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摘要:本文介绍了后张法预应力混凝土箱梁预制施工工艺、各工序操作方法和质量控制措施。
Abstract: This paper introduces the post-tensioned prestressed concrete box beam prefabricated construction process, each process operating methods and quality control measures.
关键词：预应力箱梁预制
Keywords: Prestressed Precast Box Girder
中图分类号：TU528.571文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、引言
装配式预应力混凝土连续箱梁，结构受力稳定，经济适用，在公路工程20米—40米跨径的桥梁上部结构中广泛应用。施工时先在预制场制作单片箱梁，再用吊车或架桥机将预制好的箱形梁构件在桥墩盖梁上简支安装，然后浇筑梁片间纵横向混凝土完成体系转换形成连续梁结构，其中箱梁预制是“先简支后连续”施工方法中的重要环节。预制箱梁构件长度常见有20米、30米和40米，梁底宽统一为1.0 米，梁高、顶板厚度、腹板厚度等断面尺寸依跨度不同而有所不同，其断面简单，易于制作，运输方便，尤其预制场内工厂化操作、程序化施工更能有力保证箱梁质量。下面结合某高速公路改扩建项目介绍后张法预应力混凝土箱梁预制施工工艺、各工序施工方法和质量控制措施。
二、施工方法
2.1施工准备
箱梁预制场应选在所架设桥梁附近便于运输的空地上，分存梁区和制梁区两部分。制梁区地面全部硬化，设预制梁台座，台座数n＝A/（B*C），(n 为台座个数，A为预制梁片数，B为预制梁所需天数，C为预制梁一个周期的天数)，台座周围设排水沟以排出养护水。预制场配备两台龙门吊进行混凝土浇筑和吊移梁工作。砼搅拌站及砂石料场、水泥库、钢筋加工等场地设在离预制梁场地较近的地方。台座采用现浇钢筋混凝土结构，分二层制作。底层为宽300cm，厚10cm找平层，采用C10混凝土浇筑，防止因地基不均匀沉降引起台座断裂，找平层内布置ö8@20*20cm钢筋网。上层为宽92cm，厚20cmC25混凝土结构，台座顶面两侧预埋角钢与其上铺设的底模钢板焊接。台座内设置间距30cm的ö20mm对拉螺栓孔，用于固定外模。由于箱梁張拉后，跨中起拱，台座两端将承受整个箱梁重量，为了防止台座两端沉降，在台座两端设置2m*3m，深0.8m 扩大基础。内设Ô20@25cm钢筋网。
2.2 钢筋工程
钢筋在钢筋棚集中加工成型，然后运至现场绑扎。钢筋表面应无浮皮、铁锈、油渍、漆皮等污迹，按图纸设计尺寸进行下料、加工。钢筋绑扎先底板及腹板钢筋，待箱梁外模及内模固定好后，再绑扎顶板钢筋。钢筋连接采用双面搭接焊或闪光对焊，同一截面焊接头，不能超过钢筋截面面积的50％。绑扎好的钢筋骨架，钢筋级别、直径、根数和间距均应符合设计和规范要求，不得有变形、松脱和开焊现象。预应力管道波纹管的安装在腹板钢筋绑扎时同时进行，安装前按设计坐标在钢筋骨架上作好标记，曲线段50㎝一个、直线段100㎝一个设“#”形定位钢筋与腹板钢筋焊接。波纹管采用200mm波纹管套管连接，接头用胶带密封。为防止波纹管在浇筑混凝土时振捣变形漏浆，在波纹管中穿入直径略小的硬质塑料管。
2.3 模板工程
箱梁外模按横隔板进行分节，便于拆卸，内模加工成可拆卸模板，单块间用螺栓连接，便于拆模拉出和组装。外模底脚设5cm圆弧，面板采用5mm钢板，横肋采用8#国标槽钢，支腿采用10#国标槽钢，支腿底部设可调螺旋。内模面板采用4mm厚钢板，加劲肋采用5#标准角钢。模板先安装端模（将张拉端锚垫板按设计尺寸固定在端模上），然后安装外侧模，再安装内模。外模安装时，采用模板支腿上的可调螺旋，调节模板高低和垂直度，就位后拧紧底部的对拉螺栓。外模肋板间隔2m设附着式振动器底座，供浇筑混凝土时安装振动器。内模应事先按横隔板位置分节拼好，用龙门吊整体吊装就位。为防止内模在浇筑混凝土时出现上浮现象，对内模采取顶压措施，采用横向压杠，下设钢筋马凳顶压内模，压杆两侧设花篮螺栓，与侧模支腿上焊好的吊环连接，并拧紧花篮螺栓。
2.4 混凝土工程
