预应力混凝土连续箱梁施工质量控制技术探究

安占邦

(中铁十八局集团第三工程有限公司， 河北 保定 072750)

1 混凝土预应力连续箱梁式桥的发展现状

20世纪初期，我国的基础设施建设以前所未有的速度和建设规模全面展开，预应力混凝土连续箱梁隶属于超静定结构体系，尤以整体受力性能良好、结构刚度大、承载力高、抗震性能好、伸缩缝少、线型圆顺、行车平坦舒适、运营维护成本低廉等特点，故而在城市交通、公路、铁路以及公铁两用桥梁工程中广泛采用。目前大跨度预应力混凝土连续梁桥主要包括以下3种结构类型：T型刚构(墩梁刚接)，多跨连续刚构(墩梁刚接)及两跨以上连续梁桥(墩梁铰接)。

我国修建预应力混凝土连续梁桥，至今已逾50余载，虽较欧洲各国起步晚，然而自1980年以后，随着计算机技术得到了普遍应用，预应力混凝土桥梁建模、结构分析、试验研究、梁型设计、预应力材料、技术装备等方面实现了长驱大进，在此背景下一些在建设领域颇具特色的大跨径混凝土桥梁应运而生，如2001年开通运营的南京长江二桥北汊桥主跨跨径已高达165 m。

表1 国内外典型预应力混凝土连续箱梁式桥

2 预应力混凝土连续箱梁施工质量控制

2.1 工程概况

(1)新建兰新铁路客运专线第二双线工程，路线全长1 776 km。米拉沟特大桥位于青海民和县境内，桥长975.960 m，本桥位于直线及半径R=8 000 m的曲线上，线路纵坡为11.0‰及3.0‰，孔跨布置为：2((2-24+6-32+2-24+1-32) m简支梁+(48+80+48) m连续箱梁+(1-32+3-24+10-32+1-24) m简支梁,详见图1、图2。

(2)(48+80+48)米连续箱梁专为跨越米拉湾河沟而设置[1]，梁体采用单箱单室直腹板变高度箱型截面，内侧倒角过渡，避免应力集中，主墩墩顶沿线路方向5.50 m范围内梁高相等、左右对称，梁全高6.55 m，跨中及边墩墩顶现浇段梁高3.75 m，梁底曲线为二次抛物线型。箱梁顶宽12.20 m，悬臂端部厚24.80 cm，悬臂根部厚65 cm，箱梁底宽6.65 m，单侧悬臂长2.78 m，箱梁底板在箱梁梁体主墩墩顶根部厚1.00 m变至跨中及边跨直线段厚0.40 m，腹板厚度由箱梁梁体主墩墩顶根部0.85 m变至跨中及边墩支点附近梁段0.53 m，顶板厚0.45 m，在箱梁梁体墩顶根部加厚至0.75 m。

(3)梁体设计采用C50高性能混凝土，纵向与横向预应力钢绞线均采用Φ15.2 mm低松弛钢绞线(符合GB5224标准)，抗拉强度标准值为fpk=1 860 MPa，弹性模量为E=1.95×105MPa，采用内径规格匹配的金属波纹管预留孔道，锚具采用夹片式圆锚；竖向预应力钢筋采用Φ32 mm、屈服强度为830 MPa的精轧螺纹钢筋，弹性模量E=2.0×105MPa, 采用内径Φ50 mm铁皮管预留孔道，配套使用JLM-32型精轧螺纹锚。全梁共划分为43个梁段，其中0#块长10 m，1#～4#梁段长3.5 m，5#～9#梁段长4 m，中跨及边跨合拢段均为2 m，边跨现浇段为7.75 m。

2.2 钢筋制安技术要点

米拉沟特大桥(48+80+48)米连续箱梁设计为三向预应力结构，截面变化导致梁体受力极为复杂，钢筋安装经常会出现相互干扰现象，这就要求钢筋下料、加工制作精度至关重要；进行钢筋安装时必须综合考虑与预应力管道的位置关系、QJ-C型接触网基础、QJLX-1型下锚拉线基础及其它预埋件的整体位置关系后精准定位，同时也要符合施工设计图、铁路桥梁工程施工验收标准相关要求。详见图3、图4。

