高速公路桥梁预应力预制箱梁施工探讨

　　摘 要：在高速公路桥梁建设中，预应力预制箱梁被广泛应用。本文结合具体的桥梁工程，阐述了预应力预制箱梁的施工方法。

　　关键词：高速公路；桥梁工程；预应力；预制箱梁；施工

　　某高速公路桥梁长997.5m，荷载标准为公路-Ⅰ级，设计安全等级为一级，抗震设防烈度为8度，设计地震动峰值加速度系数0.2，抗震设防措施等级9度，设防地震动峰值加速度系数0.3，桥梁抗震重要性系数1.7。桥梁上部结构形式为先简支后连续预制小箱梁。下面谈谈该桥梁预应力预制箱梁的施工。

　　1、台座与底模

　　1.1 底模采用砼底胎，砼底胎里面埋置5*5槽钢，底胎上铺δ=6mm钢板，槽钢与钢板焊接，并打磨平整。侧模采用定型钢模板，在专业模板加工厂加工制作，面板均采用δ=5mm钢板，肋板主要采用8#槽钢及6mm钢板。

　　根据进度，考虑到实际的生产效率，加工生产台座36个，台座为长31m、41m，宽0.92m，高0.3m的混凝土条形台座，台座间距4.5m，满足拆除外模的需要。台座的制作要求坚固、无沉陷并利于排水，防止排水不畅造成地基下沉，下层要有足够的刚度，下沉量不超过2mm。为防止张拉后两端台模变形下沉，台模两端受力位置加设枕梁各一道，枕梁尺寸为2.5米×0.3米，内设Ф14@150的钢筋网片，存梁区枕梁基础上设0.5米×0.3米条基。混凝土底模台座使用C25混凝土一次性浇注成型，浇筑前预留穿拉杆的预留孔，在台座端头1.3m处预留宽20cm的吊梁孔洞，上面使用钢盖板覆盖。台座上端两长边预埋“[”型槽钢，槽口朝外，支模时放置Ф40橡胶管，保证密封不漏浆。台座上面覆盖6mm厚钢板，作为底模，钢板使用膨胀螺丝固定在混凝土基座上，电焊焊接，打磨机打磨至整个底板平整光滑。台座表面平整，反拱均下设1.7cm，平整度及拱度满足设计要求。

　　2、钢筋施工

　　为确保钢筋加工质量，在加工场地进行统一加工制作，钢筋运输车辆运至施工点；钢筋连接主筋采用闪光对接焊连接。

　　底板钢筋在现场绑扎，腹板横隔梁钢筋骨架在加工场绑扎，运至现场吊装就位，再与梁钢筋焊接形成整体；交叉点用铁丝绑扎结实；箍筋末端长度均按地震烈度7度进行配制，其转角与钢筋的交接点均应绑牢；主筋接头位置应按规范要求交错布置，箍筋接头在梁中部应沿纵向线方向交叉布置。

　　3、波纹管敷设、锚垫板安装

　　本工程预应力筋孔道设计采用塑料波纹管。敷设波纹管时，应严格按设计管道坐标位置固定，并设固定管道的钢筋支架，其直线段间距为75cm，曲线段间距加密为50cm，梁体钢筋骨架与定位网片绑扎好后，将波纹管穿入定位网片的设计位置并确保其定位准确，管节连接平顺，孔道锚固端的预埋板应垂直于孔道中心线。支架与梁体钢筋绑扎牢固，管道也与每个支架绑扎结实，防止上下左右位移。在波纹管接头部位及其与锚垫板喇叭管接头处，均应采取有效措施，保证其密封，严防漏浆。

　　管道的波峰处要留排气孔。

　　锚垫板安装前，要检查其尺寸是否正确，注意灌浆管不得伸入喇叭管内，压浆管制作不符合要求时，应进行修理方可使用。

　　锚垫板要牢固地安装在模板上，定位孔的螺栓要拧紧，垫板与孔道严格对中，并与孔道端部垂直，不得错位。

　　锚垫板的灌浆孔要采取封堵措施，用同直径的管丝封堵。在锚垫板与模板之间加一层橡胶或泡沫塑料板，喇叭口与波纹管相接处，要用塑料胶布缠裹紧密，防止漏浆堵孔。

　　4、砼浇注

　　4.1 浇注砼前应对模板、支架全面检查，螺栓如有松动现象必须全部拧紧，各种预埋构件、波纹管、钢筋位置准确，定位牢固。

　　4.2 混凝土标号为C50，箱梁砼的浇筑顺序为先浇筑底板混凝土，后浇筑腹板、顶板混凝土。砼的振捣由箱梁侧模上安装的附着式振捣器及小直径插入式振器配合浇捣，翼板部分的砼用插入式振捣器及平板式振捣器配合浇捣。为防止混凝土振捣时内膜上浮，在内模上部设压杠，距离内膜25cm。

