40 m预应力混凝土工字梁施工技术措施

田伟

（甘肃浩源投资有限公司，甘肃 兰州 730070）

40 m预应力混凝土工字梁施工技术措施

田伟

（甘肃浩源投资有限公司，甘肃 兰州 730070）

预应力工字梁具有跨径大、重量轻、经济合理、施工简单等优点，在公路建设中越来越得到广泛应用。在工程施工中,根据工字梁自身结构特点，抓好质量关键控制点，才能保证工程质量及安全。结合312国道兰州过境段石门沟大桥的施工实践，对预应力混凝土工字梁施工工艺和关键控制点进行归纳总结，有关经验可供相关专业人员参考。

40 m工字梁；侧弯控制；张拉管理；边梁架设；弯道运输

1　工程概况

312国道石门沟大桥位于R=320 m圆曲线上，左右幅分离，上部构造为8～40 m预应力混凝土工字梁，每孔半幅5片梁，梁长40 m，每片梁自重达75 t，梁高230 cm，腹板厚18 cm，底宽55 cm。相邻两孔转角大,工字梁架设难度较大。

2　预应力混凝土工字梁施工工艺

2.1预应力锚夹具及预应力筋的质量控制

预应力材料直接影响桥的使用寿命，施工时尽量选用质量信誉好的产品,根据工程实践，建议多采用OVM、HVM等系列锚夹具，本桥采用OVM锚夹具。同时加强对锚夹具的出厂前和工地检验，对有缺陷、隐患或质量不稳定的产品一律不得使用。每批钢绞线都按规范要求进行复验，并按实际弹性模量修正张拉伸长值。

2.2主要施工工艺及注意事项

（1）锚垫板安装

锚垫板应按设计严格控制其空间位置,安装时应仔细对中，确保垫板面与预应力筋的力线垂直，避免由于锚垫板面与孔道不垂直而造成张拉过程中锚杯突然发生滑移和抖动，拉力下降。同时采取有效措施保证锚垫板固定牢靠，确保在浇筑混凝土过程中锚垫板不移动。锚垫板与模板之间需密封良好,确保锚下混凝土质量。

（2）波纹管安装

按设计文件进行预应力管道定位，定位筋直线段间距为1 m，曲线段间距为0.5 m。安装模板前后严格控制普通钢筋骨架线型及其保护层厚度,以免出现梁成型后波纹管外露影响预应力质量。波纹管用作预应力管道时，管材必须有足够的强度和刚度，采用连接套管接长波纹管时，两端波纹管须拧到相当位置，然后用胶布或防水布将接头缝隙封闭严密，浇筑混凝土时要保护好预应力管道，振动棒不要碰及管道。在浇筑的混凝土初凝前，要用通孔器检查并不时地拉动通孔器，若梁体混凝土采用蒸汽养生时，养护期内不得穿预应力筋。

（3）混凝土浇筑

梁体混凝土的浇筑顺序为先马蹄，后腹板，最后翼缘。采用水平分层法，从一端向另一端斜向推进，混凝土必须连续浇筑，一次成型，以附着式振动器为主并辅以插入式振动棒进行振捣，确保混凝土振捣密实。由于腹板较薄，且布设波纹管，施工时应根据钢筋疏密程度、波纹管直径大小、保护层净距、梁体尺寸等选择混凝土所用材料级配，控制混凝土中碎石最大粒径，通过试验选择质量性能稳定的水泥和减水剂，严格控制混凝土的坍落度，浇筑过程中，施工人员仔细检查，确保混凝土完全充满马蹄部位。

在满足锚板厚度和板下配筋要求前提下，浇筑混凝土时还应特别注意锚头区域的混凝土质量，因本区域钢筋较密，混凝土中粗骨料不易进入而影响混凝土的强度，造成锚板处混凝土变形开裂。

（4）混凝土养生

考虑工字梁高度较高，洒水养生比较困难，经综合比较采用蒸汽养生法，蒸汽供应采用一台4 t蒸汽锅炉，沿梁场纵横向安装Φ50主管，在每一预制台座处预留三通，分支管采用橡胶管。养护棚采用表面涂胶的帆布，其支架与加固模板支架分离，使帆布与梁体之间留出充足的空间，同时蒸汽不得直接吹向模板和梁体。

