預應力混凝土連續(xù)箱梁施工質量控制技術探究

安占邦

(中鐵十八局集團第三工程有限公司， 河北 保定 072750)

1 混凝土預應力連續(xù)箱梁式橋的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀初期，我國的基礎設施建設以前所未有的速度和建設規(guī)模全面展開，預應力混凝土連續(xù)箱梁隸屬于超靜定結構體系，尤以整體受力性能良好、結構剛度大、承載力高、抗震性能好、伸縮縫少、線型圓順、行車平坦舒適、運營維護成本低廉等特點，故而在城市交通、公路、鐵路以及公鐵兩用橋梁工程中廣泛采用。目前大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋主要包括以下3種結構類型：T型剛構(墩梁剛接)，多跨連續(xù)剛構(墩梁剛接)及兩跨以上連續(xù)梁橋(墩梁鉸接)。

我國修建預應力混凝土連續(xù)梁橋，至今已逾50余載，雖較歐洲各國起步晚，然而自1980年以后，隨著計算機技術得到了普遍應用，預應力混凝土橋梁建模、結構分析、試驗研究、梁型設計、預應力材料、技術裝備等方面實現(xiàn)了長驅大進，在此背景下一些在建設領域頗具特色的大跨徑混凝土橋梁應運而生，如2001年開通運營的南京長江二橋北汊橋主跨跨徑已高達165 m。

表1 國內(nèi)外典型預應力混凝土連續(xù)箱梁式橋

2 預應力混凝土連續(xù)箱梁施工質量控制

2.1 工程概況

(1)新建蘭新鐵路客運專線第二雙線工程，路線全長1 776 km。米拉溝特大橋位于青海民和縣境內(nèi)，橋長975.960 m，本橋位于直線及半徑R=8 000 m的曲線上，線路縱坡為11.0‰及3.0‰，孔跨布置為：2((2-24+6-32+2-24+1-32) m簡支梁+(48+80+48) m連續(xù)箱梁+(1-32+3-24+10-32+1-24) m簡支梁,詳見圖1、圖2。

(2)(48+80+48)米連續(xù)箱梁專為跨越米拉灣河溝而設置[1]，梁體采用單箱單室直腹板變高度箱型截面，內(nèi)側倒角過渡，避免應力集中，主墩墩頂沿線路方向5.50 m范圍內(nèi)梁高相等、左右對稱，梁全高6.55 m，跨中及邊墩墩頂現(xiàn)澆段梁高3.75 m，梁底曲線為二次拋物線型。箱梁頂寬12.20 m，懸臂端部厚24.80 cm，懸臂根部厚65 cm，箱梁底寬6.65 m，單側懸臂長2.78 m，箱梁底板在箱梁梁體主墩墩頂根部厚1.00 m變至跨中及邊跨直線段厚0.40 m，腹板厚度由箱梁梁體主墩墩頂根部0.85 m變至跨中及邊墩支點附近梁段0.53 m，頂板厚0.45 m，在箱梁梁體墩頂根部加厚至0.75 m。

(3)梁體設計采用C50高性能混凝土，縱向與橫向預應力鋼絞線均采用Φ15.2 mm低松弛鋼絞線(符合GB5224標準)，抗拉強度標準值為fpk=1 860 MPa，彈性模量為E=1.95×105MPa，采用內(nèi)徑規(guī)格匹配的金屬波紋管預留孔道，錨具采用夾片式圓錨；豎向預應力鋼筋采用Φ32 mm、屈服強度為830 MPa的精軋螺紋鋼筋，彈性模量E=2.0×105MPa, 采用內(nèi)徑Φ50 mm鐵皮管預留孔道，配套使用JLM-32型精軋螺紋錨。全梁共劃分為43個梁段，其中0#塊長10 m，1#～4#梁段長3.5 m，5#～9#梁段長4 m，中跨及邊跨合攏段均為2 m，邊跨現(xiàn)澆段為7.75 m。

