南水北調(diào)中線跨渠橋預(yù)制梁施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)探析

李 威

(河南水利建筑工程有限公司 鄭州 450008)

1 前言

南水北調(diào)中線一期工程跨河建筑物眾多，跨總干渠橋梁工程作為其中最多的跨渠建筑物，是南水北調(diào)工程建設(shè)的重要組成部分，跨渠橋梁不僅是聯(lián)系渠道兩岸公路交通的樞紐工程，也是保證南水北調(diào)總干渠2014年汛后全線通水的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程。目前跨總干渠橋梁施工已進(jìn)入全面實(shí)施階段，預(yù)制梁生產(chǎn)是橋梁工程施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其整體質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度直接對整個(gè)工程質(zhì)量和工期有著重要影響。本文結(jié)合目前公司在建的南水北調(diào)中線一期工程跨渠橋梁的施工實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，著重對上部結(jié)構(gòu)的預(yù)制梁施工質(zhì)量控制和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討與分析。

2 準(zhǔn)備工作

2.1 梁場選址

首先根據(jù)施工項(xiàng)目所在地的現(xiàn)場交通條件、材料運(yùn)輸供應(yīng)、地形地理位置等多方面進(jìn)行預(yù)制梁場選址，選址確定后進(jìn)行方案規(guī)劃設(shè)計(jì)。預(yù)制梁場作為南水北調(diào)工程施工中投入較多的大臨設(shè)施，場地方案規(guī)劃設(shè)計(jì)須結(jié)合工期和工程實(shí)際統(tǒng)籌考慮，如何做到經(jīng)濟(jì)合理適用是必須考慮的問題，避免缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃的粗放型管理而導(dǎo)致臨時(shí)調(diào)整實(shí)施方案，造成資源浪費(fèi)或施工管理的混亂，影響工程進(jìn)度，增加工程施工成本。

結(jié)合本公司項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，考慮便于安裝和節(jié)省臨時(shí)征地臨建費(fèi)用，較常采用的預(yù)制梁場一是在橋頭已填筑成型的路基上或地質(zhì)條件較好的引道位置布置預(yù)制梁場;二是采用集中預(yù)制梁場，選擇適中路線，進(jìn)行集中布置。

2.2 場區(qū)總體規(guī)劃布置

預(yù)制梁場的規(guī)劃與布置的好壞在整個(gè)工程中是一項(xiàng)重要的工作。較為典型的預(yù)制梁場一般分為生活辦公區(qū)、混凝土生產(chǎn)區(qū)、預(yù)制梁施工區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)和存梁區(qū)。各個(gè)施工功能區(qū)設(shè)施要本著經(jīng)濟(jì)、合理、安全的原則根據(jù)各自的情況進(jìn)行生產(chǎn)優(yōu)化，以滿足施工過程中質(zhì)量和工期的要求，起到避免浪費(fèi)降低成本的目的。

2.3 制梁臺座

制梁臺座是為梁預(yù)制提供鋼筋安裝、模板安拆、預(yù)應(yīng)力張拉等基本工序的平臺功能構(gòu)件，其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)直接影響到預(yù)制梁的質(zhì)量和效率，南水北調(diào)工程對制梁臺座的承載能力和不均勻沉降提出了很高的要求。目前公司在建南水北調(diào)項(xiàng)目較多采用混凝土墻式臺座，在有條件且預(yù)制梁通用性強(qiáng)的項(xiàng)目部推廣使用組合鋼模特殊形式臺座，均取得了較好的效果。

在施工過程中，經(jīng)常會遇到箱梁底板與臺座接縫不嚴(yán)而形成跑漏漿現(xiàn)象的情況，影響到預(yù)制梁外部觀感。常規(guī)處理方法是在混凝土臺座兩側(cè)增加鋼護(hù)角，在實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)效果不理想。為避免出現(xiàn)這種問題，經(jīng)細(xì)部工藝改進(jìn)，將臺座兩側(cè)角鐵護(hù)角改為［3槽鋼護(hù)角，與面板鋼板焊接打磨順直而成，槽鋼內(nèi)扣入直徑φ3cm橡膠條，有效解決了臺座邊沿與鋼模板“硬接觸”造成的接縫不嚴(yán)密、跑漏漿和線條不順直現(xiàn)象。

