预应力混凝土箱梁施工关键技术

李文丽

摘要：为了提高预应力混凝土箱梁的施工质量，结合工程实例，对某公路桥梁预应力混凝土连续箱梁的结构特点进行了总结，从测控网设置、挂篮安装、悬臂段钢筋安装、预埋件及预留孔安装、混凝土浇筑、预应力施工、孔道压浆、主桥合拢等关键施工技术进行研究。研究结果表明：此施工技术有效确保了项目的顺利实施，施工过程中未出现安全和质量事故，竣工验收合格，为类似项目积累的施工经验。

关键词：预应力；混凝土箱梁；施工；张拉；合拢

0   引言

箱梁是由连续箱梁和空心箱梁组成的，其主要作用是承受各种荷载和承受温度变化应力等[1]。混凝土箱梁的断面一般为矩形、工字形或U形桥面板，在腹板和底板上开孔，可设单向或双向预应力。

桥梁上部结构的主要构件是箱梁，它具有整体性好、耐久性好、行车舒适等优点，因而在桥梁建设中得到了广泛应用[2]。预应力混凝箱梁施工工序较多，且施工中容易出现质量问题。为保证工程质量，必须采用相应的施工技术措施和质量控制方法，以达到提高工程质量的目的。基于此，本文结合某公路桥梁工程实例介绍预应力箱梁施工关键技术。

1   工程概况

某公路桥梁采用预应力混凝土连续箱梁结构，全桥共16联，跨径布置为（2×25m）+（5×30m），桥宽34m。主桥桥型为变截面预应力混凝土连续箱梁，由16个工字形断面组成，梁高0.9～3.0m不等，腹板宽5m，底板宽4.5～5.5m。每联共设10个桥墩。

箱梁顶板宽度为3.0m，底板宽度为2.5m。箱梁翼板厚度为30cm，腹板厚度为20cm。箱梁底宽3.5m，顶、底板厚为3～4.5cm。箱梁腹板采用横向分布钢筋和纵向预应力束。箱梁断面由梁体、翼板、底板组成。箱梁顶板布置横向预应力束，翼板布置纵向预应力束，底板布置横向预应力束，腹板布置纵向预应力束。30m预应力箱梁结构如图1所示。

2   施工关键技术

2.1   测控网设置

桥址区山体陡峭，峡谷深邃，为有效监控成桥线形，测控网设计应用较为关键。控制点既要满足常规桥梁施工测量需求，又要为连续梁施工打下基础，满足精确测量要求，且在整个施工过程中要保持控制点稳定。

2.1.1   平面测量测控网

受地形限制，首级测控网岸侧边长较长，不宜频繁采用交会法进行桥梁桥墩放线。且桥墩离岸边越近，交会角越大，对桥墩的测量精度影响越大。控制点距离放线对象较远，大气折射影响放线精度，所以首级测控网必须加密。

在岸侧适宜位置增加若干测量加密点。加密点取点，除了要考虑首级网点和放线墩的通视性外，同时要考虑加密点的可靠性、稳定性和准确性。若由于施工机械、临时建筑或施工干扰，导致加密测量点失效，需在作业期间数次补点加密，以满足测量需要。

结合现场环境条件，可分别采用以下3种加密方法：一是以两个方向的两个首级网点转角相交，或三个方向的三个首级网点正面相交的形式进行加密。二是全站仪测量精度时，首级网的两端为已知点，采用导线法形成网格。三是技术力量允许时，加密点可并入首级网，形成新的测量测控网，以利于增强测量精度。

2.1.2   高程测量测控网

为增强测量精度，高程测控网应布置成闭合路线。高程测控网可分为首级网和加密网，水准点分为基本水准点和施工水准点。基本水准点设在不受施工影响的位置，该区域土质需坚实、抗振动，以利于保证测量精度。基本水准点位置设永久性标志，通常采用四等水准测量法测量高程。施工水准点用于直接测量目标物的标高。为了便于测量和尽可能降低误差，施工测量水准点应适当靠近测量目标物。

2.2   挂篮安装

挂篮安装前，应仔细检查挂篮的各部件是否有质量缺陷，特别是锚固系统和行走系统是否有松动的地方。挂篮安装前，在拼装平台上画出各主要构件的中心位置线，并在此基础上用全站仪放出各主要构件的中心线。

