預制箱梁內(nèi)模上浮防治措施的探討

黃宇 吳陳金

摘 要：預制箱梁施工時，其內(nèi)模常常因澆筑混凝土后出現(xiàn)上浮，從而導致箱梁頂板和腹板厚度不足，鋼筋保護層厚度不足，或箱梁高度超出設計、規(guī)范要求，從而造成梁片報廢、不符合設計規(guī)范要求等質(zhì)量事故。本文以國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋預制箱梁為例，分析預制箱梁內(nèi)模上浮的原因，從而提出相應的預防及處理措施。以期在今后的施工過程中減少此類事故的發(fā)生。

關鍵詞：預制箱梁;內(nèi)模;上浮;防治措施

1 工程概況

國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋為25 m預制箱梁，共8片，箱梁預制采用梁場工廠化生產(chǎn)。箱梁底模采用C25鋼筋混凝土臺座，臺座頂面采用5 mm厚鋼板，邊緣與槽鋼焊接，焊縫用砂輪磨平。側模為5 cm厚大塊定型鋼模。鋼模采用工廠加工，現(xiàn)場試拼后拼裝。每片內(nèi)模長度為1.5 m，面板采用4 mm鋼板，連接孔規(guī)格為φ22*26 mm長孔，各塊模板之間用螺栓聯(lián)結。

本項目采用的預制箱梁施工工藝流程如下：制梁臺座澆筑→安裝鋼筋骨架→穿波紋管→立外?！惭b內(nèi)?！鷿仓装寤炷痢鷿仓拱寤炷痢敯邃摻钚拚鷿仓敯寤炷痢B(yǎng)護→拆?！A應力筋穿束→預應力張拉→孔道壓漿→養(yǎng)護→封端→養(yǎng)護→移梁存放。

2 預制箱梁內(nèi)模上浮的原因分析

當前，在預制箱梁施工過程中，箱梁內(nèi)模設置在箱梁底板的鋼筋骨架之上，而內(nèi)模在上部沒有固定，因此，在混凝土澆筑過程中，箱梁內(nèi)模會因受底板混凝土的浮力及腹板混凝土的擠壓而產(chǎn)生一定程度的上浮。從而導致預制箱梁的頂板、腹板混凝土厚度尺寸不滿足設計要求，箱梁頂板、腹板鋼筋保護層厚度不足，負彎矩端波紋管移位、扭曲等一系列質(zhì)量問題。在箱梁施工過程中出現(xiàn)內(nèi)模上浮的情況后，很難有切實可行的措施消除內(nèi)模上浮造成的影響。因此，在模板安裝及混凝土澆筑過程必須采取有效的措施予以防治。

3 預制箱梁內(nèi)模上浮的防治措施

3.1 采用橫梁壓頂

目前，預制箱梁施工中防治內(nèi)模上浮的措施多種多樣，各個項目根據(jù)自身特點及現(xiàn)場施工環(huán)境不同采取的方法也不盡相同。但其主要技術原理多為在內(nèi)模頂面通過壓桿緊壓內(nèi)模阻止其上浮。即在內(nèi)模就位后，在頂板鋼筋上每隔一段距離用工字鋼做成的橫梁與側模連接，以橫梁作為壓頂，用可調(diào)螺桿通過楔形塊下壓內(nèi)模[1]。澆筑混凝土過程中依靠工字鋼橫梁與外模形成的反作用力，作用于內(nèi)模頂面，阻止內(nèi)模上浮。但實際施工過程中，混凝土上浮力大，當工字鋼強度不夠大抑或連接支撐不牢固時，工字鋼橫梁容易彎曲，從而導致內(nèi)模上浮。

雖然采用橫梁下壓是目前箱梁施工中防止內(nèi)模上浮最常用的方法，但這種方法運用在施工過程中時仍然存在較多不可控的因素，因而并不能徹底解決箱梁內(nèi)模上浮的問題。

3.2 嚴格控制混凝土質(zhì)量

從混凝土原材、配合比、砼運輸及攪拌工藝入手。原材控制方面，需加強進場材料檢測工作，確保骨料級配均勻，集料含泥量控制不得大于1%，外加劑性能穩(wěn)定;進行配合比設計及驗證工作，同時根據(jù)不同的季節(jié)調(diào)整外加劑的參量，做好班前集料含水率檢測工作，如當天材料有變動，變動時需檢測含水率，確保施工配合比調(diào)整到位，混凝土水灰比符合要求;混凝土拌合完成后，檢查塌落度;采用攪拌運輸罐車將混凝土運至施工現(xiàn)場，混凝土從拌合到運至澆筑現(xiàn)場的時間控制在1 h內(nèi)。運輸途中以2～4轉/分的慢速進行攪動，卸料澆筑前以常速攪拌;運至現(xiàn)場需再次檢查塌落度，確定塌落度損失情況，澆筑時塌落度必須控制在140 mm～

160 mm?；炷吝\送至現(xiàn)場后若出現(xiàn)離析、泌水或塌落度損失等現(xiàn)象，須進行二次攪拌，嚴禁隨意加水，必要時，可按配合比同時加入水、膠凝材料和外加劑以保持原水膠比不變，二次攪拌不符合質(zhì)量要求時，則不得使用。

3.3 減小模板內(nèi)氣壓

預制箱梁混凝土澆筑順序為：先澆底板，再澆腹板，腹板澆筑時，采用斜向推進的方式，最后進行頂板的澆筑。箱梁混凝土澆筑過程中內(nèi)模上浮的一個重要原因是混凝土內(nèi)氣體的壓力作用。因此，排氣以減小模板內(nèi)氣壓是控制預制箱梁內(nèi)模上浮的另一個重要措施。

