高速公路現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工工藝

姚志華

摘要 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高速公路施工中，具有施工便利且效率高的特點(diǎn)，同時(shí)能夠保障交通順暢。文章結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁工程實(shí)例，針對(duì)項(xiàng)目施工要點(diǎn)，梳理施工流程，從現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、箱梁支架搭設(shè)、模板施工、預(yù)應(yīng)力施工、孔道壓漿等各環(huán)節(jié)施工工藝進(jìn)行論述，保證了箱梁的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 高速公路；連續(xù)箱梁；預(yù)應(yīng)力；施工準(zhǔn)備；工藝分析

中圖分類號(hào) U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）09-0126-03

0 引言

現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁屬于公路橋梁中的常見結(jié)構(gòu)，兼具抗彎剛度大、跨越能力強(qiáng)、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，對(duì)橋梁的高質(zhì)量建設(shè)和安全使用均有益，但此類箱梁的施工細(xì)節(jié)豐富，且施工期間可能受到環(huán)境因素的干擾，易出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此，有必要深入探討現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工工藝，依托科學(xué)的工藝保證箱梁的施工質(zhì)量。

1 工程概況

某高速公路互通區(qū)匝道橋，橋跨6×26 m，橋梁下部為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、肋板式橋臺(tái)、單排架樁柱式橋墩，墩臺(tái)為雙柱結(jié)構(gòu)。橋梁采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，全寬15.5 m，梁高1.4 m，縱向設(shè)腹板束、底板束和頂板束。

2 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工要點(diǎn)

（1）橫向鋪設(shè)15 cm×15 cm方木、縱向鋪設(shè)10 cm

×10 cm方木，間距分別為50 cm、10 cm，于方木上方鋪設(shè)1.2 cm厚的防水竹膠板，形成滿堂鋼管腳手架支撐裝置。模板間的結(jié)合部位缺乏嚴(yán)密性，以墊入海綿雙面膠帶的方法進(jìn)行填充，避免因熱脹冷縮而導(dǎo)致模板鼓起、混凝土施工期間漏漿的問題。

（2）預(yù)壓加載物采用土袋，數(shù)量根據(jù)土袋規(guī)格和預(yù)壓負(fù)荷計(jì)算確定。為判斷預(yù)壓引起的變形狀況，在模板兩側(cè)每間隔1 m布設(shè)一處測(cè)點(diǎn)，在預(yù)壓加載過程中進(jìn)行觀測(cè)。變形趨于收斂時(shí)，仍持續(xù)一段時(shí)間的變形觀測(cè)，最終在箱梁具有穩(wěn)定性后結(jié)束。上拱度是箱梁施工中的重點(diǎn)控制指標(biāo)，根據(jù)支架的彈性及非彈性特性而定。

（3）澆筑所用的混凝土必須嚴(yán)格依據(jù)配合比拌制而成，均勻性、和易性各項(xiàng)性能均良好?；炷岭S拌隨用，通過吊車提升至指定點(diǎn)位后，緩慢澆筑，盡可能地減小澆筑產(chǎn)生的沖擊力，否則波紋管或其他已設(shè)置到位的材料可能因外力作用而偏位、變形和受損。澆筑時(shí)做振搗處理，使混凝土內(nèi)部密實(shí)和表面平整。

3 施工流程及具體方法

按圖1所示的流程有序施工，最終建成現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

3.1 場(chǎng)地處理

全面清理施工現(xiàn)場(chǎng)的雜物，保證場(chǎng)地的平整性，若局部有較大的起伏，根據(jù)起伏程度順勢(shì)設(shè)置為臺(tái)階型，用漿砌片石加固邊緣部分，增強(qiáng)邊緣的穩(wěn)定性。若現(xiàn)澆箱梁施工現(xiàn)場(chǎng)存在淤泥或其他軟土，采取分層開挖換填和碾壓的處理方法，使換填部位的厚度、密實(shí)度各方面均達(dá)標(biāo)。對(duì)處理后的場(chǎng)地做觸探試驗(yàn)，若結(jié)果顯示地基的承載力達(dá)標(biāo)且無其他異常狀況，可鋪設(shè)石渣，由推土機(jī)推平、壓路機(jī)壓實(shí)，使鋪設(shè)材料平整分布并密實(shí)穩(wěn)定。

