装配式预应力混凝土箱梁先简支后连续结构施工技术

王亮明

传统的装配式预应力混凝土箱梁先简支后连续结构体系转换在中期完成，由于高程、临时支座砂子的沉降、空隙预留的位置和处理方法不当，导致拆除临时支座进行体系转换时桥面沥青混凝土、二次浇筑的箱梁连接接头、现浇中横梁等关键部位都会不同程度的出现裂纹和裂缝，影响工程外观和实体质量。通过创新和优化方案，针对高程、临时支座砂子的沉降、空隙预留的位置和处理方法等关键工序进行控制，使得先简支后连续结构在后期进行体系转换取得了成功，不仅保证了施工质量，同时解决了工期、成本等问题和矛盾。

一、工程介绍

1.工程概况

国道240（原国道220）兰考境高场村至何寨段改建工程陇海铁路分离式立交桥在（东环城路）公路里程K7+642.821 处与陇海铁路交叉，交叉处铁路里程为K453+698.638，道路中心线与铁路下行线中心线交角为119°；在公路里程K7+307.714 处与县道007 交叉，交角为106°。工程主要施工项目有：桥梁桩基、承台、墩柱、盖梁、预制梁、桥面系工程、排水工程等。全桥共5联：5×30+25+5×30+4×35+5×30，桥梁总长622 米。桥梁为分离式四幅桥，总宽 49m，人行道净宽 4.5m，非机动车道净宽 4.5m，机动车道净宽 11.5m，桥面设 2%的单向横坡。下部结构桥台采用肋板式桥台，桥墩采用桩柱接盖梁；上部结构第二联采用现浇箱梁，第一、三、四、五联采用装配式预应力混凝土箱梁。第二联异形现浇箱梁梁长25m，梁高1.8m，人非混合道桥幅宽10.5m，机动车道宽12.0m。

2.设计标准

道路等级：一级公路；荷载标准：公路-I 级；设计车速：80km/h；立交净空：陇海铁路桥下净空h ≥8.3m、县道 007 桥下净空≥5.0m； 场地地震动加速度峰值为 0.15g，地震基本烈度为Ⅶ度； 设计安全等级：一级。

3.附属设施设计

桥面铺装：采用 8cm 厚沥青混凝土桥面铺装、FYT-3 改进型防水层和 10cm 厚 C50 水泥混凝土桥面铺装。

护栏 ：根据《公路工程交通安全设施设计细则》（JTG/T D81-2006）的规定，结合本项目桥梁情况，桥梁外侧采用 SS 级加强型防撞护栏；中分带护栏采用 Am 级新泽西护栏。

防抛网：为防止桥上杂物落入公路上影响行车安全，在上跨公路处桥梁外侧护栏顶部设小网格钢 板防抛网，防抛网高度高出桥面 2.5m，并接入接地系统。

排水 ：上跨公路孔不做泄水孔，桥面排水顺纵坡排走，其他桥跨按 5m 间距设置泄水孔，并由 Φ110 钢泄水管引入桥下排水系统内。

4.图纸设计预制箱梁施工工艺流程

（1）首先按图纸设计的位置测量放线出临时支座（钢砂筒），检查位置正确后放置临时支座（钢砂筒）并安装、调整好图纸设计的永久支座，逐跨吊装预制箱梁，落于临时支座上（钢砂筒）成为简支状态，及时连接湿接缝钢筋。

（2）焊接现浇段钢筋，绑扎端、中横梁钢筋；安装现浇段顶板束波纹管并穿束，波纹管必须保证密封防止浇筑混凝土时漏浆造成堵塞。在日温最低时，一起浇筑现浇段、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的湿接缝，混凝土达到设计强度的 90%后，且混凝土龄期不小于 7d 时，对称张拉负弯矩预应力钢绞线，并压浆。每联箱梁形成连续的步骤：由边跨向中跨对称进行。

（3）负弯矩施工完成后，进行剩余湿接缝钢筋、模板安装，浇筑剩余湿接缝混凝土，剩余湿接缝混凝土应由跨中向支点浇筑。

（4）焊接顶板钢束张拉预留槽口处的钢筋后，进行水泥混凝土铺装层施工。水泥混凝土铺装层强度及龄期达到设计要求后对称拆除一联内临时支座（钢砂筒），完成体系转换。

（5）施工防撞护栏、防水层施工、桥面沥青混凝土铺装层施工、伸缩缝安装及防抛网、排水管等附属工程施工。

图纸说明显示：①水泥混凝土铺装层与防撞护栏不能同时施工，只有水泥混凝土铺装层施工完成，体系转换后才能进行防撞护栏施工。不能交叉施工，这样面临的问题一是会造成施工人员窝工，增加成本；二是影响工期，为保证不影响工期则需增加人员投入，从而增加成本。

二、目的和作用

通过创新和优化方案，先简支后连续体系转换在后期进行。工程施工质量有保证且在资源投入一定的情况下能够进行交叉作业，不仅能减少施工人员投入，而且还能加快施工进度，提前工期，节约整个项目成本，给其他类似项目提供施工经验。