蒸汽养生分静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土浇筑完成后稍通一点蒸汽，静停期棚内温度不得低于5℃，时间为3～6 h，混凝土终凝后方可始升温，升温不能过快，升温速度不大于10℃/h，温度升至20℃时恒温养生，距浇筑成型约12 h开始拆模，拆模时棚内外温差不大于15℃，边拆模边用蓬布覆盖，全部拆模后继续通蒸汽养生，经升温、恒温、降温程序养生。恒温最高温度不超过60℃，相对湿度保持在90%～100%，恒温养生时间为12 h左右，降温速度不大于10℃/h，养生应做好温度记录，每小时记录一次，施工中应派专人负责温度监控。

（5）预应力筋张拉

预应力钢绞线张拉时有两个双控:a.张拉力和伸长值双控，以张拉力控制为主，以伸长量控制为辅。b.张拉强度和龄期双控，预应力钢绞线的张拉，须在梁体同条件养护的混凝土试块强度达到设计要求方可张拉，施加预应力，还需龄期控制，龄期短，弹性模量小，施加预应力后上拱大，混凝土加早强剂后，弹性模量和强度增长不同步，按照业内专家建议，后张法一般不少于14 d方可张拉。

本桥预应力筋的张拉采用工具锚张拉体系，两端同时张拉方式施工，采用YDC-2500型液压千斤顶和夹片式锚具。张拉前对千斤顶、油表必须进行标定，并对千斤顶、油表对应编号，以免混用。使用过程中出现异常情况须重新标定，每台千斤顶使用3个月后或张拉超过200次必须重新标定。张拉程序为0→0.2σk（划线标记）→0.4σk→0.8σk→1.03σk（锚固）。对曲线预应力筋张拉伸长值采取分段计算其伸长量，伸长量允许误差为±6%，张拉过程中一定要及时将伸长值偏差调整到容许范围内，不能仅将伸长值记录下来作为资料。张拉过程中，出现滑丝、断丝、夹片碎裂、锚下混凝土开裂，反拱值异常、构件侧弯、出现裂缝等异常现象，必须做好记录，停工查明原因后再妥善处理。

预应力筋张拉的实际伸长值△L，宜在建立初应力后开始量测，量得伸长值△L1后，还应加上初应力以下的推算伸长值△L2，

对初应力取值，国标规定不低于10%σk，公路标准10%～25%σk，索长或曲索，初应力取大值。（6）孔道压浆

张拉结束经检验合格后应尽快压浆，以免高应力下钢丝锈蚀，一般在张拉后3 d压浆，压浆是后张法施工一个重要环节，一定要从工艺上确保浆液充盈度。预应力孔道压浆前以高压水冲洗，除去杂物，湿润整个管道，配制的浆液的水灰比宜控制在0.1～0.45，泌水率宜小于2%，灰浆应有良好的流动性，并在浆液中掺入适量的减水剂和微膨胀剂，掺量和配方应通过试验确定；压浆应连续进行，否则易造成孔道堵塞。压浆时应从低处往高处压，压力控制为0.3～0.5 MPa，待高处的孔眼溢出浓浆后，堵住排气口持荷继续加压，待泌水流完后再堵住孔口。另外，提倡采用真空灌浆工艺，真空负压有利于灌浆密实；

（7）工字梁的架设

工字梁安装前认真复核盖梁、支座垫石中心线和标高，放样支座位置，确认工字梁及盖梁混凝土强度必须达到设计强度100%。通过三角桁架式双导梁架桥机与贝雷片式双对导梁架桥机方案比较，本桥选择SDLB-90 t/40 m桁架双导梁架桥机。由于左右幅盖梁不在同一直线上，全桥半幅架设完成后再架设另外半幅，本桥工字梁架设最大难点就是曲线上边梁架设及曲线运梁。预制场梁的起梁须在压浆孔砂浆强度达到设计要求后方可进行。此架桥机边梁无法直接就位，每孔吊装顺序为：中梁→边梁→次边梁，起梁采用两台50 t的龙门架，两台龙门架动作要保证协调一致，如果配合不好，引起梁体侧弯十分危险。工字梁的吊点控制在距梁端1.2 m范围内，起吊方式采用钢吊带穿销兜底吊，梁起吊到一定高度通过龙门架上天车平移到运梁小平车上，梁两侧与平车限位板之间空隙用垫木填塞。运梁速度不得大于6 m/min。每片梁就位时应检查支座位置及梁就位正确性，确保符合设计要求，梁的两端为封端混凝土，任何时候都不能支承在此范围。