臺座預(yù)拱度設(shè)置，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙要求，通過計(jì)算預(yù)制梁張拉后上撓度值以得出較為精確的數(shù)據(jù)，并考慮實(shí)際預(yù)留壓縮量，最終確定預(yù)拱度數(shù)值，預(yù)拱度設(shè)置按二次拋物線型式進(jìn)行臺面布設(shè)。

2.4 模板選擇

模板在預(yù)制梁施工中的使用頻率最高，其質(zhì)量好壞直接影響預(yù)制梁的實(shí)體質(zhì)量和外部觀感。模板選擇專業(yè)廠家生產(chǎn)的定型鋼模，模板設(shè)計(jì)以剛度控制為主，用型鋼作骨架加工成整體桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式上力求操作簡單，裝拆倒運(yùn)方便，以節(jié)省工序時(shí)間?；谝陨显瓌t，對模板進(jìn)行三個(gè)方面的工藝改進(jìn)(見圖1～圖2)。

圖1 T梁模板

圖2 箱梁模板

2.4.1 利用對拉螺桿

在模板滿足剛度的前提下，充分利用外側(cè)模上螺杠對拉、底座預(yù)留通長螺桿對拉、模板豎向防上浮調(diào)節(jié)螺桿(與底座固定裝置連接)三大螺桿體系，保證梁體混凝土一次澆筑成型和整體施工質(zhì)量。

2.4.2 改進(jìn)內(nèi)模工藝

內(nèi)模采用龍門吊整體吊入施工，預(yù)制箱梁內(nèi)模的裝拆利用可調(diào)節(jié)絲杠頂托進(jìn)行加固、支撐與調(diào)節(jié)，有效保證了箱梁的(特別是腹板)厚度控制和結(jié)構(gòu)尺寸的施工質(zhì)量，同時(shí)大幅提高了內(nèi)模安拆效率。

2.4.3 增加端頭模板

在施工中發(fā)現(xiàn)端頭模板安拆效率低和損耗量過大，按模板數(shù)與端頭數(shù)1∶3比例進(jìn)行配置，端模采用可整體拆裝栓接工藝，有效提高了利用率并縮短了施工周轉(zhuǎn)時(shí)間。

3 工藝流程

預(yù)制梁的工藝流程一般為:準(zhǔn)備工作→制梁臺座→臺面處理→鋼筋及波紋管的安裝→預(yù)應(yīng)力束孔道檢查→安裝側(cè)?！敯邃摻罱壴A(yù)埋筋及預(yù)埋件設(shè)置→檢查簽證→混凝土澆筑→試件制作→拆?！B(yǎng)護(hù)→鋼絞線穿束→預(yù)應(yīng)力張拉→壓漿、封端→運(yùn)輸架設(shè)或移梁存放。

4 施工各工序技術(shù)要點(diǎn)

4.1 鋼筋制安

鋼筋在加工場集中加工，在臺座上一次綁扎成型。在臺座上用紅油漆標(biāo)記出設(shè)計(jì)圖紙中的鋼筋間距，先綁扎底板和腹板鋼筋，采用特制模具控制腹板鋼筋的角度、間距及穩(wěn)定性。鋼筋綁扎時(shí)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置波紋管定位網(wǎng)片，確保預(yù)應(yīng)力孔道位置準(zhǔn)確。鋼筋綁扎施工中重點(diǎn)對保護(hù)層厚度、接頭質(zhì)量、鋼筋間距、翼緣板與端頭預(yù)埋筋、邊梁防撞護(hù)欄預(yù)埋筋、螺旋筋與錨頭位置、預(yù)應(yīng)力束坐標(biāo)等要點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制。