2.2 鋼筋制安技術要點

米拉溝特大橋(48+80+48)米連續(xù)箱梁設計為三向預應力結構，截面變化導致梁體受力極為復雜，鋼筋安裝經(jīng)常會出現(xiàn)相互干擾現(xiàn)象，這就要求鋼筋下料、加工制作精度至關重要；進行鋼筋安裝時必須綜合考慮與預應力管道的位置關系、QJ-C型接觸網(wǎng)基礎、QJLX-1型下錨拉線基礎及其它預埋件的整體位置關系后精準定位，同時也要符合施工設計圖、鐵路橋梁工程施工驗收標準相關要求。詳見圖3、圖4。

鋼筋制安重點從以下4方面進行質量控制：

(1)首先應對施工設計圖所示鋼筋大樣尺寸加強復核，尤其是對腹板位置的豎向箍筋，底板、翼緣板與腹板結合處的倒角鋼筋，務必要確保下料尺寸，保證加工精度，并按節(jié)段施工順序分類存放。

(2)鋼筋骨架安裝過程中嚴格把控錨下鋼筋網(wǎng)片和螺旋筋相對位置關系，并應緊靠錨墊板，當普通鋼筋的位置與預應力孔道位置發(fā)生沖突時，應適當移動普通鋼筋，首先保證預應力鋼筋的位置準確。

(3)節(jié)段底板鋼筋安裝過程中，應按照設計要求安裝底板鋼束防崩鋼筋，并將其兩肢與頂層橫向主筋雙面焊接連接，搭接焊長度滿足設計及規(guī)范要求，鋸齒塊端部可適當加密防崩筋的布置，但也不宜過密，過密則容易形成空洞。

(4)安裝永久預埋件(A、B墻及護墻預埋鋼筋、梁面預埋套筒、QJ-C型接觸網(wǎng)基礎、QJLX-1型下錨拉線基礎、梁頂面底面泄水孔、腹板透氣孔等)和掛籃預埋件(后錨吊桿孔)，為確保預埋位置準確，必須采用拉線法精準定位。詳見圖5、圖6。

圖5橋面系A、B墻及防護墻示意 圖6接觸網(wǎng)立柱基礎示意

2.3 模板安裝技術要點

模板安裝重點從以下6方面進行質量控制：

(1)現(xiàn)澆預應力混凝土箱梁底面、內(nèi)外側、翼緣板模板均采用大塊定型鋼模板，端模采用厚度為18 mm的竹膠板(不可使用木膠板)，10×10 cm矩形木料與腳手架鋼管配合加固，確保模板整體剛度符合要求。

(2)鋼模板安裝之前，應進行試拼裝，并將緊鄰混凝土面?zhèn)冗M行徹底的除銹、打磨、刷油處理，油質應清潔干凈，嚴禁使用廢機油等。

(3)翼緣板外側增加斜拉鋼索(如葫蘆)，調(diào)整拉力，保證翼緣板與梁體整體受力，勿使翼緣板出險超拉應力，確保梁體成橋后線型通暢平順。

(4)因箱梁底板線型呈二次拋物線變化，每段底模搭接長度嚴格控制在20～25 cm，并安裝止?jié){條防止漏漿污染已澆筑成型的混凝土面，同時確保脫模后的底板無錯臺和梁段接縫線型平順可控。

(5)在底模根部預留10×5 cm(橫×縱)的孔洞，澆筑混凝土前，對側模、內(nèi)模及底模用清水進行沖洗，水攜雜物等一并自預留孔洞流出，澆筑混凝土前，宜用與孔洞適當大小的鋼板密封嚴實。

(6)脫模劑涂刷：脫模劑宜采用清潔的機油柴油混合物(體積比為3∶1)，利用滾軸羊毛刷在模板表面均勻反復涂刷均勻，次數(shù)以大致相等為宜；應達到目測表面脫模劑均勻，無下流痕跡，用手指劃過模板表面，無明顯油漬即可。

