EPS内模装配式PC小箱梁施工技术研究*

乔文庭，张经统，刘 磊，朱伟庆

(1.内蒙古自治区交通建设工程质量监督局，内蒙古 呼和浩特 010020；2.长安大学公路学院，陕西 西安 710064)

0 引言

近年来，随着我国桥梁建设的快速发展，对桥梁结构的性能要求也越来越高[1]。装配式预应力混凝土小箱梁因其受力合理、结构整体性好、耐久性好、施工高效、可大批量集中预制及造价相对低廉等优点，在我国20 ～ 40m 跨径桥梁结构中的应用越来越广泛[2]。

预应力混凝土箱梁的预制包括模板工程、钢筋工程、混凝土工程和预应力工程等[3]。预制梁模板是施工过程中的临时结构，不仅关系到预制梁尺寸的精度，而且对工程质量、施工进度和工程造价有直接的影响[3]。目前箱梁混凝土施工中外模一般采用钢模板，内模主要采用钢模板、木模板等[4]。传统的钢内模和木内模易造成预制梁底板漏振，出现蜂窝麻面和孔洞；拆除内模时可能对箱梁造成损坏，导致施工周期加长；且内模的重复利用对内模有持续的损耗[5]。

为解决传统内模拆卸困难的问题，国内外学者均对永久性模板技术进行了相关研究。近年来，聚苯乙烯泡沫(EPS)作为新型建筑材料已普遍用于建筑领域，如墙体节能、临时房屋设施等[6]。同时，因其抗压性能和耐久性好、吸水性低、导热系数低等优良特性，也被应用于处治公路软基过度沉降，以及作为空心板永久性内模等工程中[5,7-10]。但目前鲜有关于在PC小箱梁采用EPS永久性内模施工技术的研究和应用。本文依托实际工程研究EPS永久性内模PC小箱梁在预制工艺、施工质量控制等方面的应用技术，以期推广应用。

1 依托工程

本研究依托内蒙古阿拉善国道307线雅布赖至山丹(蒙甘界)段新建一级公路项目，起于雅布赖镇西侧30km处，终于山丹(蒙甘界)。该公路作为阿拉善盟“两横两纵十二出口”公路网的重要组成部分，是实现阿拉善盟经济快速发展，构建和谐社会的有力保障。现有道路为三级公路，路基宽8.5m，近几年由于交通量逐步增大、重车多，旧路面结构层薄等因素，路面已出现坑槽、网裂、龟裂等病害，严重制约了区域经济发展，道路升级改造已刻不容缓。该项目新建大桥3座，中桥8座，小桥19座，需采用20m跨径装配式预应力混凝土标准箱梁100片。

阿拉善地区为内陆高原，属典型的中温带大陆性气候，月均温差最大可达50℃，全年干旱少雨，风大沙多，且当地水资源匮乏，木材紧缺，采用钢内模和木内模会浪费宝贵的木材与水资源。因此，试验将其中12片20m跨径装配式预应力混凝土标准箱梁改为采用EPS永久性内模的PC小箱梁，并以此研究EPS内模PC小箱梁施工技术。

2 EPS内模PC小箱梁施工技术

2.1 施工工艺流程

采用EPS永久性内模的箱梁预制施工工艺为：清理底模、施工放样→安装侧模、端头模板→安装底板和腹板钢筋笼→预埋预应力管道→浇筑底板混凝土→安装EPS内模→吊装顶板钢筋笼→安装内模限位装置→浇筑腹板、顶板混凝土→梁体混凝土养护→拆除外模和端模→预应力钢束张拉→孔道压浆→封锚、养护→移梁→箱梁质量检验。

2.2 施工过程控制

小箱梁的EPS内模全长约20m，为方便加工、运输和安装，将内模分为9段加工，其中，梁两端为2块长3m的内模，其余7块长度均为2m。加工制作好的内模运输至预制场后，应尽量避免阳光照射。每次立模前检查EPS内模是否变形或损坏，棱角是否分明，线形是否顺直。

钢筋笼分两部分绑扎，底板和腹板钢筋笼直接在安装好的外模台架上绑扎，顶板钢筋笼则单独绑扎。待底板和腹板钢筋笼绑扎并安装定位后，方可浇筑底板混凝土。底板混凝土应从梁端开始浇筑，振捣密实且保证混凝土表面达到设计高度，人工去除超出设计厚度的混凝土，然后安放内模。内模需提前编号，按编号顺序立模，内模之间通过泡沫塑料胶水粘接，粘接应平顺，无明显错台，并在内模两侧提前安装垫圈，以保证腹板混凝土的保护层厚度。浇筑底板混凝土、安装内模、安装顶板钢筋笼，可大幅度提高施工效率。浇筑腹板混凝土时，可通过对称分层浇筑、内模上部布设压杆等方式防止内模偏位、上浮。采用EPS内模的PC小箱梁内表面如图1所示，质量明显优于采用传统钢内膜和木内膜的箱梁。

