箱梁预制施工质量控制关键措施技术研究

钟尚书

箱梁预制施工质量控制关键措施技术研究

钟尚书

（广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001）

随着我国公路事业建设发展的不断推进，公路桥涵施工技术有了明显提升。预制箱梁对于桥梁工程而言属于极其重要的一个环节，对于整个桥梁的建设、运营起到非常关键的作用。文章详细阐述了箱梁预制的主要过程及在预制箱梁施工过程中遇到的质量问题，重点分析了预制箱梁施工中质量控制的关键措施，以期对今后有关工程提供技术参考。

预制箱梁；施工质量控制；关键措施；公路工程

引言

随着我国交通发展规划的不断深入，高速路建设在迅猛发展，尤其在西部地区，迎来了高速交通事业发展的黄金期。与此同时，公路桥涵施工技术也得到了显著提升，目前国内公路桥涵工程建设周期长、区域跨越大，在施工的时候会受到多方面因素的影响，预制箱梁对于桥梁工程而言属于极其重要的一个环节，对于整个桥梁的建设、运营起到非常关键的作用。预制箱梁对制造技术要求较高，但预制箱梁与桥梁工程中的其他施工环节能够同步开展进行，从而能够大幅缩短施工周期，提高施工效率，保证施工安全，节约人力资源成本，同时也能够更好地保障工程的质量，进一步促进公路工程的建设发展[1]。

1 工程概况

崇爱二分部起讫桩号为K31+666～K58+718.58路线全长27.052 km，其中主线为23.584 km，爱店连接线3.468 km。主要位于崇左市宁明县峙浪乡、爱店镇境内。项目负责施工段落共有18座桥，其中大桥8座，中桥1座，分离式立交桥1座，互通桥4座，跨线天桥4座。主要技术标准为：全线采用四车道高速公路，设计速度100 km/h，路基宽度为26 m，路基设计洪水频率1/100。设计荷载：公路－Ⅰ级。

本项目共有箱梁959片，其中20 m箱梁31片，30 m箱梁685片，40 m箱梁243片。均采用预制工艺。

2 预制箱梁

2.1 制作工艺流程

本项目箱梁预制于崇左至爱店高速公路二分部预制场内，场站建设完成并验收合格，预制所需的模板及各材料经验收合格，方可开始产梁。

在预制梁场内，清理预制箱梁台座并均匀涂刷脱模剂，在预制箱梁台座上绑扎箱梁底腹板钢筋，将圆形波纹管准确定位安装在底腹板钢筋骨架内，按照预制箱梁尺寸，准确安装外侧模板，螺旋筋、锚垫板、通气孔及端头模板，并绑扎锚下钢筋内膜打磨完毕并均匀涂刷脱模剂，采用龙门吊吊装并准确安装内膜，绑扎顶板钢筋、准确定位安装负弯矩张拉预留槽，负弯矩扁波纹管及顶板预埋钢筋，用龙门吊吊装浇筑C50箱梁混凝土并预留3组相同试块，待浇筑完毕后及时覆盖，直到预制箱梁其混凝土强度高于拆模强度后依次拆除内、外模并用凿毛机凿毛翼板及端头混凝土，并喷淋养生待预制箱梁龄期达到7天，当混凝土强度达到90%以上，箱梁张拉作业才可以进行，张拉作业完毕后，要求48 h内完成压浆作业，即完成了预制箱梁的制作[2]。

2.2 受力特性

对箱梁钢筋进行预应力张拉处理，预应力的张拉即在钢筋混凝土构件的预留孔洞中插入钢筋，并提前对钢筋施加张拉力，钢筋在收缩过程中，由于箱梁结构在用途中主要作为受拉构件以承受弯矩作用，列车行驶过桥梁时，箱梁的受力特性为上部受压、下部受拉。因此，针对此受力特性，为增长箱梁的使用寿命以及抗弯作用，须在浇筑混凝土前对箱梁内部钢筋做张拉处理。因在张拉作用完成后钢筋呈现向内部收缩的趋势，在浇筑完成后，由于钢筋的收缩效应，钢筋混凝土构件具有一个垂直于纵断面的变形趋势。因此，在之后承受弯矩作用时，可提高构件的最大承弯上限[3]。

