田西高速公路标准化预制箱梁工艺

熊绍鑫、殷慧茹

（广西葛洲坝田西高速公路有限公司，广西 百色 533500）

1 工程概况

广西田林至西林（滇桂界）高速公路PPP 项目总承包项目部为打造“品质工程”，在各施工项目部推广标准化预制箱梁施工工艺，主要内容来源交通运输部主推的《品质工程桥梁预制构件质量提升技术和管理指南（征求意见稿）》，并增加智能养护、智能张拉、智能压浆等先进手段，极大地保障了工程质量。以田西高速公路施工三分部三号梁场为实例，阐述田西高速公路标准化预制箱梁施工工艺。施工三分部三号预制梁场采取流水线工厂化布置，实现预制梁流水作业。自梁场大桩号进口依次为存梁区、40m 箱梁预制区、材料储存区、钢筋加工区、25m 箱梁和30m 箱梁预制区、存梁区。3梁场承担预制梁板生产任务量为860 片，其 中25m 箱梁200 片，30m 箱 梁276 片，40m 箱梁384 片，厂内配套台座48 个，满足箱梁生产需求。8台龙门吊，其中10t2 台，75t2 台，100t4 台。

2 主要材料

预制小箱梁混凝土：C50。

钢筋：HRB400，直径d=10、12、16、20、22mm 五种规格。

预应力钢绞线：采取常规预应力用钢绞线，φ15.2（1×7）mm。

波纹管：塑料波纹管（聚氯乙烯）。

锚 具：M15-6、M15-5、M15-4、M15-3 型夹 片式锚具。

压浆强度：28d 抗压强度不低于50MPa。

3 预制箱梁施工工艺

3.1 钢筋工程

3.1.1 钢筋加工

为提高预制箱梁钢筋的加工精度，以常规机械弯曲、数控钢筋调直切断机及数控弯曲机配套设置的方式，提高加工精度和工效。

3.1.2 钢筋绑扎胎具

顶板钢筋、底腹板绑扎采取胎具定位，胎具可以采用角钢制作，按施工图纸的尺寸要求，在角钢上定位刻槽，用刻槽限定纵横向水平的位置，腹板钢筋的纵向水平筋定位采用“卡位”的形式，可使主骨架绑扎安装间距误差可控并大量节约绑扎时间。

3.1.3 钢筋保护层控制

在胎模上定位绑扎腹板、底板钢筋；钢筋保护层厚度控制采用C50 穿心圆形混凝土垫块，垫块内径比箍筋大2mm，垫块相互错开、分散呈梅花形布置，需增设侧面及底面的垫块，每平方米最少5 个，绑扎垫块用的铁丝头侧向内模。

3.1.4 预应力管道定位

预应力孔道采用塑料波纹管（聚氯乙烯），必须保持良好线形。管道用定位钢筋等间距定位，按图纸定位U 形筋位置，并通过U 形筋定位波纹管，曲线段0.5m 一道U 形筋，直线段1m 一道U 形筋。波纹管接头处先采用大一号聚氯乙烯塑料波纹管套住，再采用热接机热接，接口牢固不漏浆。

3.1.5 钢筋绑扎

绑扎采用梅花形方式交错扎接，腹板钢筋绑扎铁丝必须内扎。顶板钢筋绑扎采用梳直板对横向连接钢筋进行定位，采用在外模上预留标准孔的方法定位横向及端头连接钢筋，确保预埋钢筋的准确定位。

3.1.6 钢筋安装

吊架采用合金钢制作，吊架长度为45m，适用于该梁场所有梁型，采用整体吊架方式对底腹板、顶板钢筋分别进行安装。吊架纵向承重梁上分设若干吊环，一般吊环为1m 一个，可以适当加密，吊环越密越能有效避免吊装对钢筋骨架的变形影响。钢筋绑扎图见图1，钢筋整体吊装图见图2。

图1 钢筋绑扎图

图2 钢筋整体吊装图

3.2 模板工程

3.2.1 底模与侧模连接

侧模采取龙门吊分节吊装、移位、磨合及拆除，模板接头处用螺栓紧固，对准模板缝隙避免错台，模板接缝处采用专用止浆条粘贴。采用高强对拉螺栓对预制梁台座和侧面模板进行对拉紧固。模板上口采用精轧螺纹钢对拉加固，侧模底部设置可调底托加固，保证模板的整体稳定性及便于拆模。

