后张法预应力混凝土梁板施工问题

邓浪秋

（龙门县地方公路管理站，广东 龙门 516800）

1 工程概况

某大桥建设项目，上部结构为25m长的14孔后张法预应力混凝土空心板梁，采用标准强度1 860MPa、张拉控制应力1 395MPa的ASTM A416高强低松弛预应力钢绞线以及相应标准的锚固体系。该桥梁工程大部分预应力钢束均通过单端张拉，钢绞线束数和单束根数分别为12束和12根，仅其中K074+214—K074+265段三孔大跨度连续梁预应力钢束为两端张拉，钢绞线束数和单束根数分别为18束和15根。考虑到该桥梁建造位置交通量大，施工干扰因素多，施工场地狭窄，桥墩高度低，预应力混凝土空心板梁采用现场预制后吊装的方案。该桥梁工程预应力混凝土空心板梁设计标准跨度25m，计算跨度24.35m，预制长宽高分别为24.95m,1.42m,1.10m。每孔梁均包括6片空心板梁，其中中梁4片，边梁2片。空心板梁内模构造见图1。

图1 空心板梁内模构造

2 施工准备

该互通式立交位于既有公路之上，公路交通量大，施工期间不中断交通。为确保施工顺利进行，在施工现场设置临时制梁场地，封闭并改移既有交通。混凝土拌和站、砂石骨料存放场、钢筋加工间及材料库等均设置在制梁场地内。考虑到制梁场地内地基承受较大荷载，且原场地主要为土质软弱的耕地，为此应在材料及施工机具堆放前进行地基加固。加固时，通过夹卵石砂土换填软弱耕地土，换填厚度控制为0.8～1.0m，换填完成后通过重型压路机来回碾压，达到设计密实度要求后加铺混凝土层。为便于排水，还应在制梁场地四周增设长60cm,宽40cm的排水沟，场地内坡度设置为1%～2%。

为便于存放、装运施工材料，结合需要的板梁数量、施工次序等布置9个制梁台座和12个存梁台座。两种台座均按照凸形台设计，台座第一层长、宽、高尺寸分别为30.5m,1.85m,0.2m，为便于立模，其外形尺寸均比梁体外形尺寸大。第二次混凝土浇筑于垫层上部，长、宽、高尺寸分别为29.95m,1.42m,0.2m。台座内部顺着梁长方向按照0.8～1.0m间隔埋置φ75mmPVC管，并按设计尺寸预留出拉杆孔洞。在台座两侧按照2.0m间距预埋倒U形钢筋，主要用作外模立模时的模型加固拉杆固定。此外，将∠5×∠5的角钢预埋于台座顶面周围，以稳固梁体结构外部尺寸。台座混凝土硬化后的平整度误差应不超出1mm，为防止漏浆，还应在台座混凝土表面增设钢板，两侧加钉止浆带。

3 预应力混凝土梁板施工

3.1 梁体钢筋制作

在制梁场地内的钢筋加工间进行钢筋调直、切断、弯曲等操作。梁板主筋主要通过对焊，主筋和箍筋则进行现场绑扎。在安装钢筋骨架时，为避免损伤梁体各部位保护层，还应将强度不低于梁体混凝土设计强度的水泥砂浆垫块支撑增设在钢筋与模板之间。

3.2 钢绞线和波纹管安装

该桥梁使用的后张法空心板梁均通过金属波纹管成孔，采用先穿法施工预应力筋，并在混凝土达到终凝状态前抽动预应力筋并清孔，待混凝土实际强度达到设计值的85%、龄期超出14d后开始预应力筋张拉施工，完成张拉后对管道实施灌浆封锚，以控制可能的预应力损失[1]。