3　施工难点及采取措施

（1）临时支撑

由于工字梁的自身稳定性差，工字梁张拉过程中及张拉完成后两侧加斜撑保护；每片梁吊装就位后其端部用方木对称斜撑于盖梁上，及时将相邻梁横隔梁钢筋连接起来，同时用钢件将其顶部预埋钢筋互相连接在一起，使新架桥孔形成稳定体系。

（2）侧弯控制

工字梁长度长，腹板厚度薄，侧向自由度大，张拉及安装时易产生侧弯变形，为有效预防侧弯，必须严格控制施工工艺：

a.张拉时严格按设计的顺序进行，左右对称施加预应力，注意分级分批张拉，特别是马蹄部位布置的预应力筋上下布置两排，每排水平布置2孔，其预应力筋严禁一次张拉到位。

b.工字梁预制时其底面，尤其是吊点处横向要平整，即底面要与腹板垂直，保证起吊时梁不倾斜。

c.预制梁底模和侧模要为直线，避免工字梁在预制时就出现侧弯。

d.预应力束位置要准确，预应力束应与腹板中轴线对称布设，以免张拉时出现侧弯。

e.张拉时在梁中间部位用方木斜撑在翼缘位置，底模拉杆孔内穿拉杆安装临时限位板。

（3）架桥机转角

桥梁位于小半径曲线上，每架设完一跨，架桥机要转角6～7次才能就位。相邻两孔转角通过导梁与前后摇滚台车间隙实现，前一孔梁架设完成后，将架桥机横移到半幅中间位置，从前后支腿处分别支起前后导梁，然后向相反方向移动摇滚台车，落下导梁，即可转一定角度，多次重复上述动作达到要求的转角。

（4）小半径曲线运梁

为了解决小半径曲线运梁问题，在运梁平车上安装150 t压力轴承，梁通过支架固定在压力轴承上，支架两头各设一斜支撑，对称支撑在梁翼缘板位置，以满足运梁平车在曲线上行进时平车能自由地相对转动，从而保证梁的平衡。

（5）边梁架设

中梁的架设利用架桥机上面两台天车解决，边梁受盖梁尺寸限制，无法利用天车将其直接就位，先利用天车将边梁放在次边梁的位置，然后利用架桥机单侧三角桁架上的两台油缸将梁提离盖梁，然后整体平移架桥机，待油缸到达边梁设计位置时将边梁落下就位。

（6）竖向裂缝控制

为避免工字梁两端出现竖向裂缝，首先要从混凝土的配合比入手，对砂石料的级配、含泥量等指标严格控制，石料尽量选用机轧碎石，水泥和减水剂选用要注意其质量稳定性，要通过试验梁验证配合比及施工方法；按照设计文件，工字梁沿梁长方向每4.84m设一道横隔梁，侧模采用钢模时每两道横隔梁之间钢模不要制作为一个整体，至少分为两块，由于混凝土与钢模线胀系数不同，整体模板会影响梁自由伸缩；拆模时间要严格控制，特别采用蒸汽养生时，混凝土拆模前温度控制不宜过高，达到拆模强度时尽早拆模；蒸汽养生注意控制整个梁体温度均匀性，加强温度调节，避免梁体范围内温差过大。

（7）梁端底部混凝土破碎

预应力筋张拉后，梁体受预应力作用中部向上拱起，其端部底面同时承受水平摩擦力和梁自重作用，导致梁端混凝土在压应力作用下破坏。采取如下措施：

a.在预制梁底模端部1 m范围内放一块1～2 cm厚的橡胶板，以减小摩擦力，同时起到增大受压面积，减少应力集中。

b.在梁端底部设一小倒角，以增大受压面积。

4　结　语

通过对每一施工环节进行严格控制,预应力孔道的摩阻系数现场试验确定，并进行有效的预应力张拉管理，工程质量得到了保证，取得了良好的经济与社会效果，在今后类似工程施工中，混凝土的蒸汽养生温度控制尽可能采用自动控制系统。

U445

B

1009-7716（2016）10-0109-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.10.034

2016-06-25

田伟（1973-），男，甘肃兰州人，工程师，从事市政工程施工及监理工作。