南水北调中线跨渠桥预制梁施工工艺及技术要点探析

2012-10-19李威

水利建设与管理 2012年11期

李威

(河南水利建筑工程有限公司郑州 450008)

1 前言

南水北调中线一期工程跨河建筑物众多，跨总干渠桥梁工程作为其中最多的跨渠建筑物，是南水北调工程建设的重要组成部分，跨渠桥梁不仅是联系渠道两岸公路交通的枢纽工程，也是保证南水北调总干渠2014年汛后全线通水的关键节点工程。目前跨总干渠桥梁施工已进入全面实施阶段，预制梁生产是桥梁工程施工中的一个重要环节，其整体质量和生产进度直接对整个工程质量和工期有着重要影响。本文结合目前公司在建的南水北调中线一期工程跨渠桥梁的施工实践和经验总结，着重对上部结构的预制梁施工质量控制和技术要点进行了探讨与分析。

2 准备工作

2.1 梁场选址

首先根据施工项目所在地的现场交通条件、材料运输供应、地形地理位置等多方面进行预制梁场选址，选址确定后进行方案规划设计。预制梁场作为南水北调工程施工中投入较多的大临设施，场地方案规划设计须结合工期和工程实际统筹考虑，如何做到经济合理适用是必须考虑的问题，避免缺乏统筹规划的粗放型管理而导致临时调整实施方案，造成资源浪费或施工管理的混乱，影响工程进度，增加工程施工成本。

结合本公司项目施工经验，考虑便于安装和节省临时征地临建费用，较常采用的预制梁场一是在桥头已填筑成型的路基上或地质条件较好的引道位置布置预制梁场;二是采用集中预制梁场，选择适中路线，进行集中布置。

2.2 场区总体规划布置

预制梁场的规划与布置的好坏在整个工程中是一项重要的工作。较为典型的预制梁场一般分为生活办公区、混凝土生产区、预制梁施工区、生产辅助区和存梁区。各个施工功能区设施要本着经济、合理、安全的原则根据各自的情况进行生产优化，以满足施工过程中质量和工期的要求，起到避免浪费降低成本的目的。

2.3 制梁台座

制梁台座是为梁预制提供钢筋安装、模板安拆、预应力张拉等基本工序的平台功能构件，其强度、刚度、稳定性等技术指标直接影响到预制梁的质量和效率，南水北调工程对制梁台座的承载能力和不均匀沉降提出了很高的要求。目前公司在建南水北调项目较多采用混凝土墙式台座，在有条件且预制梁通用性强的项目部推广使用组合钢模特殊形式台座，均取得了较好的效果。

在施工过程中，经常会遇到箱梁底板与台座接缝不严而形成跑漏浆现象的情况，影响到预制梁外部观感。常规处理方法是在混凝土台座两侧增加钢护角，在实际施工中发现效果不理想。为避免出现这种问题，经细部工艺改进，将台座两侧角铁护角改为［3槽钢护角，与面板钢板焊接打磨顺直而成，槽钢内扣入直径φ3cm橡胶条，有效解决了台座边沿与钢模板“硬接触”造成的接缝不严密、跑漏浆和线条不顺直现象。

台座预拱度设置，应结合设计图纸要求，通过计算预制梁张拉后上挠度值以得出较为精确的数据，并考虑实际预留压缩量，最终确定预拱度数值，预拱度设置按二次抛物线型式进行台面布设。

2.4 模板选择

模板在预制梁施工中的使用频率最高，其质量好坏直接影响预制梁的实体质量和外部观感。模板选择专业厂家生产的定型钢模，模板设计以刚度控制为主，用型钢作骨架加工成整体桁架结构，结构形式上力求操作简单，装拆倒运方便，以节省工序时间。基于以上原则，对模板进行三个方面的工艺改进(见图1～图2)。

图1 T梁模板

图2 箱梁模板

2.4.1 利用对拉螺杆

在模板满足刚度的前提下，充分利用外侧模上螺杠对拉、底座预留通长螺杆对拉、模板竖向防上浮调节螺杆(与底座固定装置连接)三大螺杆体系，保证梁体混凝土一次浇筑成型和整体施工质量。

2.4.2 改进内模工艺

内模采用龙门吊整体吊入施工，预制箱梁内模的装拆利用可调节丝杠顶托进行加固、支撑与调节，有效保证了箱梁的(特别是腹板)厚度控制和结构尺寸的施工质量，同时大幅提高了内模安拆效率。

2.4.3 增加端头模板

在施工中发现端头模板安拆效率低和损耗量过大，按模板数与端头数1∶3比例进行配置，端模采用可整体拆装栓接工艺，有效提高了利用率并缩短了施工周转时间。

3 工艺流程

预制梁的工艺流程一般为:准备工作→制梁台座→台面处理→钢筋及波纹管的安装→预应力束孔道检查→安装侧模→顶板钢筋绑扎→预埋筋及预埋件设置→检查签证→混凝土浇筑→试件制作→拆模→养护→钢绞线穿束→预应力张拉→压浆、封端→运输架设或移梁存放。