三、技术原理

确保体系转换在后期转换能成功，必须解决的问题一是后期拆临时支座体系转换时箱梁下落几乎为0，二次浇筑的箱梁连接接头、现浇中横梁无裂缝产生，砼结构和质量必须有保证；二是后期体系转换后桥面高程满足图纸设计。施工前项目部多次组织技术人员研究图纸和说明，讨论方案，并请教相关专家，最终确定了解决该问题的措施。具体措施如下：

高程提前策划。下部结构施工时将立柱、盖梁、支座垫石高程统一降低5-10mm，使得预制箱梁安装时临时支座标高比永久支座顶面标高高5-10mm。

最大限度减少临时支座（钢砂筒）砂子沉降。每个临时支座（钢砂筒）在使用前通过试验室压力机试压，基本消除砂子沉降。

5-10mm 空隙预留的位置和处理方法。永久支座和梁底后装B 钢板安装时，使永久支座和梁底后装B 钢板密贴，临时支座（钢砂筒）标高比永久支座顶面标高高出的5-10mm 预留到箱梁底部与梁底后装B 钢板之间，待二次浇筑箱梁连接接头时一并用同标号混凝土填充。

图1 箱梁端头底部、B钢板、支座、支座垫石的关系图

这样所有桥面施工完成后拆除临时支座进行体系转换时，桥梁上部下落几乎为0，不仅不会造成二次浇筑的箱梁连接接头、现浇中横梁处产生裂缝，而且也能保证桥面高程满足图纸设计要求。

四、 施工工艺流程及要点

1.工艺流程

（1）首先按图纸设计的位置测量放线出临时支座（钢砂筒），检查位置正确后放置临时支座（钢砂筒）并安装、调整好图纸设计的永久支座，逐跨吊装预制箱梁，落于临时支座上（钢砂筒）成为简支状态，及时焊接湿接缝钢筋，焊缝质量要符合规范要求，确保安全。

（2）焊接现浇段钢筋，绑扎端、中横梁钢筋；安装现浇段顶板束波纹管并穿束，波纹管必须保证密封防止浇筑混凝土时漏浆造成堵塞。在日温最低时，一起浇筑现浇段、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的湿接缝，混凝土达到设计强度的 90%后，且混凝土龄期不小于 7d 时，对称张拉负弯矩预应力钢绞线，并压浆。

（3）负弯矩施工完成后，进行剩余湿接缝钢筋、模板安装，验收合格后浇筑剩余湿接缝混凝土。

（4）焊接顶板负弯矩钢束张拉预留槽口处的钢筋后，进行半幅水泥混凝土铺装层施工，同时施工另半幅防撞护栏。

（5）施工防水层、桥面沥青混凝土铺装层施工、伸缩缝施工及防抛网、排水管安装等附属工程施工。

（6）对称拆除一联内临时支座，完成体系转换。

2.操作要点

（1）箱梁吊装

1）临时支座制作

临时支座采用6mm 钢板加工，分为上、下两部分，加工后需确保上部能够套入下部；下部结构底部留M20螺栓孔，便于后期泄砂。

2）预制箱梁预应力孔道压浆强度达到40Mpa 后，逐孔吊装箱梁，置于临时支座上成为简支状态。

（2） 永久支座安装

1）将支座垫石顶面及周围的水泥浆、洒落的混凝土块等杂物清理，表面应干净、平整。

2）按图纸设计的位置和尺寸测量放线，在支座垫石上画出支座位置中心线。将橡胶支座安放在支座垫石上，使支座的中心线同支座垫石中心相重合，支座安装准确。

3）橡胶支座安装完成后，再安装B 钢板，钢板上焊锚固钢筋与梁体相连接。B 钢板视作现浇中横梁梁模板的一部分进行浇筑。为防止漏浆，在钢板之间四周空隙处，用双面胶填设。

（3）钢筋安装

钢筋均在钢筋加工场内加工完成后，汽车吊吊运至工作面，钢筋的加工工艺符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）各项要求：

1)钢筋存放、下料和加工场地进行硬化，钢筋存放时用工字钢垫高30cm，上面盖以塑料防水布，保持清洁，以防污染。

2)在混凝土浇筑之前，钢筋作为隐蔽工程，必须按隐蔽工程的检查报验要求，进行验收。

（4）负弯矩波纹管安装

在中横梁混凝土施工时应做好负弯距张拉施工的防护措施，先穿好钢绞线，并接好该部位的波纹管（扁型金属波纹管），后接的波纹管两头和以前预留的波纹管进行衔接，衔接两头应保证有和以前的波纹管同直径长的接头尺寸进行搭接，并且接口用胶带裹紧防止漏浆，混凝土施工完以后应对混凝土表面进行拉毛，拉毛深度为1～2mm。