图1 将EPS内模去除后的小箱梁内表面

3 EPS内模PC小箱梁施工质量控制措施

3.1 EPS内模质量要求

为确保EPS内模PC小箱梁的施工质量，须采取一系列质量控制措施。EPS内模应由专业生产厂家严格按设计图纸加工、制作。EPS是由聚苯乙烯(PS)经加热发泡后形成的具有微细闭孔结构的泡沫塑料，为保证其力学性能，表观密度一般不得小于15kg/m3；同时，须对EPS作阻燃处理，以保证其耐久性。EPS密度较小、质量较轻，采用EPS制作永久性内模，使小箱梁的质量增加约 12.5kg/m， 但对小箱梁自重影响不大，且EPS内模可与箱梁一起工作承受外荷载，一定程度上有利于小箱梁的受力。

3.2 内模定位、变形控制

为保证箱梁的几何尺寸，在内模顶部布设混凝土垫块，侧面布设垫圈，以保证EPS内模的定位。由于EPS材料的强度较低，若直接将垫块和垫圈与EPS内模接触，浇筑混凝土产生的侧压力会将混凝土垫块和垫圈压入内模中，引起内模偏移，从而无法保证混凝土保护层厚度。因此，加工EPS内模时，在两侧及顶面设置间距为1m的小凹槽，且凹槽在顶面与侧面交叉间隔布置；内模加工完成后，在凹槽内粘贴木板，使内模顶面的混凝土垫块和侧面的混凝土垫圈直接与木板接触，从而通过增大作用在EPS内模的面积、减小压强来防止垫块和垫圈的内陷，限制内模偏移(见图2)。

图2 凹槽木板交错布置

3.3 内模防上浮措施

刚浇筑的混凝土在振捣时具有良好的流动性，会对模板形成侧压力和上浮力，因此，需采取措施限制内模上浮。可通过控制混凝土浇筑和在EPS内模顶部加压的方式实现。

浇筑腹板混凝土前，需在内模顶部设置工字钢压杆，压杆沿箱梁纵向每2m布置一道，以保证其刚度。压杆两端通过可拆卸螺杆固定于外模板两侧，并在压杆与内模间设置“门”形传力装置，使压力均匀传至内模板(见图3)。

图3 防内模上浮的压杆装置

浇筑腹板混凝土时，要保证两侧混凝土同步分层浇筑、平行振捣，且浇筑速度不能过快，防止内模瞬间承受较大浮力而上浮。同时，底板、腹板混凝土的浇筑间隔不得超过混凝土的初凝时间，需严格控制振捣时间。浇筑前应进行坍落度试验，确保混凝土的和易性满足要求，防止混凝土振捣后石子下落浆体上升，使底板、腹板交接位置混凝土密度增大，对内模产生更大的浮力。

3.4 设置消能槽

为保证箱梁的施工质量，在EPS内模下部中心线处设置U形消能槽，沿梁长通长设置(见图4)，消能槽主要作用如下。

图4 消能槽

1)通气排气 浇筑腹板混凝土时，振捣产生的小气泡会进入内模底部，如不及时排出，一方面会引起内模上浮，另一方面会引起腹板与底板结合部位产生局部空洞。设置消能槽后，可及时排气通气，消减浇筑混凝土时产生的挤压、上浮力。

2)排出侵入内模底部的水泥浆 在浇筑腹板混凝土的过程中，存在水泥浆侵入内模与底板之间缝隙的情况。设置消能槽可及时排出侵入内模底面的水泥浆，从而消除内模底面浮力。

3)观测作用 由于底板、腹板混凝土分开浇筑，因此，可借助能否在消能槽观测到水泥浆排出，间接判断腹板混凝土振捣是否密实，进而保证腹板与底板结合处混凝土的浇筑质量。

4 结语

本文结合工程实例，系统分析和阐述了EPS内模PC小箱梁的施工工艺及技术要点，并提出施工质量控制措施。研究结果表明，与采用传统内模的小箱梁施工工艺相比，EPS内模小箱梁无需拆除内模，施工工艺简洁、可流水作业、施工效率高，不会因拆除内模而对箱梁混凝土造成损伤，能较好地保证箱梁施工质量。