混凝土采用拌和站集中拌制，搅拌运输车运送，龙门吊配料斗布料入模，一次性灌筑完毕整个梁体的混凝土，不留施工缝。混凝土从梁一端向另一端连续浇筑，先底板、再腹板、后顶板，底板砼超前腹板3～5m，腹板砼超前顶板3～5m。在将近另一端时，为避免梁端混凝土产生蜂窝等不密实现象，改从另一端反向投料，而在距该端4m～5m处合拢。混凝土分层浇筑，每层厚度不宜超过30cm，上下层浇筑间隔时间不能超过混凝土初凝时间。为了方便底板的布料，可在内模顶部开设数个活动天窗，以利于混凝土均匀下料，底板混凝土灌筑完后即可封闭。混凝土振捣采用振动棒和附着式振动器配合作业，振动棒主用于底板、面板砼和腹板钢筋加密区的振捣，附着式振动器主要用于腹板砼的振动，振捣棒应避免碰触波纹管，并在过程中将波纹管中的塑料管来回抽动，以防漏浆堵塞管道。顶板施工时为防止负弯矩预埋波纹管堵塞，可事先在管中穿相同束数的钢绞线。浇筑完毕后即将波纹管中的塑料管及钢绞线拔出。混凝土浇筑完毕达到初凝时开始养护，顶板和翼缘板覆盖合成土工布，腹板贴塑料薄膜，专人洒水，确保养护期间砼表面湿润，内箱采取两端封堵后箱内注水的方式养护。
2.5预应力工程
2.5.1 预应力筋制作安装
预应力筋一般采用钢绞线，其理论下料长度=孔道长度+(锚夹具厚度+千斤顶长度+工具锚环厚度+外露长度)*2，实际操作中，下料前应先进行试穿，以实际试穿长度为准下料。严格控制下料长度，以免造成材料浪费。钢绞线的切断采用砂轮锯，不得使用电弧或氧气切割。钢绞线必须编束，以防止穿束时单根钢绞线在管道内相互缠绕，采用铅丝间隔1m“∞”型缠绕的方法将几根钢绞线变为一束。穿束采用卷扬机牵引的方式进行。钢绞线穿束完毕后安装锚具夹片，工作锚具在锚垫板上居中安装，与锚垫板紧靠。夹片安装宜在张拉前进行，防止锈蚀，安装时用直径20mm钢管轻轻击打夹片，使其与锚环顶紧。
2.5.2 钢绞线张拉
箱梁混凝土强度达到设计100%后，采用穿心式YCW150型千斤顶进行张拉。各钢束张拉顺序严格执行设计要求，按编号顺序双束对称进行，张拉时，千斤顶张拉力作用线应与预应力束的轴线重合一致，两端同步缓慢均匀张拉，预应力束在张拉控制应力达到稳定后，方可锚固。张拉程序为0→0.15ók→0.30ók→1.0ók→1.03ók持荷锚固（ók为张拉控制应力，设计中明确），两千斤顶升降压、读数、测伸长值等工作应基本一致。张拉力采用双控，即应力控制张拉，伸长值进行校核。钢绞线的理论伸长值依据公式ÄL=P*L/ (Ag*Eg)（式中：P-钢绞线平均张拉力，L-钢绞线束长度，Ag-钢绞线束截面积，Eg-钢绞线弹性模量），按直线段、曲线段分别计算后叠加。钢绞线张拉时，先张拉到初应力15%ók，采用直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法开始量测伸长值。实际伸长值除量测的伸长值外，应加上初应力以下的推算值。实际伸长量ÄL实=LK-L2+(L2-L1)*2（式中：LK-100%ók时千斤顶活塞顶伸量，L2-30%ók时千斤顶活塞顶伸量，L1-15%ók时千斤顶活塞顶伸量）。实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。钢绞线张拉时，每束钢绞线断丝、滑丝不超过1根，且每断面不超过钢丝总数的1%。
2.5.3 孔道压浆
钢绞线张拉后用高强砂浆封堵工作锚具端，压浆前用压力水对管道进行冲洗以清除杂质，并使用压缩空气将孔道中积水吹出。孔道压浆应按先下层孔道后上层孔道的顺序进行，压浆时应缓慢、均匀。孔道压浆采用真空压浆工艺，在孔道的一端采用真空泵对孔道抽真空，使之产生-0.lMPa左右的真空度，然后用活塞式压浆泵将水泥浆从孔道的另一端灌入，直至充满整条孔道，待真空泵一端的出浆嘴冒出与压注浆液稠度相同的浆液后，关闭出浆嘴阀门继续缓慢压浆，注浆压力达到0.7Mpa并保持不小于10秒时间，关闭压浆泵完成压浆。孔道压浆强度大于15Mpa时，及时起台移梁至存梁区放置。
三、结束语
施工中，振动棒和附着式振捣器联合振捣、多道压杠防止内膜上浮、预应力施加实行双控、孔道真空灌浆等措施是提高预制箱梁质量的有力保证，值得在类似工程中借鉴。
Abstract: This paper introduces the post-tensioned prestressed concrete box beam prefabricated construction process, each process operating methods and quality control measures.
