预制箱梁病害防治与绿色施工技术

彭磊，丁群峰

（1.成都市新津区养路段，成都 611400；2.中铁西南科学研究院有限公司，成都 610000）

1 引言

我国常规跨径桥梁多采用预制预应力钢筋混凝土箱梁，在施工和运营中暴露出诸多问题，如混凝土孔洞、蜂窝、麻面，预应力定位不准、张拉力不足、压浆充盈度不够、腹板裂缝、顶板开裂、钢筋保护层不够、铰缝处混凝土裂缝、漏水、混凝土剥落、钢筋锈蚀等，极大地影响了桥梁结构的安全性和耐久性。如何提高预制箱梁的施工质量直接关乎桥梁结构的安全运营。本文结合预制预应力箱梁施工的全过程，从预制、安装、现场混凝土现浇部分施工等环节提出了控制措施。

总体而言，预制场的设计要科学合理，预制模板要经济适用，预制过程要高效质优，安装过程要精准牢固，现场施工要质量可控，有序组织流水班组等[1]，对施工每个环节加强管控，提高预制箱梁的质量。

2 预制场布置

预制箱梁梁场选址要求地势平坦、地基承载力高、取水和排水便利、运输顺畅等，其占地面积和平面布置要结合地形地貌、施工周期、预制梁的数量、梁板跨径等进行综合考虑，传统台座采用钢筋混凝土现浇底模加焊接钢面板组成，该台座建设周期长、建造成本高，且拆除后造成建筑垃圾，不符合绿色发展理念，现部分工程中采用了新型装配式钢结构台座，其采用拆卸方便的框架式型钢组合件加焊接钢面板，由于型钢结构具有轻便、连接牢固、拆除快捷，且绿色环保、可循环利用等特点，该台座体系具有更好的应用前景，可进一步推广应用。同时，可进行永久性智能预制场建设，推动标准化设计、数字化制造、装配化施工。另外，可采用BIM技术对预制场布置、模板设计和箱梁构造进行建模，解决场区优化布置、材料算量、模板匹配、构件碰撞等问题。

3 预制模板设计

箱梁模板直接关乎预制箱梁成型质量，配模图设计尤为重要，既要保证模板强度、刚度和稳定性满足要求，还要保证面板光泽、棱角分明、结合紧密、装拆快捷等。内模板设计要遵循分块合理、脱模方便等原则。进行曲线桥预制梁模板设计时，要充分考虑在曲线线形影响下，各主梁由内向外梁长不同，翼缘板宽度也不同，在制作模板时，要为曲线变化留出空间，特别是曲线桥梁端斜交而横隔板正交的情况下，要精准计算，确定配模图，确保曲线梁的预制和安装精度，避免正交横隔板在安装时出现错位，影响横向联系和桥梁美观。箱梁内模分段分块设计要保证内模不发生变形的基础上，结合箱梁高度和操作工人便于操作为原则合理设计。在模板选材上可采用全自动液压模板，实现模板体系自动安装、拆模，同时，模板的面板制作可采用不锈钢复合板、不锈钢、铝模板等新型材料。

4 箱梁预制

预制阶段是关系钢筋混凝土成型质量的重要环节，因此，必须高度重视，采取有效措施，防止产生混凝土裂缝，加强原材进场质量检验，优化混凝土配合比设计、提高钢筋、预应力安装精度、完善施工方案和工艺控制措施，争创优质工程。

4.1 钢筋工程

钢筋工程要重点控制原材料的进场质量检验、钢筋型号、加工质量、安装精度和保护层厚度。钢筋半成品和成品存放要分类分区，标识清楚，特别是对于在承托处变截面采用的钢筋，要精确标识。箱梁钢筋安装时，要制作标准化的钢筋安装胎架，以对钢筋间距、长度、空间位置、钢筋保护层等进行精准控制，且便于快速安放。钢筋加工采用数控加工或智能机器人。近年来，数控弯箍机、数控弯曲机、钢筋笼滚焊成型机、自动焊焊弯圆机、钢筋骨架焊接机器人等智能化设备不断投入使用，可以确保钢筋的加工成型和安装质量。普通钢筋与预应力钢束位置发生冲突时，要遵循避让原则。钢筋保护层要采用专用垫块，其强度宜与主梁混凝土强度相同或略高于主梁混凝土强度。