3.2.2 侧模及底板打磨

模板如果是第一次使用，需采用喷砂20 除锈机进行打磨，模板打磨要求清除表面浮锈和模板面板膜，必须达到抛光效果。

脱模剂采用转基因植物油或者机油和柴油的混合油，用羊毛滚轴涂刷，要求涂刷均匀一致，不流淌也不露点。钢筋骨架整体吊装入模前1h，用棉纱布对模板进行二次擦拭，避免由于附着灰尘过多影响脱模效果。侧面及底板安装见图3。

图3 外模安装

3.2.3 端模及内模安装

箱梁端模与侧模之间采用螺栓紧固，模板间裂缝使用止浆条进行粘贴，严禁漏浆。利用龙门吊将拼装好的箱梁内模整体平稳吊装入模内。

3.2.4 安装压杆

为防止钢筋及内模上浮，在箱梁顶板上设置压杆，每隔8～10m 设置一道。压杆使用两根200 槽钢并连，用固定高强螺栓拉杆对拉，为防止压杆侧移，在压杆与内模之间制作专用支撑腿。模板整体就位后，对模板全长、中心线、内外模宽度及模板端头进行复测，逐一紧固连接螺栓及拉杆，调整侧面的垂直状态。

3.2.5 安装衬管

浇筑混凝土前，在波纹管内穿入内衬管，可以在管路封堵时通过内衬管完成张拉，并在锚垫板与波纹管交接处填充泡沫胶，以保证预应力孔道的完整性。腹板混凝土浇筑前对内模进行验收见图4。

图4 腹板浇筑前内模定位验收

3.3 混凝土工程

预应力混凝土质量控制是检测工作的难点所在。在施工过程中要严格控制原材料的质量，原材料必须检验合格才可使用，碎石要水洗。施工过程控制也是重点，钢筋绑扎、预应力管道架设、模板、养生等都对预应力混凝土质量产生影响。

3.3.1 配合比及坍落度要求

按照技术规范和设计图纸的要求，进行预应力混凝土的配合比设计。在配合比设计时，应充分考虑施工水平、和易性、流动性、工作性、抗裂性、泵送能力、耐久性以及当地的气候条件（夏季湿热，常年昼夜温差大）等影响因素，设计出适宜、稳定的混凝土配合比。采用西林县境内当地砂石料场生产的石灰岩碎石，总承包项目部自建周邦料场所产精品机制砂，本地普通硅酸盐水泥配置C50 混凝土，混凝土的入模坍落度控制在160～200mm。

3.3.2 混凝土浇筑

预制箱梁混凝土采用龙门吊吊料斗布料，由梁的一端向另一端水平分层、纵向分段浇筑，先底腹板再顶板；在梁端4m 开始布料，避免混凝土浆液聚集到梁端，造成梁体强度不足或者积累大量混凝土水印。腹板浇筑时，两侧同步进行。在腹板浇筑完成后停3～5min，使腹板混凝土充分沉落后再浇顶板，可有效避免腹顶板交界处的纵向裂纹。

3.3.3 混凝土振捣

按照箱梁长度分两侧布置附着式振捣器，间距为1m，距底板1/3 腹板高度。间断式开启振捣器，每次振15～20s，停5s，再振动。每层混凝土振6～7 次。附着式振捣器开动的时机以灌注混凝土的长度为依据，不得空振模板。采取边下料边振捣的方法处理钢筋密集处或插入式振动棒振捣不到的地方。附着式振捣器和50 型插入式振动棒配合使用，振动棒间距是影响半径的1.5 倍，采取快插慢拔的方式，振捣时避开波纹管、钢筋及模板。浇筑顶板混凝土时，严禁开附着式振捣器，振捣用插入式振动棒，随振随平整。

3.3.4 混凝土拆模

带模养护达到2.5MPa 以上强度，一般在18～24h，具体时间可根据试验数据确定。达到拆模强度后，人工配合龙门吊进行模板拆除。

3.3.5 梁板表面处理

梁体顶面混凝土浇筑完成后，宜在初凝前对顶面进行收浆、抹面、拉毛处理。

3.3.6 混凝土养生

预制箱梁台座内置具有专利知识产权的喷淋系统，打开自动喷淋系统后，喷头自动伸出台座，加压实现对腹板喷淋养生。顶板及梁端采用摇摆喷头进行洒水，同时对顶板采用土工布覆盖，避免水分蒸发过快。喷淋系统按照设定15min 喷淋一次，养护用水随设置的排水系统回流三级沉淀池，第三级沉淀池为喷淋系统取水池，实现养生用水循环使用，达到节约用水目的。