关键词：预应力箱梁预制
Keywords: Prestressed Precast Box Girder
中图分类号：TU528.571文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、引言
装配式预应力混凝土连续箱梁，结构受力稳定，经济适用，在公路工程20米—40米跨径的桥梁上部结构中广泛应用。施工时先在预制场制作单片箱梁，再用吊车或架桥机将预制好的箱形梁构件在桥墩盖梁上简支安装，然后浇筑梁片间纵横向混凝土完成体系转换形成连续梁结构，其中箱梁预制是“先简支后连续”施工方法中的重要环节。预制箱梁构件长度常见有20米、30米和40米，梁底宽统一为1.0 米，梁高、顶板厚度、腹板厚度等断面尺寸依跨度不同而有所不同，其断面简单，易于制作，运输方便，尤其预制场内工厂化操作、程序化施工更能有力保证箱梁质量。下面结合某高速公路改扩建项目介绍后张法预应力混凝土箱梁预制施工工艺、各工序施工方法和质量控制措施。
二、施工方法
2.1施工准备
箱梁预制场应选在所架设桥梁附近便于运输的空地上，分存梁区和制梁区两部分。制梁区地面全部硬化，设预制梁台座，台座数n＝A/（B*C），(n 为台座个数，A为预制梁片数，B为预制梁所需天数，C为预制梁一个周期的天数)，台座周围设排水沟以排出养护水。预制场配备两台龙门吊进行混凝土浇筑和吊移梁工作。砼搅拌站及砂石料场、水泥库、钢筋加工等场地设在离预制梁场地较近的地方。台座采用现浇钢筋混凝土结构，分二层制作。底层为宽300cm，厚10cm找平层，采用C10混凝土浇筑，防止因地基不均匀沉降引起台座断裂，找平层内布置ö8@20*20cm钢筋网。上层为宽92cm，厚20cmC25混凝土结构，台座顶面两侧预埋角钢与其上铺设的底模钢板焊接。台座内设置间距30cm的ö20mm对拉螺栓孔，用于固定外模。由于箱梁張拉后，跨中起拱，台座两端将承受整个箱梁重量，为了防止台座两端沉降，在台座两端设置2m*3m，深0.8m 扩大基础。内设Ô20@25cm钢筋网。
2.2 钢筋工程
钢筋在钢筋棚集中加工成型，然后运至现场绑扎。钢筋表面应无浮皮、铁锈、油渍、漆皮等污迹，按图纸设计尺寸进行下料、加工。钢筋绑扎先底板及腹板钢筋，待箱梁外模及内模固定好后，再绑扎顶板钢筋。钢筋连接采用双面搭接焊或闪光对焊，同一截面焊接头，不能超过钢筋截面面积的50％。绑扎好的钢筋骨架，钢筋级别、直径、根数和间距均应符合设计和规范要求，不得有变形、松脱和开焊现象。预应力管道波纹管的安装在腹板钢筋绑扎时同时进行，安装前按设计坐标在钢筋骨架上作好标记，曲线段50㎝一个、直线段100㎝一个设“#”形定位钢筋与腹板钢筋焊接。波纹管采用200mm波纹管套管连接，接头用胶带密封。为防止波纹管在浇筑混凝土时振捣变形漏浆，在波纹管中穿入直径略小的硬质塑料管。
2.3 模板工程
箱梁外模按横隔板进行分节，便于拆卸，内模加工成可拆卸模板，单块间用螺栓连接，便于拆模拉出和组装。外模底脚设5cm圆弧，面板采用5mm钢板，横肋采用8#国标槽钢，支腿采用10#国标槽钢，支腿底部设可调螺旋。内模面板采用4mm厚钢板，加劲肋采用5#标准角钢。模板先安装端模（将张拉端锚垫板按设计尺寸固定在端模上），然后安装外侧模，再安装内模。外模安装时，采用模板支腿上的可调螺旋，调节模板高低和垂直度，就位后拧紧底部的对拉螺栓。外模肋板间隔2m设附着式振动器底座，供浇筑混凝土时安装振动器。内模应事先按横隔板位置分节拼好，用龙门吊整体吊装就位。为防止内模在浇筑混凝土时出现上浮现象，对内模采取顶压措施，采用横向压杠，下设钢筋马凳顶压内模，压杆两侧设花篮螺栓，与侧模支腿上焊好的吊环连接，并拧紧花篮螺栓。
2.4 混凝土工程
