小孟村渡槽预制T型梁施工

□张玉波 □吕 磊（中国水利水电第十一工程局有限公司）

1.工程概况

位于南水北调中线内丘县境内小孟村河上的排洪渡槽，与总干渠交叉桩号126+936，斜交角67.5°。交叉断面以上流域面积20.1 km2，排洪渡槽的设计流量为193.52 m3/s，校核流量为223.83 m3/s。小孟村河为浅宽式河谷地貌，河底高程约87m，两岸地面高程约90 m。多数时节为无水状态，沿河谷有一条地方煤矿的运输公路，所以渡槽不仅承担着汛期或洪水来临时的排洪任务，还是跨总干渠的一条重要交通要道。渡槽主要由进口段、槽身段、出口段等部分组成，其中槽身段长69 m，为三跨预应力混凝土双槽矩形槽身，多纵梁结构，纵梁为预制预应力T型梁，每跨斜长23 m，单槽单跨7片梁，共计42片梁。预制T型梁单片梁高1.7 m，翼板总宽2 m，槽身典型断面见图1。

图1 槽身典型断面图

2.预制T梁施工规划

T梁预制施工是本工程的关键施工项目，预制场地就近布置在渡槽下游暂未开挖的渠道占地范围内。由于施工场地允许，为了节省大型起重设备，避免台座周转时因桥梁张拉、灌浆等工序等待时间过长而影响到施工进度，T梁预制采用现场一次性台座作为底模，场地规划时考虑梁体吊运过程中拖车及吊车通行要求，并结合施工进度配置了两套T梁模板。

3.模板设计及安拆施工

底模台座场地要求整平、压实，设置排水通道，确保场地排水通畅。台座布置合理，台座底模尺寸按照梁体底面尺寸设计，满足T梁施工要求，标准段采用砖砌，两端变截面采用C20混凝土浇筑，砌砖顶面统一浇筑5～7 cm厚的混凝土面层，并将表面压光整平。在砖砌体内预埋PVC管作为模板底部的对拉螺栓孔，埋设位置间距根据模板的分段设计进行设置，避免与模板支撑支腿冲突，一般为60～75 cm。在设计吊装位置对应的台座处设置砖砌空腔，空腔内填充粗砂，以便于吊装前拆除。

为确保T型梁预制施工质量，专门设计定做成套的全钢定型模板。模板设计在考虑自身强度、刚度的前提下，为了便于装、拆，减少拆装周转时间、提高工效，主要从模板的分段、横隔板、堵头、支撑体系、梳齿板等几个方面统筹考虑，使其结构设计合理，拼装简单、拆除容易。

3.1 模板组成部分

T梁模板采用定型钢模板，模板表面光洁、无变形，模板接缝严密不漏浆。整套T梁模板由侧模和端模组成，底模采用砖砌、混凝土抹面台座。T梁模板模板标准剖面见图2。

图2 T梁模板标准断面

侧模位于梁体的两侧，沿梁长度方向由若干个具有独立结构的单元节组成。其长度方向的单元节由紧贴于混凝土表面的面板、支承面板的水平肋和竖向肋、支架、斜撑等构件组拼成的一个整体。

端模位于梁体的两端头，安装时与侧模连接。后张法预应力混凝土T梁需制作两种端模，一是与梁体模板同时支立的端模，预制时使用；二是封端用端模，张拉和压浆之后封锚使用。

3.2 侧模分段

渡槽T梁单片长23 m，每片梁设计横隔板5道，相邻两横隔板中心间距5.44 m。从结构上来看，除了隔板外其他部位结构较为简单，隔板处为整个模板的最薄弱环节。单节模板长度视设计图的横隔板位置及间距而定，以≤3 m为原则。为了减少模板安装过程中的拼接时间及隔板预制体型位置的准确，将隔板异形处作为一个整体进行制作，两隔板间制作标准节模板，中梁侧模分块见图3。

图3 中梁侧模分块示意图

3.3 隔板

隔板厚度设计为30 cm厚，按照模板分段思路，隔板与两侧一定长度的标准模板制作成定型模板，这样势必为隔板位置的拆除造成了影响。为了便于拆模，对隔板的体型尺寸做了微小的改动，即将隔板厚度调整为内端比外端大2 cm，上端比下端大2 cm，这样断面改变为倒梯形形状，既有利于拆模，也便于混凝土边角的保护。