钢筋制安重点从以下4方面进行质量控制：

(1)首先应对施工设计图所示钢筋大样尺寸加强复核，尤其是对腹板位置的竖向箍筋，底板、翼缘板与腹板结合处的倒角钢筋，务必要确保下料尺寸，保证加工精度，并按节段施工顺序分类存放。

(2)钢筋骨架安装过程中严格把控锚下钢筋网片和螺旋筋相对位置关系，并应紧靠锚垫板，当普通钢筋的位置与预应力孔道位置发生冲突时，应适当移动普通钢筋，首先保证预应力钢筋的位置准确。

(3)节段底板钢筋安装过程中，应按照设计要求安装底板钢束防崩钢筋，并将其两肢与顶层横向主筋双面焊接连接，搭接焊长度满足设计及规范要求，锯齿块端部可适当加密防崩筋的布置，但也不宜过密，过密则容易形成空洞。

(4)安装永久预埋件(A、B墙及护墙预埋钢筋、梁面预埋套筒、QJ-C型接触网基础、QJLX-1型下锚拉线基础、梁顶面底面泄水孔、腹板透气孔等)和挂篮预埋件(后锚吊杆孔)，为确保预埋位置准确，必须采用拉线法精准定位。详见图5、图6。

图5桥面系A、B墙及防护墙示意 图6接触网立柱基础示意

2.3 模板安装技术要点

模板安装重点从以下6方面进行质量控制：

(1)现浇预应力混凝土箱梁底面、内外侧、翼缘板模板均采用大块定型钢模板，端模采用厚度为18 mm的竹胶板(不可使用木胶板)，10×10 cm矩形木料与脚手架钢管配合加固，确保模板整体刚度符合要求。

(2)钢模板安装之前，应进行试拼装，并将紧邻混凝土面侧进行彻底的除锈、打磨、刷油处理，油质应清洁干净，严禁使用废机油等。

(3)翼缘板外侧增加斜拉钢索(如葫芦)，调整拉力，保证翼缘板与梁体整体受力，勿使翼缘板出险超拉应力，确保梁体成桥后线型通畅平顺。

(4)因箱梁底板线型呈二次抛物线变化，每段底模搭接长度严格控制在20～25 cm，并安装止浆条防止漏浆污染已浇筑成型的混凝土面，同时确保脱模后的底板无错台和梁段接缝线型平顺可控。

(5)在底模根部预留10×5 cm(横×纵)的孔洞，浇筑混凝土前，对侧模、内模及底模用清水进行冲洗，水携杂物等一并自预留孔洞流出，浇筑混凝土前，宜用与孔洞适当大小的钢板密封严实。

(6)脱模剂涂刷：脱模剂宜采用清洁的机油柴油混合物(体积比为3∶1)，利用滚轴羊毛刷在模板表面均匀反复涂刷均匀，次数以大致相等为宜；应达到目测表面脱模剂均匀，无下流痕迹，用手指划过模板表面，无明显油渍即可。

2.4 混凝土浇筑技术要点

梁段混凝土浇筑采用地泵泵送、沿桥墩横向左右对称、先底板、后腹板、再顶板的顺序一次性成型，混凝土浇筑过程中两端的不平衡荷载不得大于5立方混凝土重量，浇筑总方量不大于梁段理论重量的3.0%[2,3]。

混凝土浇筑重点从以下6方面进行质量控制：

(1)施工配合比依据梁体混凝土设计标号及规范标准等选用质量合格的原材，并结合结构钢筋间距(尤其是锚下螺旋筋及钢筋网片)选择粗骨料级配及最大粒径，综合考虑混凝土输送方法和施工环境影响，本项目设计配合比的坍落度为22 cm，但根据现场实际需要确定的坍落度按底板18 cm(防止翻浆影响腹板混凝土浇筑)，腹板16 cm，顶板20 cm进行控制。

(2)浇筑混凝土时应保证钢筋位置和保护层的正确，确保混凝土具有良好的和易性和准确的配合比，混凝土捣固时严禁撞击钢筋，在钢筋密集处采用直径小的捣固棒固，拆模时间要正确掌握，防止过早拆模，避免漏筋现象。

(3)混凝土浇筑完成后，应立即覆盖清洁干净的塑料薄膜保湿，视环境温度情况洒水降温或恒温蒸汽养护，过程中要防止混凝土因失水发生干缩裂纹。

(4)因腹板高度过高，混凝土量过大，倒角及锯齿块处钢筋密集，间距较小，同时振捣要求有丰富振捣经验的施工人员进行振捣，不得漏振、过振，以确保混凝土均匀密实，保证施工质量。