3.2 箱梁支架設(shè)置

（1）支架類型。根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、搭建和拆除便捷的基本要求進(jìn)行支架選型，在該工程中采用的是碗扣式多功能腳手架，為之增設(shè)剪刀撐，提升穩(wěn)定性。

（2）承載力驗(yàn)算。承載力是評(píng)價(jià)支架穩(wěn)定程度的重要指標(biāo)，需考慮現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工條件，預(yù)估施工荷載，驗(yàn)算支架在特定荷載作用下的承載性能，若達(dá)標(biāo)則可行，否則優(yōu)化支架設(shè)計(jì)方案。

（3）預(yù)留拱度。按如下公式計(jì)算：

F=f1+f2+f3 （1）

式中，f1——地基彈性變形；f2——支架彈性變形；f3——梁體撓度。

式中f2=σl/E計(jì)算，f3根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)取20 m跨徑為2 cm，30 m跨徑為3 cm。

預(yù)拱度最大值設(shè)置在梁的跨中位置，并按y =4f拱x（l-x）/l2的曲線方程式進(jìn)行分配（取左支點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，跨長(zhǎng)為l，主梁跨中矢高為f拱），算得各點(diǎn)處的預(yù)拱度值后（如表1～2），通過在支架上項(xiàng)托對(duì)底模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

（4）支撐架的設(shè)置。立桿橫橋向、縱向步距分別為60 cm、90 cm，支撐架頂面設(shè)可調(diào)頂托。主楞采用[14a]槽鋼，上方鋪設(shè)48 mm×3 mm架管作次楞，頂板模板通過扣件式鋼管支撐架維持穩(wěn)定。從整體支撐架的受力條件來看，以隱形蓋梁處箱梁為高2.5 m的實(shí)體部分受力最強(qiáng)，為保證支撐架整體的穩(wěn)定性，按最不利荷載計(jì)算，思路如下：

梁體自重：G=2.5 m×26 kN/m3=65 kN/m2；

模板荷載：1 kN/m2；

施工荷載：2 kN/m2。

考慮安全系數(shù)后的承載力為40 kN，而基于前述數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后確定的單根立柱所受荷載為24.5 kN（0.6 m×

0.6 m×（65+1+2）kN/m2=24.5 kN）＜40 kN，因此支撐架受力合理。

對(duì)于支撐架的搭設(shè)，分階段有序進(jìn)行：于第一層立桿處搭設(shè)時(shí)，布置下托撐，用此裝置調(diào)節(jié)基底以保證此部位的平整性；再以圖紙要求為準(zhǔn)，布設(shè)立桿，到達(dá)架頂部位后配置上托撐，最后將次楞和底模板布設(shè)到位。

3.3 箱梁支架的預(yù)壓

預(yù)壓的作用在于：①檢驗(yàn)支架的安全性，保證支架可有效使用。②消除支架的非彈性變形以及確定彈性變形量。③消除地基的不均勻沉降，使經(jīng)過支架預(yù)壓后的地基具有穩(wěn)定性，為后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。

支架預(yù)壓時(shí)間安排在支架搭設(shè)完成后，預(yù)壓加載物采用袋裝砂，加載量取箱梁自重的105%。從支座處開始預(yù)壓加載，逐步向中間推進(jìn)。加載分級(jí)完成，依次為預(yù)壓荷載的30%、45%、30%，即最終加載結(jié)束后的荷載為箱梁自重的105%。加載后穩(wěn)壓持荷，進(jìn)行觀測(cè)。預(yù)壓加載作業(yè)結(jié)束后，按照與加載相反的順序進(jìn)行卸載，分別為加載預(yù)壓荷載的30%、45%、30%。加載采用的袋裝砂必須經(jīng)過稱量，保證每袋重量均合理，借助吊車將其吊裝至支架頂，實(shí)現(xiàn)加載。

3.4 模板施工

模板材料采用清水模板，原因在于用此類模板施工后的箱梁表面具有平整性。施工人員嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求將模板準(zhǔn)確布設(shè)到位，避免偏位、變形、板間拼縫漏漿等異常狀況。由于清水模板的平面剛度較差，安裝時(shí)增設(shè)加勁肋和拉桿，對(duì)模板做增強(qiáng)處理，以改善模板的使用狀態(tài)。