3.4 堵头

T梁预制时端部需预留张拉锚槽，锚槽模板需严格按照纵梁端部各细部尺寸进行设计，做成斜阶梯状，确保张拉用锚板与设计预应力孔道的垂直度，同时，锚孔尺寸也应准确定位。其作用是封堵端头，控制锚垫板预应力孔道的位置，锚端堵板示意图见图4。第二种堵板是在预应力张拉和管道压浆之后封锚时使用，其形状为矩形平面。

图4 锚端堵板示意图

3.5 梳齿板

梳齿板支立于预制梁翼板侧面，因为翼板预留筋需在二期混凝土（湿接缝）施工时与相邻预制梁焊接为整体，一期混凝土浇筑时翼板钢筋需外露一定长度，所以翼板侧模要根据钢筋的间距和保护层厚度要求制作成梳齿状，既能起到挡板的作用，又可以使钢筋在设计位置外露并加以固定，其梳齿板样式见图5。

图5 梳齿板示意图

3.6 模板的安装、拆除要点

3.6.1 模板安装

模板出厂前需严格自检各部位尺寸，并进行试拼装，以确保其满足梁体预制施工要求，检查无误后，按顺序编号。

在钢筋骨架安装完成并通过验收后，开始模板的安装，翼板部分等妨碍模板安装的钢筋需待模板安装完成后再进行安装、绑扎，两个工序要互相配合。

模板安装前涂刷脱模剂，按照出厂编号拼装，安装时与台座各部位尺寸对应，确保安装位置准确，拼装完成后检查各部位尺寸，并采取可行的加固措施，如有缝隙，应及时用止浆条或木片堵塞，防止漏浆。模板安装完成并通过验收合格后，方可进入下道工序施工。封端模板安装位置要准确，严格控制端面的垂直度。

3.6.2 模板拆除

预制梁模板的拆除时间按照规范要求执行，过早或过晚拆模均对混凝土的保护或模板拆除作业造成影响。

模板拆除顺序：梳齿板→纵梁端模→隔板堵头→侧模标准节→侧模异形节。

拆模操作程序：去掉模板支架的底撑设施，拆除顶部和底部台座预埋的对拉杆及待拆模板与相邻模板的连接螺栓，注意保护成品梁体，防止碰撞梁体导致缺棱掉角。

4.预制梁施工

4.1 钢筋架立

钢筋在预制厂内统一加工，在台座上绑扎成型，为增加钢筋骨架整体性，绑扎要求牢固，并增加点焊数量。钢筋保护层采用塑料垫块控制，在台座混凝土表面均匀涂刷脱模剂，以确保底模顺利脱模。

4.2 波纹管安装

波纹管安装以底模为基准，按预应力束曲线坐标定出相应位置，将波纹管固定在定位钢筋上。接缝数量尽可能保持最少，每个接缝的连接，采用大一号同型波纹管作接头管，接头管长80mm。波纹管连接后用密封胶带封口，避免混凝土浇筑时水泥浆渗入管内造成管道堵塞。在穿钢丝束以前，所有管道端部均密封并加以保护。安装波纹管位置准确，采用钢筋卡子用铁丝绑扎固定，避免管道在浇筑混凝土过程中产生移位，保证预应力筋位置准确，特别使端头锚垫板与波纹管孔道中心保持垂直。波纹管内穿入比波纹管直径稍小的塑料管，防止混凝土浇筑过程中波纹管移位、变形。

4.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑前检查模板安装尺寸、接缝、拉杆螺栓、模板拼接螺栓，要求安装尺寸准确，支立牢固。

混凝土拌和在有自动计量的拌和站进行，水泥、砂石料、外加剂及拌合用水的各项性能指标均要符合规范要求，在拌和过程中注意混凝土的稠度并严格控制水灰比，随时检查混凝土坍落度，若出现异常情况立即查明原因并予以纠正。

预制梁混凝土在拌和站统一拌制，由8 m3混凝土搅拌车水平运输，25 t汽车吊吊1 m3卧罐入仓。

T梁混凝土浇筑采用先浇腹板，再浇筑翼板的方法进行，每一层始终从梁的一端循序进展到另一端。混凝土浇筑过程中检查模板加固情况，漏浆处及时堵塞。混凝土振捣采用插入式振动棒振捣，每次振捣时间以混凝土不再下沉，无气泡上升，表面出现薄层水泥浆并有均匀的外观和水平面为止。