(5)混凝土浇筑始终，现场技术人员全程盯控，监理旁站，试验人员现场测试控制坍落度、入模温度等直接影响混凝土质量的关键性因素。

(6)蒸汽养护结束后继续进行自然养护，梁体自然养护时，表面要用土工织物进行覆盖，洒水次数以确保混凝土表面湿润为宜。

2.5 预应力张拉技术要点

预应力张拉重点从以下5方面进行质量控制[4]：

(1)预应力张拉要做好预应力孔道定位，按照施工工艺要求，连续梁一般是按节段施加预应力，因此经过0#块横截面(底板、腹板和顶板)的预应力管道数量极多，施工前要仔细审核图纸，弄清楚管道数量，防止漏埋及错位现象。

(2)混凝土浇筑过程中要做好孔道本身的防护，严禁电焊灼伤或振捣器撞破波纹管，一般采取预穿塑料软管避免水泥浆堵塞孔道，给预应力筋张拉带来极大不便。

(3)纵向预应力筋张拉完毕后，封锚后用胶带缠封，压浆完毕后，拆除胶带以便于和下一节段混凝土良好衔接，完成纵向预应力筋张拉后，及时进行横向、竖向预应力筋张拉，确保梁体的整理性。

(4)张拉、压浆施工严格按设计及规范要求进行，做好张拉、压浆原始记录，以便查询，张拉油表和千斤顶要按规范要求进行及时标定，确保张拉力与伸长值呈高度线性相关，互相印证，相互校核。

(5)在墩顶0#块顶板处，每根通过顶板的管道均需要设置备用压浆管，亦可作为T构压浆的透气管使用，每节段混凝土浇筑完成后，利用备用的压浆管向管道内冲洗，根据出口流水情况判别管道是否漏浆情况。

2.6 合拢及体系转化技术要点

合拢及体系转化重点从以下7方面进行质量控制：

(1)中、边跨合拢段模板安装时需与两端已浇筑成型的悬臂端或边跨直线段混凝土表面良好接触，防止发生漏浆，污染梁体表面。

(2)中、边跨合拢段混凝土浇筑时间宜选择在气温较低、温度变化幅度较小时段，通过增设工字钢横梁锁定悬臂端后浇筑合拢段混凝土(一般选择夜间22点至次日凌晨06点较为适宜)。

(3)中、边跨合拢段锁定的刚性支撑设计和临时钢束的张拉力必须严格按施工设计图实施，刚性支撑锁定时间依据观测结果最终确定，要求在梁体相对变形量较小和温度变化幅度不大时，对称、均衡、同步锁定，避免温度不均致使梁体出现附加应力集中。

(4)合拢段混凝土浇筑过程中需要调整两悬臂端施工荷载，使其变形相等，避免合拢段产生竖向应力，及时调整悬臂端合拢施工荷载(可采用水箱压重，泄水减重，通过调整水面标高平衡)。

(5)合拢段混凝土浇筑完成后，在箱梁内生蜂窝煤炉，上置铁板散热，梁顶、翼缘板及腹板外侧采用塑料薄膜、土工布及棉布裹覆，确保混凝土的养生质量。

(6)合拢段混凝土需掺加微膨胀剂，混凝土标号应较梁体混凝土提高一级，浇筑完成后立即采取养护措施，以减少混凝土干缩变形及温度变化引起的附加应力，强度、弹性模量及龄期达到时，解除锁定体系，完成合拢段预应力张拉。

(7)合拢段预应力筋的张拉顺序按照施工设计图规定，先将临时钢束张拉至设计应力，后按照先长束后短束，先中间后两边，先底板后顶板对称张拉、逐步进行，过程中需采取油表读数和引伸量双控；张拉压浆完成后，同时拆除墩顶临时固结，完成体系转化。

2.7 线型观测技术要点

线型控制是大跨度连续梁施工控制的重点内容，目的是为了保证桥梁满足设计的线型要求；桥梁设计有三条线型和三种变形，三条线型即设计线型、成桥线型和稳定线型；三种变形即施工中产生的变形、成桥后的变形和成桥以后活载的变形。