　　4.3混凝土振捣以多个小功率附着式振捣器振捣为主，局部不易振实处采用插入式振动器辅助振捣，振捣器应避免碰撞模板、钢筋和其它预埋件，与侧模应保持5cm～10cm的距离；附着式振捣器布置要均匀，间隔距离不得超过有效半径的2倍；插入式振捣器插点要均匀，可按行列式或交错式进行，移动间距不应超过其作用半径的1.5倍，作用半径可实地测得，一般为40～50cm；采用Φ50振动棒，钢筋间距较密及波纹管等部位，采用Φ30振动棒进行振捣；每一处振捣完毕后应边振动边徐徐提升振动棒，在振捣新砼层应将振捣棒插入下层砼5cm～10cm，使两层砼结合成一体。砼捣固时间控制在30～40秒，一般以确不再下沉，表面开始泛浆，不出现气泡为度。混凝土浇注由一侧向另一侧阶梯型浇注，距离另一侧梁端3m处返回，防止将表面产生的浮浆挤至梁端影响梁端混凝土强度。

　　5、拆模养护

　　混凝土强度达到设计强度的80%、或根据现场施工试验的结果，并征得监理工程师同意后方可拆模，拆模时应防止损伤混凝土。

　　混凝土浇筑完成，表面收浆干燥后，及时浇水养护及塑料薄膜覆盖养护。养护期不少于7天。当砼强度达到设计值的100%，弹性模量达到设计值的100%时，方可进行钢绞线的张拉施工。

　　6、后张法张拉

　　6.1 预应力筋制作

　　预应力钢绞线采用强度不低于1860Mpa的高强度低松弛钢绞线。

　　每批钢绞线由同一批号、同一强度的钢绞线组成，进场后应检查出厂合格证及外观质量。

　　预应力筋的钢绞线下料，按设计长度并预留张拉等长度，应经计算及实际操作确定；采用砂轮锯锯断后平放在地面上，并采取措施防止钢绞线散头。

　　编束时，保证每根钢绞线之间平行，不缠绕，每隔1.0-1.5m用20#软铁丝绑扎一道，在每束的两端2.0m范围内应保证绑扎间距不大于50cm。 　　6.2 钢绞线穿束

　　采用预应力施工专用机具CS15穿束机，钢绞线在浇筑混凝土后，强度达到设计要求后进行，为保证穿束顺利，钢绞线采用铁丝间隔绑扎固定。

　　钢绞线伸出锚垫板长度，在张拉端为90cm，负张拉的固定端为30cm。

　　6.3 预应力筋张拉

　　a.本工程预应力筋采用双向对称同步张拉工艺进行张拉，采用双控标准，以钢绞线伸长量校核。

　　b.为了防止梁体发生早期裂缝，在混凝土强度达到100%时方能进行张拉。

　　c.在进行第一跨梁张拉时需要对管道摩损失及锚圈口摩阻损失实际测定，根据实测结果对张拉控制应力做适当调整，确保有效应力实际测定，根据实测结果对张拉应力做适当调整，确保有效应力值。

　　d.张拉同束钢绞线应由两端对称同步进行，且按投计图纸规定的编号及张拉顺序张拉。

　　e.预应力张拉程序为：0→0.15σcon→0.3σcon→张拉控制应力σcon （含锚口摩阻损失）持荷5min锚固。张拉采用应力控制为主，以预应力钢绞线的伸长值作为检验，实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在±6%的范围内。采用推算的方法控制，以0.15σcon→0.3σcon作为初张应力 。

　　f.张拉操作工艺

　　先按每束根数与相应的锚具配套，带好夹片，将钢绞线从千斤顶中心穿过。张拉时当钢绞线的初始应力达到时停止供油，检查夹片情况完好后，划线做标记。

　　上述工作完成后，即向千斤顶油缸充油并对钢绞线进行张拉。

　　当油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路，并保持2min，测量钢绞线伸长值加以校核。在保持2min以后，若油压稍有下降，须补油到设计吨位的油压值，千斤顶回油，夹片自动锁定则该束张拉结束，及时做好记录。每个断面绞线断丝或滑丝之和控制在每束一丝，且每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%，钢绞线回缩量不得大于3mm，若发现回缩过大，可使用小吨位千斤顶补拉。

