预制箱梁内模上浮防治措施的探讨

黄宇 吴陈金

摘 要：预制箱梁施工时，其内模常常因浇筑混凝土后出现上浮，从而导致箱梁顶板和腹板厚度不足，钢筋保护层厚度不足，或箱梁高度超出设计、规范要求，从而造成梁片报废、不符合设计规范要求等质量事故。本文以国道319长汀河田至城关段公路改建工程一期A2标梅林分离式立交中桥预制箱梁为例，分析预制箱梁内模上浮的原因，从而提出相应的预防及处理措施。以期在今后的施工过程中减少此类事故的发生。

关键词：预制箱梁;内模;上浮;防治措施

1 工程概况

国道319长汀河田至城关段公路改建工程一期A2标梅林分离式立交中桥为25 m预制箱梁，共8片，箱梁预制采用梁场工厂化生产。箱梁底模采用C25钢筋混凝土台座，台座顶面采用5 mm厚钢板，边缘与槽钢焊接，焊缝用砂轮磨平。侧模为5 cm厚大块定型钢模。钢模采用工厂加工，现场试拼后拼装。每片内模长度为1.5 m，面板采用4 mm钢板，连接孔规格为φ22*26 mm长孔，各块模板之间用螺栓联结。

本项目采用的预制箱梁施工工艺流程如下：制梁台座浇筑→安装钢筋骨架→穿波纹管→立外模→安装内模→浇筑底板混凝土→浇筑腹板混凝土→顶板钢筋修整→浇筑顶板混凝土→养护→拆模→预应力筋穿束→预应力张拉→孔道压浆→养护→封端→养护→移梁存放。

2 预制箱梁内模上浮的原因分析

当前，在预制箱梁施工过程中，箱梁内模设置在箱梁底板的钢筋骨架之上，而内模在上部没有固定，因此，在混凝土浇筑过程中，箱梁内模会因受底板混凝土的浮力及腹板混凝土的挤压而产生一定程度的上浮。从而导致预制箱梁的顶板、腹板混凝土厚度尺寸不满足设计要求，箱梁顶板、腹板钢筋保护层厚度不足，负弯矩端波纹管移位、扭曲等一系列质量问题。在箱梁施工过程中出现内模上浮的情况后，很难有切实可行的措施消除内模上浮造成的影响。因此，在模板安装及混凝土浇筑过程必须采取有效的措施予以防治。

3 预制箱梁内模上浮的防治措施

3.1 采用横梁压顶

目前，预制箱梁施工中防治内模上浮的措施多种多样，各个项目根据自身特点及现场施工环境不同采取的方法也不尽相同。但其主要技术原理多为在内模顶面通过压杆紧压内模阻止其上浮。即在内模就位后，在顶板钢筋上每隔一段距离用工字钢做成的横梁与侧模连接，以横梁作为压顶，用可调螺杆通过楔形块下压内模[1]。浇筑混凝土过程中依靠工字钢横梁与外模形成的反作用力，作用于内模顶面，阻止内模上浮。但实际施工过程中，混凝土上浮力大，当工字钢强度不够大抑或连接支撑不牢固时，工字钢横梁容易弯曲，从而导致内模上浮。

虽然采用横梁下压是目前箱梁施工中防止内模上浮最常用的方法，但这种方法运用在施工过程中时仍然存在较多不可控的因素，因而并不能彻底解决箱梁内模上浮的问题。

3.2 严格控制混凝土质量

从混凝土原材、配合比、砼运输及搅拌工艺入手。原材控制方面，需加强进场材料检测工作，确保骨料级配均匀，集料含泥量控制不得大于1%，外加剂性能稳定;进行配合比设计及验证工作，同时根据不同的季节调整外加剂的参量，做好班前集料含水率检测工作，如当天材料有变动，变动时需检测含水率，确保施工配合比调整到位，混凝土水灰比符合要求;混凝土拌合完成后，檢查塌落度;采用搅拌运输罐车将混凝土运至施工现场，混凝土从拌合到运至浇筑现场的时间控制在1 h内。运输途中以2～4转/分的慢速进行搅动，卸料浇筑前以常速搅拌;运至现场需再次检查塌落度，确定塌落度损失情况，浇筑时塌落度必须控制在140 mm～

160 mm。混凝土运送至现场后若出现离析、泌水或塌落度损失等现象，须进行二次搅拌，严禁随意加水，必要时，可按配合比同时加入水、胶凝材料和外加剂以保持原水胶比不变，二次搅拌不符合质量要求时，则不得使用。

3.3 减小模板内气压

预制箱梁混凝土浇筑顺序为：先浇底板，再浇腹板，腹板浇筑时，采用斜向推进的方式，最后进行顶板的浇筑。箱梁混凝土浇筑过程中内模上浮的一个重要原因是混凝土内气体的压力作用。因此，排气以减小模板内气压是控制预制箱梁内模上浮的另一个重要措施。