4 施工各工序技术要点

4.1 钢筋制安

钢筋在加工场集中加工，在台座上一次绑扎成型。在台座上用红油漆标记出设计图纸中的钢筋间距，先绑扎底板和腹板钢筋，采用特制模具控制腹板钢筋的角度、间距及稳定性。钢筋绑扎时按设计要求设置波纹管定位网片，确保预应力孔道位置准确。钢筋绑扎施工中重点对保护层厚度、接头质量、钢筋间距、翼缘板与端头预埋筋、边梁防撞护栏预埋筋、螺旋筋与锚头位置、预应力束坐标等要点进行质量控制。

4.2 波纹管及预埋件安装

绑扎钢筋时同步安装预应力波纹管，采用定位钢筋网片和U形筋固定，确保预应力孔道位置准确、管形平顺、管内通畅、接头严实、无破损等。预应力管道在梁端管口位置与端头模板固紧，无相对错动。

浇筑前波纹管内穿入比内径小10mm的塑料软管，负弯矩波纹管穿入与预应力筋等数量的细塑料软管，防止混凝土浇筑时波纹管被挤压变形而漏浆，塑料衬管应在混凝土初凝后及时抽出。

预埋件的预埋作为施工控制的一个重要环节，重点做好支座预埋钢板和吊装孔预埋、测量控制点、应力测点、通风孔、泄水孔等功能性设施的准确安装和定位。在施工中发现，支座预埋钢板与U形锚筋直接平焊极易平面变形，施工中采用夹具焊接并预留反拱，待焊接完成拆除夹具，钢板即可恢复平直形式。

4.3 模板安装

模板安装采用“对立法、侧包底”由龙门吊提升吊装，人工配合安装就位，安装由一端向另一端进行，注意跨中位置位于台座反拱中心。模板安装需考虑先架设的梁体先行预制。

模板的表面光洁度是影响预制梁外观质量的重要因素之一，应特别注意模板的表面处理和细部设计。通过采用模板漆代替传统脱模剂(如清机油或色拉油等)提高混凝土的外观质量。采用模板漆的钢模板表层自然形成瓷釉不仅表面光洁度较高，易于脱模和清理，能够多次周转使用，而且脱模混凝土外观平整光亮，颜色一致，无锈斑，尽显混凝土本色，达到清水混凝土效果(见图3)。

图3 使用与未使用模板漆的钢模板外观质量对比

对易跑浆的梁端模板及梁上部翼缘预留筋模板部位细部进行设计和处理，采用梳子形开口钢模板，强力胶皮带堵浆与泡沫填缝剂止浆结合使用，经实践检验止浆效果好，且易于拆卸，预制梁端头和翼缘板外观质量较好。

4.4 混凝土浇筑

预制梁混凝土浇筑采用一次浇筑成型，根据不同部位采用插入式、附着式、平板式振动器进行振捣施工。混凝土浇筑采用局部分层、由一端向另一端整体推进的顺序浇筑，每段控制2～3m长;顶板浇筑要平振又要点振，点振间距控制在20～30cm之间。混凝土拌和物严格控制好混凝土的坍落度和易性，并对粗骨料的粒径严格控制，由于箱梁腹板钢筋、中下部波纹管密集，粗骨料易堆积，在该部位要采用附着式高频振动器配以小振捣棒辅助振捣，至混凝土停止下沉，不再冒出气泡、泛浆为止。

浇筑混凝土过程中，应随机取样制作标准养护和同条件混凝土试件，应从箱梁底板、腹板及顶板处分别取样，作为梁体拆模、张拉、吊装等工序检验的依据。在模板拆除后，要及时对梁端、横隔板、翼缘板湿接缝进行凿毛，以确保新旧混凝土结合的质量。

4.5 养生

养生采用自动喷淋养护和棚盖法蒸汽养护相结合的方式。常温条件下特别是气温高的季节采用自动喷洒养护装置，预制梁表面用湿润棉毡覆盖贴紧，利用简易自动喷淋装置进行箱梁养护，既保证了养护质量又节省了劳力，预制梁养生期不小于14天。冬季施工时采用蒸汽养护，搭设防水帆布篷，使暖棚内温度维持在45℃左右(温度升降速度不得大于10℃/h)，湿度大于90%，养护时间不少于3天。

4.6 后张法预应力张拉

箱梁混凝土强度达到设计强度或规范要求后，即可施加预应力。预应力筋的张拉应遵循同步、对称的张拉原则，张拉采用应力控制与伸长值校核的“双控”措施，张拉力与压力表之间的关系曲线通过校验得出，分级张拉测定预应力束实际伸长量，预施应力过程中应保持两端的伸长量基本一致。

预应力施工中有时会出现钢绞线断、滑丝现象和理论伸长值与实测伸长值相差超过±6%的情况，出现此种情况要认真分析原因制定措施。对不符合规范要求的断、滑丝预应力束要及时进行更换并重新张拉;对每批钢绞线要取样进行弹模试验，及时调整钢绞线理论伸长量。施加预应力所用的机具设备以及仪表应由专人使用和管理，千斤顶及其配套的油汞、油压表应配套标定和定期校验。