2.4 混凝土澆筑技術要點

梁段混凝土澆筑采用地泵泵送、沿橋墩橫向左右對稱、先底板、后腹板、再頂板的順序一次性成型，混凝土澆筑過程中兩端的不平衡荷載不得大于5立方混凝土重量，澆筑總方量不大于梁段理論重量的3.0%[2,3]。

混凝土澆筑重點從以下6方面進行質量控制：

(1)施工配合比依據(jù)梁體混凝土設計標號及規(guī)范標準等選用質量合格的原材，并結合結構鋼筋間距(尤其是錨下螺旋筋及鋼筋網(wǎng)片)選擇粗骨料級配及最大粒徑，綜合考慮混凝土輸送方法和施工環(huán)境影響，本項目設計配合比的坍落度為22 cm，但根據(jù)現(xiàn)場實際需要確定的坍落度按底板18 cm(防止翻漿影響腹板混凝土澆筑)，腹板16 cm，頂板20 cm進行控制。

(2)澆筑混凝土時應保證鋼筋位置和保護層的正確，確?；炷辆哂辛己玫暮鸵仔院蜏蚀_的配合比，混凝土搗固時嚴禁撞擊鋼筋，在鋼筋密集處采用直徑小的搗固棒固，拆模時間要正確掌握，防止過早拆模，避免漏筋現(xiàn)象。

(3)混凝土澆筑完成后，應立即覆蓋清潔干凈的塑料薄膜保濕，視環(huán)境溫度情況灑水降溫或恒溫蒸汽養(yǎng)護，過程中要防止混凝土因失水發(fā)生干縮裂紋。

(4)因腹板高度過高，混凝土量過大，倒角及鋸齒塊處鋼筋密集，間距較小，同時振搗要求有豐富振搗經(jīng)驗的施工人員進行振搗，不得漏振、過振，以確保混凝土均勻密實，保證施工質量。

(5)混凝土澆筑始終，現(xiàn)場技術人員全程盯控，監(jiān)理旁站，試驗人員現(xiàn)場測試控制坍落度、入模溫度等直接影響混凝土質量的關鍵性因素。

(6)蒸汽養(yǎng)護結束后繼續(xù)進行自然養(yǎng)護，梁體自然養(yǎng)護時，表面要用土工織物進行覆蓋，灑水次數(shù)以確?；炷帘砻鏉駶櫈橐?。

2.5 預應力張拉技術要點

預應力張拉重點從以下5方面進行質量控制[4]：

(1)預應力張拉要做好預應力孔道定位，按照施工工藝要求，連續(xù)梁一般是按節(jié)段施加預應力，因此經(jīng)過0#塊橫截面(底板、腹板和頂板)的預應力管道數(shù)量極多，施工前要仔細審核圖紙，弄清楚管道數(shù)量，防止漏埋及錯位現(xiàn)象。

(2)混凝土澆筑過程中要做好孔道本身的防護，嚴禁電焊灼傷或振搗器撞破波紋管，一般采取預穿塑料軟管避免水泥漿堵塞孔道，給預應力筋張拉帶來極大不便。

(3)縱向預應力筋張拉完畢后，封錨后用膠帶纏封，壓漿完畢后，拆除膠帶以便于和下一節(jié)段混凝土良好銜接，完成縱向預應力筋張拉后，及時進行橫向、豎向預應力筋張拉，確保梁體的整理性。

(4)張拉、壓漿施工嚴格按設計及規(guī)范要求進行，做好張拉、壓漿原始記錄，以便查詢，張拉油表和千斤頂要按規(guī)范要求進行及時標定，確保張拉力與伸長值呈高度線性相關，互相印證，相互校核。

(5)在墩頂0#塊頂板處，每根通過頂板的管道均需要設置備用壓漿管，亦可作為T構壓漿的透氣管使用，每節(jié)段混凝土澆筑完成后，利用備用的壓漿管向管道內(nèi)沖洗，根據(jù)出口流水情況判別管道是否漏漿情況。

