吉隆坡轻轨三号线先张法预应力U梁施工关键技术应用

杜霄龙

摘要：介绍了法国专利技术先张法U梁在吉隆坡轻轨三号线中预应力张拉、预制、运输、架设等关键技术应用。

Abstract： This paper introduces the application of the French patented pre-tensioned method U beam in the pre-stressed tensioning， prefabrication， transportation， and erection of the Kuala Lumpur Light Rail Line 3.

關键词：吉隆坡;城市轻轨;U梁;施工技术

0  引言

城市轻轨U梁是槽型梁在轨道交通轻轨中的转化和应用，是法国SYSTRA公司发明并申请专利，该发明继承了国际上传统槽型梁优点具有的环保、相应跨度重量小、梁体薄、空间利用率高、架设简便快捷、造价低等广泛适用于城市轻轨中等优点。吉隆坡KVLRT3工程建设正是采用了该项法国专利。

1  概况

1.1 项目概况

项目名称：马来西亚吉隆坡轻轨三号线（以下简称KVLRT3）。工程位于马来西亚吉隆坡西南方向。KVLRT3项目自吉隆坡万达城起至巴生佐汉瑟迪亚全长36km，全线除2km地下隧道外，其余34km（含23座车站）均为高架桥设计。

设计使用寿命100年，运行速度最高80km/h，道岔侧向通过速度35km/h，区间最大纵坡5%，车站最大纵坡0.5%，平面曲线最小半径300m，困难地段130m。

区间结构形式为：钻孔灌注桩、矩形承台、圆形截面墩柱、预制盖梁、简支U形梁。

本标段架梁提升高度3.1m-24.0m不等，标准梁长度为20m、30m两种，非标准梁长14.388-30.145不等，预制U型梁按照上口宽度分为4.725m、4.91m、5.15m、5.3m四种类型，共262片。

1.2 先张法预制U型梁特点

①与传统T梁、箱梁上承式设计相比，U型梁的轨道道床设于梁体底板上，极大的降低了建筑高度，充分提高了城市空间利用率。②隔音降噪效果好。城市轻轨一般设于城市人口密集区域，对隔音降噪要求高，U型梁设计轨道交通车辆行驶于梁体以内，轮轨走行系统产生噪音受到两侧主梁上的翼缘及腹板充分阻隔，显著减少了车辆运行噪声。③U梁梁体利用率高。U型梁梁体将混凝土受压区域传递至翼缘区域，因此该区域适度增加结构宽度采用平台状设计，此设计满足梁体受力同时，可作为检修通道和旅客紧急疏散通道。翼缘以下空间设计为通信、电力、信号电缆管线通道。从而全面利用了U梁梁体空间。④通车后行车安全有保障。两侧的梁腹板可防止列车脱轨时车辆倾覆，为行车安全提供有力保证。⑤梁体结构设计相对统一。全线预制U梁数量庞大长度及角度类型众多，但截面尺寸相对统一。

2  本工程先张法预制U型梁施工关键技术

2.1 U梁预制

2.1.1 制梁厂布置

预制梁场区主干道按照宽度15m设置，制梁区单向车道按照10m设置。场区主要设施包含制梁区、存梁区、钢筋加工区、办公区、生活区、混凝土拌合区、试验区、原材料存放区、进出场洗车区、变供电区、设备维修区等区域。

2.1.2 长线法整体先张拉台座布置

预制U梁台座采用足够强度和稳定性的重力式台座，避免台座变形、倾覆、滑动引起预应力值的损失。每座台座长度按照100m布置，一次同时预制3-4片梁。梁体钢筋在钢筋台座上预装成型后，用龙门吊整体吊装入模。

预制场设置8座100m长张拉和预制台座，及相应数量钢筋绑扎台座，张拉和预制台座

2.1.3 先张法预应力施工技术

根据图纸及英标规范BS5896要求，预制U梁采用7线超细低松弛预应力钢绞线，标称面积150mm2，直径15.7mm，极限特征应力1770N/mm2，弹性模量195kN/mm2，张拉应力265KN;张拉千斤顶及配套油泵压力表30t，多股预应力筋限位张拉系统500t，锚具及夹具直径15.7mm。

张拉工序：15.7mm钢绞线张拉应力从0.1P到1.0P（P为设计应力值下同）。

第一步，安装单孔千斤顶施加初应力消除钢绞线松弛度。

①使用30t单孔千斤顶依次为钢绞线施加初应力，紧固夹具。

②初应力应达到设计张拉应力的0.1P，以消除钢绞线上的所有松弛。如果在施加0.1P后仍然存在松弛，则将顶升量增加到0.2P。如果仍然存在松弛，则最大顶推力为0.3P。但应注意同片梁所有钢绞线施加相同初应力。

③检查并调整钢绞线松弛情况。

第二步：使用500t整体张拉千斤顶并借助预应力筋整体张拉梁施加应力到设计值1P。

①精确监控预应力加载值与量测钢绞线伸长量，严格按照2.1.5节简算数据控制。

②当整体张拉千斤顶施加应力至1.0P时，保持张拉梁位置不变，量测钢绞线实际伸长值，并与理论伸长值进行比较。误差在规范允许范围内时停止张拉，完成张拉作业。误差超出规范允许范围时，按照2.1.4节措施处理。

③施加应力时，最大张拉应力应不超过极限抗拉标准值的80%。

④做好应力及伸长值记录。

2.1.4 实际与理论伸长值不同的处理方案

①钢绞线实际与理论伸长量公差小于-5%时，继续施加应力至1.05P，记录应力值与附加伸长量，重新计算实际与理论伸长量公差。

1）公差在0～-5%时，合格。

2）公差<-5%时，不合格：更换千斤顶和泵，重新加力张拉至1.05P，并计算伸长量公差，重新张拉后伸长量满足设计或规范要求时，通过验收;仍不满足要求时，上报工程咨询公司研究下一步处理措施。

