高速公路桥梁现浇箱梁施工方法探究

雷湘临

（镇江市综合交通事业发展中心，江苏 镇江 212000）

1 引言

现浇箱梁具有造型美观、施工连续性强、占地空间小的优势，被广泛应用于我国高速公路桥梁建设当中。为保证现浇箱梁施工质量和安全，需要从地基处理、支架搭设、支架预压、模板安装、钢筋及预应力管道安装、混凝土浇筑、预应力张拉等方面对施工工艺和技术进行严格把控[1]。本文以江苏省某高速公路特大桥现浇箱梁施工为例，探究现浇箱梁施工技术应用和质量控制要点。

2 工程概述

江苏省某高速公路特大桥全长1 906.02 m，桥梁上部结构共计18 联，其中，第八、第十四、第十七联为现浇等截面连续箱梁，跨径布置为4×25 m，截面形式为单箱三室，顶板宽度16.55 m，底板宽度11.5 m，梁高1.6 m。桥梁断面如图1所示。

图1 特大桥现浇箱梁断面示意图（单位：mm）

3 施工工艺技术

以特大桥第八联现浇箱梁施工为例，其施工工艺流程如图2 所示。

图2 特大桥现浇箱梁施工工艺流程图

3.1 地基处理

地基处理前，采用挖机对原地面的杂物和垃圾进行清理，并进行初步整平。根据工程实际要求（1.6 m 梁高，盘扣满堂支架地基），对原地面进行20 cm 厚5%掺灰处理，并采用压路机碾压密实，压实度≥90%。灰土碾压成形，完成验收后，进行混凝土垫层施工。根据粉质黏土层地基容许承载力要求，垫层采用10 cm 厚C20 混凝土，在横梁及腹板处加强为12 cm 厚的C20 混凝土。混凝土顶面以箱梁中心线为基准设置1%双向横坡，两侧开挖排水沟，方便排水。

施工过程中遇到以下特殊情况，需要对地基进行额外处理：一是位于桩间系梁或桥台承台，采用放坡式开挖施工的部位，用素土进行分层回填并分层碾压密实后，再进行地面加固处理；二是钻孔桩在有泥浆的区域附近施工，此时需要将未处理的泥浆层全部清除，再换填素土。

3.2 支架搭设

特大桥现浇箱梁采用搭设盘扣式满堂支架进行施工。盘扣式满堂支架的优势在于承载力大，安全性能好，安装及拆卸简单，能有效提高施工效率[2]。特大桥现浇箱梁梁高1.6 m，第八联支架高度13.2 m。根据工程实际情况，钢管规格采用φ48 mm×3.2 mm，纵梁采用I10 工字钢，其上横向分布9 cm×9 cm 方木，腹板及横梁底板处中心间距为20 cm，空箱及翼板处中心间距为30 cm，箱梁模板采用厚1.5 cm 的高强覆膜竹胶板。由于支架高度超过8 m，需要满布竖向斜杆，同时沿高度每隔4～6 个步距设置水平斜杆。支架搭设步骤为：设计放样→布置底托→安装立杆→安装水平杆→安装斜杆→分层安装至顶层→安装U 形可调顶托→安装纵横梁。

3.3 支架预压

支架预压的主要目的是检验支架基础的处理程度，减少和消除支架杆件间隙、地基不均匀沉降，获取支架及地基的非弹性变形值[3]。在支架搭设完成后，进行超载预压。预压方法是在支架底板上放置堆载材料，如沙袋或土袋。预压时间要求大于或等于7 d，并且满足连续3 d 沉降观测累计不大于3 mm的要求。

3.3.1 预压加载

现浇箱梁支架每一联同步进行预压，按照60%→80%→100%的预压总重进行三级加载，预压总重=（箱梁自重+ 施工荷载总重量）的120%，先底板、腹板，后顶板、翼板。预压采用砂袋或水袋相结合的方式。加载过程中人工与吊车配合均匀加载，依次由每跨的中间向两边对称进行，严禁集中堆载。预压加载根据箱梁截面位置相对应的重量进行加载，并严格控制加载速率，避免空箱位置超载、腹板位置加载不足导致支架失稳现象发生。预压施工时，应尽量选择在风力小于6 级的晴天进行；若不能避开雨天，砂袋上遮盖防雨篷布，以免砂袋吸水后预压重量过大将支架压垮。