混凝土浇筑过程中，注意对波纹管、锚垫板等埋件的保护，严防发生位移和漏浆。

在混凝土浇筑和预应力筋张拉前，锚具的所有支承表面（如垫板）清洁干净。

为了保证混凝土密实，梁端部锚固区，可使用外部振捣器加强振捣，集料尺寸不要超过两根钢筋或预埋件间净距的一半。

预制T梁封锚端及隔板等二期混凝土接触面需凿毛成粗糙面，以利新旧混凝土良好结合。

5.预应力张拉、孔道压浆及封锚

5.1 准备工作

钢绞线等所用材料检验合格并报监理工程师审批后用于工程。张拉所用千斤顶、电动油泵、压力表等设备的标定，获取标定报告并报监理单位审批后投入使用。张拉施工人员资质申报，经监理工程师批准后持证上岗。检查T梁混凝土强度是否达到预应力张拉混凝土强度要求，达到后方可进入张拉工序。在梁体端部搭设安全防护挡板，挡板宽度不少于1.5m，高度不低于梁顶面。

5.2 钢铰线下料、编束

钢绞线束下料长度：按照设计图纸要求，根据预制构件的孔道长度加上两端各预留0.6 m的工作长度作为下料长度，其中工作长度包含工作锚、千斤顶、工具锚所占长度。钢绞线下料场平坦，下垫方木或彩条布，防止将钢绞线直接接触土地以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬拖，磨伤钢绞线。钢铰线的盘重大、盘卷小，弹力大，为防止下料过程中钢绞线紊乱并弹出，事先制作一个简易的铁笼。下料时，将钢绞线盘卷装在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出，确保安全,钢铰线下料采用砂轮锯切割，不得采用电焊切割。钢绞线编束采用铁丝绑扎，间距2～3 m。编束时先将钢绞线理顺，并使各根钢绞线松紧一致。

5.3 穿束

本工程T梁的钢绞线采用后穿法，要求钢束的前端扎紧并裹胶布，既减少对波纹管接口的冲击，又便于钢绞线顺利通过波纹管孔道。

5.4 锚具、千斤顶的安装

安装顺序：

准备工作→安装工作锚板→安装工作锚夹具→安装限位板→安装千斤顶→安装工具锚→安装工具锚夹片。

安装技术要求：

钢束外伸部分要保持干净，不得有油污、泥沙等杂物，施工人员不得随意踩踏。锚环及夹片使用前要用煤油或柴油清洗干净，不得有油污、铁屑、泥沙等杂物。工作锚必须准确放在锚垫板定位槽内，并与孔道对中。工作锚和工具锚孔中各装入两个夹片，用胶圈套好，可用长约30 cm的铁管穿入钢铰线向前轻轻将夹片顶齐，不可用力过猛，夹片间隙要均匀。夹片安装完后，其外露长度4～5 mm，并均匀一致，发现有不合格者则进行更换。穿入工作锚，工具锚的钢束要顺直，末端要对号入座，不得使钢束扭结、交叉。安装千斤顶时不要推拉油管及接头，油管要顺直，不得扭结成团。工具锚安装前，钢束穿入工具锚时，位置要与工作锚钢束位置对应，不得交叉扭结。

5.5 预应力张拉

预应力钢束张拉时，按技术要求采用张拉力与伸长量双控，即以控制拉力为主，以钢束实际伸长量进行校核。实测伸长量与理论伸长量的偏差不得超过±6%，否则应停止张拉查明原因。

5.5.1 张拉伸长值校核

高强低松弛预应力钢绞线标准强度fpk=1860 MPa，T型梁张拉控制应力σcon=0.7fpk=1302 MPa。张拉时钢束理论伸长值以设计图纸给定的伸长值为依据。设计伸长值汇总见表1。

表1 T梁钢束张拉设计伸长值汇总表

实际伸长值测量方法如下：

钢绞线总伸长量为所测出的伸长量之和，并加上初始张拉力时推算伸长值。

张拉时首先张拉至0.1σcon并用直尺测出千斤顶的油缸伸出读数l1，然后再张拉至0.2σcon同样测出千斤顶的油缸读数l2，最后张拉至设计应力σcon测出油缸读数l3。

