后张法预应力T梁预制施工工艺

2012-10-20中铁十局集团西北工程有限公司

河南科技 2012年12期

关键词：振动器龙门吊台座

中铁十局集团西北工程有限公司薛超

后张法预应力T梁预制施工工艺

中铁十局集团西北工程有限公司薛超

一、工艺特点及适用范围

1.后张法预应力T梁预制工艺特点。

（1）该工艺以混凝土台座表层贴薄钢板为底模，既保证了预制T梁底板底面的平整度和光洁度，又增加了预制台座的可重复使用次数。

（2）采用大块钢模拼装后吊装，不仅保证了预制T梁的几何尺寸和外部美观，而且缩短了单片预制梁的作业时间。

（3）施工主要采用侧振工艺，解决了T梁混凝土施工时漏振现象，避免了混凝土表面出现蜂窝、麻面现象。

（4）T梁预制、存放、架设等工序形成了流水线作业、工厂化生产，减少了临时用地，缩短了施工周期，提高了机具设备使用效率。

2.适用范围。该工艺适用于30～50 m跨径的T梁预制。

二、关键技术措施

1.预制台座处置。预制台座由枕梁、台座基础和台座3部分组成。考虑到项目所在位置为湿陷性黄土地基，并且T梁张拉时两端地基受力较大，根据以往施工经验，施工中特别设置了枕梁。枕梁设置在台座基础两端，枕梁长12 m、宽2.5 m、深0.8 m（3个台座共用1个枕梁）。台座基础混凝土设计为C25，基宽1.0 m，高0.3 m，在基底设间距为1.0 m的φ25预埋筋，以便与台座更好地连接。台座设计为C30混凝土，顶面用角铁顶面焊接钢板，宽度0.645 m，高度0.3 m，并按模板拉筋孔位置预设拉筋孔道，即预埋φ50 mmPVC塑料管。台座两端设吊装孔，预制梁时用钢板覆盖。台座之间设预埋钢筋环，以便于调整模板，钢板厚度8 m。此外，按照设计要求设置预拱度。根据JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》，预制梁纵向预拱度可采用抛物线形。

2.组合钢板设计及使用。设计时，根据实际情况确定模板的最不利荷载的组合，设计符合国家现行标准《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025）的有关技术要求。

模板制作时，在保证模板的强度刚度、稳定性的前提下选用合格的钢材。组合钢模的制作以及各种杆件、配件的加工，均符合现行国家标准《组合钢模板技术规则》（GB214）的规定，以确保模板成型后质量达到相关要求。

模板及其配件按批准的加工图加工，成品按国家有关现行标准检验合格后，方可投入使用，且模板厚度≥ 6 mm。

模板设计时，应保证不发生超过允许的变形，能够承受施工过程中可能产生的各项荷载，不发生锈蚀，不受油脂及其他外界杂物污染，以免造成混凝土表面变色，影响梁体的外观质量。

侧模底边加工成与底模一致的反拱，安装前必须检查模板面是否平整光滑，有无凸凹变形或残存灰渣，特别是接口处及端模凹穴内应清除干净；检查模板连接端面、底部有无碰撞而造成不符合使用要求的缺陷和变形，振动器支架及其模板焊缝是否有开裂破损等，均应及时整修合格；在模板面仔细均匀地刷脱模剂或脱模漆，不得漏刷。

在侧模安装前，还要检查底模是否有下沉，以及反拱是否符合设计的要求。应特别注意的是，梁体的4个支座板安放处的相对高差不得大于2 mm。

3.预应力数据处理。预应力部分的数据处理包括钢束理论伸长量的计算和确立千斤顶张拉力与张拉机油表读数的对应关系。

（1）钢束理论伸长量计算。钢绞线的理论伸长值ΔL的计算公式为

式（1）中，PP为预应力钢绞线的平均张拉控制力。

两端张拉的曲线筋计算公式为

式（2）中，L 为预应力钢绞线的有效长度（mm）；AP为预应力钢绞线的截面面积（mm2），一束中有多根钢绞线时，AP为面积之和；EP为预应力钢绞线的弹性模量（N/mm2）；X为从张拉端到计算截面的孔道长度（m）；K为孔道每m 局部偏差对摩擦的影响系数；μ为预应力筋与孔道壁的摩擦系数；θ为张拉端到计算截面曲线孔道部分切线夹角和；P为预应力筋张拉端张拉力（N）。则

式（3）中，ΔK为预应力筋张拉K控制应力（MPa）。

利用式（3）计算钢束理论伸长量各参数取值时应注意以下几点：一是L为钢束的有效长度及工作锚与工具锚之间的钢绞线工作段长度之和；二是AP，EP的取值必须是进场钢绞线随机抽样的实测值；三是对于两端张拉钢束，计算截面取跨径中心；四是根据规范规定K取值0.001 5；五是根据施工图纸设计μ取0.25；六是带入公式时，θ值换算成弧度制。

