高速公路工程預(yù)制箱梁施工技術(shù)探討

李季佩，周冬青，張寶良

（安徽建筑大學(xué)，安徽 合肥 230601）

高速公路工程預(yù)制箱梁施工技術(shù)探討

李季佩，周冬青，張寶良

（安徽建筑大學(xué)，安徽 合肥 230601）

本文以省道S205天長至東陽段高速公路工程預(yù)制箱梁施工為例，介紹了預(yù)制箱梁施工原理、質(zhì)量要求、技術(shù)特點(diǎn)、操作要點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力管道及錨墊板安裝以及壓漿及封錨等施工流程和步驟.通過現(xiàn)場組織優(yōu)化管理和主要工序工藝的嚴(yán)格把控，大大提高了預(yù)制箱梁的灌注質(zhì)量和施工進(jìn)度.

公路工程；預(yù)制箱梁；施工技術(shù)

省道S205天長至東陽段工程,線路起自安徽省界東陽接江蘇金湖縣，經(jīng)烏龍水庫,新白塔河，施工的總長度約為25km.跨越的中小橋?yàn)?5座，需要生產(chǎn)中小型的橋梁箱梁共計(jì)188片.箱梁中使用的反拱厚度應(yīng)制造為1.0cm.生產(chǎn)過程中使用的箱梁底板、頂板、腹板厚度為16cm左右.

1 技術(shù)原理

高速公路工程預(yù)制箱梁[1]是指通過張拉法首先對鋼筋進(jìn)行張拉，張拉時(shí)除了設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力外，還有些縱向預(yù)應(yīng)力；然后經(jīng)過鋼筋工程，預(yù)應(yīng)力工程，混凝土工程等而事先預(yù)制的受彎構(gòu)件；再運(yùn)送到施工場所進(jìn)行穩(wěn)妥安裝.這樣既不用受現(xiàn)場條件的約束，又可以一次性澆筑成型，還能保證構(gòu)件的剛性.在施工現(xiàn)場之外的獨(dú)立廠房內(nèi)預(yù)制的箱梁就可以結(jié)合架橋機(jī)[2]在高速公路工程施工途中遭遇河流建造橋梁的下部工程完成后再進(jìn)行架設(shè)箱梁施工.在安裝其鋼筋、內(nèi)模時(shí)通常是以綁扎進(jìn)行為主，再用混凝土澆注而成，確保施工的順利進(jìn)行.

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 箱梁預(yù)制施工工藝流程

臺座清理→加工安裝腹板鋼筋及底板→錨墊板、波紋管安裝→模板安裝→頂板鋼筋安裝→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)混凝土→拆除模板→安裝、加工鋼絞線→張拉、壓漿鋼絞線→封錨、存梁.

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 鋼筋制作

（1）為了減少鋼筋在制作過程中的損耗和摩擦損失，鋼筋彎曲的加工宜從中間部位對稱有序地向兩端推進(jìn).在鋼筋加工之前，應(yīng)根據(jù)不同種鋼筋的型號、數(shù)量、規(guī)格分門別類地展開配筋，不同類別的鋼筋應(yīng)設(shè)有專人負(fù)責(zé)管理，不得利用交叉配筋.逐步彎向兩端，焊接接頭必須按要求進(jìn)行抽檢做拉伸試驗(yàn)，合格后才可使用，彎鉤一次彎曲成型.

（2）采用電弧焊接鋼筋，鋼筋雙面縫焊的長度為5倍的鋼筋直徑，且焊縫要飽滿.在處理鋼筋的彎制和彎鉤時(shí)應(yīng)滿足下列要求：鉤端應(yīng)設(shè)有直線段且其長度應(yīng)不小于鋼筋直徑的3倍，直角彎鉤直徑宜大于鋼筋直徑的5倍.

2.2.2 鋼筋加工

鋼筋務(wù)必要嚴(yán)格按照經(jīng)審核通過了的設(shè)計(jì)圖紙上的準(zhǔn)確位置進(jìn)行綁扎.綁扎時(shí)，若交叉點(diǎn)處有鋼筋則宜采用直徑較小的鐵絲繩綁扎牢靠，必要時(shí)主受力筋及承重部位的交叉點(diǎn)筋綁扎時(shí)可以采用電焊機(jī)點(diǎn)焊焊接牢固.綁扎的交叉點(diǎn)宜占全部交叉點(diǎn)的40%以上.一般鋼筋綁扎宜采取依次逐個(gè)改變繞絲方向的8字型上下筋固定方式進(jìn)行扎綁，對于直徑比較大的鋼筋（d≥25mm），宜采用對角線式加固綁扎[3].