张拉至设计油压值后，按张拉程序持荷2 min测量伸长值，即可将张拉油压缓慢降至零，活塞回程夹片自动跟进锚固。观察钢绞线刻痕是否平齐，若不平齐说明有滑束现象，如遇有这种情况要对滑束进行补拉，使其达到控制应力，断裂或滑脱的数量严禁超过结构同一截面预应力总根数的1%，且一束钢铰线不超过1丝。

对预应力钢束张拉中发现异常情况，必须卸锚时，可使用卸锚器。

对已锚固的钢束进行卸锚，卸锚时千斤顶应预先伸出3～5 cm，留有余量以便卸锚。

实际伸长值的计算：张拉结束后进行实际伸长值的计算，实际伸长值按下列公式计算：L实=L2-L1，当计算的伸长值不在规范误差范围内应停止张拉，查找原因，如无法解决时及时与设计联系。

5.5.2 张拉顺序

依据设计图纸及技术要求，本工程T型梁预应力钢束进行对称、两端张拉。

5.5.3 张拉过程控制

张拉应缓慢进行，逐级加荷，稳步上升，千万不能操之过急，给油不要忽快忽慢，防止发生事故。张拉要有专人记录，专人测量伸长值，对张拉应力进行校核，防止发生由于压力表出故障造成拉力不足等现象。张拉至设计油压值后，按张拉程序持荷2 min测量伸长值，即可将张拉油压缓慢降至零，活塞回程夹片自动跟进锚固。张拉完毕，卸下千斤顶及工具锚后，要检查工具锚处每根钢铰线的刻痕是否平齐，若不平齐说明有滑束现象，如遇有这种情况要对滑束进行补拉，使其达到控制应力，每束钢束中断丝滑丝数不得超过1根钢丝。

对预应力钢束张拉中发现异常情况，必须卸锚时，可使用卸锚器对已锚固的钢束进行卸锚，卸锚时千斤顶应预先伸出3～5 cm，留有余量以便卸锚。

5.6 孔道压浆

5.6.1 孔道的检查

预应力筋张拉完毕后，应及时压浆。灌浆前检查灌浆孔是否畅通，不允许发生堵孔现象。

5.6.2 压浆材料选择

水泥浆强度根据设计要求不低于C40，水泥浆配比由试验室依据已论证批复的配合比试验报告确定，经试验合格后进行配制。

5.6.3 灌浆

压浆采用活塞式单缸泵，压浆压力控制在0.3～0.4MPa。水泥浆自调制到灌入孔道的延续时间一般不宜超过30-45min。水泥浆在使用前和灌浆过程中经常进行搅拌，以保持稠度一致。压浆应从排气孔压出与规定稠度相同水泥浆为止，为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口时，保持≥0.5MPa的一个稳定时段，稳压时间≥2min。

5.7 封锚

封锚前，先将已凿毛的混凝土面和锚具周围冲洗干净。锚固完毕，经监理验收后即可用砂轮机切割端头多余的预应力筋，锚固后的外露长度≥30mm。恢复梁端封端部位的构造钢筋，封端模板采用定型钢模板，浇筑完后做好封锚混凝土的养护工作。

6.结语

小孟村排洪渡槽主体工程T梁按计划吊装，工程质量评定为优良，并为后续上部槽身施工提供了充足的施工时间，总结该工程施工有以下几点认识：

模板的合理设计和正确安拆是T梁预制施工质量、进度保障的重要因素，在施工中严格控制模板的制作、安装与拆除的每个环节，提高周转使用率和预制梁的质量。采用后穿预应力筋施工方法，要严格控制波纹管的定位和施工过程中的保护，严防发生位移和漏浆。T梁混凝土浇筑采用先分层浇腹板，再浇筑翼板的方法进行，每一层始终从梁的一端循序推进到另一端。混凝土浇筑过程中严格控制振捣时间，减少气泡的产生，保证混凝土的密实和施工质量。模板吊运、预应力张拉及孔道压浆等工序施工时，做好设备的检查和人员的岗前培训，同时做好安全防护措施，严防事故发生，确保施工安全。