预应力混凝土T梁施工技术分析

吴乾坤，张亚海，郭宝圣，韩志星

（1.中交路桥建设有限公司，北京101100；2.江西省交通运输科学研究院有限公司，南昌330200）

1 引言

近年来，公路工程预应力梁式桥中，混凝土T梁的运用十分广泛，其具有截面抵抗矩大、材料用量少、自重轻、施工便利等特点[1]，目前已成为主流梁体形式。对预应力混凝土T梁实际应用情况进行分析发现，一旦T梁存在局部设计问题或是施工不当，极易出现各种质量问题，威胁桥梁使用的安全性、可靠性。本文主要从预应力混凝土T梁施工技术的角度出发展开详细分析。

2 预应力混凝土T梁概述

对于一个国家、一个地区而言，公路网络无疑是重要的运输命脉，尤其是21世纪以来，我国各地区的公路建设规模不断扩大，公路里程持续增加，且不断延伸至高山、深谷地区。由于高等级公路的行车速度相对较快，所以，对服役桥梁的平整性要求更高，即桥梁需具有良好的连续性能，伸缩缝的数量较少，以营造舒适、平稳的行车环境[2]。

从我国现阶段高速公路桥梁的施工情况来看，桥梁跨径较小时，多采用预制的预应力混凝土T梁；桥梁跨径中等情况下，多采用组合T梁。根据混凝土浇筑与预应力筋张拉顺序的不同，可将预应力混凝土T梁施工方法分为先张法、后张法2种[3]，前者是先进行张拉施工，后浇筑混凝土构件，钢筋混凝土结构养护达到设计强度后，放张预应力筋，借助钢筋与混凝土间的黏结力传递预应力；后者是先浇筑混凝土，后张拉预应力筋，并在端部锚固，借助锚具传递预应力。与后张法相比，先张法相对简单，无须钻孔、穿孔、灌浆、封孔，且无孔道堵塞等问题；后张法施工工艺较复杂，但可适用于大跨度桥梁作业。在工程实践中，需根据实际情况选择合适的施工工法。

3 预应力混凝土T梁施工特点与要求

3.1 施工特点

结合相关工程实践经验，对预应力混凝土T梁施工特点总结如下：

1）T梁多采用后张法施工[4]，内部预埋3根波纹管。基于波纹管的存在，对波纹管以下部分进行混凝土施工时，不宜采用振捣棒，尤其是马蹄部位，宜选用附着式振捣器。

2）马蹄部位与腹板相连的位置存在斜面，振捣过程中气泡不容易排出。

3）T梁腹板较薄，布筋率高，因此，对粗集料最大粒径、混凝土的工作性能提出了较高的要求[5]。若是混凝土的黏聚性较差，则极易由于钢筋阻碍出现离析现象；若是集料粒径过大，或是混凝土密度过大，均将出现混凝土下料困难的情况。

4）T梁的布筋率高、钢筋模板约束多[6]，若是施工过程中水泥的用量偏大、水灰比较大时，极易出现塑性收缩和温度应力，导致T梁产生裂缝。

5）T梁锚固区存在波纹管，并且布筋率较高，布料时容易产生浆体富集情况，导致锚固区的强度较低，甚至出现变形情况，容易发生张拉事故[7]。

3.2 施工要求

这里主要从T梁混凝土配合比设计、浇筑、养护等角度出发，具体分析预应力混凝土T梁的施工要求。

3.2.1 配合比设计

对于T梁混凝土，不仅要求混凝土强度达标、耐久性好，还要求T梁混凝土外观质量好，无大气泡、蜂窝孔洞以及色差等外观质量问题。为此，科学的T梁混凝土配合比设计是关键，配合比设计应兼顾工程性、强度、体积稳定性、耐久性以及外观质量等方面的要求[8]。同时，为保证T梁混凝土施工连续、质量稳定，需进行配合比对用水量的抗干扰性、粗集料的级配设计，要求用水量不应过低，减水剂不应过于接近极限掺量，导致用水量敏感，粗集料级配在满足规范要求的情况下，尽可能选择空隙率小的级配。

3.2.2 T梁浇筑工艺

混凝土浇筑工艺包括布料和振捣。T梁混凝土布料包括水平分层布料、斜向分层布料2种[9]。后者布料与振捣是同时进行的，浇筑效率高，但是，此种方法浇筑垂直高度相对较高，振捣时混凝土容易沿着斜面溜浆，引发离析问题。目前，整体式水平分层布料振捣方法被提出，其从T梁一端朝着另一端完成水平布料，全梁布料完成后振捣密实，继续下一层布料与振捣，完成浇筑工作，可有效解决上述问题，提高T梁混凝土成型质量。混凝土振捣时，马蹄部位采用附着式振捣器，腹板采用插入式振捣棒。