2.3 預(yù)應(yīng)力工程

2.3.1 預(yù)應(yīng)力筋制作安裝

（1）鋼絞線在料場進(jìn)行下料制作，操作現(xiàn)場應(yīng)整理平整，不得使用電焊機(jī)焊割宜采用砂輪切割機(jī)磨割鋼絞線，切口應(yīng)平整，無亂雜毛頭.鋼絞線制作前應(yīng)使用鐵籠，將鋼絞線罩住，以防鋼絞線在快速旋轉(zhuǎn)的砂輪下被帶出.

鋼絞線制作延米長度公式：

式中：E—鋼絞線制作延米長度；E1—孔道總長度；E2—工作錨錨臺高度；E3—施工千斤頂延米長度；E4—操作錨高度；E5—鋼絞線長度富余量.

（2）鋼絞線操作完成后才能進(jìn)行編束、編號工作，不僅要保證鋼絞線直挺，而且要確定鋼絞線不會(huì)因?yàn)橥饬ψ饔枚l(fā)生扭曲形變導(dǎo)致后續(xù)工作無法開展.按照要求制作好的鋼絞線應(yīng)先分類編束整理然后再用一定量的適當(dāng)鋼絲進(jìn)行扎結(jié)工作，每箍扎結(jié)鋼絲繩之間的間距宜為1～1.5m，以防密扎和松扎.在鋼絞線兩端編號標(biāo)識，鋼絞線采用人工整束安裝，鋼絞線待砼澆注完畢后再進(jìn)行穿束，在穿束以前保證孔道內(nèi)暢通，無水和其他雜物，并且要將鋼絞線雜亂的端頭肅清并用工程用膠布包裹完好，以待備用.

2.3.2 預(yù)應(yīng)力張拉

（1）當(dāng)預(yù)制箱梁混凝土強(qiáng)度隨著時(shí)間的延長逐漸增長且達(dá)到了其滿載強(qiáng)度要求的75%以上，且混凝土強(qiáng)度保持連續(xù)不間斷增長時(shí)間≥7d時(shí)，才可以進(jìn)行鋼絞線的張拉.張拉時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)順序兩端同時(shí)張拉，以應(yīng)力控制為主，同時(shí)輔以伸長值校核[4].

（2）伸長值計(jì)算.

預(yù)應(yīng)力筋延伸理論計(jì)算公式為：

式中：△L—理論伸長值（mm）；PP—預(yù)應(yīng)力筋平均張拉應(yīng)力（N）；L—預(yù)應(yīng)力筋延米（mm）；AP—預(yù)應(yīng)力鋼筋截面的面積（mm2）；EP—預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量（N／mm2）；P—預(yù)應(yīng)力筋兩端的應(yīng)力（N）；k—每米偏差對摩擦的影響；x—從張拉端至計(jì)算截面的孔道長度（m）；u—孔道壁與預(yù)應(yīng)力筋的作用系數(shù)；θ—從端部到孔道部分切線夾角之和（rad）.

實(shí)際伸長量計(jì)算公式為：

式中：L1——10%σcon對應(yīng)的延米（mm）；L2——20%σcon對應(yīng)的延米（mm）；L3——σcon對應(yīng)的延米（mm）.

（3）預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)做到減少孔道摩阻損失，千斤頂，錨板與孔道對中.預(yù)應(yīng)力筋制作時(shí)，工作人員禁止在工作平臺正前方活動(dòng)，不得使用重物或隨意敲打正在施工的鋼絞線或錨具，以免脫落造成不必要的危險(xiǎn).本公路工程根據(jù)工程特點(diǎn)及工法要求宜采用后張法[5]，具體施工技術(shù)參數(shù)如下表所示.

表1 后張法預(yù)應(yīng)力筋技術(shù)參數(shù)一覽表

2.3.3 墊板及預(yù)應(yīng)力管道安裝

（1）預(yù)應(yīng)力波紋管須采用磨砂切割機(jī)打磨切割，接頭由專用的接頭連接，不可隨意替代接頭，以免影響其嚴(yán)密性.波紋管安裝時(shí)宜采用定位筋固定，在彎曲處每間隔100cm一次，在直線段每間隔100cm一次，在曲線段每間隔50cm一次，采取膠帶纏牢措施，以免管道堵塞，造成混凝土澆筑時(shí)滴漏.

（2）錨墊板[6]應(yīng)固定安裝在端模上，以便穩(wěn)定操作.為了保證波紋管的完整性，凡是有焊接工序的務(wù)必在波紋管深埋前完成，安裝后的管道不應(yīng)再續(xù)進(jìn)行焊接.波紋管按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確施工安裝完成后應(yīng)立即回查預(yù)應(yīng)力管道是否有破損，如有破損，宜馬上使用膠布包裹密封，務(wù)必確保與波紋管連接處密封完好，以免影響其密封性.為了防止混凝土等雜物顆粒進(jìn)入，壓漿孔應(yīng)進(jìn)行封堵，混凝土澆筑前在波紋管內(nèi)套塑料管，以防漏漿堵塞管道.