线型观测重点从以下7方面进行质量控制：

(1)挂篮及钢管支架预压试验，需测量并处理预压数据，将预压过程中所产生的弹塑性变形及时准确的上报给监控单位。

(2)张拉完成挂篮前移后测量已施工节段前后点高程，每四个节段完成后需进行线型通测，该数据需及时准确的反馈给监控单位，由监控单位通过对上一节段数据分析，确立并为施工单位提供下一个节段的立模标高。

(3)中、边跨合拢前后，临时约束(劲性骨架)拆除前后，张拉完成后，需对全桥进行通测，该数据需及时准确的上报给监控单位。

(4)每个节段混凝土浇筑前和预应力束张拉完成后，挂篮移动前后进行应力通测，每节段施工完成后，向施工单位提交应力测试数据。

(5)线型、应力受温度影响极大，特别是悬臂状态下更是如此，故线型、应力测量等应在气温相对稳定的时段进行(一般选择夜间10点以后至次日凌晨6点前)。

(6)为了保证箱梁顶面高程符合设计要求，需时常进行箱梁顶面标高控制测量，并测试梁面排水坡度及梁面平整度要求是否达标。

(7)悬臂两端必须对称施工，要确保两端梁段载重的平衡与统一，因加载不平衡所造成的线型偏差在以后的施工中难以纠正。

2.8 外观质量控制技术要点

(1)对新购置的钢模板进行除锈、打磨处理，模板处理的效果与结构物外观质量紧密相关，故而模板的表观处理作为外观质量控制技术的关键，模板周转使用过程中的打磨处理质量也不可忽视。

(2)钢筋安装前即行涂刷按一定比例事先调制好的脱模剂，涂刷要求均匀，彻底，不得漏涂，更不得多涂，是确保混凝土质量、便于脱模的关键因素。

(3)底模与上一节段梁体底面搭接宜为15至20 cm，密贴止浆条，因梁底线型呈二次抛物线变化，也不得搭接过长，否则底模不能紧贴梁体底面，导致底面错台，破坏整体线型。

(4)在底模根部预留10×5 cm的孔洞，浇筑混凝土前，对侧模、内模及底模用清水进行冲洗，水携杂物一起自预留孔洞流出。

(5)横向、竖向预应力封锚前需清理槽内杂物用清水冲洗，横向预应力封锚需增设侧模，统一用箱梁本体节段浇筑混凝土进行封锚，钢筋棒插捣密实，抹面与梁面平齐。

(6)挂篮前移后，立刻组织相关人员检查梁段外观，可调制与梁段混凝土外观一致的水泥净浆，一般宜按黑色水泥∶白色水泥∶108#胶水∶水=3∶4∶10∶6(体积比)的比例配置，对外观质量较差的部位重点装饰装修处理，确保梁体整体外观质量，以上比例通过多次试验确定，效果极佳。

(7)每月由工程部组织召开一次技术培训会，对施工中存在的相关难点技术问题进行全面讨论，提出可行性方案，并予及时解决，总结提高；并组织检查验收施工日志、技术交底及检验批资料，完善各项基础资料。

3 施工安全技术保障措施

(1)全体施工人员必须树立“安全第一、预防为主，综合治理”的施工生产观念，经常性的接受安全技术教育，严格遵守安全技术操作规程，施工过程中正确操作、达到规范施工[5]。

(2)混凝土浇筑完毕后，对底板、顶板包裹塑料薄膜，土工布及棉布覆盖裹覆；在箱梁内室内置蜂窝煤炉，上置铁板散热保温养生，防止因芯部温度过高造成混凝土表面开裂。

(3)搭设钢管支架时，在支架旁设置马道，四周设置安全防护网，马道不宜过陡，采用木板上面钉木块作防滑条；吊装模板及挂篮组件拼装时，汽车吊臂下严禁站人，并且要有专人指挥。

(4)挂篮走行时两侧主桁必须同步行进，走行过程中应有专人盯控横向偏移量并及时作出调整，走行速度要按设计要求，走形滑道要铺设顺直、平整、不得出现偏移，每次走行及浇筑混凝土前要派专人检查走道梁及后锚稳定情况。

(5)项目部安质部对施工班组每日坚持班前讲话制度，强调安全施工注意事项和防范重点，并要求施工现场专职安全员进行现场监督检查，施工班组长及专职安全员要经常性的检查值班人员在岗到位情况，对施工过程全程监控，杜绝安全责任事故的发生。