　　预制箱梁体张拉完毕后观测跨中1d、3d、7d、14d、30d、60d的上供值并作好记录，绘出其变化曲线并注意与理论计算值比较。若正负差异超过20%，则应暂停试，待查明原因并采取有效措施，并征得监理工程师同意后，方可继续施工。

　　7、预应力孔道灌浆及封锚

　　钢束张拉完毕后，待应力平稳时及时灌浆，水泥浆标号为M40.灌浆要求采用真空灌浆工艺。要求每一个孔道一次压浆完成，不得中断。水泥浆抗压强度大于40MPa（用150mm立方体试件、具有95%保证率的抗压强度标准值），严格控制水泥浆的泌水率、不受压缩的膨胀率和流动性，水灰比控制在0.35～0.45之间，严禁掺入氯盐。通过试验，水泥浆中可掺入不锈蚀预应力钢材的膨胀剂，掺入膨胀剂后，水泥浆不受约束的自由膨胀应小于10%。

　　管道内压浆应在钢绞线预加应力完毕后立即进行，压浆前应清除管道内杂物及积水。

　　每肋板中应先压下边孔道后再压上边孔道，每个肋板的孔道应在同一批内完成，防止窜浆。

　　8、预制箱梁体存放

　　当水泥浆强度达到40Mpa时，箱梁体方可吊装。主梁体应按吊装顺序编号存放，主梁存放就在梁体底支点采用垫木，主梁体存放不宜超过两层，层与层之间也应设垫木；箱梁体在预制场地采用龙门吊出运到存放场地。

　　9、预制箱梁安装

　　同跨安装时由中见向两侧对称安装，禁止由一侧向另一侧进行。箱梁运输及安装整过程交由专业施工队伍完成。

　　架梁采用架桥机进行，箱梁从预制场地通过100t龙门吊运输至桥头位置，由提梁门吊将梁提运于桥面的运梁小平车上，运梁小平车将梁运至架桥机位。

　　运梁小平车将梁运至架桥机后跨内后，将两副架移到梁吊点处，安装吊具进行起吊，吊离运梁小平车面20～30cm时宜暂停检查，对各受力部位进行观察确认没有问题时才能继续起吊。梁在起落过程中应保持横向倾斜不超过2%、两端纵向高差应不大于30cm.两副架同步起吊后，宜先整机横移到待安装梁位轴线，再纵向吞梁到前跨位置。梁落至盖梁顶约20cm时，保持梁的稳定，微横移到待安装的准确位置。宜先落稳一端再落另一端，同时注意支座偏差，梁倾斜度，支座密贴。就位后应临时支撑，将梁横隔板上的钢筋与已安装梁横隔板上的钢筋焊接。这样依次安装下一片梁，整跨梁全部安装后，可将架桥机纵向飘架，进行下一孔的架设，如此循环直到完成。

　　架桥机在使用前，应根据工程的特点和尺寸（如桥跨度、梁重量等）验算其强度与刚度，对主桁架接点、支腿滚轮及轨道等薄弱环节采取加强措施。在台风季节使用架桥机应验算其空载横向抗倾覆稳定性，在六级以上大风时停止架梁。架桥机在跨墩纵向飘架时应全过程观测主桁架前端的下挠度，架桥机吞梁时也应全过程观测主桁架各跨中的挠度，若超过计算值应立即停止，检查原因，采取加固主桁架各接点等措施后，才能继续飘架或吞梁。

　　架桥机对桥面的压力验算：由于架桥机有三个支腿，在吊梁移运（吞梁）过程中，最不利工况是梁位于架桥机主桁架中间，此时中支腿承受的压力最大。可按一次超静定梁计算中支腿的压力，其应不大于桥面最大设计荷载。同时在架桥机飘架和吊运梁之前，应将前一跨所有梁的横隔板钢筋焊接，以增加桥面的整体性，防止已吊装的T型梁倾倒。

　　提梁高低架的抗倾覆验算：当高低架将梁提到桥面标高后，将把梁以加速度a=0.1m/ s向桥上移动，此时梁有惯性力T=Ga/g（G为梁重量）。由于高低架自重相对于梁重量较小，可忽略高低架自重，则高低架对低端点的抗倾覆安全系数为K=gl/ah.K应大于1.5才能确保安全。

　　由于对于架桥机的选定的细节问题还有待于进一步落实，各项验算要求在箱梁架设的施工方案中进行，并作为附件连同施工方案一起报验，并要求有详细的安全保证措施。

　　参考文献

　　1.董俊锋.预应力箱梁预制与施工质量控制研究[J].科技资讯.2011（36）

　　2.陈杰显.预应力技术在桥梁施工中的应用分析[J].中华民居（下旬刊）.2014（02）