现浇箱梁预应力施工技术在市政桥梁建设中的应用探讨

王建强

（东盛生态科技股份有限公司，山东 潍坊 261061）

现浇箱梁预应力施工技术在市政桥梁工程建设中的应用较为常见，其结构要求比较严格，施工方法相对灵活，且具有跨度大、结构刚性大、抗震能力强的优点，可以较好地提升梁体稳定性，并规避混凝土位置错乱情况的发生，有效保障桥梁工程的整体质量，延长桥梁工程的使用寿命。本文结合实际工程案例，对现浇箱梁预应力施工技术在市政桥梁建设中的应用进行详细分析。

1 工程概况

某市南北通行主干道市政桥梁长约200m，其主线桥、各匝道桥的上部结构为现浇预应力钢筋混凝土连续桥梁，下部桥墩部分则为柱式花瓶墩，连续桥梁支架结构为碗扣支架。施工工艺流程为：基础处理→底模、侧模安装→支架预压、支架沉降位移观测、底板高程调整→支座安装→预应力筋穿束→浇筑底板、腹板混凝土→混凝土养生→安装箱室内模→安装顶板、翼板钢筋及翼板侧模→浇筑顶板和翼板混凝土→混凝土养生→预应力张拉→灌浆、封锚→混凝土养生→拆除支架、底模、侧模和内模。

2 施工工艺的具体应用

2.1 基础施工

在施工前需做好地基处理工作，由于地基土质的强弱对施工稳定性和安全性具有关键影响，当土质较松散或者土质密实度不均匀时会导致地基沉降问题的出现，增加公路桥梁的安全隐患。对此，施工人员施工前需对施工场地地基土质进行检测，确定土质性质后采取措施进行平整处理，对支架搭设位置进行加固。对地基表面进行清理，对淤泥部分和软入部分进行清除，使用厚石渣进行填充，并利用压路机来回重复作业确保地基压实紧密，再将砂砾土均匀铺填其上进行碾压压实，确保压实度达到95%可有效防止地基沉降问题的出现。

2.2 支架搭设

要先对现场进行彻底性地清理，并对各个材料的数量、规格、质量等进行检查，明确支架位置，并进行防线处理。然后，安装支架，采用碗扣支架形式，根据对箱梁面积、重量、高程等数据的掌握和对箱梁荷载分布的分析，选择合适的支架立杆尺寸，对于横向立杆每间隔四排设置一道剪刀撑，对于纵向立杆每间隔六排设置一道剪刀撑。为方便支架的搭设，可以依照施工设计图纸沿着桥梁的纵向铺设支垫钢板，若高度存在差距则使用可调顶托进行调整。完成支架底模的铺设作业后，对箱梁底模边角位置以及梁体横断面进行测放定位，要点是底模的立模控制，计算底模标高并进行调整后立侧模和翼板底模，各模板在拼接时需注意接缝方式的选择，底板需要压在侧板之下，采用水平缝形式，且底板在安装时从桥面中间按照顺桥方向依次向两侧进行，侧板为横向铺设，而圆弧侧板与翼板则选择垂直缝接缝方式。

2.3 沉降位移观测

对支架进行沉降位移观测的主要目的是掌握支架受到荷载力后的弹性变形情况，根据对相关数据信息的分析计算合适的预拱度，并确保拆卸支架后的箱梁标高能够符合相关标准。支架预压是进行沉降位移观测的前提，主要对两个部分进行预压，一个是箱形部分的底模，一个是箱形部分的支架，由于相关规定要求预压重量不能低于箱梁结构自重，因而预压荷载选择为其结构自重的130%，所使用的预压材料结合实际情况选择最便捷的一种，如水箱、编织袋装砂、钢材等，准备好预压材料后，根据箱梁结构自重分布图确定合适的预压高度，将预压材料按照相应高度堆积，然后再进行沉降位移观测。由于沉降位移数据测定的精准要求度较高，一旦出现较大偏差，就会影响支架施工质量，为此则在底板横向布设监测点，对预压材料堆积以及移除后的回弹值变化情况进行观测并记录，同时也要根据不同的加载级别进行观测，以25%为间隔级数，每个级别测定时长为3h，做好原始标高以及每级测试时的回弹值，当预压荷载加载到100%后且持续24h未发生明显的观测数据变化，则可以确定支架沉降到位，支架结构足够稳定，之后将预压荷载进行卸载处理。