2.6 合攏及體系轉化技術要點

合攏及體系轉化重點從以下7方面進行質量控制：

(1)中、邊跨合攏段模板安裝時需與兩端已澆筑成型的懸臂端或邊跨直線段混凝土表面良好接觸，防止發(fā)生漏漿，污染梁體表面。

(2)中、邊跨合攏段混凝土澆筑時間宜選擇在氣溫較低、溫度變化幅度較小時段，通過增設工字鋼橫梁鎖定懸臂端后澆筑合攏段混凝土(一般選擇夜間22點至次日凌晨06點較為適宜)。

(3)中、邊跨合攏段鎖定的剛性支撐設計和臨時鋼束的張拉力必須嚴格按施工設計圖實施，剛性支撐鎖定時間依據(jù)觀測結果最終確定，要求在梁體相對變形量較小和溫度變化幅度不大時，對稱、均衡、同步鎖定，避免溫度不均致使梁體出現(xiàn)附加應力集中。

(4)合攏段混凝土澆筑過程中需要調(diào)整兩懸臂端施工荷載，使其變形相等，避免合攏段產(chǎn)生豎向應力，及時調(diào)整懸臂端合攏施工荷載(可采用水箱壓重，泄水減重，通過調(diào)整水面標高平衡)。

(5)合攏段混凝土澆筑完成后，在箱梁內(nèi)生蜂窩煤爐，上置鐵板散熱，梁頂、翼緣板及腹板外側采用塑料薄膜、土工布及棉布裹覆，確?；炷恋酿B(yǎng)生質量。

(6)合攏段混凝土需摻加微膨脹劑，混凝土標號應較梁體混凝土提高一級，澆筑完成后立即采取養(yǎng)護措施，以減少混凝土干縮變形及溫度變化引起的附加應力，強度、彈性模量及齡期達到時，解除鎖定體系，完成合攏段預應力張拉。

(7)合攏段預應力筋的張拉順序按照施工設計圖規(guī)定，先將臨時鋼束張拉至設計應力，后按照先長束后短束，先中間后兩邊，先底板后頂板對稱張拉、逐步進行，過程中需采取油表讀數(shù)和引伸量雙控；張拉壓漿完成后，同時拆除墩頂臨時固結，完成體系轉化。

2.7 線型觀測技術要點

線型控制是大跨度連續(xù)梁施工控制的重點內(nèi)容，目的是為了保證橋梁滿足設計的線型要求；橋梁設計有三條線型和三種變形，三條線型即設計線型、成橋線型和穩(wěn)定線型；三種變形即施工中產(chǎn)生的變形、成橋后的變形和成橋以后活載的變形。

線型觀測重點從以下7方面進行質量控制：

(1)掛籃及鋼管支架預壓試驗，需測量并處理預壓數(shù)據(jù)，將預壓過程中所產(chǎn)生的彈塑性變形及時準確的上報給監(jiān)控單位。

(2)張拉完成掛籃前移后測量已施工節(jié)段前后點高程，每四個節(jié)段完成后需進行線型通測，該數(shù)據(jù)需及時準確的反饋給監(jiān)控單位，由監(jiān)控單位通過對上一節(jié)段數(shù)據(jù)分析，確立并為施工單位提供下一個節(jié)段的立模標高。

(3)中、邊跨合攏前后，臨時約束(勁性骨架)拆除前后，張拉完成后，需對全橋進行通測，該數(shù)據(jù)需及時準確的上報給監(jiān)控單位。

(4)每個節(jié)段混凝土澆筑前和預應力束張拉完成后，掛籃移動前后進行應力通測，每節(jié)段施工完成后，向施工單位提交應力測試數(shù)據(jù)。

(5)線型、應力受溫度影響極大，特別是懸臂狀態(tài)下更是如此，故線型、應力測量等應在氣溫相對穩(wěn)定的時段進行(一般選擇夜間10點以后至次日凌晨6點前)。

