公路桥后张法预应力混凝土箱梁施工

2012-04-10宋维侠陈文华中国水利水电第十一工程局有限公司

河南水利与南水北调 2012年22期

□宋维侠 □陈文华（中国水利水电第十一工程局有限公司）

1.工程概况

焦作2段第4标段位于河南省焦作市南水北调中线一期工程总干渠设计桩号IV55+900～IV61+500，共有公路桥梁4座，分别为煤矿学校、冯营工人新村、云台大道、孟村东公路桥。

1.1 煤矿学校公路桥

公路-Ⅱ级桥梁，全长95 m,简支结构，与总干渠夹角为45°。中跨采用跨径35 m预应力箱梁，梁高1.8 m，梁底宽1.0 m，中梁顶宽2.4 m、边梁顶宽2.85 m。边跨采用跨径30 m预应力箱梁，梁高1.6 m，梁底宽1.0 m，中梁顶宽2.4 m、边梁顶宽2.85 m。

1.2 冯营工人新村公路桥

公路-Ⅱ级桥梁，全长75 m,先简支后连续结构，与总干渠夹角为69°。边、中跨采用跨径25 m预应力箱梁，梁高1.4 m，梁底宽1.0 m，中梁顶宽2.4 m、边梁顶宽2.85 m。

1.3 云台大道公路桥

公路-Ⅰ级桥梁，全长120 m,先简支后连续结构，与总干渠夹角为45°。边、中跨采用跨径40 m预应力箱梁，梁高2.0 m，梁底宽1.0 m，中梁顶宽2.4 m、边梁顶宽2.85 m。

1.4 孟村东公路桥

公路-Ⅱ级桥梁，全长200 m,先简支后连续结构，与总干渠夹角为45°。边、中跨采用跨径40 m预应力箱梁，梁高2.0 m，梁底宽1.0 m，中梁顶宽2.4 m、边梁顶宽2.85 m。

2.箱梁模板制作安装

2.1 箱梁地（底）模台座

根据施工总体规划，选择合适的场地，合理布置地模台座，使箱梁混凝土运输、浇筑、吊装方便。预制场地要平整夯实，场地周边和台座四周修好排水设施，以利于雨天迅速排除积水，防止雨水浸泡，导致台座局部下沉。根据场地条件，先浇筑C10混凝土垫层，以增加台座受力面积。台座材料采用C25混凝土浇筑，表面压光；亦可采用MU10粘土砖砌筑，表层用1∶2水泥砂浆罩面、压光。无论采用何种材料，均要保证台面平整，边角整齐。为防止梁体张拉时中间起拱，台座两端局部受压，在梁端两侧1.0～1.5 m的台座范围内加厚混凝土垫层厚度。

台座厚度约20 cm左右，应核对外模对拉螺杆位置后，在台座预埋φ50 mmPVC管，间距80 cm左右。台座宽度应根据梁底宽度确定，核对设计图纸，看梁底外部是否有圆弧角，由圆弧角半径确定地模宽度。根据设计或规范要求在台座两端预留吊装穿钢索孔位置。

台座表面铺地板革做脱模层，但要防止焊接、绑扎钢筋时刺破地板革，如采用石蜡做脱模层时，要使石腊涂刷均匀。为了保证梁底外观，最好的做法是铺2 cm厚钢板，这样既能保证梁底平整，又能保证边角顺直。

梁底预埋钢板部位底部要做柔性垫层，防止张拉时，基底反力压碎梁端底部。

2.2 箱梁外模

箱梁模板由专业模板制造厂家制作，向生产厂家认真进行图纸交底，主要有桥渠夹角的方向，边模预留滴水槽位置，边齿槽与钢筋间距相适应，箱梁顶板结构找坡的坡度、方向，中隔梁的位置、方向，负弯矩张拉槽位置，腹板端部、底部渐变线的位置等。模板制造厂家出具模板详图和拼装图后，专业技术员结合箱梁结构图、钢筋图、钢束图对模板图进行认真审核后，方可进行加工制造。

结合箱梁断面特点，和制造厂家提前沟通，将边梁模板经过改装，增加小附件，用于预制中梁。亦可在模板梁高方向进行改装，先预制高度大的梁，再预制高度小的梁，有利于减少模板加工数量，增加模板周转次数，节约工程成本。

模板出厂前，要求厂家进行试拼装，并检查模板表面是否平整、有无凹凸变形、拼缝是否严密、规格、型号等尺寸是否符合要求，发现问题，及时处理。

箱梁外模应有足够的强度、刚度和稳定性，钢板厚度≥4 mm,模板底部应焊接通长缝槽，以利于安装对拉螺栓。

每隔1.5 m左右，在箱梁外模的中部，焊接一个安装附着式变频振捣器的振动板。

模板安装前，先要在地模上弹出箱梁纵横向中心线，梁端边线。由中心线向两边进行拼装，保证第一块模板位置准确，垂直度符合要求，与梁底地模的相对位置对准，用顶压杆调整好侧模垂直度，用带丝杠的底座调整好安装高程，然后临时固定，依次安装并彼此连接牢固。当两侧的钢模板安装拉通线调整完成后，相对应侧模底部、顶部再进行拉杆连接牢固。模板与模板接缝，模板与地模接缝处可粘贴双面胶带或海绵条，保证模板接缝密贴且不漏浆。

