南京地铁机场线禄禄区间、禄秣区间和秣将区间上部结构采用预应力开口薄壁U型梁。此种U梁在南京市地铁高架工程中使用较少，其施工制作工艺较为先进和新颖，综合性能相对普通箱梁具有明显优势，实际施工中U梁具有预制难度大、运输难度大、吊装危险性大及施工精度要求较高的特点。本文以南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段工程TA03标U型梁施工为例，重点介绍U型梁的预制、张拉、吊运等施工技术。
【关键词】 U型梁;预制;张拉;灌浆
1 工程概况
南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段起于禄口国际机场，止于南京南站，线路全长约34.9km，其中，高架段长约16.3km，过渡段长约0.8km，地面线长约1.5km，地下段长16.3km。全线共设置8座车站，其中高架车站3座，地下车站5座。
本标段线路起于紧邻将军大道的高架段起始位置，向北穿越保税大道、横溪河、新生社区后折向西北，沿规划新生路行进，终止于规划华商南路及规划新生路路口西北的禄口新城南站，主要包括禄禄区间、禄秣区间和秣将区间。整个标段共计902片U梁，其中禄禄区间250片，禄秣区间476片，秣将区间176片。
本工程U型梁为钢筋预应力混凝土结构，其外形设计尺寸为：梁高1.8m，梁下口宽度分3.86m、4.005m、4.3m，上口宽度5.06m、5.205m、5.5m，底板厚度 0.26m，U梁腹板一侧为圆弧结构、另一侧采用直线折斜腹式的不对称结构。梁体跨径分为22米、25米、26米、28米、30米五种类型。根据线路形分为：标准等宽型和变宽型两种规格。标准U型梁断面尺寸见下图。
2 U型梁预制
2.1 模板工程施工。
2.1.1 模板系统设计方案。U型梁模板采用全钢结构、整体式设计方案，整套模板由底模、外模、内模及内模支撑、内外模移动系统和端模五大类组成，另外包括外模斜撑、内模斜撑及液压系统等附件。为满足U型梁工程的几何尺寸、精度及清水外观要求，模板必须具备以下技术条件：①具有足够的强度和刚度，能满足施工周转次数的要求; ②板面平整光滑、不变形、不翘曲、脱模容易;③底模、外模、内模、端模相互之间的安装拼缝严密，不漏浆;
2.1.2 底模。U型梁底模设计为两端为支座段，中间为梁身段。底模骨架采用型号140×8mm工字钢，间距为30cm，面板采用10mm钢板，两侧采用20mm法兰盘。根据中线调整底板中心位置，然后调整底模水平标高，最后与条形基础预埋角钢进行焊接固定底模。固定牢靠后，根据底模中心线画出两侧边线，并采用半自动化进行切割、打磨。
2.1.3 内模与外模。U型梁内外模板采用液压控制铰接连接在支架横梁上，支架横梁与移模支架横梁间通过螺杆连接，使侧模、内模支架横梁及移模支架连成整体。脱模时，支架横梁、侧模及内模板整体通过移模支架移至下一制梁台。侧模与底板间采用螺栓连接，中间均设置密封胶条，侧模依靠螺旋千斤顶及调节螺杆支撑于地面，并设置螺旋斜撑杆。内模通过液压油缸支撑收缩，通过内模板水平撑杆来调节尺寸。
2.1.4 端模。端模采用嵌入式结构，即相嵌于内外模之间，梁长由端模位置控制。由于U梁规格较多，梁端长短不一，且端模的形状与分段相对复杂，因此，端模的安装需严格控制。U梁两侧端模的形状及大小与U梁腹板相同，即大半径弧形，须与内外模配合良好，才能有效防止浇捣时的漏浆现象。另外，在端模下部，有大量钢绞线通过，故在端模下部需精确开设所有预应力孔洞位置。
2.1.5 模板安装与拆除。
2.1.5.1 模板安装。模板安装施工工艺流程为：将端模吊置需拼装的底板上→将内外模移置拼装的底板上→采用液压系统将外模移至固定位置→紧固外模与底模间螺栓→调整外模斜撑杆至外模竖直→调整端模垂直度并固定螺栓→采用液压系统将内模移至固定位置→安装水平撑杆调整内模到位→合模完毕。
浇筑混凝土之前，模板应涂刷良好的脱模剂，外露面混凝土模板的脱模剂应采用同一品种，不得用有色或污染混凝土表面的脱模剂。模板应定期检查和维护。