3.5 預(yù)應(yīng)力裝置的設(shè)置

（1）波紋管的安裝。施工人員將波紋管準(zhǔn)確布設(shè)到位后，設(shè)定位鋼筋，穩(wěn)固波紋管，確保其在使用過程中始終保持穩(wěn)定。在曲線段安裝波紋管時(shí)，適當(dāng)加密定位鋼筋，提高安裝精度，將波紋管的位置偏差控制在許可范圍內(nèi)。綜合考慮混凝土澆筑和振搗施工條件，進(jìn)行波紋管位置的合理優(yōu)化，以免在混凝土澆搗期間受到影響。

（2）錨墊板的安裝。垂直于預(yù)應(yīng)力筋布設(shè)錨墊板，搭配螺旋鋼筋，使錨墊板維持穩(wěn)定。

（3）鋼絞線的安裝。鋼絞線表面干凈、形態(tài)完整，所有鋼絞線均要做編號(hào)處理，按照順序依次安裝。鋼絞線端頭以錐形為宜，對(duì)其進(jìn)行包裹，防護(hù)端頭，使其在穿束時(shí)無散絲和受損等問題。穿束時(shí)，通過卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引，根據(jù)穿束要求嚴(yán)格控制牽引力。鋼絞線穿束應(yīng)謹(jǐn)慎、細(xì)致地進(jìn)行，確保鋼絞線不出現(xiàn)形態(tài)異常和受損等問題，且必須在專員的指揮下穿束。穿束過程中加強(qiáng)檢查，對(duì)于在此過程中出現(xiàn)的穿束受阻、鋼絞線扭曲等異?，F(xiàn)象，隨即暫停施工，妥善處理。

3.6 箱梁混凝土施工

經(jīng)過模板、鋼筋等分項(xiàng)工程質(zhì)量檢驗(yàn)后，開始澆筑混凝土。按照“底板→腹板→橫隔板→頂板”的順序進(jìn)行，保證各部分的混凝土均可有效澆筑到位?；炷翝仓r(shí)做振搗處理，作業(yè)人員準(zhǔn)確控制振搗點(diǎn)位，在合適的點(diǎn)位進(jìn)行特定深度的振搗，提高混凝土內(nèi)部密實(shí)度和表面平整度。振搗具有擾動(dòng)性，振搗設(shè)備可能碰觸模板、鋼筋等材料，導(dǎo)致部分材料出現(xiàn)偏位、受損、變形等問題，因此施工人員必須嚴(yán)格控制振搗設(shè)備的作業(yè)范圍，避免不良影響。

箱梁混凝土澆筑、振搗結(jié)束后開始養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)方式根據(jù)混凝土的成型狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)氣候條件而定，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后，使混凝土在良好的溫濕度條件下有效成型，確保全程不出現(xiàn)裂縫或其他質(zhì)量問題?；炷恋某尚托Чc溫度、含水量有關(guān)，因此養(yǎng)護(hù)期間需加強(qiáng)對(duì)兩項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)與控制，適時(shí)做好保溫和灑水作業(yè)。養(yǎng)護(hù)方法需要根據(jù)箱梁混凝土的實(shí)際養(yǎng)護(hù)狀態(tài)靈活調(diào)整，竭力創(chuàng)設(shè)有利于混凝土成型的良好環(huán)境。在針對(duì)養(yǎng)護(hù)溫度、濕度采取控制措施時(shí)，還需加強(qiáng)防護(hù)，例如避免磕碰。對(duì)于拆模時(shí)間，以混凝土的齡期和實(shí)測(cè)強(qiáng)度為準(zhǔn)進(jìn)行確定，保證拆模作業(yè)的順利進(jìn)行。拆模時(shí)，應(yīng)避免混凝土黏附至模板上、磕碰受損等問題。

