浅谈预应力现浇桥梁施工工艺

刘永标

摘要:本文结合工程实际，详细介绍了广河高速公路广州段某高架桥预应力混凝土现浇箱梁施工技术，就其中的地基处理、支架搭设、模板安装、混凝上浇筑及预应力张拉等施工工艺及要求展开阐述。

关键词:现浇梁施工技术

一、支架搭设

支架在搭设前需先进行支架设计，对其进行强度、刚度和稳定性验算，验算满足要求后方可施工。支架方案应由项目总工进行设计，并由单位总工进行审核，有条件的应组织专家论证会，确保方案的安全可行性。

1地基及基础处理

科学处理地基，保证地基有足够的承载力，是工程施工的关键所在。为避免支架因沉降过大和沉降不均匀引起连续箱梁横隔梁墩顶负弯矩区产生裂缝，从而影响箱梁的整体质量及连续箱梁施工标高控制，必须对原地面进行处理。

(1)首先平整施工场地，清除地表杂土。将原地面泥土碎渣等软弱地层进行换填、平整、碾压密实。将地面平整形成2%~3%的排水横坡，同时在四周挖好排水沟，做好地表排水，严防地面积水浸泡基底。在地面铺筑15.0cm级配碎石，然后再浇注15.0cm厚的C20素砼。

(2)在施工时，为确保万无一失，必须在浇注顶面混凝土前对地基承载力进行标准灌入试验，分析地基承载力是否满足要求

2支架的选择与搭设

(1)支架选取。支架根据高度及承受荷载大小不同可选用门子式支架、钢管扣件式或碗扣式支架。门脚手架的优点在装拆简单方便，但承载力没有钢管支架好，另外搭设高度也受限制。钢管脚手架比较灵活，立杆、横杆间距调整比较自由，由于受制于扣件，承载能力较小，施工时间较长。碗扣式支架立横杆间距固定数，不及钢管扣件式灵活，但由于没有扣件问题的制约，承载能力较钢管扣件式高，而且搭设方便，施工周期较短。相比之下，碗扣式支架具有接头构造合理，结构强度高，轴心受力，力学性能好，立杆承载能力是扣件式支架的二倍多，同时具有拆装方便，避免了螺栓作业，自锁能力强，抗剪、抗弯、抗扭强度大，在桥梁现浇支架中使用可以做到省时、省力、安全、可靠，故应优先选用碗扣式支架。

(2)支架搭建。碗扣式支架搭设程序:①选配好主杆规格并拟定纵横水平布置图，做好支架受力验算→②在地基上铺设垫木→③下托定位、安装下部主杆和纵向横向水平杆→④测量调整水平拉杆和基准标高并锁紧立杆碗扣→⑤扶正立杆纵向垂直、拉杆横向水平→⑥放置脚手板→⑦继续接高上层主杆和水平拉杆→⑧交装上托→⑨接正主杆垂直度，扣紧水平杆→⑩放置横木。

支架安装的要点：①支架立柱前必须保证地基有足够的承载力，主柱底端设垫木来分散和传递压力；②支架安装必须预留施工预拱度；③纵向接头要错开，间距及每个断面接头应满足使用要求；④要有横向稳定措施。

（3）支架预压

支架铺设完毕后，需进行预压，以检验支架及地基的强度及稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形。

预压材料用编织袋装砂或水箱对支架进行预压，预压荷载为梁体自重的120%。其荷载分布与现浇箱梁重量分布情况一致，预压期间在每跨设置五个断面15个观测点，预压前先测量复核支点标高，试压分三次水平加载，第一次试压重40%，第二次为40%，第三次全部加完。

在每一节段的中心、横向左右侧布3个点进行观测，在预压前对底模的标高观测1次，在预压的过程中平均每2 h观测1次，观测至沉降稳定为止，将预压荷载卸载后再对底模标高观测1次，从以上的观测资料中计算出支架的弹性变形及地基的下沉。

预压过程中进行精确的测量，可测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其他因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度，按算出的预拱度调整底模标高。同时要注意在支架外侧2 m处设置临时防护设施，防止流水和雨水流入支架区，引起支架下沉。预压完成，移除水箱或砂袋调整立杆高度。

(4)施工预拱度。在确定预拱度时应考虑下列因素：卸架后箱梁本身及活载一半所产生的竖向挠度；支架在荷载作用下的弹性压缩；支架在荷载作用下的非弹性变形，支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷；由温度变化而引起的挠度；由砼徐变引起的徐变挠度。根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和,作为预拱度的最高值,设置在梁的跨径中点。其他各点的预拱度以中点为最高值,以梁的两端部为支架弹性变形量,按二次抛物线进行分配。根据计算出来的箱梁底标高对预压后的箱梁底模标高重新进行调整。