（2）确立千斤顶张拉力与张拉机油表读数对应关系。首先应由国家认可的有相应资质的权威检测部门检测所用千斤顶及油表，确立千斤顶压力与油表读数之间的匹配关系并给出线性方程；然后根据图纸设计控制应力推算出张拉各阶段（初张拉、控制张拉、超张拉）张拉力P值；最后将P值带入检测单位给定的线性方程计算出各阶段油表读数，以便实现张拉过程双控的目的。

三、施工过程

1.预制场地布置。预制场地必须平整、坚实，避免低洼或积水。必要时，可将场地整平硬化且设置横坡及排水沟。根据地基及气候条件，采取必要的排水措施，排除雨期积水及养生积水，防止场地松软沉降。同时，考虑构件场内、外运输装卸、混凝土运输等因素，沿预制场、存梁区设置便道，以满足施工方便。整个场地应安排合理，避免过分拥挤和占用不必要的土地。需要注意以下几点：

（1）台座间距的确定以T梁面板宽度加2～3 m为适宜。

（2）台座纵向间距不小于8 m。

（3）注意台座和轨道之间的距离，并充分考虑龙门吊是否影响提梁。

（4）布置养生用水管道应考虑布置在轨道外侧，并在每排制梁区设置水龙头，以方便养生使用。

2.门吊安装。龙门吊是预制场内必不可少的设备，其主要作用是用作场内移梁、模板拆装、倒运、混凝土入模等。龙门吊机的承载结构由万能杆件组拼，下部支撑于型钢底座平车上，每台底座平车设4轴共8个钢轮（直径80 cm）。龙门吊机走行由轨道两头2台电动卷扬机牵引底座平车实现。龙门吊安装顺序：首先进行地基处理，铺设轨道；然后组拼塔柱和天梁；最后吊装底座平车、塔柱和天梁。在设计区域内处理地基直到满足承载力要求，先铺设碎石或低标号混凝土垫层，再铺设枕木和钢轨。天梁及塔柱组拼完成后，吊装底座平车、塔柱和天梁。最后用高强G 型螺栓将天梁固定在塔柱上。需要强调的是，龙门吊拼装完成后、正式启用之前，必须对各部件进行检查并进行走行及吊重试运行，经过安全检查部门检查合格后方可投入使用。此外，龙门吊设计时还要考虑两个方面，一是根据预制场宽度要求设置龙门跨径，二是根据每片T梁自重设计龙门吊起重重量。

3.模板安装。采用厂制特大型组合钢模板，模板加固使用拉筋，模板顶口设置口撑，侧模底侧采用可调支座调整模板水平高度，以保证梁体尺寸准确性，必要时外加斜拉和支撑，保证模板不松动、不脱模、不下沉。各块模板之间用螺栓连接，板缝中均嵌入固定式弹性嵌缝条，防止漏浆影响梁体美观。立模时用龙门吊逐块吊到待用处，再用32 t螺旋千斤顶将模板逐块顶升就位，最后上紧可调丝杆竖向支撑。

4.骨架制作。该工艺钢筋骨架分两阶段成型，一是初始阶段，在该阶段，将底模钢板打磨干净，均匀涂刷脱模剂，按设计图纸绑扎底板、腹板钢筋，焊接预应力管道定位筋，安装正弯矩预应力管道穿预应力筋，安装外模。在第二阶段，绑扎顶板钢筋，安装负弯矩预应力锚具、预应力管道并穿预应力筋，此时要记预留防撞护栏、伸缩缝预埋钢筋。对于泄水孔、支座钢板，预埋时必须保证其位置正确。

5.混凝土工程。

（1）材料及配合比的选定。预应力混凝土所使用的原材料均要经过试验，碎石粒径控制在4.75 ～ 19 mm。石料压碎值≤12%。砂采用由颗粒坚硬、强度高、耐风化的中粗砂。本工程中须采用经检验合格的饮用水。水泥应采用品质稳定、强度等级为52.5级的硅酸盐水泥。

选定配合比时，根据不同的含砂率、水灰比、外加剂等因素进行多组设计比较。除满足混凝土强度和弹性模量要求外，还要确保混凝土浇筑顺利和外表质量，尽量减少表面气泡。配合比须经监理同意批准后，方能使用。

根据T梁钢筋和管道密集、断面尺寸较小，振动难的特点，坍落度宜控制在100 ～ 140 mm，搅拌出和易性较好的混凝土，并随时进行坍落度测定。同时对粗、细集料进行严格控制，保证粒径不超。