3.7 預(yù)應(yīng)力張拉

在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，通過后張法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。張拉前，檢查工作夾片、千斤頂、限位板等各類輔助裝置，要求各自的布設(shè)位置準(zhǔn)確，性能穩(wěn)定可靠。從箱梁兩端開始對(duì)稱張拉預(yù)應(yīng)力，盡可能保證兩端張拉應(yīng)力的一致性。箱梁預(yù)應(yīng)力張拉分級(jí)進(jìn)行，即荷載值的20%、40%、80%、100%，各級(jí)持荷時(shí)間均為5 min。為保證張拉的有效性，采取“雙控”措施，以張拉應(yīng)力為主要控制對(duì)象，利用鋼絞線的伸長(zhǎng)量檢驗(yàn)，合理狀態(tài)是張拉應(yīng)力達(dá)標(biāo)且鋼絞線伸長(zhǎng)量的偏差在6%以內(nèi)。在“雙控”的張拉質(zhì)量控制方式下，若某項(xiàng)指標(biāo)存在異常，均視為不合格，需要分析原因，妥善處理。

3.8 孔道壓漿

在張拉完成后的48 h內(nèi)安排孔道壓漿。壓漿前，檢查錨具、預(yù)應(yīng)力筋等，確保各自均無質(zhì)量問題；進(jìn)行試驗(yàn)，確定漿液的類型、配合比，為提升性能，在漿液拌制中摻入適量的微膨脹劑。漿液拌制完成后，隨即投入使用。以真空智能壓漿的方法從上部開始逐步向下壓漿，全程連續(xù)進(jìn)行，順暢完成各部分的壓漿作業(yè)。對(duì)曲線孔道做壓漿施工時(shí)，從最低處壓漿，逐步向高處推進(jìn)，其間檢查最高處出漿口的漿液排出狀況，判斷壓漿效果。在一端用真空泵抽真空至低于?0.1 MPa，在此條件下從另一端壓注漿液，經(jīng)過一段時(shí)間的壓漿后，排氣孔開始排氣和出漿，表明壓漿具有飽滿性?？椎缐簼{盡可能地連續(xù)進(jìn)行，非必要不中斷。正常狀態(tài)下，出漿口的排出物應(yīng)發(fā)生“空氣→水→稀漿→濃漿”的變化，經(jīng)過足量漿液的注入后，出漿口流出的漿液與壓入漿液的稠度一致，表明孔道壓漿效果良好，關(guān)閉出漿孔的閥門，仍壓注一段時(shí)間，確保漿液嚴(yán)密填充至孔道內(nèi)?？椎缐簼{過程中，漿液借助壓力推送到位，因此壓漿期間及時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)漿壓力具有必要性，待其達(dá)到0.5～0.7 MPa后，穩(wěn)壓3 min，若無異?，F(xiàn)象，關(guān)閉進(jìn)漿口的閥門。按前述提及的流程進(jìn)行操作后，完成一處孔道的壓漿作業(yè)，以此類推，進(jìn)行各孔道的壓漿。若施工期間的檢查結(jié)果顯示局部壓漿不飽滿或有其他問題，必須在有效處理后方可恢復(fù)正常壓漿作業(yè)狀態(tài)。

3.9 支架拆除

縱向鋼束張拉結(jié)束、混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，開始拆除支架。拆除作業(yè)采取先中跨、后邊跨的順序，在各跨的支架拆除活動(dòng)中，均向兩端支點(diǎn)對(duì)稱拆除?，F(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的支架拆除遵循對(duì)稱、均勻、緩慢、安全的原則，保證拆除的有效性。根據(jù)先搭后拆的要求，確定如下拆除流程：松頂托，解除部分結(jié)構(gòu)間的約束，將底梁板、翼緣板底模與梁體分離，再拆除拉桿、支撐裝置、橫桿、立桿等其他的構(gòu)件，最終完成支架的拆除作業(yè)。需注意，拆除過程中及時(shí)檢查梁底的形態(tài)，禁止在梁底變形時(shí)進(jìn)行拆除。支架拆除后，將產(chǎn)生的構(gòu)件分類放置、修整、清理，以便重復(fù)利用。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工工序可直接影響到整個(gè)高速公路工程的進(jìn)度。在工程實(shí)踐中，工程人員需要從現(xiàn)場(chǎng)施工條件出發(fā)，以工程質(zhì)量要求為目標(biāo)，確定合適的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工方案，做好支架搭設(shè)、模板支立、鋼筋綁扎等基礎(chǔ)工作，規(guī)范進(jìn)行混凝土澆筑、張拉和孔道壓漿，在保證箱梁施工質(zhì)量良好后需謹(jǐn)慎拆模，最終建成優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，保證我國(guó)高速公路事業(yè)的正常發(fā)展。

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