预应力混凝土现浇箱梁施工工艺及控制

2011-03-02李增刚

黑龙江交通科技 2011年1期

李增刚

(河北省秦皇岛路桥建设开发有限公司)

1 引言

随着我国高速公路的快速发展，作为路线交叉的主要方式，互通立交逐渐增多，一般匝道桥的上部结构多为现浇箱梁。张石高速公路三期(张北至三号地冀蒙界段)全长58.9 km，其中L8合同段张北互通A匝道跨桥中心桩号为AK0+579.79，上部结构为预应力混凝土现浇连续箱梁，桥跨组成为18m+24m+24m+18m，梁宽15.5m，高1.4m，混凝土设计标号C50。

2 施工工艺及流程

2.1 基础处理及支设底模

该工程采用满堂支架法，支架施工前，必须处理支架基础，基础先整平、压实，顶面铺筑30～50cm砂砾土(或灰土)，经整平碾压，压实度应达到85%以上，表面做双面横坡以防止积水，两侧挖排水沟，将水引致50m以外。

本项工程底板支架采用0.9m×0.9m模数碗扣式钢管支架，翼板支架采用0.9m×1.2m的模数，横杆的间距为1.2m。支架上托用15 cm×15 cm方木支垫，采用小方木密排支撑底模，为增强支架的整体稳定性，在纵横方向设置斜拉杆件。底模均采用1.2m×1.5m钢模板拼装组成，板间黏结双面胶密封海棉条，以防止漏浆。底模的标高、位置严格控制，按设计要求本工程不设预拱度，但必须考虑竖曲线的影响。

2.2 加载预压

为保证现浇箱梁在混凝土浇筑后，不产生超过允许的沉降量，本工程必须进行加载均匀预压，加载物采用沙袋(也可以采用水箱)，加载重量为箱梁自重的100%，待沉降稳定后，在持续3～5 d，以消除地基和支架的非弹性变形。

2.3 支立侧模、绑扎底板腹板钢筋

卸载后，即开始支立侧模及翼板模板，侧模及翼板模板采用1.2m×2.4m竹胶板，直接与木方加固成型。底板腹板钢筋在钢筋加工场内分段制作，钢筋骨架的加工在平台上进行，采用电弧焊、对焊配合施工，成型后运至施工现场，按设计进行绑扎定位。

2.4 波纹管安装、钢绞线穿束

本项工程预应力管道采用镀锌钢波纹管，安装时严格按照规定位置定位，并保持管道畅通。所有管道沿长度方向每50～100cm设一井字形定位钢筋，并点焊在主筋上。

预应力钢绞线采用《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2003)标准生产的高强度低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，公称截面积139mm2，强度标准值 fpk=1 860MP，弹性模量EP=1.95×105MP。钢绞线下料前，注意不使钢绞线产生有害变形，有害变形的部位必须除掉。

钢绞线的长度按下式确定：L=L0+2(L1+L2+L3+L4)式中：L为钢绞线下料长度;L0为孔道净长;L1为工作锚长度;L2为千斤顶长度;L3为工具锚长度;L4为张拉端外露长度，取40～50cm。

钢绞线采用人工穿束，穿束前，根据设计要求编制编号，钢绞线要顺直，根与根之间不得交叉相扭，钢绞线通过波纹管后，在两端刻痕的方法统一编号。

2.5 安装内模;浇筑底板、腹板混凝土、养护

内模采用1.8 cm厚木板拼装、6m×8 cm木方加固，在模板加工场内组装完成，注意形状按图纸制作。为了保证钢筋保护层，内模可以适当缩尺2～3 cm。

箱梁混凝土分2次浇筑完成，第1次浇筑底板、腹板。在料场内设置产量为60m3/h的水泥混凝土强制式拌和站，配备2台混凝土输送泵车和4台混凝土运输车。混凝土严格按施工配合比(泵送)拌合，水泥采用唐山冀东Po52.5水泥，塌落度控制在15～17 cm。

为了防止内模上浮，混凝土施工中先浇筑底板后浇筑模板，底板浇筑完成后略停留一段时间，腹板浇筑时严格控制板浇筑速度。在浇筑混凝土的过程中，要专人专区进行振捣，严防漏振，避免振捣棒直接振破波纹管。混凝土采用大块土工布覆盖养护，专人定时洒水，保持水泥混凝土表面湿润。

2.6 绑扎顶板、翼板钢筋;浇筑混凝土、养护

根据同条件试块，当第一次浇筑混凝土强度达到80%以上时，绑扎顶板翼板钢筋，注意钢筋尺寸严格按图纸施工，必须保证钢筋保护层。按同样配合比浇筑顶板翼板混凝土，进行覆盖养生。