（5）模板安装

模板安装之前对梁体的端头进行凿毛，钢筋表面的油渍、漆度、鳞锈等清除干净，使得梁体和钢筋与现浇混凝土能够更好的结合。安装中横梁底模时底模中线和盖梁的中心线必须重合，安装中横梁底模在支座位置时采用双面胶四周围包裹橡胶支座，防止在施工混凝土时混凝土污染支座，模板间有缝隙地方用施工棉（或双面胶）塞死，底模支撑加固采用5×10cm 的方木，纵横向方木间的空隙用木楔楔死。

两侧模板用 5×10cm 的方木作为背方间距控制在70 ～80cm 之间，模板上下用Φ14 拉杆拉紧。

（6）现浇部位混凝土浇筑

浇筑施工之前用水湿润箱梁混凝土，保证梁体和现浇混凝土接触良好。混凝土浇筑采用汽车泵入模。使用插入式振动棒振动时，水平移动间距不得超过振动棒作用半径的1.5 倍，考虑到振动器的有效半径，其间距以不超过50cm 为宜，与侧模保持50mm 左右的距离；插入式振动棒的振动深度，一般不超过振动棒长的2/3 ～3/4，分层浇筑时，插入下层混凝土50mm 左右的距离，使上下层混凝土结合牢固。

混凝土振捣时遵循快插慢拔的原则，.混凝土振捣时采用平行式或梅花式，但是不得漏振、欠振、过振；混凝土浇筑后，立即进行振捣，振捣时间要合适，一般可控制在25s ～40s。

混凝土振捣密实的标准：表面停止沉落，或沉落不显著；振捣不再出现显著气泡，或振动器周围无气泡冒出；混凝土表面呈现平坦、浮浆；混凝土已将模板边角部位填满充实。

（7） 养生

混凝土施工后，采用土工布及时进行覆盖并洒水养护，养护时间应符合规范要求（7 天）。

（8）负弯矩预应力张拉、压浆

混凝土强度、龄期达到图纸设计要求后，进行张拉、压浆。

1）预应力钢绞线张拉：张拉时通过张拉应力和伸长量进行控制，以张拉应力为主，伸长量进行校核。

2）孔道压浆：压浆工作在张拉作业完成后便开始施工。孔道压浆采用真空压浆工艺，压浆工艺控制要点：

①张拉后切除外露多余钢绞线，压浆前用压力水冲洗湿润孔道，并用空压机吹除孔内积水。

②停止压浆的标准：检查所压出水泥浆的稠度，直至稠度均匀一致流动顺畅后，关闭出浆端阀门。

③压浆时，每一工作班应留取试块，标准养护28d 后，检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据及档案资料。

④按规定填写完整的压浆记录。

连接顶板钢束张拉预留槽口处的钢筋后，进行半幅桥面现浇层（水泥混凝土铺装）施工，同时施工另半幅护栏。

施工防水层施工、进行桥面沥青混凝土铺装施工、伸缩缝安装、及防抛网、排水管等附属工程施工。

（9）体系转换

对称拆除一联内临时支座，完成简支变连续体系的转化。

五、关键技术和创新点

传统的体系转换方法和工艺，由于高程、临时支座砂子的沉降、空隙预留的位置和处理方法不当，导致拆除临时支座进行体系转换时桥面沥青混凝土、二次浇筑的箱梁连接接头、现浇中横梁等关键部位都会不同程度的出现裂纹和裂缝，影响工程外观和实体质量。为确保体系转换在后期转换能成功必须对关键技术和工序进行创新。

1.关键技术

（1）高程处理。下部结构施工时将立柱、盖梁、支座垫石高程统一降低5-10mm，使得箱梁安装时临时支座标高比永久支座顶面标高高5-10mm。

（2）临时支座（钢砂筒）砂子沉降处理。每个临时支座在使用前通过试验室压力机试压，基本消除砂子沉降。

（3）5-10mm 空隙预留的位置确定和处理。永久支座和梁底后装B 钢板安装时，使永久支座和梁底后装B 钢板密贴，临时支座标高比永久支座顶面标高高出的5-10mm 预留到箱梁底部与梁底后装B 钢板之间，待二次浇筑箱梁连接接头时一并用混凝土浇筑。

2. 技术创新点

先简支后连续结构体系转换在后期进行。在资源投入一定的情况下能够进行交叉作业，不仅能减少施工人员投入，而且还能加快施工进度，提前工期，节约整个项目成本。

六、结语

国道240（原国道220）兰考境高场村至何寨段改建工程陇海铁路分离式立交桥已通车。

体系转换完成后技术人员对桥面高程进行了复测，经复测满足设计及规范要求；对桥面沥青混凝土、二次浇筑的箱梁连接接头、现浇中横梁等关键部位进行仔细的外观检查，均无裂缝产生，外观质量合格。

该项目施工过程中作业人员数量在未增加的情况下，主线桥提前一个月通车，作业队伍施工人员人工费成本节约一半，项目部成本也明显降低，经济效益明显与社会效益显著。装配式预应力混凝土箱梁先简支后连续结构体系转换在后期进行，该技术能够很好的保证施工质量和工期，值得推广和应用。