3 箱梁施工质量问题及关键措施

预制箱梁施工质量的好坏会决定到整个桥梁工程总体质量的优劣，针对箱梁预制施工过程中混凝土浇筑防气泡、混凝土开裂等问题的措施研究，事关桥梁质量和结构耐久性，甚至影响桥梁及桥上过往车辆的安全，所以预制箱梁混凝土浇筑的控制必须引起高度重视。

3.1 箱梁施工质量问题

箱梁的施工质量问题一方面取决于箱梁自身制作时的质量优劣，另一方面取决于箱梁在运输、施工、安装时的工艺优劣，其常见的质量问题主要有以下三种[4]。

（1）箱梁表面蜂窝麻面，其蜂窝面的最主要的外观现象表现为钢筋混凝土局部表面存在的以下现象，即表面土质疏松、小石头较多、水泥浆较少、或在石块表面和小石子表面间产生一些类似于蜂窝状结构的洞窟洞或小缝隙；麻面混凝土的最主要的外观现象主要表现为在钢筋混凝土表层出现局部缺灰浆层及多个局部细小的凹点、陷槽、麻点，产生了不均匀的、连续的、粗糙的表面，而并没有直接发生在钢筋直径的裸露现象。其主要的影响因素包括：混凝土的配合筋比例不合适，即水泥骨架石子、混凝土材料于量配比不够，导致骨架石子多、而混凝土水泥材料少的一种现象；水泥由于拌和的时间还不够，砼料中可能仍含有较大量的泡沫而造成了其耐候性差；钢筋混凝土排布得较过密，使水泥石子颗粒密度变化太快、过大从而就会导致钢筋混凝土坍落度变化太快过小；模板衔接口处所产生较大的空隙，造成细腻状的水泥砂浆的流失；模板表面已被严重破坏、过于干燥粗糙或表面沾污或含有其他有害杂质或未彻底清洗干净，使得预制混凝土在拆模时其表面受到外界接触而破坏；混凝土浇筑后养护不够，浇水过少或未浇水导致混凝土表面失水过多而出现麻面情况。

（2）混凝土外表面具有大量气泡，其主要现象表现为大气泡占比较少呈独立状，而细小气泡占比较高且呈密集片状构造，根据分析导致的原因主要有：工作人员未将振动棒深入预制混凝土构件深处，从而导致混凝土振捣不均匀、振捣时间不足，使得其内部不可避免地存在气泡问题；或是掺入的减水剂较少，搅拌时长不足两分钟；混凝土的坍落度较大，含水量过多，贴模板面的混凝土气泡含量多；级配不当，粗细集料级配不连续。

（3）箱梁表面出现色差色斑，一般而言，此类现象在梁体腹板较明显，钢筋或波纹管峦集处较多。主要外观表现为混凝土外侧出现明显不同的色差带，色块不均匀、不规则且颜色深浅不一，严重的会呈现出水波纹状、云斑或鳞斑，出现该质量问题的原因有：浇筑前模板未均匀涂抹，早振或过量振动；箱梁腹板处断面小，工人施工怕振捣不到位发生的重复振捣、多度振捣；钢筋或波纹管峦集部位混凝土中粗骨料难下去而造成混凝土不均匀。

3.2 箱梁施工质量控制关键措施

由上述内容可知，预制箱梁质量问题主要来源于预制时发生混凝土的浇筑过程中，存在振捣不均、振捣时间不足等问题导致混凝土在先期出现的气泡密集或过大，因此，在预制混凝土时须严格按照相关规范及工艺实施，有效控制初期质量效果是解决预制混凝土整体质量问题的关键所在[5]。

3.2.1 模板施工质量控制

箱梁模板的几何尺寸、结构形式、材料选择均应严格按照模板设计图纸进行，首先应确保模板具有足够的强度、刚度和稳定性。根据本项目工程现状以及业主要求，预制梁侧模采用厚度为6 mm的复合钢板。模板进场后需通知指挥部与总监办对模板进行验收，验收合格后才可使用。底部模板在设计初期时应当考虑地基承载力与张拉钢筋所带来的预应力及荷载作用，确保底模周围的排水通畅。底模材料为钢模，侧端模材质为镀锌钢管、模面壁厚约为6 mm，由十号镀锌槽钢板组成骨架，端模的材质为镀锌钢管、厚度δ=1 mm。制作钢模时截面规格公差和模具尺寸公差应得到严格的控制，对连接模具尺寸的精度要求也应同时满足：连接顺畅，模面大小均匀，转角过渡圆滑，连接孔位置正确。

