高海拔高寒地區(qū)公路橋梁預(yù)制梁施工工藝分析

摘要 隨著城市化發(fā)展，公路建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，高海拔高寒地區(qū)等特殊區(qū)域的交通設(shè)施不斷完善。但相較于普通公路橋梁項(xiàng)目，高海拔高寒地區(qū)公路橋梁施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)隱患多。文章以高海拔高寒地區(qū)公路橋梁預(yù)制梁施工為例，對氣候條件影響下的預(yù)制梁施工工藝要點(diǎn)展開研究，以完善公路橋梁預(yù)制梁施工方案，保障高海拔高寒地區(qū)橋梁建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)高海拔高寒地區(qū)交通事業(yè)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞 高海拔；高寒地區(qū)；公路橋梁；預(yù)制梁；施工工藝

中圖分類號 U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）17-0140-03

0 引言

高海拔高寒地區(qū)橋梁跨度大，溫度低，橋梁預(yù)制梁施工會受到各種因素影響，導(dǎo)致橋梁建設(shè)質(zhì)量不佳，無法滿足施工質(zhì)量要求。為提升公路橋梁建設(shè)質(zhì)量，應(yīng)結(jié)合高海拔、高寒地區(qū)的地質(zhì)特征、氣候條件，優(yōu)化公路橋梁預(yù)制梁的施工工藝，合理選用預(yù)制梁板技術(shù)，減少溫度、施工環(huán)境對橋梁預(yù)制的不利影響。

1 項(xiàng)目概況

某公路第三標(biāo)段為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁橋，橋梁總長1.36 km，30 m預(yù)制梁80片，40 m預(yù)制梁170片，斜角25°。路基寬度為25 m，平均填筑高度為1.3 m，結(jié)構(gòu)為土工格柵+50 cm碎石墊層+60 cm的6%灰土。建設(shè)位置位于高海拔高寒地區(qū)，綜合考慮該地區(qū)的地質(zhì)條件，設(shè)預(yù)制梁場1處，負(fù)責(zé)加工橋梁工程的預(yù)制結(jié)構(gòu)。

2 預(yù)制梁模板工程

2.1 模板方案

預(yù)制箱梁模板包括內(nèi)模、外模、底模、端模。底模為6 mm鋼板，固定在預(yù)埋槽鋼基座上，反拱后進(jìn)行固定。外模應(yīng)用螺栓現(xiàn)場拼接，與底模對拉連接。內(nèi)模由預(yù)制鋼模板拼裝完成，內(nèi)設(shè)鋼桁架，設(shè)有天窗，便于混凝土施工[1]。為滿足高海拔高寒地區(qū)的預(yù)制梁施工要求，梁場每日產(chǎn)量為8片，配置數(shù)量為24套，具體類型如表1所示：

2.2 模板安裝

（1）檢查模板尺寸、外觀。板面應(yīng)平整、光潔，無凹凸不平情況；清理模板上的灰渣、孔內(nèi)雜物；補(bǔ)焊開裂、破損區(qū)域。

（2）側(cè)模前安裝端模，使底模中心線重疊端模中心線，需控制梁體結(jié)構(gòu)的垂直度、安裝標(biāo)高，準(zhǔn)確定位端?？椎馈⒉y管安裝位置，端模下緣應(yīng)用螺栓連接底模。

（3）底板綁扎鋼筋，從一側(cè)開始向另一側(cè)安裝側(cè)模。重點(diǎn)控制橋面?zhèn)饶０宓陌惭b寬度、端頭厚度；可借助液壓千斤頂、地托精調(diào)側(cè)模位置，使其下緣、底模緊貼密實(shí)；貼合后應(yīng)用對拉螺桿鎖緊，安裝預(yù)埋件。

（4）側(cè)模安裝結(jié)束、質(zhì)量驗(yàn)收后，安裝內(nèi)模。1）分節(jié)預(yù)拼內(nèi)模，逐節(jié)拼接，涂刷脫模機(jī)；2）逐塊吊裝內(nèi)模，螺栓連接，底部鋼筋支撐內(nèi)模底時(shí)應(yīng)設(shè)墊塊。

（5）為預(yù)防漏漿，可在底模兩側(cè)預(yù)埋角鐵，安裝U形橡膠條。U形橡膠條設(shè)于槽鋼上端，安裝后設(shè)置側(cè)?？蓽p少對Dhvo/vcpnKHpeoDdkz3kdQ==密封區(qū)域的影響，預(yù)防澆筑期出現(xiàn)漏漿風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2.3 模板拆除

梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后拆模，按順序分別拆除內(nèi)模、外模螺栓、端模、外模。注意控制梁體混凝土的表面溫度、環(huán)境溫度，溫度差應(yīng)＜15℃。由于項(xiàng)目處于高海拔高寒地區(qū)，梁體混凝土的表面溫度、環(huán)境溫度差異較大，可通過預(yù)熱混凝土材料、保溫處理混凝土材料等方式，控制溫差。

3 預(yù)制梁鋼筋工程

3.1 鋼筋制作加工

（1）采用閃光對焊工藝，焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：1）接頭處無橫向裂紋；2）接頭彎折角度<39°；3）接頭軸線長度<0.1倍的鋼筋直徑且<2 mm，且對焊接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于鋼筋規(guī)定值，可通過冷彎試驗(yàn)，以檢驗(yàn)鋼筋試件質(zhì)量。

