装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工技术

刘海弯

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000）

0 引言

对装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工技术而言，其集合了装配式施工技术及简支桥梁施工技术的优点，不仅可以像简支桥梁一样施工简便，而且通过集中预制也能有效加快桥梁施工效率、优化整体施工质量及安全性。因此，加强装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工技术研究对促进桥梁工程技术创新发展有重要意义。

1 工程概况概述

某特大桥项目长度为1.5km，桥梁基础为钻孔灌注桩基础，下部结构为柱式墩+肋板台，上部结构为30m～50m装配式预应力混凝土连续箱梁，其中以30m箱梁为主，总计有400榀。

2 材料选择

在该项目中，为确保桥梁强度及耐久性，对预制主梁、现浇接头、湿接缝及封端等分项工程均选用的是C50混凝土。混合料中水泥选用的是高品质P.O42.5硅酸盐水泥；砂为水洗砂；粗骨料为粒径≤20mm的连续级配碎石；钢筋选用的是HPB300、HRB400两种钢筋，即钢筋直径<12mm的为HPB300（A3）钢，钢筋直径≥12mm的为HRB400热轧带肋钢。

3 30m箱梁预制施工

3.1 钢筋加工及安装

钢筋加工及安装的具体情况如下：1）钢筋加工。根据设计尺寸，在加工场统一加工钢筋成型，按要求分区堆放，并悬挂铭牌标明其型号及规格。2）钢筋安装。按图1所示工序安装钢筋，且对不同直径的钢筋采取不同的连接方式，例如直径≥25mm的钢筋选择直螺纹套筒方式进行连接；直径12mm

图1 钢筋安装工序示意图

3.2 波纹管安装

首先，结合图纸及规范要求，焊接波纹管的定位钢筋，直线段按1m间距布置，曲线段按0.5m间距布置。其次，安装箱梁的波纹管，该波纹管单节长度为10m，并借助接头管按“自两侧向中间”的顺序安装好波纹管。最后，在波纹管中安装塑料衬管，以防漏浆堵塞波纹管。

3.3 模板安装

做完钢筋加工及波纹管安装施工后，开始安装模板，具体如下：1）该项目中用的模板均为定型钢模板，且模板连接均采用螺栓连接，为保证模板连接的平整性，使用电动钢丝球对所有的焊缝进行打磨处理，再涂抹脱模剂，以便后期拆模。2）内模及端模的板材为5mm钢板，其中，内模设计成了抽拉式可折叠的模板，采取定位锚垫板固定；端模使用双面胶黏贴，并用泡沫胶做了封堵，以便预防漏浆。3）顶板使用梳齿板+定位钢筋固定，同时，为保证翼缘板钢筋的线性足够顺直，在另一侧也安装了限位挡板。顶板的梳齿板使用宽度8cm胶条做了密封处理，以防漏浆。4）为防止内模在砼浇筑施工使发生上浮，在侧模上每间隔2m的距离安设了一道22a工字钢制成的压杆，并在中间焊接了两根φ30mm钢筋，以便卡牢内模顶面，最后使用法兰螺丝将两端固定到侧模上。

3.4 砼浇筑

砼浇筑的相关情况具体如下：1）砼的拌制。按照试验确定的配合比，采用JS750拌合楼进行统一、集中拌制。为了提高混合料的黏结强度，拌和采取二次投料法，并严控拌和时间及投料量，具体如图2所示。2）砼浇筑。正式浇筑浇筑前，先对伸缩缝、支座等附属设施的预埋件进行仔细检查，确认没有问题后再开始浇筑。砼浇筑按照“先底板、再腹板、再顶板”的顺序从箱梁的一端向另一端进行斜向分层浇筑及振捣，每层厚度以小于或等于30cm为宜。3）底板砼振捣。底板振捣施工中，应使用30mm插入式振捣器快插慢拔，振捣器移动距离应≤1.5倍振捣器作用半径（大约30cm），且振捣器需插入下层混凝土中50mm～100mm深，以确保振捣质量，防止漏振、过振等。同时，要注意控制振捣棒不碰到模板、钢筋、锚垫板及波纹管等位置。另外，控制每个振捣点的振捣时间在20s～30s，直至振捣到混凝土没有下沉、气泡等现象，表面泛浆后停止该点振捣，移至下一振捣点继续振捣施工，直至完成所有位置的振捣。4）腹板及顶板砼振捣。在腹板及顶板两侧外模上按6m间距均匀布置了附着式振捣器，具体布置如图3所示。具体振捣振捣施工如下。从一点开始浇筑时要开启①、②处附着式振捣器，当混凝土浇筑到②处时要关闭①处附着式振捣器，同时要开启③处附着式振捣器。然后混凝土从⑤到入时要开启⑤处附着式振捣器，最后在混凝土距④处两侧 2.5m时关闭③处附着式振捣器。混凝土浇筑到④点时关闭⑤处附着式振捣器。最后关闭④处附着式振捣器。