2.4 主梁钢筋安装

在确定支架预压符合标准后安装主梁地钢筋，并结合图纸来明确底模钢筋尺寸和位置，然后进行绑扎钢筋。绑扎时，需要注意钢筋之间的间隔距离，调整到合适位置，避免影响混凝土的浇筑厚度，其中主筋连接需把握好绑扎的牢固性，保证钢筋绑扎符合相应设计规范。当腹板与钢筋绑扎的高度超过首次混凝土浇筑高度，使用预制好的混凝土垫块将各模板分离开来，包括底板、腹板和横隔板等，其中底板垫块在布设过程中需将间距控制在50cm×50cm，腹板为100cm×100cm。对钢模板进行打磨并涂刷脱膜剂后再将其安装在端头位置，这样可以确保模板和模板之间形成紧密的连接，提高其连接稳固性避免发生移动。另外，在对主梁钢筋进行安装的同时也要重视预应力管道的安装，确定其位置的合理性。

2.5 预应力钢绞线下料与穿束

桥梁工程现浇箱梁预应力施工技术应用过程中，预应力钢绞线下料与穿束是非常关键的环节，对施工质量有很大的影响。

（1）要确定预应力钢绞线下料与穿束的用料长度，根据一定的计算公司进行计算，需要注意的是，拉伸方法不同其计算方法也存在差异，其中两端拉伸方式下的用料长度计算公式为：

L两端拉伸=孔道长度+2×（工作锚厚度+穿心式千斤顶长度+夹片式工具锚厚度+预留工作长度）

一端拉伸方式下的用料长度计算公式为：

L一端拉伸=孔道长度+工作锚厚度+穿心式千斤顶长度+夹片式工作锚厚度+预留工作长度

（2）在确定用料长度后，对其进行裁切，所使用的器械为砂轮切割机，将方木或彩布条置于钢绞线下方位置，确保下料场地足够平整，并防止钢绞线接触地面后再进行裁切作业，目的是避免钢绞线因摩擦而出现生锈现象，影响其材料性能。裁切过程中难免会出现一些误差，为避免出现安全隐患一般需将这种误差控制在-50～100mm范围内，最好将其有序盘卷在笼里，缓慢拔除依次进行裁切，保证钢绞线的裁切质量满足施工需要。

另外，选择合适的钢绞线固定方式，在钢束内做好标记，使用20#铁丝对钢绞线进行固定，长度为1.0～1.5m，绑扎钢绞线使其保持横向平行。绑扎过程中，还要注意钢绞线的松紧度应是一致的，相互之间做到有序梳理，并在施工前对孔道进行仔细清理。

2.6 预应力筋张拉

预应力筋张拉要遵循“同步、对称及偏心荷载小”的基本原则，即在实践过程中要纵向、竖向相接同步进行，对于纵向顶板和腹板束张拉时，依照下至上、左对右的顺序，并先对与横截面形心相近的钢束进行张拉。为确保张拉质量，需确定张拉控制应力，通过以下公式计算：

式中，Ny为预应力筋张拉力；N为同时进行张拉的预应力筋根数；∂k为预应力筋的张拉控制应力；Ag为钢绞线的截面积。

获得符合设计规定值的张拉控制应力。同时，根据桥梁梁体的具体设计需要，明确控制应力和伸长值，也就是实际伸长值和理论伸长值地指标，预应力筋张拉实际伸长值确定时，如果将其出应力调整到最大地张拉应力之间的伸长值（ΔL1）与初应力以下的推算伸长值（ΔL2）进行相加计算而得，计算公式为：

将计算所得结果和实际测量的伸长量数值进行对比后确保与施工要求相符，误差一般在-6%～6%。理论伸长值计算公式为：

式中，Pp为张拉力；L为预应力筋长度；Ep为预应力筋弹性模量；Ap为预应力筋截面面积。

张拉控制是施工中常见的一种问题，这一环节的施工需要保障应力符合规定值而实际伸长值和理论伸长之间的差距比较大，从而无法对预应力施工的质量进行控制保障，最终导致桥梁工程施工质量不受控制。所以，在进行理论伸长的计算时，要采用实际测定值对预应力筋弹性进行计算，避免对伸长值的影响。另外，还要对所有的钢绞线和整束张拉的受力一致，并形成工程统一的伸长量，以这种方式对钢绞线进行张拉处理，此时，预张拉数值需低于初张拉，所使用的工具是单顶。当张拉设备在施工操作中发生了碰撞也可能会导致实际伸长值和理论伸长值的差异，为此在实际施工操作中需合理控制相关设备的使用频次，同时，还要对各个设备进行定期的检查校对，保障张拉工作的顺利开展。