(6)為了保證箱梁頂面高程符合設計要求，需時常進行箱梁頂面標高控制測量，并測試梁面排水坡度及梁面平整度要求是否達標。

(7)懸臂兩端必須對稱施工，要確保兩端梁段載重的平衡與統(tǒng)一，因加載不平衡所造成的線型偏差在以后的施工中難以糾正。

2.8 外觀質量控制技術要點

(1)對新購置的鋼模板進行除銹、打磨處理，模板處理的效果與結構物外觀質量緊密相關，故而模板的表觀處理作為外觀質量控制技術的關鍵，模板周轉使用過程中的打磨處理質量也不可忽視。

(2)鋼筋安裝前即行涂刷按一定比例事先調(diào)制好的脫模劑，涂刷要求均勻，徹底，不得漏涂，更不得多涂，是確?；炷临|量、便于脫模的關鍵因素。

(3)底模與上一節(jié)段梁體底面搭接宜為15至20 cm，密貼止?jié){條，因梁底線型呈二次拋物線變化，也不得搭接過長，否則底模不能緊貼梁體底面，導致底面錯臺，破壞整體線型。

(4)在底模根部預留10×5 cm的孔洞，澆筑混凝土前，對側模、內(nèi)模及底模用清水進行沖洗，水攜雜物一起自預留孔洞流出。

(5)橫向、豎向預應力封錨前需清理槽內(nèi)雜物用清水沖洗，橫向預應力封錨需增設側模，統(tǒng)一用箱梁本體節(jié)段澆筑混凝土進行封錨，鋼筋棒插搗密實，抹面與梁面平齊。

(6)掛籃前移后，立刻組織相關人員檢查梁段外觀，可調(diào)制與梁段混凝土外觀一致的水泥凈漿，一般宜按黑色水泥∶白色水泥∶108#膠水∶水=3∶4∶10∶6(體積比)的比例配置，對外觀質量較差的部位重點裝飾裝修處理，確保梁體整體外觀質量，以上比例通過多次試驗確定，效果極佳。

(7)每月由工程部組織召開一次技術培訓會，對施工中存在的相關難點技術問題進行全面討論，提出可行性方案，并予及時解決，總結提高；并組織檢查驗收施工日志、技術交底及檢驗批資料，完善各項基礎資料。

3 施工安全技術保障措施

(1)全體施工人員必須樹立“安全第一、預防為主，綜合治理”的施工生產(chǎn)觀念，經(jīng)常性的接受安全技術教育，嚴格遵守安全技術操作規(guī)程，施工過程中正確操作、達到規(guī)范施工[5]。

(2)混凝土澆筑完畢后，對底板、頂板包裹塑料薄膜，土工布及棉布覆蓋裹覆；在箱梁內(nèi)室內(nèi)置蜂窩煤爐，上置鐵板散熱保溫養(yǎng)生，防止因芯部溫度過高造成混凝土表面開裂。

(3)搭設鋼管支架時，在支架旁設置馬道，四周設置安全防護網(wǎng)，馬道不宜過陡，采用木板上面釘木塊作防滑條；吊裝模板及掛籃組件拼裝時，汽車吊臂下嚴禁站人，并且要有專人指揮。

(4)掛籃走行時兩側主桁必須同步行進，走行過程中應有專人盯控橫向偏移量并及時作出調(diào)整，走行速度要按設計要求，走形滑道要鋪設順直、平整、不得出現(xiàn)偏移，每次走行及澆筑混凝土前要派專人檢查走道梁及后錨穩(wěn)定情況。

(5)項目部安質部對施工班組每日堅持班前講話制度，強調(diào)安全施工注意事項和防范重點，并要求施工現(xiàn)場專職安全員進行現(xiàn)場監(jiān)督檢查，施工班組長及專職安全員要經(jīng)常性的檢查值班人員在崗到位情況，對施工過程全程監(jiān)控，杜絕安全責任事故的發(fā)生。