3.3.1 采用合理振捣方式与振捣时间

高频振动器因其振频率高、激振力大、振幅小、辐射范围大等优点，在箱梁浇筑时，被广泛采用。高频振动器一般安装间距为1.5～2 m/个，以一片25 m小箱梁为例，则一片箱梁需安装高频振动器24台左右。当高频振动器开启时，激振力大、振捣面积广，在同一时间产生的激振作用使混凝土内部气泡在短时间内同时溢出，排出的气泡大量聚集且无法逸出，形成向上的压力，此压力容易将内模顶起。因此，施工过程中严格控制振捣方式和高频振捣器的使用时间尤为关键。振捣时须遵循以插入式振捣为主，附着式高频振捣器为辅的原则。减少附着式高频振捣器的使用次数，高频振捣器每次开启时间不得过长[2]。附着式高频振捣器安装时必须确保与箱梁外模板联结牢固。此法通过降低混凝土内气泡溢出的速率，减小了气泡上升带动内模上浮的冲击力。

国道319长汀河田至城关段公路改建工程一期A2标梅林分离式立交中桥在预制箱梁施工中采用4个D50插入式振动器，两个用于底板和腹板下部混凝土的振捣;两个用于腹板上部和顶板混凝土的振捣。箱梁混凝土浇筑采用分层浇筑法，分层厚度为30 cm。混凝土的浇筑在纵向由跨中向两端分段分层进行浇筑。封底后开始浇注腹板及顶板混凝土。底板混凝土全部采用插入式振捣棒振捣，浇筑腹板混凝土时开启附着式高频振捣器。振捣时遵循插入式振捣为主，高频附着式振捣为辅的原则。振捣时采用“快插慢拔”，即插入速度要快，使上下部混凝土几乎同时受到振捣，拔出时则要慢。在整个箱梁浇筑过程高频振捣器共使用了2次，分别在混凝土浇筑至腹板2/3处、顶腹板衔接处。当观察到混凝土不再下沉，无气泡冒出，且表面呈现出平坦、泛浆状态时说明已振捣密实。

3.3.2 内模采用开口式

视梁底横向宽度大小，将内模的底板设计成中间沿纵向隔断10 cm宽度，每间隔1.0 m 设一道50×5等边角钢支撑的形式，以利阻止内模上浮。底板混凝土浇筑时，由一端向另一端循序推进。当混凝土通过振捣器的振捣，混凝土中的气泡经底板间隙排出，待底板混凝土满溢后，及时封堵间隙。这样可将混凝土内部溢出的气泡通过排气口排出，减小致使内模上浮的浮力作用。

3.4 螺纹钢下拉与横梁上压相结合

通过螺纹钢下拉与横梁上压相结合的方式，防止内模上浮。螺纹钢下拉内模作为阻止内模上浮的主要作用力，横梁上压为次要作用力，横梁主要作用是作为定位装置承担内模的定位作用，防止内模顶部发生移位。

浇筑制梁台座时在台座内预埋精轧螺纹的螺母。螺母外围焊接三根10 mm圆钢，将圆钢弯成弯钩状预埋在台座内。浇筑混凝土时，为防止混凝土堵塞螺母，预先将螺纹钢插入螺母内，并在螺纹钢外穿套10 mmPVC管。

精轧螺母预埋位置设置在箱梁底部预留的泄水孔道处，浇筑制梁台座前在相应位置做出标记。安装内模时，通过螺纹钢将内模与制梁台座连接[3]。

“下拉上压”相结合的方法，“下拉”降低了内模重心，将引起内模上浮的作用力转移到台座上。“上压”通过外部作用阻止内模上浮，同时可作为内模定位装置，防止内模顶部偏位。

4 结束语

国道319长汀河田至城关段公路改建工程一期A2标梅林分离式立交中桥在预制首件箱梁过程中，发现箱梁内模出现一定程度的上浮。在首件工程总结中，组织项目技术人员、作业工人进行探讨，通过控制混凝土质量、排出模板内气体、“下拉上压”结合等方法，使预制箱梁内模上浮问题得到有效控制。在后续的大面积生产中未再出现内模上浮的情况，工程质量得到有效保障。

参考文献：

[1]苏国森.浅谈阻止箱梁内模上浮施工技术[J].科学之友，2012（7）：54.

[2]王小兰.附着式振动器在箱梁腹板混凝土施工中的应用[J].山西建筑，2013，39（5）：67-68.

[3]葛尊伟，黄卫青，彭远扬，等.预制小箱梁内模上浮的防治工艺研究[J].交通科技，2017（2）：84-85.