二、 模板安装

模板安装前应检修校正，涂刷脱模剂。外露面混凝土模板的脱膜剂应采用同一品种，不得使用废机油等油料，且不得污染钢筋及混凝土的施工缝处。底模施工。底模可采用木质合板、高强度覆膜胶合板、钢模板等。

模板安装程序：①安装前，按照计算的预拱度及预压沉降量，在底模下的龙骨上完成；②底模的安装要保证接缝平整，做到不悬空、不翘曲；③底模下铺设方木，如采用lO.0cm×l5.0cm的方木纵向铺设作为模板主肋，向距和支架对应，采用5.0cm×7.0cm方木横向铺设作为模板次肋，其上铺设覆模胶合板；④模板与钢筋安装工应相互配合，防碍钢筋绑扎的模板应待钢筋安装完毕后安设；⑤模板不得与脚乎架联结(模板与脚乎架整体设计除外)，避免引起模板变形；⑥安装侧模板时，应防止模板位移和凸出；⑦模板安装过程中，必须设置防倾覆措施；⑧模板安装完毕后，必须对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵向稳定性进行检查，签认后方可浇筑混凝土。

1模板的选取与加工制作要求

(1)模板的选取和制作必须满足施工图纸的建筑物结构外形，保证尺寸和模板各部之间相互位置的准确性，其制作允许偏差不超过《公路桥涵技术规范》( JT G051-2011)的规定:①长度和宽度±5mm；②不刨光模板相邻2板表面高低差3mm； ③刨光模板相邻两板表面高低差3mm；④平、不刨光模板5mm；⑤拼合板间缝宽2mm。

(2)具有足够的刚度、强度，能承受施工中的各项荷载，确保施工中不变形。

(3)模板表面平整，接缝严密，端模张拉面垂直于钢绞线。

(4)模板组装后线形优美。

2外模施工

(1)严格控制外模大面平整度，主模时支撑牢固，并在接缝处贴双面止浆带。

(2)上紧连接螺拴，必要时可在内外侧模之间加设拉杆，防止跑模及漏浆现象发生。

3内模施工

因箱梁混凝土施工分为两步，第一步只浇注底板和腹板，再浇注顶板混凝土和翼缘板混凝土。所以安装内模时，竖向用间距30.0cm短方木或砼墩进行支护；顶模在1/4跨的位置设置安装宽度为80.0cm ,长度为1.00m的入孔，以利于拆内模，入孔处最后加补强钢筋浇注混凝土。

4模板安装注意事项

(1)制作模板前首先熟悉施工图和模板配件加工图，核实工程结构或构件的各细部尺寸，复杂结构应通过放大样，以便能正确配制，按批准的加工图制作的模板，经验收合格后方可使用。

(2)模板的接缝必须密合，如有缝隙，采用107胶堵塞严密，以防漏浆。

(3)螺栓孔的排布应纵横对称，有一定的规律性和装饰性，受力均匀。

(4)模板连接缝用胶带黏接,模板、排架支搭完成后邀请监理验收合格后进行下道工序。

三、钢筋加工与安装

(1)钢筋安装程序：①作业准备→②钢筋配料→③钢筋下料→④钢筋加工→⑤标识→⑥梁底板→⑦梁肋板→⑧横隔梁→⑨梁顶板。

(2)钢筋位置应准确，定位要牢固。定位的优先次序是：①预应力筋→②主要的普通受力筋筋→③一般构造筋。

(3)钢筋绑扎质量：①钢筋品种、数量、直径、间距、位置必须符合设计要求和现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023)的有关规定。②接头焊接质量必须符合《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18)的规范要求；③表面无锈蚀、污染。

四、波纹管加工安装

1、按设计图纸所示位置布设波纹管，并用定位筋固定，安放后的管道必须平顺、无折角。

2、管道所有接头长度以5 d为准，采用大一号的波纹管套接，要对称旋紧，并用胶带纸缠好接头处以防止混凝土浆掺入，当管道位置与非预应力钢筋发生矛盾时采取以管道为主的原则，适当移动钢筋保证管道位置的正确。

3、波纹管端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线，并在砼浇筑期间不产生位移。波纹管安装好后，将其端部盖好防止水或其他杂物进入。

4、施工中人员、机械、振动棒不能碰撞管道。

5、浇注混凝土之前对管道仔细检查，主要检查管道上是否有孔洞，接头是否连接牢固、密封，管道位置是否有偏差，严格检查无误后，采用空压机通风的方法清除管道内杂物，保证管道畅通。