2.1.5.2 模板拆除。模板拆除操作流程为模板安装的逆过程，其施工工艺流程为：拆除内模水平杆→收缩液压系统将内模面板脱离砼面→放松外模底部螺栓→收紧外模斜撑使外模与砼脱离→拆除端模。
U型梁模板应分批次进行拆除，只有在同条件养护试块抗压强度达到设计要求时方可拆除内外模。在起吊内外模时，还应事先拆除各紧固件并确认模板与混凝土结构之间无任何连接。同时，起吊钢模时可用木杆将钢模与U梁隔离，以防止钢模在起吊时造成混凝土面的损坏。
2.2 钢筋、预埋件工程施工。钢筋进场必须具备质保单，使用前需进行见证取样，并送至有资质的检测中心进行试验。试验合格后方可投入使用。进场钢筋必须按照不同的钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆放、挂牌标示，严禁混杂。
U型梁钢筋现场绑扎采用两种方式进行，一种是利用胎架进行绑扎，另一种是安装好外侧模板后就地进行绑扎。两种绑扎方式同时使用能加快施工进度，便于流水作业。
钢筋绑扎时，由于U型梁预埋件较多(如支座预埋件、吊装孔预埋件、道床插筋、电缆支架预埋件、声屏障预埋件、接触网立柱预埋件、金属波纹管等)，种类复杂且精度要求较高，因此在绑扎钢筋之前应根据图纸要求做好技术交底工作。绑扎时应先将吊装孔预埋件和支座预埋件放置固定位置，待钢筋笼绑扎完成后，外模板尺寸调整到位后，开始固定道床插筋、电缆支架预埋件，最后调整内模尺寸，合格后固定声屏障预埋件和接触网立柱预埋件等。
2.3 混凝土工程施工。混凝土浇注前，应对模板和模板支撑系统进行预检，重点加强模板拼缝的检查，使拼缝严密、平整、不漏浆;同时还应检查外模的对拉螺杆是否拧紧。对梁体内埋设的规格繁多的预留筋和预埋件，应组织专项验收，使其符合设计要求，避免错漏;清理模板内的垃圾，保持模板内清洁、无积水。验收合格后，方可浇注混凝土。 预制U梁采用C55混凝土，入摸混凝土坍落度控制在180±20mm，在浇注过程中应始终保持砼良好的工作性。同时，为有效地保证U梁混凝土施工质量，提高工效，U型梁混凝土采用预拌方式，用混凝土运输车将混凝土运往U梁现场，用料斗将混凝土吊运到模板内，卸落高度宜控制在2m内。
混凝土浇筑时，应从一侧梁端向另一侧梁端依次进行，先底板、后腹板，水平分层对称浇筑。先浇筑U型梁的底板至密实，然后根据天气因素约1～2小时后且在底板混凝土接近初凝但尚未初凝时再进行腹板的浇筑，因此在腹板与底板交接处的混凝土质量必须进行严格控制，如果振捣不到位，将有可能出现蜂窝麻面的不良质量情况。
两侧腹板采用附着式振动机与插入式振动机同步振捣。附着式振动机振动时间由专人控制，插入式振动机必须快插慢拔，谨防漏振，振捣时振动棒应避免碰撞模板和波纹管。
梁体混凝土浇筑完成后，对底板和腹板顶面应及时修整、抹平，待定浆后再抹第二遍并压光。如果时遇不良气候时，应用彩条布或无纺布及时将外露面加盖防护，在开始养护前，覆盖物不得接触混凝土面。
2.4 U型梁养护。混凝土浇筑完成，收浆工作结束后，应尽快用无纺布或草垫覆盖底板和腹板顶面，并开始洒水养护。由于U型梁属于薄壁结构，因此需避免干缩和温缩裂缝，应适当延长洒水养护时间，混凝土养护时间一般不得少于14d。
2.5 预应力工程施工。
2.5.1 制作和安装。预应力筋下料前，应仔细复核设计提供的下料长度，考虑孔道长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素，复核无误后方可进行下料。下料和切割设备宜采用砂轮机，严禁采用电弧切割。预应力孔道的规格、数量位置和形状应符合设计要求，且线形平顺、安装牢固、密封良好和接头严密，对于曲线孔道，应严格控制弯起点位置和弯起角度。波纹管安装时，应避免反复受弯曲变形，波纹管安装后应检查管道有无破裂，接头是否松动，两根波纹管对接时节套纹理一致，接头长度不少于20cm，用胶布包裹牢固，以免混凝土浆进入管内。波纹管定位筋和曲线段防崩钢筋应严格按照设计要求设置，孔道成型调整至符合设计要求后，应及时穿入塑料管，防止管道变形。