按设计要求进行拼装，拼装顺序为：底模、内模、外模、内顶板、外顶板和腹板[3]。拼装时，注意各构件之间的连接是否牢固，有无松动现象。如有松动必须进行紧固后再进行下一步安装。拼装完成后进行全面检查，并记录各构件的尺寸和位置是否正确，然后开始安装上一节段的底模和外模。底模采用定型钢模板，以保证混凝土浇筑时不变形。

2.3   悬臂段钢筋安装

钢筋绑扎前，将已完成浇筑的梁段周围用钢板围挡，避免在浇筑混凝土过程中钢筋发生位移，同时也便于操作。钢筋加工根据设计图纸，对各部位的尺寸进行严格控制，并做好标识。加工完毕后，必须有专人负责检查[4]。

2.4   预埋件及预留孔安设

预埋件及预留孔的安装质量直接影响到箱梁的质量。在箱梁预埋件安装之前，应对预制箱梁进行检查，并确保预埋件的位置、标高、尺寸等满足设计要求。对于预埋件，应检查其是否存在裂缝、变形等问题，且应满足预埋件位置、尺寸及标高要求。

在箱梁上预埋钢筋时，要在模板上画出定位线，并对钢筋的位置、标高、直径进行检查，同时用卷尺进行测量。如果发现存在问题，应及时进行处理[5]。预应力管道安装前，应将预留孔道位置处的混凝土表面清理干净，并在相应位置做好标记。在浇筑混凝土前，用水泥浆将预留孔道封住，并将预留孔道内的杂物清理干净。对于特殊部位的预留孔道，要在混凝土浇筑过程中进行检查和处理。

2.5   混凝土浇筑

混凝土的浇筑是箱梁施工的关键环节，也是保证箱梁施工质量的重要环节。在箱梁混凝土浇筑过程中，要严格按照施工规范进行，确保其符合设计要求。混凝土澆筑之前，应对模板进行检查，确保模板无松动、变形等问题。需对箱梁顶板、底板、腹板上的钢筋进行检查，并确保其位置及尺寸均满足设计要求。

混凝土浇筑过程中要对其平整度进行控制，若出现变形、裂缝等问题，应及时采取措施处理。在箱梁混凝土浇筑过程中，应保证混凝土的密实度和强度符合要求。混凝土施工完以后，应该做好相应的养生工作，箱梁内外采用长度为两个节段的水管进行喷淋养生，同时做好养生过程中的混凝土温度变化记录。箱梁混凝土脱模时间必须严格控制，不得过早，遇到昼夜温差大时，应做好相应措施[6]。

2.6   预应力施工

2.6.1   预应力筋制作

预应力筋要严格按照设计要求进行制作，同时还要对其质量进行控制。在箱梁预制之前，应对预应力筋的外形尺寸、规格、材质进行检查，确保其符合设计要求。同时，还要对预应力筋进行除锈处理，以保证其表面无锈蚀、无油污等问题。在对预应力筋进行制作时，要选择适合的设备和工具，并确保其质量符合要求。同时，还要对其操作人员进行培训，提高其操作技能[7]。

2.6.2   预应力筋穿束

预应力筋穿束时，应对其位置进行调整，确保其符合设计要求。同时，还应注意预应力筋的受力情况及长度是否符合要求。预应力筋穿束时，应先穿钢束头，后穿其余部分。先将钢束头固定在箱梁模板上，后将钢束头的一端固定在钢筋上，然后另一端由人工或机械将预应力筋穿入梁体中。

2.6.3   预应力筋张拉

张拉时，首先在两端对称各拉一束，用千斤顶同时进行张拉。张拉完成后，取下千斤顶及钢绞线，用砂轮机将锚具与夹片间的油垢清除干净。然后将锚具与夹片上涂润滑油，重新涂油后进行封锚。该工程项目部分跨中各施工阶段应力值如表1所示。由表1的结果可知，该项目实测的底板应力和顶板应力与理论应力值相差很小。

2.7   孔道压浆

孔道压浆是箱梁施工过程中的一个重要环节，也是保证箱梁施工质量的重要环节。在对孔道进行压浆前，应对水泥浆的强度、流动性、和易性进行检查，以保证其满足压浆的要求。

在进行孔道压浆时，应先将水泥浆搅拌均匀，然后再进行压浆操作。水泥浆应从下口流入，从上口流出。在对水泥漿进行压浆时，应采用低压多循环的方法，且将压力控制在0.3MPa左右。在进行压浆操作时，要对水泥浆的坍落度、泌水率、含砂率等进行检查，确保其符合要求。

