公路工程中的后张法预应力混凝土连续箱梁预制工艺

2022-08-30李恒喜

科技创新导报 2022年10期

李恒喜

（河北建设集团股份有限公司河北石家庄 050000）

随着公路建设的不断发展，预应力混凝土结构被广泛运用于各种工程项目中。然而，很多项目在进行箱梁混凝土施工时往往会出现一定的问题，使得混凝土的强度、弹性模量等指标无法达到设计值，从而致使箱梁混凝土徐变与受力后弹性变形明显提升；不仅如此，如果预应力混凝土结构一直处于高应力状态下，也将加快腐蚀速度，且只要开始腐蚀，腐蚀的速度就会越来越快，极易使得锈蚀处断面遭到磨损，同样会加速预应力的消失。综上所述，不管是哪种问题，都严重影响了混凝土结构与构件的安全性、耐用性等，因此，本文对预应力混凝土连续箱梁预制技术展开研究非常必要。

1 工程概况

大南公路（加六线）（K0+300～K4+300）长4km。其中，主路路基宽度设定为60m，双向六车道，设计速度80km∕h；辅道规格则与城市次干道一致，设为双向四车道，速度可达40km∕h。沿线建有1 座大桥、1 座辅道钢构桥、2 座匝道桥、3 座跨线桥，箱梁长度20m、25m、30m及35m，属于后张预应力混凝土箱梁。

2 施工工艺流程

箱梁预制施工工艺流程图，如图1所示。

图1 箱梁预制流程

3 后张法预应力混凝土连续箱梁施工工艺分析

3.1 制梁台座与底模

根据预制施工要求，在现场划特定的区域用于预制施工，清理杂物后整平，浇筑20cm 厚的C15 混凝土整体基础，于上方进一步施工30cm 厚的C25 钢筋砼，于砼表面铺6mm厚钢板，形成底模，经焊接后，将钢板构成完整的整体，同时，将其两侧分别与前期已经预埋到位的角钢连接，构成制梁台座［1］。经过预应力施加后，箱梁在外力作用下产生上拱度，在该作用下，构成两端为支点的简支梁。为保证梁板张拉起拱后台座无断裂问题，加强对底座以下两端250cm的处理，采取加宽、加厚措施，并设双层15cm×15cm 钢筋网片。预留侧模下拉管道，按75cm的间距依次设置拉杆［2］。箱梁重量最大约100t，综合考虑现场空间特点，配备两台75t龙门吊，单台设备的跨度为22m、高度为9m，联合作业，将在预制梁区生产的钢筋模板吊装至指定位置，同时用于混凝土运输与箱梁起吊。

3.2 钢筋绑扎和波纹管安装

（1）钢筋绑扎。在指定加工场由专员根据设计图纸精准加工钢筋，于台座上一次绑扎成型。开始施工后，应先对底板、腹板的钢筋进行绑扎，内模安装后，若无误再绑扎顶板钢筋以及各类预埋筋。连接方法根据钢筋直径进行合理的选择，超过12mm 时，焊接于一体；小于12mm 时，绑扎搭接，搭接长度必须超出30d，且不小于500mm［3］。

（2）波纹管安装。用钢筋定位，配备圆顺的管道，确保钢绞线的弯折部位能够平顺过渡。直线段的定位钢筋间距为100cm，曲线段加密至50cm［4］。

3.3 模板施工

（1）为了有效避免箱梁出现形变，施工前，需要将模板提前固定好。施工过程中，施工人员可以借助调整底模钢垫块的高度，完成底模预设下挠。施工人员可以将底模钢板焊接在钢架中，令其成为一个整体；模板与底座之间可根据需要安设一定量的钢垫块。此外，底模面板的厚度需控制为0.8cm，间距控制在30cm［5］。

（2）外膜主要由大块的钢模板制成，整体效果美观。板厚约0.6cm；横肋由槽14 制成，间距控制在25cm；纵肋则由H 型钢制成，高度控制为20m，模板应满足强度和刚度要求，以及满足梁外形整体尺寸和平整度的精度要求。

（3）考虑到项目所需使用的预制节段梁数目较多，工程量非常繁琐，为了节约施工周期，项目单位可将内模制成支持液压调节与支撑千斤顶支承的移动设备，以便在施工过程中进行运输。

（4）项目端模主要由钢板制成，纵横向加劲肋与型钢桁架整体连接在一起。设计方案规定，面板厚度应达到1cm，横、竖筋均使用扁铁制成，厚约8mm，间距控制在4cm 左右。施工时，可借助连接螺栓将端模与侧模、底模连接成为整体，从而分摊混凝土浇筑过程中形成的水平推力。为了确保最终梁体外形大小符合设计规定，可以采取侧模、内模、底模、侧模覆盖底模的方式进行施工。在本项目中，端模被设计成为组合式整体钢模板，支持拆装；不仅如此，剪力键、预应力制孔机均支持拆卸，施工时，需要提前预留出剪力键和预应力制孔机螺栓孔的位置。端模安装前，应检查板面是否光滑，有无凹凸变形及残浆。端模螺栓孔应清理干净，未使用的孔应密封［6］。

在生活中，人类最大的威胁便是人类自己。在工业化时代来临之后，虽然人类的生活与发展得到了质的飞跃，但是由于工业发展所带来的环境健康与资源消逝问题又深深的困扰着人类。人与自然和谐相处，这是人类发展应坚持的底线，只有人类温情的对待地球母亲，地球母亲才会温情的回报我们。只有我们认识到当前我们所处的时代困境之后，我们才能真正对当前各项行为予以反思，并且真正愿意改变自身的行为。