在进行预应力筋拉施工时，要从2方面着手。

（1）在张拉施工前，先做好准备工作，分别计算张拉力吨位与压力表读数的相关性、钢绞线的弹性模量、箱梁混凝土强度，均依照桥梁工程实际要求进行科学计算。同时，对油泵储油量、波纹管成孔、钢绞线束、梁体施工质量、混凝土强度、锚垫板混凝土密实度等进行检查，确保其满足施工需要。

（2）做好张拉施工操作。按照0→初应力（10%σcon）→100%σcon（持荷10～15min）→锚固的程序对预应力筋进行张拉，充分考虑到所用构件的规格类型以及张拉锚固体系。在张拉过程中，两端位置需保持对称，依次按照相应的等级增加拉力和引伸量，确保两端一致，当存在较大差异时，分别对两端的加压速度进行调节，如果钢绞线的长度超过了80m，需要结合实际情况增加持荷时长。为保证引伸量测量的准确性，既需要对钢绞线尾端进行平整打磨并突出标识，也需要测量平面和锚垫板的间距，从而更好地控制张拉应力值。

在张拉操作施工中需要把握3个关键点，才能保证其施工质量。一是张拉顺序，按照“均匀对称、偏心荷载小”的标准进行张拉，依照相应程度进行施工，避免发生侧弯、混凝土变形等问题的出现。二是张拉安全，除了要保证在场施工人员及周围环境人员安全外，也要确保张拉施工过程中的安全性，如可以安排专门的安全技术人员进行现场监工与指导，及时发现安全问题并及时纠正处理。三是张拉质量，进行张拉施工时要保证施工工艺应用合理性，保证千斤顶、工具锚板和限位板等处于同轴，并在张拉应力控制平稳后及时采取锚固施工。

2.7 孔道压浆

在孔道压浆施工中利用智能压降设备进行压浆处理，在进行施工时，以施工要求为标准，压浆的材料要选择C50微膨胀水泥浆，施工时间选择在完成预应力筋张拉1d或2d后进行。在进行孔道压浆前，先对露在表面的钢绞线、锚板等利用收缩水泥进行包裹封锚处理，并对孔道进行清整，如果扫除不干净则需要使用洗涤剂进行清洗，之后用压缩空气机吹干，确保压浆管道的畅通，满足施工需要。压浆施工一般将压降口设置在较低的位置，按照从上至下的顺序进行施工。所使用的水泥浆在压入孔道前需进行均匀搅拌，通常时长为40min作用，将搅拌好的水泥浆再使用筛网过滤后才可以投入施工，其中筛网的大小不能超过3mm×3mm。

孔道压浆施工中较为常见的问题是孔道不通畅、注浆不密实，导致这些问题出现的原因很大程度上取决于人为因素的影响，如浇筑混凝土时，未将塑料衬管置入波纹管；曲线孔道注浆时，未按照既定规范顺序；先穿钢绞线时在柬道部分施工中未控制好力度和速度而导致波纹管的开裂和堵塞；孔道连续注浆未合理把控速度而形成堵塞等都是操作过程中易于出现的情况，对孔道压浆质量造成影响。对于这一问题的处理，要求施工人员重视孔道注浆前的冲洗和检查，确保孔道顺畅的前提下再开展后续施工。

2.8 封锚

封锚施工在孔道压浆后进行，混凝土的选择要和桥梁梁体混凝土保持一致，先把锚具、锚垫上的灰浆清理干净，以此来避免锚圈、垫板衔接的位置发生水分的渗漏问题，或者是在现接缝隙的位置灌入环氧树脂砂浆，然后拆除摸具，并清理掉端头位置表层的凿毛，确保混凝土相接部分足够紧密。另外，对于端头模和张拉槽口模采用与箱梁结构相同类型的混凝土浇筑，在浇筑之前覆盖钢筋网，浇筑后也进行捣实处理，确保其密实度符合标准。之后，对其表层适量洒水进行养生处理，当其强度达到施工标准后可以将模板拆除。完成养生处理后，也需对新旧混凝土的交接缝进行防水作业，同样采用环氧树脂砂浆材料。

3 结语

在现阶段的市政桥梁建设施工中，现浇箱梁预应力施工技术得到了非常广泛的应用，这一技术和其他技术相比来说，桥梁的承载力得到了很好的提升，并且还保障了桥梁的稳定性和坚固性，提高了桥梁的使用寿命，符合市政桥梁施工质量的需要。在具体施工中，应严格按照相应的施工顺序和施工标准开展施工，注意技术应用关键要点，做好桥梁建设工作，推动城市化基础设施的完善发展。