预应力钢筋混凝土箱梁施工与质量控制

2010-07-19张培峰张春霞张建军

山东水利 2010年5期

张培峰，张春霞，张建军

(1.菏泽市水利局，山东菏泽 274000；2.菏泽市东鱼河流域工程管理处，山东菏泽 274000)

1 工程概况

菏泽市赵王河八一路桥，设计标准为城市B级。该桥位于菏泽市区赵王河滨水景观带上，为突显景观效果，采用等截面连续梁加悬索桥装饰的结构形式。桥梁总长94.16m，桥孔布置为16+3×20+16m，下部结构采用轻型桥台，实体式桥墩，钢筋混凝土孔桩基础，上部结构采用预应力钢筋混凝土连续箱梁，全桥共一联。箱梁为单箱八室断面，顶面宽32.6 m，箱底宽26.8m，高1.5m。箱梁顶板横坡与桥面横坡一致，底板水平，在墩顶设1.2m宽横隔梁。箱梁顶板厚220mm，底板厚200 mm，腹板宽580mm。箱梁采用C50混凝土，共1834m3，需钢筋600t，该工程工期6个月。在此，仅就该桥预应力钢筋混凝土箱梁的施工与质量控制作一总结，供类似桥梁施工参考。

2 施工方案

该桥桩柱高于设计河底1.2m，浇桩时已回填2m高土方作施工平台，底板支撑选用筑土胎方案，在浇桩施工平台上浇筑混凝土作为底模，箱梁内模选用木模。混凝土浇筑采用泵送混凝土一次连续浇筑成型的施工方法。预应力张拉采用后张法。

3 土胎填筑

设计要求，箱梁混凝土浇筑采用满堂脚手支撑，为减少施工过程中的沉降量，支架基础浇混凝土底梁加固，施工前以箱梁重量的80%对支架进行预压，以消除支架的非弹性变形，预压时间应大于7d，且最后3d的累计沉降量小于3mm。考虑到浇筑灌注桩基础时土方已填筑到桩顶以上1m左右，并已压实，继续向上填筑形成箱梁浇筑的土胎，可以节省浇筑支架底梁和支架预压的费用和时间，还可扩大上下游的填筑宽度，作为施工道路，方便施工，经设计方同意改用土胎填筑方案。土胎分层填土分层压实，压实度0.9，上铺30cm厚2∶8灰土硬化层，浇筑10cm厚混凝土作为箱梁底模。经检测，最后3d的累计沉降量为2mm，满足设计要求。

4 混凝土底模浇筑

箱梁横断面中间部分为矩形，两侧为三角形，侧面高245mm，外露面主要为箱梁底面。底模浇筑对箱梁高程控制及外观质量有着重要作用，严格控制高程，挂线浇筑，仔细抹平压光，并喷蜡作为脱模剂。

5 箱梁混凝土浇筑

箱梁浇筑一次成形，要求不出冷缝，浇筑强度大，配筋多，箱壁薄，易出现浇筑不实问题。施工方案采用泵送混凝土，要求和易性、泵送性好，因此要求通过试验认真选定混凝土配合比，配备足够数量的拌和和输送设备，严格浇筑顺序，加强振捣，确保混凝土强度符合设计要求，外表光洁，内部密实。

5.1 混凝土配合比选择

混凝土配合比委托山东省水科院进行配合比试验，选定配合比为：水∶水泥加粉煤灰∶砂∶石子∶NC-F2(高效减水剂)=0.346∶1∶1.26∶1.92∶0.025。细骨料为中砂，粗骨料石子粒径10～30mm，粉煤灰掺量为水泥的25%。每立方米混凝土材料用量为：水 180kg，水泥416kg，粉煤灰 104kg，砂 670kg，石子 1000kg,NC-F2 13kg。混凝土塌落度180mm。

5.2 混凝土拌和设备配置

根据施工方法、工程量、施工进度要求配置机械设备。先确定设备日工作量；再根据设备生产能力确定机械设备台数。根据计算，配备两套电子计量全自动混凝土搅拌输送系统，包括JS-750型拌合机、PLDL200配料机和LSY160-4-5输送器、BHF60输送泵。

5.3 箱梁混凝土浇筑

混凝土浇筑前先进行模板、钢筋、预应力筋孔道检查，清理仓面，合格后方准浇筑。浇筑采用一次成型连续浇筑的施工方法，浇筑顺序从跨中向两端，最后浇筑墩顶两侧3m左右范围内梁段及横隔梁，以防止在浇筑过程中墩顶位置出现竖向裂缝。混凝土振捣采用混凝土与振动模板相结合的方式，仔细振捣，确保混凝土密实。箱梁顶面用平板振捣器振实拉平，在混凝土初凝前横向拉毛，以利与铺装层的结合。

6 箱梁预应力施工

6.1 预应力筋制作与安装

1）预应力钢绞线材质与保管。预应力钢绞线材质应符合GB/T5224-2003《预应力混凝土用钢铰线》质量要求。每批进场时，要仔细检查出厂合格证、质量说明书，并进行抽检，做强度、弹性模量、截面积、延伸量和硬度等性能试验，不合格产品不准使用。钢绞线进场后宜存放在室内，架空堆放，如放在室外应予以覆盖，防止锈蚀。