3.4 混凝土施工

3.4.1 混凝土浇筑与振捣

从梁体一端开始浇筑混凝土，逐步向另一端推进，全程连续作业，若中断，则有可能影响箱梁结构体的完整性。首先从内模预留槽浇筑底板，采用分层的方法，单层厚度不超过30cm，各层施工中采取振捣措施，提高混凝土的密实性，整平收光后再封口；其次，从两肋下料，浇筑腹板的混凝土，此部分单层厚度不超过30cm，依然采取振捣措施；最后，进入顶板和齿板两部分的浇筑环节。

振捣是箱梁混凝土浇筑时的关键作业内容，梁体以插入式振捣器为宜，提高混凝土的密实性，顶板用平板振动器复振，再由施工人员找平顶板。随混凝土浇筑进程的推进，距离梁体末端3m 处时，从末端开始逐步向中间下料，最后在与端部相距约3m 的部位收口。振捣施工的细节较多，需要落实持证上岗制度，由具有资质的员工参与振捣。严格控制振捣设备的作业点位，不碰触模板、钢筋以及预埋件，且避免过振、漏振。

3.4.2 养护

梁体混凝土浇筑、振捣后，收浆抹面，保证表面具有平整性；覆盖土工布，进入养护环节，混凝土收浆结束后，应及时做好防护，即在其表面覆盖土工布或帆布。若项目单位选择在夏季进行施工，需要使用喷淋养生法，且养护时间必须超出7d；若是选择在冬天进行施工，则需使用蒸汽养生法，此时，养生时间需根据梁体强度选定适宜的养护时间，最终以强度超出设计值90%为准。

3.4.3 拆模

梁体浇筑混凝土的强度达标后（指的是达到拆模强度要求），先以人工作业的方法拆除钢内模，有序将该部分取出；随后，龙门吊与人工联合作业，拆除外模板，在此期间灵活应用脱模器，以便在安全的前提下使侧模和端模脱离梁体，谨慎拆除，避免强撬硬掰，否则会损伤混凝土以及模板。拆模后，将模板依次吊装至指定位置，清理该处的杂物，作适当的修整，将具有可重复利用价值的模板妥善保管。

3.5 预应力施工

开始张拉之前，施工人员必须校检、标定提前准备的张拉设备，并提前计算出和张拉吨位相匹配的油压表读数、钢绞线伸长量等指标，从而制定出张拉施工的流程。除此之外，施工前施工人员还应标出油压表读数、绘制出实际拉力的标定曲线。

3.5.1 钢绞线的制作、编束

（1）钢架线制作。以设计图纸要求为准，用砂轮机切割钢绞线，得到尺寸合适、形态完整的加工产品。钢绞线制作时，禁止采用电弧焊切割的方法，否则易损伤钢绞线。加工所用的各类钢绞线必须保持洁净、无锈蚀问题。

（2）编束。钢绞线制作成型后，根据规格、型号以及长度的不同，分为多个类别，挂牌标识，下放垫枕木，上方采取覆盖防护措施。编制成束后，穿入特定的孔道内。

3.5.2 预应力管道安装

预应力管道选择的是塑料波纹管，取大一号的波纹管，用作接头套管，管道连接时，用水密性胶带密封，保证严密性，避免泄漏；控制好接头的位置，做到相互错开。预埋前，先布设适量定位钢筋，采用此装置有效固定波纹管，提高管道的稳定性，以防混凝土浇筑时管道受施工干扰而偏位。

3.5.3 穿钢绞线束

穿束采用人工作业的方法，用胶带纸封住钢绞线端部30cm，多名员工协同作业，将钢绞线穿入管内。检测并有效控制钢绞线束两端露出锚垫板的长度，要求两部分尽可能一致。

3.5.4 钢绞线张拉

箱梁预应力筋由高强度低松弛φs15.2mm 钢绞线制成，其fpk大小为1860MPa。施工人员以双控的方法完成张拉，严格把控应力，定期测量伸长率。待砼强度超出设计值的85%，同时，确保混凝土龄期超出7d，才能真正开始张拉。

张拉的作业流程为：0→15%σcon（持荷5min，测量引伸量）→100%σcon（持荷5min，测量引伸量）→锚固。在引伸量的测量中，将实测结果与计算的理论值做对比分析，误差在±6%以内时，按照流程推进下一步工作。

3.5.5 压浆封锚

割切锚外钢绞线束，施工人员应确保切割完成后的余留长度控制在2cm 以内，锚具外侧预应力筋的间隙需均匀填充环氧树脂胶浆，防止压浆时出现冒浆现象，磨损灌浆压力。此外，开始压浆之前，施工人员还应彻底冲洗管道，并借助压缩空气排出孔内残留的积水，但需保证孔道湿润，以便水泥浆与孔壁能够较好地结合在一起。

压浆采用的是真空辅助压浆的方法。施工前，深度清理压浆孔、排气孔，检验配套压浆设备的运行性能，若有异常运行的情况，予以调整，直至其完全满足压浆要求为止；用压力水冲洗管道，使其保持洁净，而后注入压缩空气，目的在于排除管道内的积水，以免在水的掺入下影响浆液的性能；用真空泵对管道抽真空，直至实测真空度稳定在-0.1～-0.06MPa为止。考虑到抽出的浆体将进入真空泵的情况（容易使泵装置受损），配备空气滤清器，剔除杂物。

连续压浆施工，压力稳定在0.7MPa，按照自下而上的顺序压浆。随着浆液注入量的增加，待出口处流出水泥浆的浓度与压入部分一致时，表明孔道压浆达到饱满状态，结束压浆。压浆布置图，如图2所示。