2.7 预应力钢绞线张拉及孔道压浆工艺

(1)预应力张拉

当混凝土强度达到设计强度的90%以上，且混凝土龄期不少于7 d时，才能进行预应力张拉。在张拉作业之前对千斤顶、油压表及油泵进行标定，并绘制标定曲线，张拉时，按标定曲线配套使用。并检查锚具及预应力钢束安装是否正确。

张拉前安装工作锚，然后用铁管在夹片后套在钢绞线上将夹片轻轻地打入锚环，要使夹片均匀，完毕后安装限位板、千斤顶及工具锚，安装工具锚夹片时同样用铁管将夹片均匀打入工具锚内。张拉时两端必须同时对称进行，在进行以上作业时，千斤顶悬挂在铁架上，调整锚圈、垫板及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者之间轴线相吻合。

主梁钢束张拉步骤为：0→10%σcon(持荷3min)→103%σcon(持荷5min)→σcon→锚固。梁的两侧同时张拉，实施张拉时先进行预张拉(张拉至10%σcon)，静立3min，使钢绞线受力调整均匀，然后用钢尺量测出此时活塞伸出量，接着两端对称张拉至控制应力的103%，持荷5min，量测活塞相应的伸出量，卸荷至0，量测活塞相应的伸出量。理论伸长值和实际伸长值差值应控制在5%的范围内。

张拉操作过程中，严禁千斤顶正后方站人，以防锚具夹片、钢绞线弹出伤人。

(2)孔道压浆

预应力张拉完毕后，在24 h内进行孔道压浆，压浆前用水清洗管道，清除灰尘和孔内杂质。压浆用的水泥浆标号不得小于C40，水灰比在0.4～0.5之间，水泥采用高标号硅酸盐水泥，并在水泥中掺适量的无腐蚀性膨胀剂。

水泥浆从配制到压入管内，控制在40min内，水泥浆要经过1.2mm的筛子后再进入料斗，防止大颗粒堵管。

压浆采用活塞式压浆泵，使其压力控制在0.5～0.7 MPa，孔道压浆至最大压力后，稳压3min;从一端向另一端压浆，压浆达到孔道另一端饱满和出浆，排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止，封闭梁侧终端出浆孔，待夹片和钢绞缝隙中泌出清水时，封闭进浆孔，至此，压浆工作完成。排气孔上事先安装好阀门，便于操作和保持孔道的密闭性。

2.8 拆除支架、模板

待压浆试块强度达到80%以上时，即可拆除支架。落架时从每跨的跨中开始向两端拆除支架、模板，卸架时要均匀、缓慢、对称拆除，不应使主梁发生局部受力的状态。

3 施工控制要点

支架立柱必须安装在有足够承载力的地基上，立柱底端应设垫木来分布和传递压力，并保证浇筑混凝土后不发生超过允许的沉降量。根据桥跨结构的特点对支架进行设计及验算，使其具有足够的刚度和强度，以满足结构受力、变形及线性要求，确保箱梁的浇筑质量。

钢绞线和普通钢筋进场后，必须按有关规定对其强度、外形尺寸、初始应力和物理及力学性能等进行严格试验。锚头应进行裂缝探伤检验;夹片应进行硬度检验;锚具应进行组合锚固性能试验;应逐个检查垫板喇叭管内有无毛刺，对有毛刺者不准使用。同时应就实测的弹性模量和截面积对计算引伸量做修正。

引伸量的修正公式为

式中：E'、A'为实测的钢绞线的弹性模量及截面积;E、A为计算采用的钢绞线的弹性模量及截面积。

式中：Δ为计算得到的引伸量值;Δ'为修正计算的引伸量值。

预应力采用引伸量与张拉力双控，锚下控制应力为0.72 fpk=1 339.2 MP，当伸长量超过±5%范围时，应暂停张拉，待原因查明并采取措施加以调整后，方可继续进行。

施工中若受力钢筋与构造钢筋发生干扰，允许对构造钢筋进行适当调整布置，但混凝土保护层应予以保证;凡因施工需要而断开的钢筋，当再次连接时，必须进行焊接并符合施工技术规范的有关规定。当钢筋与预应力管道发生干扰时，可适当移动普通钢筋以保证钢束管道位置准确;如锚下螺旋筋与分布钢筋发生干扰时，可适当移动分布钢筋;钢束锚固处的普通钢筋如影响预应力施工时，可以适当弯折，但待预应力施工完毕后及时复位。

现浇箱梁混凝土由于混凝土数量大，浇筑时间长，需要大量施工人员，需要多种机械配套联合作业，因此，浇筑混凝土前，一定做好各项组织工作，做到精细化管理，不允许出现差错，否则将会造成重大经济损失。