2.5.2 波纹管铺设。预应力钢筋预留孔道采用金属波纹管成型，波纹管管壁要做到严密、不漏浆、不易变形。使用前进行外观检查和密封性抽查，合格方可使用。在钢筋绑扎的同时，波纹管也要随即放入，其布设要严格按图纸要求进行，保证位置准确，固定牢靠。本工程波纹管以8.5m为一节，接头管采用大一号的波纹管做套管，接头两端搭接长度不小于15cm，并用胶带缠绕，以防止混凝土浇注过程中水泥浆渗入，造成孔道堵塞。当波纹管埋设与钢筋绑扎发生矛盾时，以满足波纹管位置为主。波纹管与锚具相连接时应把连接处的缝隙用胶布封住，以免砂浆沿缝隙进入波纹管内堵塞波纹管管道。波纹管安装完毕后应在其内穿入塑料管，以防止混凝土浇筑时波纹管被挤压弯瘪，造成后序施工时钢绞线无法穿入。
2.5.3 张拉。预应力施加采取强度和龄期双控，梁体混凝土抗压强度和龄期必须符合设计要求，抗压强度以现场同条件养护的试块为准。
预应力张拉分为预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。预张拉应在梁体砼强度达到设计值的60%后进行。初张拉应在梁体混凝土强度达到设计80%后且龄期不小于5天时进行，初张拉完成后，梁体方可吊出制梁台。终张拉在梁体砼强度达到100%及弹性模量达到90%后，且砼龄期不少于8天时进行。
预施应力采用两端同步张拉并左右对称进行，最大不平衡束不应超过一束，张拉顺序按照设计图中的要求进行，预施应力采用双控措施，张拉过程应保持两端伸长量基本一致。张拉时以油压表的读数控制为主，张拉伸长量进行校核。实际伸长值与理论伸长值差应控制在±6%以内。预应力终张拉完毕后钢绞线切割应离锚头5cm左右，采用砂轮机切割。
2.6 压浆、封锚工程施工。
2.6.1 压浆。张拉完成后，应及时安排压浆，以免预应力筋锈蚀或松弛，一般控制在24h内进行。压浆前先对锚具头进行封堵，当封锚混凝土强度达到10Mpa时方可进行压浆。压浆所用水泥浆采取现场拌制，采用52.5硅酸盐水泥，掺加压浆剂和阻锈剂，水灰比为0.30～0.40之间，泌水率不得超过3%，稠度控制在 14～18s之间。
同一管道压浆应连续进行，一次完成，管道压浆时应装有三通管，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-0.06～0.10Mpa之间，浆体注满管道后，应在0.5～0.6Mpa下持压2分钟，压浆最大压力不宜超过0.6Mpa。压浆完成后应制作一组水泥浆试块，作为后期评定水泥浆标准的依据。
2.6.2 封锚。封锚砼强度等级为C55，并采取补偿收缩砼，利用一端带钩一端带有螺纹的短钢筋安排在锚垫板螺栓孔，与锚穴内钢筋网绑扎在一起，以保证封端砼与梁体连接为一体，封锚前应对锚槽进行凿毛处理，封锚后进行防水处理，锚槽外侧涂防水材料。
3 U型梁吊装及运输
U梁吊运时，其混凝土强度和预应力混凝土构件的孔道压浆强度应达到设计规定强度，如设计未作规定时，混凝土应达到设计规定强度的 80%以上。
吊装前，需对龙门吊机进行满载试吊。空载及满载时起吊、下钩要进行试刹车试验，在满载的同时吊车要进行走行试验，确认吊车是否有大的摆动，吊车轨道的承受力和轨道是否变形，以及注意观察天车行走时是否有异常。
在吊梁前，要先将各吊点挂好，螺帽丝扣拧紧，检查无误后才能起吊，起吊时应慢慢地将各点受力，在受力均等的情况下，慢慢起吊一端，再起吊另一端，等梁体全部脱离底模时，应调整梁体的平整度，然后同时起吊到规定高度。
吊机在吊梁行走时，应派专人看护龙门吊机电缆线，梁体两头要有专人观察吊点，如有异常应立即叫停，排除隐患后吊运。
U型梁运输时其道路必须坚固和平整。使用平板拖车、活络平板拖车或超长拖车运输大型构件时，车长应能满足支承间的距离要求，支承位置必须与构件的吊点相符合，并牢固地固定在车上;支承处应设活动转盘以免搓伤构件混凝土。运梁过程中，应保证各吊点或支点受力均匀，各种工况下，梁体四支点应位于同一平面。
4 结束语
目前，南京市地铁建设中地上结构部分采用U型梁形式的区段并不多，但与其它梁型相比，U型梁具有降噪效果好、断面空间利用率高、造价低等优点，十分适于城市内地铁建设的需要。相信在未来的地铁建设中U型梁将得到更广泛的应用。