在钢模的制造过程完工之后，需要再进行一个整体的试模拼合阶段，待工程监理方的检验工作合格后，才可以启用。侧压模压成型完毕后，应按规定逐节顺序依次进行编号，平整后存放，以有效避免模具在里压或自重应力作用下变形。端模孔须能根据钢筋设计要求预设的水平通径长或钢筋直径通过孔，孔洞直径宜稍大超过钢筋孔径。

3.2.2 模板安装质量控制

模板在预制梁浇筑施工前，必须用磨光机打磨光滑并均匀涂抹脱模剂（脱模剂优先选用水性材料），重点控制模板接缝处的平整度；模板在安装时，应注意通过调整对拉杆等措施保证安装牢固，及时对预留孔洞采用强力胶皮或填缝剂止浆，对拼接缝采用厚度不小于2 mm的胶条牢固粘贴等，避免浇筑过程出现漏浆现象；模板在拼装好后，需仔细检查模板侧面和模板钉扣，观察接缝有无错台，同时注意混凝土的保护层厚度是否满足要求。

3.2.3 混凝土浇筑质量控制

在浇筑预制箱梁混凝土时，必须按前期所设计的方向，顺序宽度和顺序厚度必须实行分级法施工，并要求在下部钢筋混凝土初凝浇筑完成施工前必须先把其上部钢筋混凝土全部浇注一次成型，如遇到上部钢筋混凝土需要和其下部钢筋混凝土一起进行施工作业时，必须要保证混凝土上下间隙至少在1.5 m以上；当设计要求是将沥青混凝土直接浇筑铺在倾斜的表面时，必须是自下而上逐层展开，即混凝土应从较低处开始逐步地向较高处逐渐铺开，同时混凝土在整个施工浇筑过程中也必须要保证水平的分层，与此同时，混凝土也必须要保持一定的浇筑厚度，按照规范应当使其厚度不超过300 mm。振动棒深入长度、振动时长都对预制箱梁质量具有关键影响，拆入式振动棒的移位间距应要小于振动棒作用半径的1.5倍，且振动棒与侧模之间的距离应保持大于50 mm～100 mm，中振动棒插入下层混凝土的深度宜达50 mm～100 mm，振捣过程应快进慢出，当混凝土表面不再下陷，无气泡翻起时，应缓慢抽出振动棒，预制箱梁腹板与底板及顶板的交接处，预应力钢束锚固钢筋密集部位，宜采用直径稍小的振动棒加以振捣，在条件允许情况下，还可以将振捣的时间适当延长，同时与附着式振捣器配合，避免漏振与过振的问题，为预制预应力箱梁的外观质量提供可靠保障。

3.2.4 混凝土养护质量控制

混凝土预制箱梁初凝后，随着混凝土拆模过程，随时进行混凝土梁顶及梁两侧混凝土的覆盖及保湿，及时洒水、喷淋，保证混凝土表面湿润不少于14天，当环境温度低于5 ℃时禁止洒水，梁体表面应喷涂养护剂，并采取保湿措施，混凝土养护期间，混凝土内部最高温度不宜超过65 ℃，混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度、养护用水与混凝土表面温度之差均不得大于15 ℃。

3.2.5 钢筋加工质量控制

钢筋的搭接长度、焊接质量必须满足施工技术规范的规定，搭接长度为45 d，钢筋的焊接一般采用电弧焊和二氧化碳保护焊，焊缝的长度双面焊为5 d，单面焊为10 d，焊接时要严格按照规范进行，同时保证焊缝长度要达到要求。焊接的过程中注意控制好电焊机的电流强度，防止电流强度过大烧伤钢筋。注意钢筋焊缝的饱满度，一般焊缝是否饱满以焊缝是否焊平钢筋的顶面为准。钢筋焊接完成后，需将焊渣清理干净。