（2）混凝土拌和、运输及浇筑。混凝土拌和采用强制式搅拌机自动计量配料进行拌和，应满足拌和时间及浇筑要求。混凝土的运输采用混凝土输送车、龙门吊等运输工具运至现场，卸入吊斗，然后由龙门吊或其他起吊设备提升吊斗进行灌注。浇筑时根据时间的长短，可采用分层浇筑法或组合式浇筑法，并按规定在现场制取混凝土试件。

（3）混凝土振捣。混凝土的振捣以附着式振捣为主，振捣棒振捣为辅，主要采用侧振工艺。梁体两侧的附着式振动器要交错布置，以免振动力互相抵消。附着式振动器要集中控制，灌什么部位振什么部位，严禁空振模板，附着式振动器与侧模振动架要密贴，以便使混凝土最大限度地吸收振动力。振动时间以混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆为度，具体步骤如下。

①混凝土入模时，相应位置的马蹄、腹板上的振动器全部开动，混凝土边入模边振动。

②待混凝土全部进入马蹄部位后，停止腹板部位振动，只开马蹄部位振动器，震至混凝土密实。

③振动器开动的数量以灌注混凝土长度为准，严禁空振模板。

④灌注腹板部位混凝土时，严禁开动马蹄部位的振动器。

⑤灌注上翼板混凝土时，振捣以插入式振动器为主，用平板振动器将混凝土面整平。

⑥梁端混凝土振捣采用直径为30 mm的振捣棒捣固，以保证梁端混凝土密实。在钢筋较密及波纹管密集处，或其他插入式振动器难发挥作用的地方，用捣固铲人工捣固，并配合附着式振动器振捣，然后对梁顶面混凝土收平拉毛。

⑦浇筑时应派专人检查模板和所有的坚固件。

6.预应力工程。

（1）材料及机具的选定。选用设计或业主指定规格型号的预应力管道、预应力筋和锚具等材料。进场材料必须附有出厂质量保证书或试验合格报告单；进场后严格按照《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000抽样检测，检测合格后方可投入使用。千斤顶、油泵、油表等用于张拉的设备仪表选取时，应根据工作锚型号、预应力的类型、控制应力的大小、理论伸长量选用配套千斤顶；由千斤顶的最大张拉力及额定油压配备比千斤的额定油压高5 MPa ～ 10 MPa的油泵。油压表的正常允许使用范围为静载下不应超过测量上限的75%，动载下不应超过测量上限的67% 。使用前，应对千斤顶、油表、油泵配套进行校检。

（2）预应力钢束定位。定位方法为首先焊接定位筋，然后布置预应力管道，最后穿预应力筋。对于曲线布置的预应力钢束，采用坐标法焊接定位筋，具体方法为从一端开始，以1 m 间距按曲线方程算出该点钢束中心距底模、侧模距离，精确量测并作标志，在标志点上焊接定位筋。预应力钢束定位应做到不偏、不沉、不浮、不破、平顺圆滑，位置准确。

（3）张拉控制技术。T梁混凝土达到设计张拉强度时开始张拉，张拉过程中要控制好张拉操作、伸长量量测和锚固3个重要环节。在张拉准备阶段，要清理锚垫板及钢束工作段表面的灰浆，安装锚环及工作夹片。在设备就位阶段，要安装限位板、千斤顶就位对中、安装工具锚。在张拉阶段，两端对称同步进行，应控制好加载速度；油表读数达到初始应力对应质量测初伸长量；达到控制应力对应读数量测伸长量；按规范要求持荷，达到持荷时间量测回缩量；打开截止阀张拉油缸缓慢归零，千斤顶活塞回程工具夹片跟进锚固。伸长量测量时应注意，不同的千斤顶锚固工艺不同，伸长量测量方法也不尽相同，因此在张拉前要弄清楚所用千斤顶锚固工艺；3次测量选取同一基准面；切忌只测量伸长值而忘记测量回缩值。

（4）孔道压浆。张拉完成14 d内务必孔道压浆，管道压浆采用真空辅助压浆。采用真空泵抽吸预应力孔道内的空气，水泥浆拌制均匀后，须经2.5 mm×2.5 mm的滤网过滤方可压入管道。管道出浆口应装有三通管，并确认出浆浓度与进浆浓度一致后，方可封闭保压。压浆前管道真空度应稳定在– 0.06 ～ – 0.10 MPa；浆体注满管道后，在0.50～0.60 MPa的压力下保持2 min，以确保压入管道的浆体饱满密实；压浆的最大压力不得超过0.60 Mpa。管道真空压浆如图1所示。