3.3.2 沉降观测

为了检验支架安全性，沉降观测点布置在每跨的L/4、L/2、3L/4 及墩顶位置（L为跨度），保证观测断面不少于5 个。每个断面在顶部和底部分别布置5 个观测点。按照60%→80%→100%的预压方式，每完成一级加载后，进行12 h 的沉降观测。观测点的沉降量均值在2 mm 以内表明支架地基稳定，可进行下一级加载。三级加载完成后，每间隔24 h 监测1 次支架沉降量，连续3 d 各观测点累计沉降量不大于3 mm 且预压时间不少于7 d，进行预压卸载。卸载采用分层卸载法，由每联中跨的中间向两边对称开展，中跨卸载一层后，再对称卸载一层边跨土袋，按此循环直至全部卸载完成，严禁集中卸载。

3.4 模板安装

3.4.1 外模板安装

外模板采用1.5 cm 高强覆膜竹胶板，安装顺序为：底模→侧模→翼缘板模板→调模。底模铺设在横向分配梁上（9 cm×9 cm 方木），在2 块模板拼缝处加设分配梁，并用双面胶填充防止混凝土浇筑时漏浆。侧模面板横围檩采用9 cm×9 cm 方木顺桥向水平布置，横围檩外侧布置9 cm×9cm 方木竖围檩，并采用顶托进行支撑。钢管支撑在竖向方木上并与立杆和横杆用4 个扣件连接，同时设置1 道反拉杆。外侧模与底模接缝处粘贴海绵胶条，同时接缝处后背设置一块方木，将侧板与底模固定牢固。翼缘板模板安装参照底模安装方式。当模板安装结束后进行调模，满足立模标高= 设计标高＋预拱度值（支架的弹性变形+经验预拱度）的质量控制要求。现浇箱梁外模板示意图如图3 所示。

图3 外模板示意图（单位：cm）

3.4.2 箱室内模安装

本工程现浇箱梁采用两次浇筑混凝土的施工方法。因此，内模板安装时也分两次进行。首先，采用1.2 cm 高强覆膜竹胶板安装空箱内模，用扣件式脚手钢管做支撑，并进行调模保证线形流畅，如图4 所示。内模板安装完成并且验收合格后，方可进行底板及腹板的浇筑。当第一次浇筑的混凝土达到强度要求后，安装顶板内模，即用方木或钢管搭设小排架，在排架上铺设竹胶板，验收合格后进行顶板浇筑，如图5 所示。

图4 空箱内模示意图

图5 顶板内模示意图

3.5 钢筋及预应力管道安装

根据2 次浇筑混凝土的施工方法，绑扎钢筋也分2 次进行：首先绑扎底板钢筋、腹板钢筋、横隔板钢筋、倒角钢筋。完成第一次混凝土浇筑后，进行顶板钢筋的绑扎。

预应力管道的安装与钢筋绑扎同步进行。预应力管道选用镀锌金属波纹管。由于预应力筋的施工质量直接影响构件的整体强度，施工要求高，因此，在施工过程中，要严格按照设计坐标焊接井字形定位筋。定位筋与箱梁钢筋点焊连接牢固后，穿入波纹管。波纹管线型要顺直，不能出现侧向弯曲，以防混凝土局部应力过大。波纹管定位完毕后，在混凝土浇筑前预先穿入钢绞线。

3.6 混凝土浇筑

现浇箱梁混凝土强度为C50 级，第一次浇筑从端横梁开始，顺桥向从低到高浇筑，横梁浇筑完成后再浇筑腹板到1/3高度左右后再浇筑底板，然后循环浇筑腹板至顶板与腹板倒角处。完成一跨后，浇筑下一跨腹板、底板。第二次浇筑顶板及翼缘板，由低侧向高侧全幅推进。