2.3 箱梁内模、端头模板

内模制作时，要考虑拆除方便，分块位置适当且容易加固。梁高1.8 m以上的内模断面可分成9块，1.8 m以下的内模断面可分成7块，模板标准节长度为1.5 m。有角度的部位最好加工成圆弧角。

内模每隔0.3 m在腹板、顶部采用槽钢、钩头螺栓进行加固。浇筑过程中在腹板中部采用方木横向撑牢。底部预留槽宜>0.3 m，横向支撑间隔0.6 m,以便于振捣。

宜在内模底部放置足够数量的支撑马凳钢筋，确保箱梁底板尺寸符合要求。待箱梁顶板钢筋绑扎完毕后，每隔2 m左右在箱梁内模顶部设置钢筋马凳，采用14号工字钢（槽钢），在外模上焊接吊钩。用花篮螺栓加固，防止内模上浮。

制作的端头模板形状、角度应符合箱梁张拉端锚垫板安装的位置要求。端头模板可分块制作，采用螺栓连接，便于拆卸。在端头模板波纹管穿过位置开孔，采用螺栓将锚垫板安装在端头模板上，校正了端头模板的位置，也就校正了锚垫板安装的角度。

3.箱梁钢筋制作安装及波纹管、梁底预埋钢板安装

在钢筋加工场地制作平台上，按照腹板斜度要求，将底板箍筋与腹板箍筋焊接成骨架。同时，在预制台座一侧焊接支撑腹板钢筋固架，采用V形钢筋按腹板箍筋间距要求，点焊在骨架上，这样有利于腹板、底板钢筋安装。当钢筋过密影响到混凝土浇筑质量时，应及时与设计人员协商解决。底板主筋的连接采用焊接接头或机械连接接头，设置在内力较小处，并应错开布置。箍筋的末端应做弯钩，弯钩的形状应符合设计规定，弯钩平直部分的长度，一般结构应不小于箍筋直径的5倍，有抗震要求的结构，应不小于箍筋直径的10倍。注意使螺旋筋的平面端紧锚垫板，锚下钢筋严格按照设计图纸的要求布设，必要时，根据钢筋间隙要求，增加锚下钢筋的布设。防止局部素混凝土太厚，张拉时，将锚垫板处混凝土压溃。波纹管严格按照设计图纸要求的坐标进行布设，定位钢筋固定位置准确、牢固，使其能牢固地置于模板内的设计位置，且在混凝土浇筑期间不产生位移。管道与普通钢筋重叠时，应移动普通钢筋，不得改变管道的设计坐标位置。固定波纹管用的定位钢筋的间距，不宜>0.8 m，位于曲线上的管道不宜>0.5 m。定位后的管道应平顺，其端部的中心线应与锚垫板相垂直，过程中防止电焊灼伤，以免漏浆。

波纹管接头处的连接管宜采用大一级直径的同类管道，其长度宜为被连接管道内径的5～7倍。连接时不应使接头处产生角度变化及在混凝土浇筑期间发生管道的转动或移位，接头处用宽胶带缠裹紧密防止水泥浆的渗入。为了增加成孔可靠度，可使用比波纹管小一级直径的PVC管穿入波纹管内，在浇筑过程中安排专门人员每隔一段时间适当移动，待箱梁浇筑完毕，混凝土初凝后，及时拔除PVC管。管道安装完毕后，其端口应采取可靠措施（如楔入软木塞、布条）临时封堵，防止水或其它杂物进入。

4.箱梁混凝土施工

4.1 C50F200混凝土配合比

由于预应力箱梁混凝土具有强度等级高且有抗冻性能要求，混凝土配合比按照高性能混凝土要求设计，配合比水胶比不超过0.32,坍落度12～14 cm,总碱含量满足相关规范规定。

对于C50混凝土应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净且粒径<5 mm的河砂。粉煤灰使用Ⅰ级粉煤灰，掺量不宜>15%。水泥选用质量稳定的生产厂家。加工成碎石的岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比应≥1.5，工程中可采用压碎指标进行质量控制。

混凝土配合比设计由公司中心实验室提出后，尚应进行>6次的重复试验进行验证，其平均值应不低于配制强度后方可使用。配合比设计及现场施工均应保留60 d、90 d混凝土试件，发现问题以便查询。现场控制好各类原材料质量，及时做好各类原材料试验检测工作，确保现场使用原材料与设计配合比采用原材料的一致性。

4.2 混凝土拌制

混凝土拌制前，按照要求测定砂、小石含水量，将试验配合比换算成施工配合比，经审核合格后，方可进行备料拌制。

混凝土拌和站配料采用自动计量装置，各种衡器的精度应符合要求，计量应准确，计量器具应由法定检测机构每半年标定一次。拌制混凝土所用的各项材料应按质量投料，配料数量的允许质量偏差应符合要求。跟普通混凝土相比，适当延长C50混凝土的搅拌时间，最少延时≥30 s。