结合孔道设计长度、锚具长度及千斤顶等情况来确定预应力钢绞线下料长度[2]，具体计算公式为：

式（1）中：L为预应力钢绞线下料长度（m）；l为锚具支撑板之间的孔道长度（m）；l1为锚具高（m）；n为常量，当采取单端张拉方式时取n=1，当采取双端张拉方式时取n=2；l2为张拉千斤顶支撑端面至槽型口外端的距离（m）；l3为预应力钢绞线长度富余量（m）。

钢绞线应在张拉后下料，张拉过程中按照钢绞线设计抗拉强度值的80%～85%确定预拉应力值，张拉过程持续5～10min后放松。钢绞线下料后还应使用20#铁丝将切口两侧各5cm的位置扎紧，并使用切断机或砂轮锯切断。

在平地上将钢绞线逐根排列顺直，一端对齐后置于挡板上，并通过18#～22#铁丝将钢绞线编束处理。编束的过程中应保证钢绞线理顺、松紧一致、牢固绑扎，其长度必须与钢绞线束孔位保持一致。钢绞线束在保管时必须提前标好长度，列表后提交钢筋班组，并按照编号在钢绞线束两端绑系小牌，按次序分开存放。下料时按照编号依次将钢绞线束穿入波纹管内。为保持波纹管安装线形，必须加强坐标位置控制，连接时采用20cm长、相同型号且大一号的波纹管，为避免波纹管漏浆，应通过热塑料管或密封胶带封口，再通过钢筋卡子按照50cm间隔将波纹管绑焊在梁体箍筋结构上。

3.3 立模

混凝土梁板内外模均使用分片拼装式钢模，为保证拼接质量，必须先试拼，内模底板应采取开口式设计，顶板中间预留一块活动板，便于从顶板浇筑底板混凝土，并待底板混凝土浇筑结束后搭支活动板，浇筑顶板混凝土，从而确保底板边角及中间混凝土充分到位、密实。模板安装及拆除均通过吊车和人工配合的方式进行，为避免混凝土浇筑过程中模板因拼接不良而发生漏浆，须通过专用密封剂堵塞模板拼接接缝。

3.4 混凝土施工

该预应力混凝土梁板桥后张法预应力施工采用C40混凝土及水泥∶砂∶碎石∶水∶外加剂=1∶1.48∶2.41∶0.42∶0.01的配合比，水灰比为0.42，混凝土坍落度控制为5～7cm，水泥用量不得超出450kg/m³，通过双阶式搅拌装置进行混凝土拌制，上料通过装载机完成，采用强制式搅拌机。以上配合比为重量配合比，必须准确称量，砂石及外加剂、水、水泥等的配合比称量偏差不得超出±2%和±1%。定期测定砂石料的实际含水率，并在确定配合比时予以扣除，同时结合材料可能的变动进行配合比调整。从全部原材料送入拌和机械开始到出料时为止的持续拌和时间应控制在1.5～2.0min以内。

混凝土运输应当采用不吸水、不漏浆的钢制吊斗，通过四轮拖拉机将吊斗运输至浇筑施工区域，再通过吊车起吊后入模。运输过程应严格按照设计要求进行，避免混凝土发生离析和分层。该桥梁混凝土按照底板→侧板→顶板的次序纵向分段、斜向分层连续浇筑，分层厚度应控制在30cm以内。混凝土浇筑的过程中，采用附着式和插入式振捣器振捣，且振捣施工时不得触碰波纹管，并保持振捣间距，避免波纹管破裂。振动棒按照30～40cm的间距插点，并离开侧模一定距离，同样禁止触碰模板、钢筋和波纹管等结构。为有效清除层间接缝，保证层间良好结合，上层混凝土振捣时振捣棒必须插入下层混凝土5～10cm，且上层混凝土振捣施工必须在下层混凝土初凝前进行。

4 施工质量控制

根据《公路桥梁后张法预应力施工技术规范》（DB33T 2154—2018）及《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2017）的要求，在该预应力混凝土梁板施工过程中，必须加强原材料质量控制、制作与安装质量控制及张拉、放张控制。