②钢绞线实际与理论伸长量公差大于+5%时，按照以下步骤处理：

1）重新安装预应力张拉系统，

2）张拉系统从0开始施加应力至钢绞线开始伸长，

3）检查并记录各阶段伸长量与应力指标关系，

4）如果新的阶段伸长量指标仍大于预期伸长量，继续加力到下一阶段;否则，应记录数据并上报工程咨询公司做下一步分析处理。

当实际与设计伸长值公差超过+5%时，应详细检查张拉过程，并在下次张拉前重新定义和修正张拉数据。

以上鋼绞线张拉处理措施均应上报工程咨询公司批准。

2.1.5 先张预应力筋伸长量计算

先张法预应力筋的理论伸长量基本计算公式：

Ptk：预应力筋平均张拉力（N）;

L：两端锚具间钢绞线长度（mm）;

Ay：钢绞线截面面积（mm2）;

Eh：钢绞线弹性模量（N/mm2）;

张拉阶段：第一阶段10%P、第二阶段100%p。

2.1.6 先张法预制U梁施工工序

①预制梁施工顺序。

钢筋制作与预装？隰底膜、外模处理与安装？隰钢筋整体吊装入模、钢绞线安装？隰钢绞线定位与张拉准备？隰预应力钢筋张拉？隰内膜处理与安装？隰浇筑混凝土？隰拆除模板？隰预应力筋切割？隰移梁至存放区。

②混凝土浇筑顺序。

2.2 运梁

预制场距离本标段架梁现场约27km。采用12轴运梁炮车运梁，运梁工作长度超30m。运梁距离远、交通管理难度较大。

2.2.1 运梁准备

运梁前应熟悉梁场至架梁现场路线，包括沿途限高限宽信息、沿途曲线半径、最大纵横坡度、最大纵坡差等交通信息确定满足运输条件;做好现场施工便道建设、检测工作，做出详细运输路径平面图;向交通运营管理、环境管理、安全管理、特种设备管理等相关政府部门报批申请书;完成运输操作人员做好培训及安全教育;检查所有设备运行良好。

2.2.2 运梁设备选择

本标段预制U梁共262片，最大预制U梁单重170t，梁截面最大宽度高度为5.3m*1.82m。根据预制U梁尺寸及重量信息，选用12轴运梁平板，运梁车信息及拟定最大载重信息如表1。

2.3 架梁

2.3.1 架梁设备选择

本工程预制U梁最大U梁梁长30.145m，宽5.15m，高1.82m，单重约170t，U 梁吊装最高墩高24m，最大作业半径10m，则履带吊臂长需77.4m。根据350T履带吊起重性能表可知，吊机作业半径10m，臂长78m时，理论起重量为119.2t，故U梁吊装采用2台350t履带吊架梁可满足要求。

2.3.2 架梁布置

U 梁吊装吊机站位见图6、图7。

2.3.3 预制U梁架梁施工方案

①架梁前准备工作。施工前必须认真熟悉施工方案及技术资料，做好施工技术、物资、机具、人员及施工环境的准备工作，确定作业位置、道路，设置好安全防护措施;检查梁体的规格、外形尺寸、单片重量、数量等参数;墩帽支撑垫石外放置临时千斤顶，U梁安装每侧2台，共4台，每台100t，千斤顶行程160mm。

②架梁。架梁施工工序：履带吊组装？隰运梁至预定点？隰履带吊就位？隰安装临时支撑？隰试吊？隰安装支座？隰落梁就位？隰灌注支座砂浆？隰检查验收？隰拆除临时支撑？隰循环作业至架梁完成。

1）试吊：履带吊缓慢吊起U梁150cm高度后保持停置20分钟进行试吊，同时检查所有的机具运行状况，观察地面的承压情况，检查梁体、起重机、吊具的稳定性。

2）吊装：将梁体缓慢吊起对准支座螺栓孔，精确落梁至临时千斤顶。通过千斤顶调整梁体位置及标高。各千斤顶的反力不超过平均值的5%。

3）支座就位及灌浆：在支座板与支承垫石顶面之间留20～30mm的空隙灌注无收缩高强度灌注材料。见图8。

4）重力灌浆：支座下部及锚栓孔空隙采用重力式灌浆灌注，灌浆从支座中心部位向四周灌注，灌满为止;强度达到20MPa后，拆除钢模板，必要时对漏浆处进行补浆，拧紧下支座底板锚栓，并拆除各支座上、下连接钢板及螺栓，拆除临时千斤顶，安装支座围板。架梁完成。

3  结语

本工程采用的法国城市轻轨先张法预应力U梁专利技术具有建筑高度低、城市空间利用率高、隔音降噪好、施工成本低、施工速度快、桥梁景观好、维修简便等优点，在吉隆坡轻轨三号线工程应用良好，同时在国际城市轻轨市场应用广泛，是一项较为成熟的施工技术，可在国内轻轨工程建设中广泛应用。

参考文献：

[1]沈哲亮.轨道交通U型梁的工程应用与力学性能研究[J].铁道勘测与设计，2019.

[2]王亮.沙特麦加轻轨 U 梁的先张法预制技术[J].设备管理与维修，2016.

[3]Code of Practice for design of Concrete Bridge BS：5400Part4：1990 BS5400：1990 2006.

[4]Technical Specifications of construction and completion of light rail transit line3 from Bandar UTAMA to Johan Setia 2016.