图2 二次投料法示意图

图3 附着式振捣器布置示意图

3.5 混凝土养生

待砼浇筑完成后，及时覆盖成片麻布并洒水进行养护，并且要注意洒水要均匀，将砼外露部分均喷洒到位，且要至少洒水养护7天，不可揭开麻布太早，以防损害砼成型质量。

4 预应力张拉

4.1 理论伸长值计算公式

理论伸长值精确计算公式如下。

理论伸长值简化计算公式如下。

式中：—预应力钢筋张拉端的张拉力，N；—自张拉端至计算截面的孔道长度，m；—自张拉端至计算截面曲线孔道部位切线的夹角之和，rad；—每米孔道局部偏差影响摩擦的系数，通过现场试验获得；—预应力筋和孔道壁的摩擦系数，通过现场试验获得；E—预应力钢筋弹性模量，MPa；A—预应力钢筋截面面积，mm。

预应力张拉伸长量按上文所示公式进行计算。表1为30m的箱梁张拉伸长量计算结果。

表1 30m箱梁张拉伸长量计算结果

4.2 钢绞线穿束

按照张拉操作时钢绞线长度不应小于千斤顶长度+2倍锚具厚度+限位板厚度+预留长度（25cm～30cm）来进行钢绞线下料，然后整束穿入波纹管中，并对每一根进行编号。为防止穿束时钢绞线刺穿或损坏波纹管，需用专业塑料套包裹好钢绞线端头。

4.3 预应力智能张拉

钢绞线穿束工作结束后，现场准备好千斤顶、液压表、张拉设备及相关附件等，准备开始张拉施工：1）标定好千斤顶及液压表，检查限位板、工具锚、夹片及张拉设备等，确保其性能均满足张拉要求。同时，张拉现场布置警戒线及警示牌，禁止非工作人员进入，保障张拉安全。2）30m箱梁梁片强度达到100%设计强度，且混凝土龄期超过7d后，开始张拉操作。根据“N1→N3→N2→N4”的顺序进行两端对称张拉（图4）。钢绞线张拉程序为0→初应力（0.15δk）→0.3δk→1.0δk（持荷5min锚固）；预应力钢绞线张拉采取“以张拉力控制为主，以伸长量进行校核”的方式进行双控，并实时观测梁体起拱情况。张拉完毕，用快硬砂浆或快硬水泥对端头预应力筋与锚具间缝隙进行封堵，以免冒浆损失灌浆压力。3）张拉期间，须时刻观测张拉设备及千斤顶等工作情况，若发生异常，必须立即单击“暂停张拉”、按下张拉仪“急停指示”按钮，停止张拉，排除异常情况后，方可继续张拉。

图4 张拉顺序示意图（单位：cm）

4.4 智能压浆

箱梁张拉合格后，准备进行压浆施工。压浆前，需用压缩空气清洗孔道中杂质，完成清理后，再实施压浆。该30m箱梁采取智能压浆系统进行孔道压浆，该智能压浆系统能够通过电脑操作完成加水、浆液搅拌、抽真空、循环压浆的自动操作系统（图5）。现场利用智能压浆系统进行制浆、压浆，压浆浆液为水泥净浆（水泥为P.O42.5硅酸盐水泥，水灰比为0.43，稠度为14s～18s，泌水性3h≤2%），并控制压浆最大压力为0.5MPa～0.7MPa。压浆按照“先下后上、先低后高”的顺序进行，直至孔道另一端饱满且出浆后停止压浆操作。压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正。

图5 智能压浆系统示意图

4.5 封锚

做完孔道压浆后，应立即冲洗干净梁端的水泥浆，并清除支承垫板、锚具及端面砼的污垢。然后固定封锚模板，立模后校核梁长，其长度应符合规定。封锚砼浇筑后，静置1h～2h，常温下带模洒水养护。

4.6 箱梁封端

封完锚，且砼强度达到105%设计强度后，使用预制好的堵头板及时封端，同时也在箱梁顶板、顶板、两侧腹板各植入2根16mm钢筋作为支撑，以确保堵头板稳定。另外，使用高强砂浆对堵头板与箱梁接触位置的缝隙进行封闭，防止后期横梁现浇时发生漏浆。

5 结语

综上所述，上述30m装配式混凝土连续箱梁通过集中预制，不仅加快了整体施工进度约20天，而且也节约人工工时费等约90万元，最终也实现了预期的质量目标，得到了业主单位的好评。由此可见，装配式技术与预应力连续混凝土箱梁施工技术相融合，有很多优势，例如施工操作更简便、整体难度降低、施工进效率更快、质量更有保障等。但是，要想装配式连续混凝土箱梁施工最终取得良好结果，也需要桥梁施工承包单位加强施工各环节的质量把控，认真落实每一项技术要点，从而为我国现代化发展建设出更多优质桥梁工程。