4.2 混凝土工程

合理的配合比设计、严格的原材料控制和严苛的现场施工是提高混凝土质量和耐久性的基础，也是避免腹板开裂等病害发生的关键因素。要严格控制混凝土原材料的质量，要精确测量含水率，优化配合比设计，适当降低水泥用量，目前，预制箱梁混凝土多采用C50高性能混凝土，其具有优越的工作性能。施工中要加强质量控制，严禁现场操作人员肆意加水，要加强振捣，避免过振、漏振或欠振，振捣中可采用智能高频振捣器，确保振捣时长。在浇筑混凝土前，负弯矩波纹管要内衬硬质管材，以避免浇筑混凝土时挤压、破坏预应力管道，造成漏浆、堵孔等问题，同时，负弯矩处湿接头混凝土要振捣密实；严格控制拆模时间，梁体混凝土拆模时间过早、强度过低，拆模外力会对凝固中的混凝土造成扰动[2]，进而衍生为裂缝。同时，要加强混凝土养护，采用自动喷淋养护设备或智能喷淋养护系统，提高养护用水的循环利用。

4.3 预应力工程

在预应力钢绞线和锚夹具进场前要做好送检，现场存放应采取有效的防雨措施，进场数量要结合工程进度分批采购；预应力管道要采取有效的固定措施，曲线段以30～50 cm、直线段以80～100 cm间距设置定位钢筋箍，确保位置准确、安装牢固，避免在浇筑混凝土时发生错位；张拉机具采用智能张拉设备，油表和千斤顶要配套校订和使用，控制应力和伸长量。可尝试采用智能钢绞线，以先进的光纤技术植入钢绞线，在张拉过程中识别张拉应力状态，应力损失等。

4.3.1 预应力钢束安装与张拉

为防止单根钢绞线穿束存在绞缠、错位等问题，采用自动化整体穿束专用设备，张拉前要严格编号，对孔穿束，确保在张拉过程中逐根对应，同步受力，对称张拉。张拉时必须做好防护设施，避免人员穿越张拉正前方，以免发生事故；预应力张拉时，混凝土强度和弹性模量必须满足设计要求。

4.3.2 孔道压浆

孔道压浆前，应对孔道进行清理，压浆时采用真空辅助智能压浆技术，提高压浆混凝土压浆质量和饱和状态，掺加膨胀剂、硅灰、偏高岭土等填充料降低压浆料收缩率，提高其充盈度。应避免孔道压浆冬季施工，如必须进行，则必须对孔道结冰进行清理，采取送暖风预热，保温等有效措施，避免压浆混凝土受冻破坏。

5 箱梁运输

预制混凝土箱梁自重较大，需采用专用的多轮胎组运梁车，降低轮胎接地压强对道路造成的破坏，运输前，要充分调查路况，确定运输路线，特别是过村、过街、山区路段，要充分考虑载梁状态下的转弯半径、地基承载力等。大件运输需办理相关许可，运输过程中安排专人随行，指挥交通、查看异常情况等，识别风险及时做出调整，确保梁体运输安全。

6 箱梁安装

简支变连续箱梁桥要设置临时支座，如采用砂筒，需提前采用压力模拟实验对砂筒填砂后的压缩变形进行测量。根据砂筒预压沉降量预留沉降值，切勿评经验盲目施工。安装时，要提前由工程技术人员根据设计图纸复核预制箱梁长度、宽度、平面坐标、横隔板间距等数据，并对预制箱梁成品进行出厂检验，逐一核对，测量组将在盖梁上用墨线弹出箱梁的梁端线、梁底投影线，以便于快速安装。场地开阔地区建议有中梁向两侧安装，以减少梁体安装累计误差。

7 支座安装

预制箱梁支座多采用盆式橡胶支座，在盖梁施工时，要预留盆式橡胶支座下钢板地脚螺栓，在连续端安装支座上钢板，在简支端箱梁底预埋与支座上钢板焊接用钢板，预埋钢板需考虑桥梁纵坡影响。支座安装高程、偏位、四角高差等要满足质量检验标准要求，体系转换完成后，要撤除支座上下钢板临时约束，安装防尘罩。

8 现浇湿接缝施工

湿接缝和湿接头是现场混凝土施工的控制重点，也是病害极易发生的部位。该部分采用高性能微膨胀混凝土，要加强振捣和养护。负弯矩位置采用后浇微膨胀混凝土，因混凝土收缩变形、负弯矩作用等多重因素影响，病害较多，建议采用钢纤维混凝土进行湿接头混凝土浇筑，提高其抗拉抗裂能力。待主梁负弯矩预应力作用、压浆混凝土强度达到设计要求后，拆除临时支座，完成体系转换。

9 结语

综上所述，预制箱梁在我国桥梁工程中应用广泛，为了保证施工质量，应推行精细化施工、数字化管理、智能化建造等技术在预制箱梁中的应用，同时，可开展产业工人培育培训，提高施工队伍的技术水平，形成稳定的专业施工队伍，从而有效提高预制箱梁的施工质量和结构耐久性，保证桥梁工程的运营安全。