4.2 波紋管及預(yù)埋件安裝

綁扎鋼筋時(shí)同步安裝預(yù)應(yīng)力波紋管，采用定位鋼筋網(wǎng)片和U形筋固定，確保預(yù)應(yīng)力孔道位置準(zhǔn)確、管形平順、管內(nèi)通暢、接頭嚴(yán)實(shí)、無破損等。預(yù)應(yīng)力管道在梁端管口位置與端頭模板固緊，無相對錯(cuò)動(dòng)。

澆筑前波紋管內(nèi)穿入比內(nèi)徑小10mm的塑料軟管，負(fù)彎矩波紋管穿入與預(yù)應(yīng)力筋等數(shù)量的細(xì)塑料軟管，防止混凝土澆筑時(shí)波紋管被擠壓變形而漏漿，塑料襯管應(yīng)在混凝土初凝后及時(shí)抽出。

預(yù)埋件的預(yù)埋作為施工控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，重點(diǎn)做好支座預(yù)埋鋼板和吊裝孔預(yù)埋、測量控制點(diǎn)、應(yīng)力測點(diǎn)、通風(fēng)孔、泄水孔等功能性設(shè)施的準(zhǔn)確安裝和定位。在施工中發(fā)現(xiàn)，支座預(yù)埋鋼板與U形錨筋直接平焊極易平面變形，施工中采用夾具焊接并預(yù)留反拱，待焊接完成拆除夾具，鋼板即可恢復(fù)平直形式。

4.3 模板安裝

模板安裝采用“對立法、側(cè)包底”由龍門吊提升吊裝，人工配合安裝就位，安裝由一端向另一端進(jìn)行，注意跨中位置位于臺座反拱中心。模板安裝需考慮先架設(shè)的梁體先行預(yù)制。

模板的表面光潔度是影響預(yù)制梁外觀質(zhì)量的重要因素之一，應(yīng)特別注意模板的表面處理和細(xì)部設(shè)計(jì)。通過采用模板漆代替?zhèn)鹘y(tǒng)脫模劑(如清機(jī)油或色拉油等)提高混凝土的外觀質(zhì)量。采用模板漆的鋼模板表層自然形成瓷釉不僅表面光潔度較高，易于脫模和清理，能夠多次周轉(zhuǎn)使用，而且脫?；炷镣庥^平整光亮，顏色一致，無銹斑，盡顯混凝土本色，達(dá)到清水混凝土效果(見圖3)。

圖3 使用與未使用模板漆的鋼模板外觀質(zhì)量對比

對易跑漿的梁端模板及梁上部翼緣預(yù)留筋模板部位細(xì)部進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理，采用梳子形開口鋼模板，強(qiáng)力膠皮帶堵漿與泡沫填縫劑止?jié){結(jié)合使用，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)止?jié){效果好，且易于拆卸，預(yù)制梁端頭和翼緣板外觀質(zhì)量較好。

4.4 混凝土澆筑

預(yù)制梁混凝土澆筑采用一次澆筑成型，根據(jù)不同部位采用插入式、附著式、平板式振動(dòng)器進(jìn)行振搗施工?；炷翝仓捎镁植糠謱?、由一端向另一端整體推進(jìn)的順序澆筑，每段控制2～3m長;頂板澆筑要平振又要點(diǎn)振，點(diǎn)振間距控制在20～30cm之間?；炷涟韬臀飮?yán)格控制好混凝土的坍落度和易性，并對粗骨料的粒徑嚴(yán)格控制，由于箱梁腹板鋼筋、中下部波紋管密集，粗骨料易堆積，在該部位要采用附著式高頻振動(dòng)器配以小振搗棒輔助振搗，至混凝土停止下沉，不再冒出氣泡、泛漿為止。

澆筑混凝土過程中，應(yīng)隨機(jī)取樣制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件混凝土試件，應(yīng)從箱梁底板、腹板及頂板處分別取樣，作為梁體拆模、張拉、吊裝等工序檢驗(yàn)的依據(jù)。在模板拆除后，要及時(shí)對梁端、橫隔板、翼緣板濕接縫進(jìn)行鑿毛，以確保新舊混凝土結(jié)合的質(zhì)量。