2.4 混凝土工程

2.4.1 混凝土拌制

（1）拌制時(shí)間是控制混凝土成品質(zhì)量的重要參數(shù)，攪拌時(shí)間的多少?zèng)Q定了混凝土的優(yōu)劣.延續(xù)攪拌的最短時(shí)間如表2所示.

（2）開時(shí)前應(yīng)首先抽出攪拌機(jī)中的水分，對外加劑進(jìn)行二次攪拌，以待備用.首先向攪拌機(jī)中加入骨料、礦物摻和料水泥等.混凝土攪拌物成色時(shí)不得有離色現(xiàn)象，不可泌水.待攪拌混合后，再加入拌合水和外加劑，并繼續(xù)攪拌至均勻.

表2 混凝土最短拌制時(shí)間表

2.4.2 混凝土澆筑

（1）混凝土的振搗也是影響其成品質(zhì)量的一道重要工序，振搗混凝土?xí)r要以“快插慢拔、深入透層、二次振搗”為原則[7]，采用高頻振搗和可進(jìn)入式振搗方式.混凝土采用龍門吊進(jìn)行一次澆筑成型，澆筑時(shí)斜面分層，先底板及腹板根部，后腹板，再頂板.澆筑前及時(shí)將底板頂固定、封閉，梁端鋼筋集中的地方用φ30可進(jìn)入式振搗.防止?jié)仓拱寤炷辽戏?

（2）混凝土在人工振搗時(shí)禁止振動(dòng)棒接觸模板、預(yù)應(yīng)力管道、鋼筋，應(yīng)使用懸浮觸探振搗法.同時(shí)還要加強(qiáng)墊板混凝土的振搗，以防止混凝土在相同時(shí)間內(nèi)持續(xù)增長強(qiáng)度不夠而出現(xiàn)張拉崩裂碎塊現(xiàn)象.若混凝土體積較大或者有一定的厚度則混凝土應(yīng)分段分層澆筑，分層厚度為30cm，且要注意混凝土內(nèi)外的溫差，防止漏振、過振或欠振現(xiàn)象，以免造成開裂現(xiàn)象，由上層插入到下層時(shí)的振搗厚度為5～10cm.

2.4.3 混凝土養(yǎng)生

混凝土養(yǎng)生采用自動(dòng)淋噴養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不少于7d，梁頂面進(jìn)行覆蓋灑水[8].

2.4.4 存梁

當(dāng)水泥漿強(qiáng)度升至40MPa時(shí)，采用龍門吊移動(dòng)預(yù)制箱梁存放.預(yù)制箱梁采用捆綁式吊裝，吊起點(diǎn)位置至橋墩的中心線大概90cm，起吊器械下面嚴(yán)禁站立行人，進(jìn)行試吊后再整體進(jìn)行吊裝，橫向距離懸臂根部10cm左右.存梁區(qū)設(shè)條形混凝土臺階基礎(chǔ)，最多堆置二層.起吊時(shí)孔口的鋼絲繩要被橡膠皮包裹，以免鋼絲繩對箱梁產(chǎn)生嚴(yán)重磨損.

3 結(jié)語

通過對預(yù)制箱梁整個(gè)施工工藝的優(yōu)化及制造過程中各節(jié)點(diǎn)的合理控制，預(yù)制箱梁在施工過程中沒有發(fā)生模板安裝問題，且混凝土澆筑合理，達(dá)到了預(yù)期目的.同時(shí)，通過對主要技術(shù)工藝制定行為人質(zhì)量責(zé)任制和現(xiàn)場組織優(yōu)化管理，一定程度上提高了預(yù)制箱梁的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量.

〔1〕王國民,王川,劉才高.公路橋預(yù)制箱梁的施工技術(shù)控制[J].水利建設(shè)與管理,2014(10):22-24.

〔2〕劉艷平,婁立民,屈玉峰.雙導(dǎo)梁架橋機(jī)在京承高速公路中的應(yīng)用[J].市政技術(shù),2011(02):53-55.

〔3〕公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTG/T F50-2011[S]. 2011.

〔4〕任永忠.高速公路跨線鋼箱梁橋施工技術(shù)研究[D].天津大學(xué),2013.

〔5〕曹映雪.淺談后張法預(yù)制箱梁施工質(zhì)量控制[J].黑龍江交通科技,2011(06):161-165.

〔6〕董鵬程.公路工程預(yù)制箱梁施工技術(shù)[J].建設(shè)科技,2014(14):112-113.

〔7〕孟東鋒.預(yù)制混凝土箱梁裂縫原因分析及防治措施[J].內(nèi)江科技,2014（06）:54-55.

〔8〕王金.《高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容要點(diǎn)及應(yīng)用解析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)設(shè)計(jì)，2012（06）:70-73+78.38-54.

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