4.1 原材料质量及尺寸控制

在预应力筋进场后，必须按照《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224—2014）的具体规定，抽取试件进行力学性能检验，确保其质量符合相关标准。对于无黏结预应力筋，应根据无黏结预应力钢绞线标准控制其涂包质量，并以60t为1个批次，按照1个批次抽取1组试件的频次进行质量检测。预应力筋所用锚具、夹具及连接器等均应按照《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T 14370—2015）的规定选材并进行性能质量检验。该互通式立交预应力混凝土梁板施工钢绞线尺寸及允许偏差见表1。

4.2 制作与安装质量控制

预应力筋通过切断机或砂轮锯切断。对于钢丝束两端使用缴头锚具的情形，应将同一钢丝束内每根钢丝长度极差值严格控制在钢丝长度的1/5000以内，并不超出5mm。对于成组张拉长度均在10m以内的钢丝，应将同组钢丝长度极差值控制在2mm以内。检查时按照每班组预应力筋总数的3%抽取，且不少于3束。

表1 钢绞线尺寸及允许偏差

预应力筋端部挤压锚具制作时必须严格控制压力表油压，并保证挤压后预应力筋露出挤压套筒的长度在5mm左右。将钢绞线压花锚固成型后，必须保证其表面清洁干燥，无油污，直线段长度和梨形头长度均应满足设计要求。钢丝檄头强度应至少达到钢丝标准强度的98%，在每工作班按5%的比例抽查后检查，每批钢丝至少检查6个试件。

预应力筋束形控制点竖向位移偏差应严格按照表2要求进行控制，在同一检验批次中，应按照各类构件预应力筋总数的5%抽查，且各类构件至少检查5束，每束至少检查5处。

表2 预应力筋束形控制点竖向位移偏差

4.3 张拉和放张控制

预应力筋张拉及放张过程中，必须保证混凝土强度满足设计要求，对于无具体要求的情形，混凝土实际抗压强度应不低于设计抗压强度的75%。预应力筋张拉施工过程中，张拉和放张次序和施工工艺应满足施工技术方案，同时符合以下规定：张拉应力最大值应不超出《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010），张拉施工必须确保同一预应力束中每根预应力筋应力的均匀一致性。后张法施工时，如逐根或逐束张拉预应力筋，则必须确保各阶段均不出现不利于结构稳定的应力状态，还应充分考虑后批张拉的预应力筋对先批张拉的预应力筋可能产生的弹性压缩影响[4]。张拉施工过程中，必须校核预应力筋伸长值，将实际伸长量和设计伸长量相对偏差控制在±6%内；预应力筋张拉锚固后实际预应力值和设计值之间的相对偏差应不超出±5%，在同一批次内所抽检的预应力筋数应不超出预应力筋总数的3%，且至少为5束。

锚固施工时张拉端预应力筋内缩量必须满足设计要求，对于无具体要求的情况，必须按照表3的规定予以控制，按照每工作班预应力筋总数的3%抽检，且至少检查3束。

表3 张拉端预应力筋内缩量限值

5 结语

综上所述，预应力混凝土结构在荷载作用于构件前，可充分利用高强钢筋在混凝土受拉区预先施加压应力，并通过对施加应力大小、分布规律等的控制，有效降低结构所承受的拉应力，推迟或避免结构开裂，保证结构运行的安全性和稳定性。预应力混凝土梁板在近年来的高等级公路中得到日益广泛的应用，该公路桥梁结构形式与同跨径预应力简支梁板桥相比，自重更轻、材料更省，受力也更加均匀，伸缩缝设置少，成本小。但是因梁板内钢筋密度大，梁板内核主要为变截面，施工存在较大难度。该五层叠加的全互通式立交桥混凝土梁板现场预制施工过程中，通过严格控制每个施工环节和每道工序，保证了施工安全、施工质量和施工效率等。