2）钢绞线制作。钢绞线切断采用圆盘锯切割，不得采用电弧切割，且使钢绞线的切割面为一平面，以便于张拉时检查断丝。预应力筋下料长度应考虑结构的孔道长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、冷拉伸长量、弹性回缩量、张拉伸长值和外露长度等因素计算。

3）预应力管道安装。预应力管道采用镀锌双波绞管，钢带厚度不得小于0.3mm；管道安装位置要准确牢固，沿长度方向每80～100cm设一“∪”字形定位钢筋，并点焊在主筋上，钢束曲线部分加密至50cm间距，在曲线最高点设排气管；管道与管道的连接及管道与喇叭管的连接应平顺，并用胶布缠牢，确保密封良好，防止水泥浆进入；在施工缝处预应力管道连接时，不允许被接管外露，只允许接管外露。

4）预应力筋安装。将每根钢束的全部钢铰线编束理顺后整体穿入管道中，不得有缠绞、扭麻花现象，表面不应有损伤；穿束前应检查孔道，孔道内应畅通、无积水和其他杂物，锚垫板应位置准确；钢束安装在管道内以后，管道端部应密封，以防止湿气进入。

6.2 预应力张拉

预应力张拉采用后张法，两端双向张拉，张拉力和延伸量双控，混凝土强度≥混凝土设计强度80%时，方可进行预应力张拉。

1）预应力锚具和张拉设备。张拉设备选用YCW150、YCW250B千斤顶及配套高压电动油泵、锚具与张拉设备配套使用。张拉设备进场应按规范要求检验，锚具、夹具和连接器应检查出厂合格证、质量证明书、锚固性能类别、型号、规格，还应验收外观质量、硬度，并作静载锚固性能试验。张拉设备应按张拉布置详图规定位置准确安装，与预应力筋的重心误差不超过6mm，且每个横断面保持侧向对称。

2）钢束张拉力计算

式中：Py为预应力束张拉力,kN；δk为预应力筋控制应力,MPa；Ay为钢绞线截面面积,mm2；N为钢束钢铰线根数。

理论张拉伸长值计算：

式中：ΔL为张拉伸长值,mm；Py为预应力筋张拉力,N；L为预应力筋的长度,m;Ag为预应力钢绞线截面面积，mm2;Eg为预应力筋的弹性模量 1.95×105,MPa；K为孔道偏差对磨擦的影响系数；μ为预应力筋与孔道的磨擦系数；θ为孔道曲线部分切线的夹角，rad；理论伸长值分段计算，各段相加即为该条钢束的理论伸长值。

3）张拉顺序：箱梁腹板钢束张拉→底板钢束张拉→顶板钢束张拉。

张拉程序：0→初应力→δk(控制应力)→持荷 2min锚固。

4）张拉操作。两台千斤顶由一人统一指挥，每台千斤顶配备操作、检尺、记录3人，达到每级应力都要测一次伸长值。a.锚具安装：锚环内涂黄油，将清洗过的夹片按顺序依次嵌入，用手锤轻轻敲击，使其夹紧预应力钢绞线，夹片外露要整齐一致，标下夹片尾部钢绞线的初始位置标记，然后嵌入限位板。b.千斤顶安装：将千斤顶套入钢绞线内，使其端部顶紧限位板。c.施加张拉力：开动高压油泵，使千斤顶活塞伸出，开始张拉钢绞线，油表读数达到初应力10%δk时，记录千斤顶油塞伸长读数和油表读数，继续张拉至20%δk时，记录千斤顶伸长读数，两者读数之差作为钢绞线初应力的推算值 ΔL1。继续张拉至 δk，记录活塞伸长值读数，与 10%δk活塞伸长值之差即为实际伸长值 ΔL2，ΔL1+ΔL2即为钢绞线的实际伸长量。实际伸长量与理论值比较，差值在±6%以内为合格，持荷2min锚固(千斤顶输出力与油表读数关系根据厂家提供的回归方程计算)。如果超过±6%，应分析原因，采取调整措施。预应力张拉钢绞线束断丝滑丝数不得多于1根，且每断面不得超过钢丝总数的1%。

6.3 孔道压浆

压浆须在张拉后24h内进行。压浆标号不得低于结构自身混凝土标号，水灰比不大于0.4，不允许掺氯盐，可掺减水剂，为减少收缩，可掺入0.0001倍水泥量的铝粉或0.02倍水泥用量的膨胀剂，管道压浆必须密实。压浆前用压力水冲洗湿润孔道，并用空压机吹除孔内积水及杂物。按从下至上的顺序，用活塞或灰浆泵压浆。当孔道另一端与排气排水孔有水泥原浆溢出后用木塞压紧，再继续打压，最大压力控制在0.7MPa左右，稳压不小于 0.5MPa。压浆温度控制在 5～35C°，低于 5C°要采取防冻保温措施。