預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工技術(shù)分析

吳乾坤，張亞海，郭寶圣，韓志星

（1.中交路橋建設(shè)有限公司，北京101100；2.江西省交通運輸科學(xué)研究院有限公司，南昌330200）

1 引言

近年來，公路工程預(yù)應(yīng)力梁式橋中，混凝土T梁的運用十分廣泛，其具有截面抵抗矩大、材料用量少、自重輕、施工便利等特點[1]，目前已成為主流梁體形式。對預(yù)應(yīng)力混凝土T梁實際應(yīng)用情況進行分析發(fā)現(xiàn)，一旦T梁存在局部設(shè)計問題或是施工不當(dāng)，極易出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，威脅橋梁使用的安全性、可靠性。本文主要從預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工技術(shù)的角度出發(fā)展開詳細分析。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁概述

對于一個國家、一個地區(qū)而言，公路網(wǎng)絡(luò)無疑是重要的運輸命脈，尤其是21世紀(jì)以來，我國各地區(qū)的公路建設(shè)規(guī)模不斷擴大，公路里程持續(xù)增加，且不斷延伸至高山、深谷地區(qū)。由于高等級公路的行車速度相對較快，所以，對服役橋梁的平整性要求更高，即橋梁需具有良好的連續(xù)性能，伸縮縫的數(shù)量較少，以營造舒適、平穩(wěn)的行車環(huán)境[2]。

從我國現(xiàn)階段高速公路橋梁的施工情況來看，橋梁跨徑較小時，多采用預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁；橋梁跨徑中等情況下，多采用組合T梁。根據(jù)混凝土澆筑與預(yù)應(yīng)力筋張拉順序的不同，可將預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工方法分為先張法、后張法2種[3]，前者是先進行張拉施工，后澆筑混凝土構(gòu)件，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護達到設(shè)計強度后，放張預(yù)應(yīng)力筋，借助鋼筋與混凝土間的黏結(jié)力傳遞預(yù)應(yīng)力；后者是先澆筑混凝土，后張拉預(yù)應(yīng)力筋，并在端部錨固，借助錨具傳遞預(yù)應(yīng)力。與后張法相比，先張法相對簡單，無須鉆孔、穿孔、灌漿、封孔，且無孔道堵塞等問題；后張法施工工藝較復(fù)雜，但可適用于大跨度橋梁作業(yè)。在工程實踐中，需根據(jù)實際情況選擇合適的施工工法。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工特點與要求

3.1 施工特點

結(jié)合相關(guān)工程實踐經(jīng)驗，對預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工特點總結(jié)如下：

1）T梁多采用后張法施工[4]，內(nèi)部預(yù)埋3根波紋管。基于波紋管的存在，對波紋管以下部分進行混凝土施工時，不宜采用振搗棒，尤其是馬蹄部位，宜選用附著式振搗器。

2）馬蹄部位與腹板相連的位置存在斜面，振搗過程中氣泡不容易排出。

3）T梁腹板較薄，布筋率高，因此，對粗集料最大粒徑、混凝土的工作性能提出了較高的要求[5]。若是混凝土的黏聚性較差，則極易由于鋼筋阻礙出現(xiàn)離析現(xiàn)象；若是集料粒徑過大，或是混凝土密度過大，均將出現(xiàn)混凝土下料困難的情況。

4）T梁的布筋率高、鋼筋模板約束多[6]，若是施工過程中水泥的用量偏大、水灰比較大時，極易出現(xiàn)塑性收縮和溫度應(yīng)力，導(dǎo)致T梁產(chǎn)生裂縫。

5）T梁錨固區(qū)存在波紋管，并且布筋率較高，布料時容易產(chǎn)生漿體富集情況，導(dǎo)致錨固區(qū)的強度較低，甚至出現(xiàn)變形情況，容易發(fā)生張拉事故[7]。

3.2 施工要求

這里主要從T梁混凝土配合比設(shè)計、澆筑、養(yǎng)護等角度出發(fā)，具體分析預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的施工要求。

3.2.1 配合比設(shè)計

對于T梁混凝土，不僅要求混凝土強度達標(biāo)、耐久性好，還要求T梁混凝土外觀質(zhì)量好，無大氣泡、蜂窩孔洞以及色差等外觀質(zhì)量問題。為此，科學(xué)的T梁混凝土配合比設(shè)計是關(guān)鍵，配合比設(shè)計應(yīng)兼顧工程性、強度、體積穩(wěn)定性、耐久性以及外觀質(zhì)量等方面的要求[8]。同時，為保證T梁混凝土施工連續(xù)、質(zhì)量穩(wěn)定，需進行配合比對用水量的抗干擾性、粗集料的級配設(shè)計，要求用水量不應(yīng)過低，減水劑不應(yīng)過于接近極限摻量，導(dǎo)致用水量敏感，粗集料級配在滿足規(guī)范要求的情況下，盡可能選擇空隙率小的級配。

3.2.2 T梁澆筑工藝

混凝土澆筑工藝包括布料和振搗。T梁混凝土布料包括水平分層布料、斜向分層布料2種[9]。后者布料與振搗是同時進行的，澆筑效率高，但是，此種方法澆筑垂直高度相對較高，振搗時混凝土容易沿著斜面溜漿，引發(fā)離析問題。目前，整體式水平分層布料振搗方法被提出，其從T梁一端朝著另一端完成水平布料，全梁布料完成后振搗密實，繼續(xù)下一層布料與振搗，完成澆筑工作，可有效解決上述問題，提高T梁混凝土成型質(zhì)量?；炷琳駬v時，馬蹄部位采用附著式振搗器，腹板采用插入式振搗棒。