2.8   主桥合拢

2.8.1   边跨合拢

完成箱梁1～20梁段装配后，检测整桥技术参数和施工质量。装配合拢吊架，对T构边跨进行端部水箱压重。检查桥面堆载，全面检测和调节箱梁的应力状态，为合拢做准备。以2h测试间隔、至少24h，循环测试温度场影响下桥墩与箱梁的形变状态。检查两侧箱梁与桥台之间有无纵向约束，保证纵向自由滑移。混凝土强度大于设计强度的85%并且龄期5d后，纵向预应力钢束分两批按先长后短的顺序张拉，并按设计进行浇筑。

2.8.2   合拢体系转换

边跨合拢段在混凝土满足设计强度后，张拉边跨合拢梁，拆卸临时支撑与固结部件，将合拢体系转换为单悬臂体系。再用同样的方法浇筑中跨合拢段混凝土，进行预应力梁张拉，拆卸模板，转换体系[8]。

中跨合拢两端悬臂部分的长度和断面基本对称。合拢期间，两端悬臂部分的合拢标高基本一致，合拢刚性支座只承受角位移引起的弯矩。边跨合拢施工时，往往一端采取现浇施工，另一端采取悬灌施工。此时箱梁的垂向温度差会引起合拢梁段的挠度值差和角位移，使合拢段混凝土产生弯曲。

2.8.3   加槽钢骨架

为使合拢段混凝不受混凝土收缩、环境温度等影响，张拉前需采取有效措施控制合拢口间距。该桥采用在箱内加槽钢骨架，刚性骨架的作用是在合拢段混凝土的养护期内，降低混凝土承受此处结构可能发生的跨中弯矩、拉力、扭矩和剪切力，以保证合拢段混凝土凝固过程中，尽量消除外界因素的干扰。桥梁合拢后，刚性骨架增加了合拢段的强度和刚度，有利于保证合拢段的施工质量，增加桥梁的整体性。

2.8.4   合拢顶推

顶推在桥梁预应力箱梁合拢施工中是关键的技术环节。顶推形变控制指标主要是指，合拢梁段纵向水平移位与墩顶纵向水平移位的状态控制。合拢顶推过程中，结构发生形变，内部应力重新分布，由于受到材料变异性、施工精度、工程计算模型等因素影响，具体应力应变与理论计算存在差异。所以顶推控制参数不能机械执行设计和理论计算结果，应该结合工程具体情况，综合各方面的因素，合理进行顶推控制。案例桥梁合拢施工中，其顶推力控制采用“应变指标控制为主，应力指标控制复核”的顶推参数控制原则。

3   结束语

为了提高预应力混凝土箱梁的施工质量，本文结合工程实例，对某公路桥梁预应力混凝土连续箱梁的结构特点进行了总结，从测控网设置、挂篮安装、悬臂段钢筋安装、预埋件及预留孔安装、混凝土浇筑、预应力施工、孔道压浆、主桥合拢等关键施工技术进行研究。

每个公路桥梁项目的现场施工环境不同，为此在以后的类似项目施工中，还是需要结合项目的实际情况，对施工工艺和施工方法进行适当的调整和改进，以确保预应力混凝土箱梁的施工质量。

参考文献

[1] 罗文强，彭嘉欣，龙云明.宽幅预应力混凝土连续箱梁三角挂篮悬臂浇筑施工[J].建筑技艺，2018（S1）：288-290.

[2] 杨辉.钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑倒三角挂篮设计与施工[J].施工技术，2017，46（3）：102-106.

[3] 曾勇.钢混混合连续刚构桥结构体系的设计与施工分析[J].黑龙江交通科技，2016，39（8）：73-74.

[4] 汪家雷，吕林，李青杠，等.施工阶段预应力作用下混凝土箱梁锚固区局部应力分析[J].施工技术（中英文），2022，51（18）：10-14.

[5] 徐士锋.预应力混凝土槽型连续梁挂篮设计与施工[J].价值工程，2016，35（7）：135-137.

[6] 骆龙飞.悬臂浇筑拱圈三角桁架式挂篮搭建及拆除施工研究[J].交通世界，2021（25）：69-70.

[7] 曾卫东.无轨三角挂篮悬臂施工工法及其优势[J].住宅与房地，2021（2）：228-230.

[8] 张钊，陈胜东，周明洪，等.固化处理技术在预应力混凝土连续箱梁施工中的应用[J].施工技术（中英文），2023，52（3）：61-65.