3.3.1 采用合理振搗方式與振搗時間

高頻振動器因其振頻率高、激振力大、振幅小、輻射范圍大等優(yōu)點，在箱梁澆筑時，被廣泛采用。高頻振動器一般安裝間距為1.5～2 m/個，以一片25 m小箱梁為例，則一片箱梁需安裝高頻振動器24臺左右。當高頻振動器開啟時，激振力大、振搗面積廣，在同一時間產(chǎn)生的激振作用使混凝土內(nèi)部氣泡在短時間內(nèi)同時溢出，排出的氣泡大量聚集且無法逸出，形成向上的壓力，此壓力容易將內(nèi)模頂起。因此，施工過程中嚴格控制振搗方式和高頻振搗器的使用時間尤為關鍵。振搗時須遵循以插入式振搗為主，附著式高頻振搗器為輔的原則。減少附著式高頻振搗器的使用次數(shù)，高頻振搗器每次開啟時間不得過長[2]。附著式高頻振搗器安裝時必須確保與箱梁外模板聯(lián)結牢固。此法通過降低混凝土內(nèi)氣泡溢出的速率，減小了氣泡上升帶動內(nèi)模上浮的沖擊力。

國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋在預制箱梁施工中采用4個D50插入式振動器，兩個用于底板和腹板下部混凝土的振搗;兩個用于腹板上部和頂板混凝土的振搗。箱梁混凝土澆筑采用分層澆筑法，分層厚度為30 cm?；炷恋臐仓诳v向由跨中向兩端分段分層進行澆筑。封底后開始澆注腹板及頂板混凝土。底板混凝土全部采用插入式振搗棒振搗，澆筑腹板混凝土時開啟附著式高頻振搗器。振搗時遵循插入式振搗為主，高頻附著式振搗為輔的原則。振搗時采用“快插慢拔”，即插入速度要快，使上下部混凝土幾乎同時受到振搗，拔出時則要慢。在整個箱梁澆筑過程高頻振搗器共使用了2次，分別在混凝土澆筑至腹板2/3處、頂腹板銜接處。當觀察到混凝土不再下沉，無氣泡冒出，且表面呈現(xiàn)出平坦、泛漿狀態(tài)時說明已振搗密實。

3.3.2 內(nèi)模采用開口式

視梁底橫向?qū)挾却笮?，將?nèi)模的底板設計成中間沿縱向隔斷10 cm寬度，每間隔1.0 m 設一道50×5等邊角鋼支撐的形式，以利阻止內(nèi)模上浮。底板混凝土澆筑時，由一端向另一端循序推進。當混凝土通過振搗器的振搗，混凝土中的氣泡經(jīng)底板間隙排出，待底板混凝土滿溢后，及時封堵間隙。這樣可將混凝土內(nèi)部溢出的氣泡通過排氣口排出，減小致使內(nèi)模上浮的浮力作用。

3.4 螺紋鋼下拉與橫梁上壓相結合

通過螺紋鋼下拉與橫梁上壓相結合的方式，防止內(nèi)模上浮。螺紋鋼下拉內(nèi)模作為阻止內(nèi)模上浮的主要作用力，橫梁上壓為次要作用力，橫梁主要作用是作為定位裝置承擔內(nèi)模的定位作用，防止內(nèi)模頂部發(fā)生移位。

澆筑制梁臺座時在臺座內(nèi)預埋精軋螺紋的螺母。螺母外圍焊接三根10 mm圓鋼，將圓鋼彎成彎鉤狀預埋在臺座內(nèi)。澆筑混凝土時，為防止混凝土堵塞螺母，預先將螺紋鋼插入螺母內(nèi)，并在螺紋鋼外穿套10 mmPVC管。

精軋螺母預埋位置設置在箱梁底部預留的泄水孔道處，澆筑制梁臺座前在相應位置做出標記。安裝內(nèi)模時，通過螺紋鋼將內(nèi)模與制梁臺座連接[3]。

“下拉上壓”相結合的方法，“下拉”降低了內(nèi)模重心，將引起內(nèi)模上浮的作用力轉移到臺座上。“上壓”通過外部作用阻止內(nèi)模上浮，同時可作為內(nèi)模定位裝置，防止內(nèi)模頂部偏位。

4 結束語

國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋在預制首件箱梁過程中，發(fā)現(xiàn)箱梁內(nèi)模出現(xiàn)一定程度的上浮。在首件工程總結中，組織項目技術人員、作業(yè)工人進行探討，通過控制混凝土質(zhì)量、排出模板內(nèi)氣體、“下拉上壓”結合等方法，使預制箱梁內(nèi)模上浮問題得到有效控制。在后續(xù)的大面積生產(chǎn)中未再出現(xiàn)內(nèi)模上浮的情況，工程質(zhì)量得到有效保障。

參考文獻：

[1]蘇國森.淺談阻止箱梁內(nèi)模上浮施工技術[J].科學之友，2012（7）：54.

[2]王小蘭.附著式振動器在箱梁腹板混凝土施工中的應用[J].山西建筑，2013，39（5）：67-68.

[3]葛尊偉，黃衛(wèi)青，彭遠揚，等.預制小箱梁內(nèi)模上浮的防治工藝研究[J].交通科技，2017（2）：84-85.