3.2.3 T梁養(yǎng)護工藝

T梁混凝土養(yǎng)生方法根據(jù)環(huán)境氣溫可劃分為兩類方法：（1）一般季節(jié)養(yǎng)護，目的在于保濕，環(huán)境溫度20～40℃，主要有人工灑水養(yǎng)護、自動噴淋養(yǎng)護、貼膜養(yǎng)護[10]；（2）低溫季節(jié)養(yǎng)護，目的在于保溫保濕，較好的方法是蒸汽養(yǎng)護。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工技術(shù)要點

4.1 工程概況

本項目為某特大橋工程，橋梁長度1 208.06 m，共計40跨。橋面凈寬2×10.9 m，大橋平面處于圓曲線、緩和曲線、直線、緩和曲線上，縱斷面縱坡0.4%，墩臺徑向布置，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。

表1 橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)

4.2 預(yù)制場布置

基于本項目T梁預(yù)制場和大橋位置關(guān)系，梁板從40#臺朝著0#臺架設(shè)。T梁預(yù)制場以宕渣等路基材料填充，并推平、壓實，按照南北向設(shè)1%縱坡、東西向統(tǒng)一平面的標(biāo)準(zhǔn)，澆筑15 cm厚的C20混凝土，預(yù)制場內(nèi)部設(shè)縱橫向排水系統(tǒng)。

本項目T梁臺座設(shè)置如下：（1）上層：T梁鋼底模板；（2）中層：鋼板與槽鋼預(yù)埋件；（3）下層：C25混凝土墊層。T梁底模需確定反預(yù)拱度標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)T梁施工資料將反預(yù)拱度設(shè)置為2.5 cm。

4.3 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工技術(shù)

4.3.1 基本流程

本項目預(yù)應(yīng)力混凝土T梁基本施工流程如圖1所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁基本施工流程

4.3.2 施工技術(shù)要點

1）模板施工。本項目T梁預(yù)制模板選擇冷軋普通鋼板，模板厚度≥6 mm。30 m預(yù)制T梁共分為8個部分，以螺栓組裝，上、下2排設(shè)附著式振動器，上排與底排相距90 cm、底排與臺面相距60 cm，振動器之間橫向距離1 m，呈梅花狀；使用龍門吊將模板送至制梁并進行組裝。

2）鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道施工。本項目T梁臺座兩端設(shè)鋼筋加工棚、綁扎臺座，在加工棚內(nèi)將鋼筋制作成半成品，并按每片梁用量進行鋼筋綁扎，分為梁肋鋼筋、行車道板鋼筋臺座。部分預(yù)埋件安裝存在與鋼筋沖突的問題，可適當(dāng)調(diào)整鋼筋間距離，底模、外側(cè)模捆扎塑料墊塊，保證保護層堅固。側(cè)模安裝完成后，吊裝行車道板鋼筋，與主梁、橫隔梁鋼筋以及護欄、伸縮縫位置的預(yù)埋鋼筋綁扎。

3）混凝土澆筑。本項目使用混凝土運輸罐車將混凝土運輸至指定澆筑地點，混凝土溫度、坍落度分別為5～32℃、7～9 cm；采用龍門吊灰斗澆筑方式，水平方向分段5～10 m、斜向分層7～10層，每層厚度＜30 cm。為保證馬蹄部位混凝土嚴密性，第一層澆筑厚度不得超過馬蹄部位上部。本項目以附著式振動器+插入式振搗器進行梁體混凝土振搗施工，振搗結(jié)束后以毯布覆蓋混凝土，定期淋水；混凝土硬度達標(biāo)后，使用龍門吊拆模。

4）預(yù)應(yīng)力張拉。本項目使用高壓水槍+空壓機清理孔洞，并穿鋼絞線束。所有鋼絞線通過管道后，兩頭工作長度調(diào)整至相等水平，并安裝錨具。預(yù)制板混凝土硬度＞90%，齡期＞15 d，張拉預(yù)應(yīng)力筋包括一期主梁張拉、二期后連續(xù)負彎矩張拉。張拉過程中，錨下控制應(yīng)力1 395 MPa，兩端張拉。

5）孔道壓漿。本項目采用活塞式水泥漿泵、可制作膠稠狀水泥漿的拌和設(shè)備開展孔道壓漿作業(yè)，壓漿飽和、緊實；壓漿完成后，做好清理工作，并封錨。

5 結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土T梁在國內(nèi)橋梁工程中應(yīng)用廣泛，在受力、施工操作等方面均有顯著優(yōu)勢。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁實際施工中，應(yīng)根據(jù)項目情況、施工條件合理選擇施工工法，包括先張法和后張法，運用預(yù)制梁體技術(shù)，合理規(guī)劃預(yù)制場地，落實混凝土澆筑與養(yǎng)護質(zhì)量控制，嚴格按規(guī)范進行預(yù)應(yīng)力張拉、孔道壓漿，保證梁體質(zhì)量可靠、橋梁整體結(jié)構(gòu)安全。