3.2.3 T梁养护工艺

T梁混凝土养生方法根据环境气温可划分为两类方法：（1）一般季节养护，目的在于保湿，环境温度20～40℃，主要有人工洒水养护、自动喷淋养护、贴膜养护[10]；（2）低温季节养护，目的在于保温保湿，较好的方法是蒸汽养护。

4 预应力混凝土T梁施工技术要点

4.1 工程概况

本项目为某特大桥工程，桥梁长度1 208.06 m，共计40跨。桥面净宽2×10.9 m，大桥平面处于圆曲线、缓和曲线、直线、缓和曲线上，纵断面纵坡0.4%，墩台径向布置，具体结构参数见表1。

表1 桥梁结构参数

4.2 预制场布置

基于本项目T梁预制场和大桥位置关系，梁板从40#台朝着0#台架设。T梁预制场以宕渣等路基材料填充，并推平、压实，按照南北向设1%纵坡、东西向统一平面的标准，浇筑15 cm厚的C20混凝土，预制场内部设纵横向排水系统。

本项目T梁台座设置如下：（1）上层：T梁钢底模板；（2）中层：钢板与槽钢预埋件；（3）下层：C25混凝土垫层。T梁底模需确定反预拱度标准，结合相关T梁施工资料将反预拱度设置为2.5 cm。

4.3 预应力混凝土T梁施工技术

4.3.1 基本流程

本项目预应力混凝土T梁基本施工流程如图1所示。

图1 预应力混凝土T梁基本施工流程

4.3.2 施工技术要点

1）模板施工。本项目T梁预制模板选择冷轧普通钢板，模板厚度≥6 mm。30 m预制T梁共分为8个部分，以螺栓组装，上、下2排设附着式振动器，上排与底排相距90 cm、底排与台面相距60 cm，振动器之间横向距离1 m，呈梅花状；使用龙门吊将模板送至制梁并进行组装。

2）钢筋、预应力管道施工。本项目T梁台座两端设钢筋加工棚、绑扎台座，在加工棚内将钢筋制作成半成品，并按每片梁用量进行钢筋绑扎，分为梁肋钢筋、行车道板钢筋台座。部分预埋件安装存在与钢筋冲突的问题，可适当调整钢筋间距离，底模、外侧模捆扎塑料垫块，保证保护层坚固。侧模安装完成后，吊装行车道板钢筋，与主梁、横隔梁钢筋以及护栏、伸缩缝位置的预埋钢筋绑扎。

3）混凝土浇筑。本项目使用混凝土运输罐车将混凝土运输至指定浇筑地点，混凝土温度、坍落度分别为5～32℃、7～9 cm；采用龙门吊灰斗浇筑方式，水平方向分段5～10 m、斜向分层7～10层，每层厚度＜30 cm。为保证马蹄部位混凝土严密性，第一层浇筑厚度不得超过马蹄部位上部。本项目以附着式振动器+插入式振捣器进行梁体混凝土振捣施工，振捣结束后以毯布覆盖混凝土，定期淋水；混凝土硬度达标后，使用龙门吊拆模。

4）预应力张拉。本项目使用高压水枪+空压机清理孔洞，并穿钢绞线束。所有钢绞线通过管道后，两头工作长度调整至相等水平，并安装锚具。预制板混凝土硬度＞90%，龄期＞15 d，张拉预应力筋包括一期主梁张拉、二期后连续负弯矩张拉。张拉过程中，锚下控制应力1 395 MPa，两端张拉。

5）孔道压浆。本项目采用活塞式水泥浆泵、可制作胶稠状水泥浆的拌和设备开展孔道压浆作业，压浆饱和、紧实；压浆完成后，做好清理工作，并封锚。

5 结语

综上所述，预应力混凝土T梁在国内桥梁工程中应用广泛，在受力、施工操作等方面均有显著优势。预应力混凝土T梁实际施工中，应根据项目情况、施工条件合理选择施工工法，包括先张法和后张法，运用预制梁体技术，合理规划预制场地，落实混凝土浇筑与养护质量控制，严格按规范进行预应力张拉、孔道压浆，保证梁体质量可靠、桥梁整体结构安全。