2 次浇筑过程中要注意： 一是在横梁处纵横向钢筋交错、叠置，箱梁浇筑时应加强振捣，保证密实，避免气泡、空洞等病害，同时避免振捣棒碰触模板及预应力管道[4]。振捣完成后，徐徐拔出振捣棒。二是在腹板浇筑时，采用斜面分层浇筑法，分层厚度控制在30 cm 以内，上、下层前后浇筑距离保持2 m 左右。三是在梁体浇筑过程中及时对波纹管内钢绞线进行抽拔，以防波纹管漏浆，钢绞线与波纹管黏结，影响张拉质量。四是顶板混凝土需两次压实、 两次收光，防止混凝土表面产生裂纹。五是2 次浇筑的接触面要进行凿毛处理，清理干净，便于新老混凝土结合。

混凝土浇筑完成后，顶面覆盖土工布洒水保湿，养护时间大于或等于7 d。期间，桥面禁止堆放材料。

3.7 预应力张拉

混凝土强度达到设计值90%，且完成不少于7 d 以上养护后，进行预应力张拉。首先张拉纵向预应力束，再张拉横向预应力束，先小半径侧后大半径侧。全桥钢束张拉顺序为：中层→下层→上层，同类型应左右两侧对称张拉。张拉时，预应力分级加载：0→15%σcon→30%σcon→50%σcon→100%σcon（σcon为张拉控制应力），每完成一级加载，测量千斤顶的伸长量。在达到100%σcon且持荷5 min 时，验算实际伸长量。满足实际伸长量与理论伸长量误差在±6%以内，方可进行锚固。当误差量超出±6%范围，暂停张拉，进行调整，满足要求后才能继续作业。

实际伸长量ΔL计算方法如下：

式中，L100%σcon 为加载至100%σcon时的伸长量，mm；L15%σcon 为加载至15%σcon时的伸长量，mm；L30%σcon 为加载至300%σcon时的伸长量，mm。由L100%σcon-L15%σcon 计算出预应力加载从初始到结束时的实测伸长量；由L30%σcon-L15%σcon 推算出初应力加载下的伸长量。

理论伸长量ΔL计算方法如下：

式中，Pp为平均张拉力，N；L为预应力筋长度，mm；Ap为预应力筋截面积，mm2；Ep为钢筋的弹性模量，N/mm2。

3.8 压浆

预应力束张拉完成后进行预应力管道压浆及封锚。压浆可以有效保护预应力筋免遭锈蚀，提高结构的耐久性，同时压浆可以使混凝土结构的整体性增强，进一步提升其承载能力和抗裂性[5]。孔道压浆从一端向另一端推进，连续进行，一次完成。压浆完成后，进行混凝土封锚。

3.9 模板及支架拆除

3.9.1 模板拆除

当混凝土抗压强度达到2.5 MPa 以上时拆除侧模。在拆除过程中避免损坏混凝土结构表面及棱角。当混凝土强度达到30 MPa 以上时拆除内模。当预应力管道完成压浆，且压浆强度达到设计值的90%时，拆除底模。从跨中开始，两侧对称向支座进行拆除。

3.9.2 支架拆除

当现浇箱梁相应的预应力张拉压浆完成，且压浆强度达到设计值的90%后，拆除支架。从跨中开始，向梁端方向缓慢、对称、自上而下拆除支架。具体步骤为：拆除临边防护→松开跨中顶托→拆除翼缘板模板→拆除翼缘板下方水平斜杆、竖向斜杆、横杆、立杆→松开底板支架顶托→拆除底模→拆除底模下方水平斜杆、 竖向斜杆、横杆、立杆。在拆除过程中，严格遵循自上而下，不同时拆除上下两步架体的原则，做到一步一清、一杆一清。

4 结语

综上所述，桥梁现浇箱梁施工工艺较为复杂，施工工序较多。因此，在施工过程中，需要从施工方法、施工组织、检测手段等方面保证每一个环节的安全生产要求和质量控制要求。本文从工程实例出发，探讨了高速公路特大桥现浇箱梁施工工序和施工要点，旨在为同类型桥梁施工提供参考和经验。