，磁浮列车可有效与轻轨、地铁系统形成互补，实现近距离城市间、城市市区等区域的交通连接，具有广阔的应用前景[7-10]。

考虑到常导磁浮产生的电磁力较小，列车与轨道间隔仅有几毫米，为保证常导磁浮列车运行平稳，对下部轨道梁的精度和质量要求极高，而轨道梁品质主要取决于模板系统，因此本文开发了一种应用于常导磁浮预制轨道梁生产的模板系统，并对系统涉及的施工技术进行了探讨，同时开展了常导磁浮混凝土轨道梁成型试验。

磁浮轨道梁通常为跨座式单轨，具有承重、导向以及驱动多重功能，作为直线电机定子的依附体，通过列车中安装的转子与定子线圈相互作用，实现磁浮列车的驱动。轨道梁构造及形式示意如图1 所示。

图1 磁浮轨道梁结构概图

该轨道梁的梁体外形尺寸偏差小于5mm, 连接件及预埋件的位置偏差低于2mm。其制造精度要求极高。根据梁体结构特点，在保证其工程品质基础上，满足梁体外形尺寸、预留变形量、顶板及支座板调整等要求，同时结合生产效率、制造成本以及工艺等因素，设计了专用的高精度自动液压式预制模板系统。该系统由外内模系统、振捣系统以及液压系统等组成，如图2 所示。外模系统主要包含面板、加强筋及背坊等部件，作为梁体浇筑时的主要受力单元，其各部件结构及材料选型通过分析侧压力确定。侧压力表示为：

图2 高精度自动液压式预制模板系统

式中，pm为模板承受最大侧压力，kN/m2；
γ 为混凝土重力密度，kN/m3；
v 为浇筑速度，m/h；
t0为初凝时间，一般按t0=200/(T+15)用，T 为混凝土温度(℃)；
H 为侧压力计算位置至混凝土顶面的总高度，m；
β1, β1分别为外加剂和坍落度修正系数。侧压力按式（1）和式（2）中最小值选取。此外，为提高梁体成型的表面平整度，同时避免面板锈蚀问题，降低系统的维护成本，面板采用304 不锈钢。内模系统采用不拆卸形式，与底模一体式安装，便于梁体的整体脱模。

为适应梁长的变化调节，端模为“侧包端”结构，同时预留了后张所需的阶梯锚穴。考虑到移动钢台座及钢轨可能发生变形，并将直接影响梁体的成型精度，因此模板系统底部支撑采用混凝土固定台座。液压系统通过PLC 控制柜集中控制油泵及油缸工作状态，并利用位移精度传感器对系统开合模过程进行数字化监测及反馈。振捣系统分为模板侧面振捣以及上部振捣，保证混凝土的浇筑质量。在模板系统中，其关键技术在于轨道梁预埋功能件的定位以及模板系统的自动开合。

由于轨道梁预埋了导向板、滑行板以及定子连接套筒等功能件，且各功能件都具有定位精度要求，需要从模板结构、装配工艺等多方面进行考虑。其中定子连接套筒预埋在轨道梁顶板处，要求定子铁芯安装与轨道功能面偏差小于0.1 mm，因此用于定子铁芯安装的定子连接套筒在模板系统中的精确定位是轨道梁制造的关键。

定子连接套筒内螺纹用于与定子铁芯的螺栓连接，非预埋端的燕尾槽则便于其安装定位。通过定子连接套筒和面板的相对位置，设计出专用的定位工装，以面板为定位基准面进行安装，其中面板采用精加工，以保证工装定位精度；
将卡槽与工装固定，并在卡槽两端焊接上加强板，以此将卡槽与面板固定；
脱出工装，利用螺栓连接卡槽和定子连接套筒，从而完成定子连接套筒的定位。

为提高模板系统的出梁速度，降低工人的劳动强度，构建了多点分体式液压控制系统，由PLC 控制柜、集中泵站以及位移传感器等组成。根据梁体长度，在多个侧模背枋位置设置了横向脱模油缸，用于侧模的同步脱模。考虑到定子连接套筒非预埋端与侧模在垂直方向上的配合关系，直接脱模存在干涉问题，因此增加了一套纵移液压系统，如图3 所示。在将套筒螺栓及其他固定件拆除后，首先利用纵移液压系统完成垂直方向的移位，随后再通过横移油缸系统进行整体脱模，从而实现模板系统的分体式液压控制。