3.3.7 混凝土表面凿毛

拆模后，采取手持式电锤或者专用凿毛机对梁端、翼板及湿接缝处混凝土进行凿毛，凿毛离混凝土边缘2～3cm 左右，该工程使用红外激光放线或者拉线垂形式来控制凿毛边线。

3.3.8 梁体编号

预制梁张拉压浆完成后，在预制梁体的同一侧，标识牌规格一般为 80cm（宽）×60cm（高），用红色油漆喷涂该预制梁的基本情况：施工单位+梁场名称、桥梁名称+箱梁编号、浇筑日期、张拉日期、压浆日期、监理单位+责任人。

3.4 预应力工程

3.4.1 张拉前准备工作

穿束：用高压鼓风机清理波纹管管道，按设计图纸加工计算下料长度。采用管线穿束机进行穿束，大型切割机下料。对每束、每根钢绞线两端均进行标记，根据标记进行编束，严禁交缠。

安装锚具：锚具对准锚垫板中心定位安装，同时安装配套夹片，确保钢绞线垂直于锚具及锚垫板，夹片平顺。

千斤顶、油泵安装：千斤顶、油泵需配套，定期或按次数进行校定，不同套千斤顶及油泵不得混用。先装限位板，再装千斤顶，施工人员完成确认并设置好自动张拉程序后，开始张拉。

3.4.2 张拉强度确定

张拉时机根据同养试件抗压强度结果确定。梁混凝土浇筑过程中在现场成型试件，同条件养生试件同混凝土构件放在一起，一同养护。张拉前，对同条件养生试件做抗压强度试验，满足张拉强度要求方可进行预应力张拉。必要时，进行混凝土弹性模量试验，以混凝土的弹性模量指导预制梁张拉。

3.4.3 张拉操作流程

采用智能张拉工艺，实现双向同步智能控制张拉应力、伸长量，并直接将数据上传至数据中心，实时对张拉质量进行把控。超过预定控制范围，预警上报，打破地域限制，可对张拉进行实时跟踪与控制，便于及时纠正出现的错误。

钢绞线张拉采用智能数控张拉设备，具备数据上传及智能张拉功能，控制2 套4 台千斤顶同步张拉，钢束采用两端对称张拉，实现张拉力、延伸率双控，张拉顺序为N1—N3—N5—N2—N4 号钢束。该设计张拉控制应力分为三级，分别为10%、20%、100%。达到控制应力后，持荷5min 锚固。张拉完成后，采用砂轮机切割钢绞线，预留外露长度3～5cm。

3.4.4 管道压浆

管道压浆采用大循环压浆工艺，使用智能压浆机，自动称量压浆剂、水泥和水的用量，智能搅拌、压浆和稳压。

智能压浆机可实现连续循环压浆，确保压浆无空洞，对压浆压力、时间进行精准控制，并实现过程的实时监测。一旦监测水胶比、压力、时间、流量出现问题，智能压浆控制系统会及时发出警报。孔道压浆可以采用压浆料或者水泥+压浆剂，三号梁场采用M50压浆料，降低拌制过程中的质量风险。同时在现场取样成型压浆试件，压浆试件至少成型三个临期，28d 临期不少于两组，监理单位按梁体数量进行抽检。

3.5 质量检验

每片预制箱梁在浇筑过程中成型3 组标养试件、1组同养试件，待临期达到后进行抗压强度检测，7d 临期提梁以前进行钢保、回弹检测，及时汇报数据到项目部，如有偏差及时做出工艺调整。

施工单位试验室配备孔道压浆饱满度仪，对预应力梁孔道压浆饱满度进行系统测试，可快速准确地测试出压浆饱满度数据，从而达到质量控制的目的。该工艺可消除堵管、大幅提高饱满度指标，压浆饱满度可满足＞90%的要求。孔道压浆采用真空吸浆工艺，确保灌浆的饱满度，提高钢绞线的耐腐蚀性。

4 结语

通过落实标准化施工工艺，预制箱梁质量基本实现品质工程目标，钢筋保护层合格率、强度等指标满足施工技术规范要求，内实外美。

标准化施工工艺涉及的因素比较多，实现最初的目的，关键在于抢抓落实，每个工艺步骤都精耕细作，各级管理层严格监督，对要点着重部署，不断加强管控人员的质量意识。

标准化预制箱梁工艺来源于铁路及高速公路项目“品质工程”提倡的工厂化工艺，是未来高速公路建设的大趋势，工厂化、集约化、数控化会更多地用于高速公路场站建设。