4.5 養(yǎng)生

養(yǎng)生采用自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)和棚蓋法蒸汽養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的方式。常溫條件下特別是氣溫高的季節(jié)采用自動(dòng)噴灑養(yǎng)護(hù)裝置，預(yù)制梁表面用濕潤棉氈覆蓋貼緊，利用簡易自動(dòng)噴淋裝置進(jìn)行箱梁養(yǎng)護(hù)，既保證了養(yǎng)護(hù)質(zhì)量又節(jié)省了勞力，預(yù)制梁養(yǎng)生期不小于14天。冬季施工時(shí)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，搭設(shè)防水帆布篷，使暖棚內(nèi)溫度維持在45℃左右(溫度升降速度不得大于10℃/h)，濕度大于90%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于3天。

4.6 后張法預(yù)應(yīng)力張拉

箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度或規(guī)范要求后，即可施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力筋的張拉應(yīng)遵循同步、對稱的張拉原則，張拉采用應(yīng)力控制與伸長值校核的“雙控”措施，張拉力與壓力表之間的關(guān)系曲線通過校驗(yàn)得出，分級張拉測定預(yù)應(yīng)力束實(shí)際伸長量，預(yù)施應(yīng)力過程中應(yīng)保持兩端的伸長量基本一致。

預(yù)應(yīng)力施工中有時(shí)會出現(xiàn)鋼絞線斷、滑絲現(xiàn)象和理論伸長值與實(shí)測伸長值相差超過±6%的情況，出現(xiàn)此種情況要認(rèn)真分析原因制定措施。對不符合規(guī)范要求的斷、滑絲預(yù)應(yīng)力束要及時(shí)進(jìn)行更換并重新張拉;對每批鋼絞線要取樣進(jìn)行彈模試驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整鋼絞線理論伸長量。施加預(yù)應(yīng)力所用的機(jī)具設(shè)備以及儀表應(yīng)由專人使用和管理，千斤頂及其配套的油汞、油壓表應(yīng)配套標(biāo)定和定期校驗(yàn)。

4.7 壓漿

預(yù)制梁張拉后，為避免預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)盡早進(jìn)行孔道壓漿(在建南水北調(diào)項(xiàng)目均控制在24h以內(nèi))。預(yù)應(yīng)力管道壓漿采取真空輔助壓漿工藝，漿液配比按照設(shè)計(jì)要求由試驗(yàn)室確定摻量，現(xiàn)場集中拌制，壓漿料采用純水泥漿摻入緩凝、減水作用的無腐蝕性外加劑，水灰比宜為0.40～0.45。

4.8 封錨

孔道壓漿完成后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行梁端封錨，先對梁端混凝土進(jìn)行鑿毛并將周圍沖洗干凈，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求設(shè)置封錨鋼筋網(wǎng)，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理簽認(rèn)后，澆筑與梁體同品種水泥、同強(qiáng)度等級的封錨混凝土。封錨使用鋼模和自制加力架固定，澆筑前應(yīng)嚴(yán)格控制封錨后的梁體長度。

4.9 移梁存放

制梁完畢后，將生產(chǎn)日期、張拉日期、適用部位和編號標(biāo)注于梁體上，防止架設(shè)時(shí)發(fā)生混亂。待水泥漿及封錨混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，方可移梁，然后架設(shè)或放于存梁場。

5 結(jié)語

南水北調(diào)中線一期工程中跨渠橋預(yù)制梁施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)應(yīng)用告訴我們，只有建立專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、程序化的橋梁預(yù)制施工體系，采用新技術(shù)、新工藝、新材料，才能更加有效地確保工期和質(zhì)量，起到提高施工效率，合理控制工程造價(jià)，降低成本的目的。■

1 JTJ 041—2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

2 肖建平.橋梁工程施工［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.