五、混凝土浇注

采用二次成型法浇注箱梁，先浇注底板和腹板，再浇注顶板。每联箱梁混凝土分2次浇注：第1次浇注到翼板位置，第2次浇注剩余部份。浇注时用混凝土泵车泵送注混凝土，混凝土的坍落度控制在14.0～16.0cm。混凝土的振捣严格按振动棒的作用范围进行，严防漏捣、欠捣和过度振捣，当预应力管道密集、空隙小时，配备小直径30型的插入式振捣器，振捣时不可在钢筋上平拖，不可碰撞预应力管道、模板、钢筋；混凝土在振捣平整后即进行第一次抹面，顶板混凝土应进行二次抹面，第二次抹面应在混凝土初凝前进行，以防早期无水引起表面干裂，混凝土浇筑完毕后，覆盖麻袋、草袋或土工布进行湿润养护。

六、张拉及孔道压浆

1预应力张拉

(1)箱梁浇筑时制取充足数量的同条件养生试块。预应力张拉必须在同条件养生试块强度达到设计强度100%且龄期不少于7天后进行。

(2)具有预应力张拉资质的队伍进行张拉作业，张拉前应对张拉所用千斤顶及油压表进行精度控制的校核、标定，同时张拉设备要统一编号。对钢绞线和锚具做取样试验检测。

(3)张拉前清除工作面、承压板和钢绞束四周的灰浆，并按有关规范要求抽测代表孔道实际摩阻参数。锚夹具安装并检查是否合格。

(4)对施工人员进行有关技术培训和机具熟悉，操作人员持证上岗。预应力张拉采用张拉应力和量测伸长值双控法进行操作。

(5)预应力张拉操作程序为：安装锚具和千斤顶→初张拉至初始控制应力15%бcon→量测初始伸长值→张拉至100%бcon(持荷2 min)→量测伸长值并记录比较实测张拉伸长值与计算伸长值→回油自锚,退出千斤顶→检查滑丝。

平均张拉力计算式：Pp = P[1-e-(uθ+kx)]/ (kx+uθ)

理论伸长值计算式：ΔL= Pp×L/(Ag×Eg)

张拉过程中由专人负责测量每项数值，认真记录，准确计算实际伸长值，实际伸长值除量测外，应再加上初应力时的推算值：

ΔL0 = 0.15σkL/(Ag×Eg)

精确计算每道钢束的理论伸长值，仔细量测每束的实际伸长值。预应力张拉时采用应力应变双控，即以张拉控制应力达标的前提下，以钢束实际伸长进行校核。实测伸长值与初应力时的推算值之和与理论伸长值的相对误差不得超过±6%，如超过±6%则停止张拉，分析原因并及时采取措施。

2孔道压浆

(1)压浆顺序。原则上从一端向另一端压浆，当管道超过35 m时，在管道中设置三通，从一端压浆至三通出浆后，再从三通向另一端压浆，依次循环压浆。

(2)压浆前的准备工作。压浆前对压浆机进行认真检查、标定，用压浆机向管道内注压清水，充分冲洗，润湿管道,再用空压机吹净管道内积水；检查压浆用的材料是否齐全充足；检查设备、工具是否配齐，性能良好；检查支架是否牢固，安全设施是否有效。

(3)压浆：试验室按设计标号要求配制水泥浆，水泥浆宜采用普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.4~0.45之间，水泥浆稠度控制在14 s~18 s之间。水泥浆的拌制在压浆机的灰浆搅拌桶内进行，先将水加入拌和机内，然后再放入水泥，充分拌和以后再加入膨胀剂，膨胀剂的掺量严格按试验配比控制。灰浆配比24 h内的泌水率控制在3%以内，膨胀率控制在10%以内。

拌和好的水泥浆由拌和机倒入活塞式注浆泵内，压浆自箱梁的一端注入，直到从排气孔内溢出稠度均匀的水泥浆为止，关闭注浆管闸阀直到水泥浆凝固，注浆压力须控制在0.5 MPa～0.7 MPa。水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间，控制在30 min～45 min范围内。

在整个压浆过程中试验人员必须旁站记录，并且每一工作班留取不少于5组7.07×7.07×7.07 cm水泥浆试件，标养28天，检查其抗压强度作为水泥浆质量评定的依据。

3封锚

采用砂轮机切割锚环外多余钢绞线，并不断洒冷水阻止热量传递。封端浇注与盖梁同标号的混凝土，在浇注过程中严禁用振捣棒进行振捣，采用人工捣实抹平。混凝土终凝后及时洒水养护，养护时间不少于7天。

七、结束语

综上所述，应该对预应力现浇梁施工工艺细则加以指导，并严格各道工序的质量监控，保证预应力现浇梁的施工质量，从而取得良好的社会效益。