图3 模板多点分体式液压控制系统

其间，为指导液压系统的运行，及时高效的发现过程问题并具备反馈调节，搭配了高精度力及位移组合传感系统，对液压系统进行全过程实时参数监测。

根据常浮轨道梁的设计要求以及模板系统的工艺标准，对模板系统在轨道梁成型施工中的控制要点进行分析，其模板系统的基本施工流程如图4 所示。

图4 轨道梁模板系统施工流程

固定台座按照图纸设计尺寸进行现场浇筑。底模为分段制作的整体平移式钢模，通过台座预埋角钢焊接固定，并对其平整度、翘曲度及接缝高等指标进行检测。内模与底模利用连杆机构连接。为进一步提高工效，钢筋笼采用整体吊装，同时将预埋的功能件按设计位置与钢筋焊接，由于功能件定位精度要求较高，焊接后需要测量校核。

端模吊运到台座端部的安装位置后，将张拉钢绞线穿过其对应的孔道。侧模需检测面板表面的平整度以及有无变形等情况，合模时由模板底部的横移轨道对其进行支承和滑移，通过横移液压系统将侧模顶升至油缸设定行程，并利用纵移液压系统完成侧模的整体上移。合模完成后，进行模板系统的安装精度核验，其容许误差如表1 所示。

表1 模板系统安装尺寸误差要求

此外，考虑到浇筑时可能存在漏浆现象，造成梁体表面光洁度降低，甚至是出现蜂窝麻面、空洞、漏筋等问题，在底模及端模处加设橡胶密封条。梁体达到拆模强度后，利用液压系统进行侧模的全自动脱模，其油缸运动次序与合模过程相反。为保证内模脱模的梁体强度，在脱端模前进行梁体张拉。此外，考虑到内模与底模整体连接，采用行车直接向上提吊梁体，通过内模自重实现梁体与模板的分离。模板系统全部脱模结束后，梁体进行后续的压浆、锚穴封端等工序。

为验证预制轨道梁模板系统及施工过程的可行性，对轨道梁进行浇筑成型试验。拼装底模时，根据反拱放样位置对其进行安装，并保证过程中模板表面无变形及其他缺陷。为确保模板系统安装的精确度，对系统模板进行多次拼装试验，并通过专用检测工具，多组重复性检测其重要安装尺寸误差，其结果如图5所示。

图5 模板系统重要安装尺寸的误差均值

各表征量的最大误差波动低于3mm。安装精度高于表1 所示容许误差，表明该模板系统满足使用要求。在合模阶段，液压系统正常运行，多点分布的油缸组顶升行程一致，同步性较好，现场组装如图6 所示。

图6 轨道梁模板系统合模

模板安装结束后，对模板进行清洁及涂抹脱模剂。浇筑时，采用C60 低收缩、低徐变高性能混凝土，按照斜向分段、水平分层，先底板后腹再顶板次序，从模板系统一侧向另一侧单层连续浇筑，其浇筑时间及间隔按国家现行规范标准执行。待梁体达到脱模强度后，开展模板系统的脱模，其间各传感单元及液压系统工作正常，侧模顺利自动脱模。成型的预制轨道梁如图7所示。

图7 预制成型的轨道梁

梁体整体线形流畅、表面平整且色泽均匀，接缝处无明显错台，同时表面无裂纹产生。在梁体端部有部分混凝土剥落，在其余梁体无此现象，分析为端模脱模过程中的操作不当。利用高精度专用检测装置对所有定子连接套筒等功能件位置精度进行逐项、逐个检测及复测，其定位精度满足轨道梁使用要求。由此表明，该模板系统可用于常导磁浮预制轨道梁的成型施工。

开发了一种常导磁浮预制轨道梁模板系统，重点阐述了轨道梁预埋功能件在模板系统上的精准定位方式和系统的自动开合模技术。分析了模板系统在施工过程中的技术流程，同时进行了预制轨道梁的成型试验。结果表明，该模板系统适用于常导磁浮轨道梁的准确、高效成型。

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