混凝土拌和物出机后，首先应检查其均匀性，要求搅拌均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。然后检测其坍落度和含气量，符合要求后，方可出站。

4.3 混凝土运输

根据箱梁预制场与拌和站的运输距离、混凝土凝结时间、浇筑速度安排混凝土搅拌运输车数量，使浇筑工作不间断且混凝土运到浇筑地点时仍能保持其均匀性和规定的坍落度。混凝土搅拌运输车途中应以2～4 r/min的慢速进行搅动，卸料前应以常速再次搅拌，浇筑前再次测定坍落度。

混凝土运至浇筑地点后发生离析、泌水或坍落度不符合要求时，应进行二次搅拌。二次搅拌时不宜任意加水，确有必要时，可同时加水、相应的胶凝材料和外加剂并保持原水胶比不变。

4.4 混凝土浇筑

浇筑混凝土前应进行以下准备工作：混凝土振捣棒（Φ30、50）变频振捣器，备用电源准备、调试完毕,吊车、料斗已就位,组织专业技术人员对作业班组长、工人进行技术交底，讲述施工过程中振捣应注意事项、合理的浇筑顺序等。

混凝土应采用连续整体浇筑，浇筑时采用水平和斜面分层相结合的方法。水平分层厚度≤30 cm，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。浇筑的总体原则为：从一端向另一端推进，先底板及腹板根部、再腹板、最后顶板和翼板，浇筑到距箱梁另一端5～6 m位置时，再反过来从端头向中间浇筑。具体浇筑方法如下：

从箱梁一端开始，通过两侧腹板对称灌注底板混凝土，首先采用插入式振动棒进行振捣。通过芯模底部模板开口判定混凝土是否灌满底板，同时芯模底部也采用插入式振动棒进行振捣密实，然后用准备好的模板对底板进行封口，再开启腹板处附着式振捣器振捣，最后安排工区技术人员用敲击方法检查底部混凝土是否浇筑密实。对箱梁隔梁、锚垫板螺旋筋等钢筋密集区域，要采用Φ30振捣棒加强振捣，同时加强敲击检查。

当底板浇筑一定长度后，再斜面分层浇筑腹板混凝土。两侧腹板浇筑速度应保持同步，以防止两边混凝土面高低悬殊，而造成内模偏移。由于埋设管道较多，用插入式振捣棒振捣时应倍加注意，振捣完毕后再开启附着式振捣器，做到既不损坏管道，又要保证振捣质量。在腹板混凝土浇筑过程中，也应派专人用小锤敲击内外模板，通过声音判断腹板内混凝土是否密实。

当两腹板槽灌平后，开始浇筑顶板混凝土，浇筑从一端向另一端方向连续浇筑。顶板混凝土用平板振捣器或插入式振动棒振捣，采用铝合金靠尺刮平，人工收浆粗抹面。待混凝土初凝前，再进行二次抹面，以防表面产生干缩裂纹。

4.5 混凝土养护

混凝土浇筑完成后，应在其收浆后尽快予以覆盖并洒水保湿养护。炎热天气浇筑，应加强初始保湿养护，覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面，混凝土面有模板覆盖时，应在养护期间使模板保持湿润。冬天气温低于5℃时，应采取保温养护措施，不得向混凝土表面洒水。

混凝土的洒水保湿养护时间应不少于7 d,最好不要采用喷洒养护剂对混凝土养护，如须采用，所使用的养护剂应不会对混凝土产生不利影响，且应通过试验验证其养护效果。

用于判断现场预应力混凝土结构或构件强度的混凝土试件，应置于现场与结构同环境、同条件养护。

5.箱梁预应力钢绞线张拉、灌浆

5.1 箱梁预应力钢绞线张拉

预应力钢绞线采用穿心式千斤顶张拉，其额定张拉力为所需张拉力的1.5倍。与千斤顶配套使用的压力表选用防振型产品，其最大读数应为张拉力的1.5～2倍，标定精度应不低于1.0级。张拉用的千斤顶与压力表应配套标定，配套使用。

张拉前，编制施工作业指导书，向操作人员进行技术交底，使其掌握预应力施工的知识和技能。箱梁混凝土的强度应满足设计要求。每榀箱梁开始张拉时，认真检查油表和千斤顶规格、型号是否相对应。按规定对钢绞线进行梳理编束，不要使钢束长短不一或发生交叉，在孔道内互相扭结、缠绕。

当箱梁端头角度较大，不好安装千斤项时，要注意锚垫板后抄垫物件不要太多，否则会直接影响到钢绞线的伸长量。图纸计算伸长值因弹性模量与实际钢绞线弹性模量不太相符，应随机抽取试样进行弹模试验以取得实际弹模值。张拉千斤顶与锚具、限位板与工作锚要同心。预应力钢绞线在张拉控制应力达到稳定后方可锚固，对夹片式锚具、锚固后夹片顶面应平齐。锚固完毕并经检验合格后方可切割端头多余的预应力筋，切割时应采用砂轮锯。切割后预应力筋的外露长度≥30 mm，且≥1.5倍预应力筋直径。