3.2.6 预应力张拉质量控制

预应力张拉前，需将张拉千斤顶、压力表送至有资质的计量监督管理部门进行标定，根据标定提供线性方程，将10%张拉力、20%张拉力、100%张拉力对应的压力表读数计算出来，作为张拉施工时压力表的控制读数。

在进行试验之前，应将张拉过程中每条织带的理论延伸计算变更为实际延伸，并通过双重检查（即通过调整张力和控制延伸率）验证拉伸强度。在张拉过程中，应确保两端牵引速度的连续性。每次张拉循环结束后，应立即计算实际拉伸，并与理论拉伸进行比较。如果误差在6%以内，则可延迟下一个循环。如果误差超出6%，则必须停止回缩并确定误差原因，只有在了解原因并采取措施调整后，才能继续施加应力。在拉伸过程中，应在规范范围内检查断丝率。如果断线超过了允许的规格范围，则必须拔出锚固件并转动螺纹架拧紧。

千斤顶使用时间超过6个月，张拉次数超过300次，张拉过程千斤顶或者压力表出现异常情况，千斤顶检修或更换配件后，出现以上任何一种情况，千斤顶必须重新进行校正标定。

3.2.7 预应力管道压浆及封锚质量控制

预应力管道在压浆前必须清除内部的杂物及积水，认真检查阀门是否阻塞。采用真空过滤成组作业时，空气安全应符合相关技术规范的规定。管道的最高位置应为排气孔，只有在污泥被淹没后，才可关闭排气口和排水口。水泥浆压力保持不小于0.5 MPa的稳压期，该稳压期的保持时间宜为3 min～5 min，后关闭进浆口阀门，使水泥浆在有压状态下凝结，以保证压浆密实。分组必须在设计要求的时间内进行，同一管道的连接必须同时连续停止，以避免管道与泥浆泄漏。

上述描述预制箱梁质量控制的七个方面，但通过预制箱梁发生的质量问题可以看出，其主要质量问题均发生在混凝土浇筑气泡上，因此，对于质量控制应当更注重浇筑混凝土过程中对气泡的控制。

4 结束语

综上所述，针对桥梁工程箱梁预制箱梁施工质量控制问题，本文从箱梁的制作工艺以及箱梁预制施工过程中常见的质量问题入手，并突出分析预制构件混凝土的质量控制方面，分析出预制箱梁的质量优劣主要应在预制梁场中进行控制。得出结论，箱梁钢筋混凝土构件的制备过程中，其具体控制手段应分为：钢筋加工质量控制、模板系统质量控制、混凝土浇筑期间质量控制以及预应力张拉阶段的质量控制，并应以混凝土浇筑质量控制为重点。通过本项目预制箱梁工程经验，以期对今后类似工程提供参考意见。

[1] 路健. 浅谈桥梁预制箱梁架设施工技术[J]. 技术与市场，2021，28(9): 119-120.

[2] 刘凯，闫彬彬. 桥梁预制箱梁施工工艺及质量控制要点探析[J]. 黑龙江交通科技，2021，44(10): 119-120.

[3] 王海峰. 公路桥梁预制箱梁施工质量控制研究[J]. 交通世界，2021(24): 161-162.

[4] 林雪玲. 桥梁预制箱梁架设施工及质量控制分析[J]. 交通世界，2021(20): 144-145.

[5] 崔利伟. 桥梁预制箱梁施工技术[J]. 设备管理与维修，2021(8): 148-149.

Study on Key Measures and Technologies for Quality Control of Box Girder Prefabrication Construction

With the continuous development of highway construction in China, the construction technology of highway bridges and culverts has been significantly improved. Prefabricated box girder is a very important link for bridge engineering, which plays a very important role in the construction and operation of the whole bridge. This paper expounds the main process of box girder prefabrication and the quality problems encountered in the construction of prefabricated box girder in detail, and focuses on the analysis of the key measures for quality control in the construction of prefabricated box girder, with a view to providing technical reference for future related projects.

prefabricated box girder; construction quality control; key measures; highway engineering

U445

A

1008-1151(2022)11-0033-03

2022-05-26

钟尚书（1997－），男，广西梧州人，广西路建工程集团有限公司二公司崇爱二分部质检员，从事高速公路项目质量管理工作。