混凝土采用拌和站集中拌制，搅拌运输车运送，龙门吊配料斗布料入模，一次性灌筑完毕整个梁体的混凝土，不留施工缝。混凝土从梁一端向另一端连续浇筑，先底板、再腹板、后顶板，底板砼超前腹板3～5m，腹板砼超前顶板3～5m。在将近另一端时，为避免梁端混凝土产生蜂窝等不密实现象，改从另一端反向投料，而在距该端4m～5m处合拢。混凝土分层浇筑，每层厚度不宜超过30cm，上下层浇筑间隔时间不能超过混凝土初凝时间。为了方便底板的布料，可在内模顶部开设数个活动天窗，以利于混凝土均匀下料，底板混凝土灌筑完后即可封闭。混凝土振捣采用振动棒和附着式振动器配合作业，振动棒主用于底板、面板砼和腹板钢筋加密区的振捣，附着式振动器主要用于腹板砼的振动，振捣棒应避免碰触波纹管，并在过程中将波纹管中的塑料管来回抽动，以防漏浆堵塞管道。顶板施工时为防止负弯矩预埋波纹管堵塞，可事先在管中穿相同束数的钢绞线。浇筑完毕后即将波纹管中的塑料管及钢绞线拔出。混凝土浇筑完毕达到初凝时开始养护，顶板和翼缘板覆盖合成土工布，腹板贴塑料薄膜，专人洒水，确保养护期间砼表面湿润，内箱采取两端封堵后箱内注水的方式养护。
2.5预应力工程
2.5.1 预应力筋制作安装
预应力筋一般采用钢绞线，其理论下料长度=孔道长度+(锚夹具厚度+千斤顶长度+工具锚环厚度+外露长度)*2，实际操作中，下料前应先进行试穿，以实际试穿长度为准下料。严格控制下料长度，以免造成材料浪费。钢绞线的切断采用砂轮锯，不得使用电弧或氧气切割。钢绞线必须编束，以防止穿束时单根钢绞线在管道内相互缠绕，采用铅丝间隔1m“∞”型缠绕的方法将几根钢绞线变为一束。穿束采用卷扬机牵引的方式进行。钢绞线穿束完毕后安装锚具夹片，工作锚具在锚垫板上居中安装，与锚垫板紧靠。夹片安装宜在张拉前进行，防止锈蚀，安装时用直径20mm钢管轻轻击打夹片，使其与锚环顶紧。
2.5.2 钢绞线张拉
箱梁混凝土强度达到设计100%后，采用穿心式YCW150型千斤顶进行张拉。各钢束张拉顺序严格执行设计要求，按编号顺序双束对称进行，张拉时，千斤顶张拉力作用线应与预应力束的轴线重合一致，两端同步缓慢均匀张拉，预应力束在张拉控制应力达到稳定后，方可锚固。张拉程序为0→0.15ók→0.30ók→1.0ók→1.03ók持荷锚固（ók为张拉控制应力，设计中明确），两千斤顶升降压、读数、测伸长值等工作应基本一致。张拉力采用双控，即应力控制张拉，伸长值进行校核。钢绞线的理论伸长值依据公式ÄL=P*L/ (Ag*Eg)（式中：P-钢绞线平均张拉力，L-钢绞线束长度，Ag-钢绞线束截面积，Eg-钢绞线弹性模量），按直线段、曲线段分别计算后叠加。钢绞线张拉时，先张拉到初应力15%ók，采用直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法开始量测伸长值。实际伸长值除量测的伸长值外，应加上初应力以下的推算值。实际伸长量ÄL实=LK-L2+(L2-L1)*2（式中：LK-100%ók时千斤顶活塞顶伸量，L2-30%ók时千斤顶活塞顶伸量，L1-15%ók时千斤顶活塞顶伸量）。实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。钢绞线张拉时，每束钢绞线断丝、滑丝不超过1根，且每断面不超过钢丝总数的1%。
2.5.3 孔道压浆
钢绞线张拉后用高强砂浆封堵工作锚具端，压浆前用压力水对管道进行冲洗以清除杂质，并使用压缩空气将孔道中积水吹出。孔道压浆应按先下层孔道后上层孔道的顺序进行，压浆时应缓慢、均匀。孔道压浆采用真空压浆工艺，在孔道的一端采用真空泵对孔道抽真空，使之产生-0.lMPa左右的真空度，然后用活塞式压浆泵将水泥浆从孔道的另一端灌入，直至充满整条孔道，待真空泵一端的出浆嘴冒出与压注浆液稠度相同的浆液后，关闭出浆嘴阀门继续缓慢压浆，注浆压力达到0.7Mpa并保持不小于10秒时间，关闭压浆泵完成压浆。孔道压浆强度大于15Mpa时，及时起台移梁至存梁区放置。
三、结束语
施工中，振动棒和附着式振捣器联合振捣、多道压杠防止内膜上浮、预应力施加实行双控、孔道真空灌浆等措施是提高预制箱梁质量的有力保证，值得在类似工程中借鉴。