（2）裁切鋼筋。剔除焊接頭區(qū)域、外觀缺陷；帶彎鉤、彎折鋼筋裁切后應(yīng)計(jì)算鋼筋的伸長量、下料長度[3]。

3.2 綁扎鋼筋

預(yù)制箱梁鋼筋包括面板鋼筋、腹板鋼筋、分底鋼筋。（1）用鐵絲綁扎鋼筋的交叉點(diǎn)，梁體內(nèi)箍筋應(yīng)垂直于主筋，位置偏差<允許值，具體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。（2）箍筋末端向內(nèi)彎折，交接點(diǎn)綁扎緊固；接頭處、彎鉤重合處應(yīng)沿縱向交叉綁扎。（3）綁扎時(shí)，鐵絲應(yīng)向內(nèi)彎，避免破壞保護(hù)層；為節(jié)約施工時(shí)間，提升預(yù)制梁鋼筋綁扎效率，可應(yīng)用鋼筋定位卡具、模具，輔助鋼筋綁扎作業(yè)[4]。模具為ф16 mm、3×3 mm的三角支架，綁扎時(shí)，可根據(jù)順序?qū)摻罘胖糜谥Ъ芑砜谔帲钥刂其摻铋g距，節(jié)約人力。

4 預(yù)制梁混凝土工程

4.1 施工準(zhǔn)備

為預(yù)防低溫環(huán)境對梁體混凝土施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，應(yīng)從混凝土技術(shù)、機(jī)械設(shè)備、材料制備、混凝土拌和等方面，優(yōu)化混凝土工藝設(shè)計(jì)。（1）根據(jù)高海拔高寒地區(qū)混凝土的彈性模量、設(shè)計(jì)強(qiáng)度、抗?jié)B、收縮徐變要求，設(shè)計(jì)梁體混凝土。（2）進(jìn)行技術(shù)交底，各項(xiàng)作業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)掌握混凝土工程的施工工藝要點(diǎn)。（3）組織專人檢驗(yàn)預(yù)制梁灌注混凝土的材料質(zhì)量，如水泥、礦粉、粗細(xì)集料、外加劑等，應(yīng)仔細(xì)檢查各類材料的試驗(yàn)報(bào)告單，排查混凝土攪拌站有無故障隱患[5]。

4.2 優(yōu)化配比設(shè)計(jì)

配置高抗凍混凝土，基本要求如下：（1）添加引氣劑，含氣量控制在5％～6％。（2）提高混凝土密實(shí)性，水灰比<0.55。項(xiàng)目采用NF-AII減水引氣復(fù)合型外加劑，原材料為5～31.5 mm碎石、2.3細(xì)度模數(shù)中砂、蒙西42.5P.O普通水泥，配比設(shè)計(jì)方案如表3所示：

4.3 規(guī)范混凝土澆筑

預(yù)制梁澆筑應(yīng)從一端開始灌注，先澆筑底板和腹板。底板、腹板澆筑后，再澆筑箱梁頂板、梁體結(jié)構(gòu)。擬采用水平分層澆筑，澆筑厚度應(yīng)小于模板斜向的分段厚度。注意控制梁體混凝土的澆筑時(shí)間，對于高海拔地區(qū)，澆筑作業(yè)應(yīng)選擇在當(dāng)天的高溫時(shí)段，避開雨雪天氣。澆筑后應(yīng)用后附著式側(cè)振、底振、插入振搗等方式組合施工。（1）側(cè)模位置設(shè)置高頻、高振幅振動(dòng)器，灌注梁體底板后實(shí)施振搗。（2）底板振動(dòng)配合插入式搗固棒，振動(dòng)搗固梁體，將端部振搗密實(shí)[6]。（3）澆筑預(yù)制梁結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，應(yīng)開啟振動(dòng)器，觀察、控制混凝土的密實(shí)度。

4.4 質(zhì)量保障措施

配置高抗凍混凝土的基礎(chǔ)上，還應(yīng)根據(jù)高海拔高寒地區(qū)預(yù)制橋梁施工的溫度要求，做好防凍、保溫措施，以減少溫度對混凝土質(zhì)量的影響。（1）攪拌混凝土材料前，應(yīng)預(yù)熱原材料、水，水溫應(yīng)>20℃；應(yīng)用攪拌機(jī)攪拌前，倒入熱水空拌，預(yù)熱攪拌機(jī)。（2）注意控制入模溫度、出模溫度；入模溫度>10℃，出模溫度>15℃。（3）運(yùn)輸混凝土材料時(shí)，應(yīng)減少溫度損失，可在底部、表面鋪設(shè)保溫材料，保持溫度。

5 預(yù)應(yīng)力工程

5.1 制作預(yù)應(yīng)力束

（1）將鋼絞線牽引順直，并檢查外觀，處理亂盤、亂扭情況。發(fā)現(xiàn)死彎、裂紋、損傷、油污等現(xiàn)象后應(yīng)立即處理。

（2）計(jì)算下料長度，公式為L=L0+1 500 mm，其中L為鋼絞線下料長度，L0為工作長度。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案編束。應(yīng)用分絲套將每束鋼絞線分梳，每1～1.5 m綁扎一道鐵絲。距離端頭6～11 cm處綁扎雙股鐵絲，使其成束，端頭相錯(cuò)10 cm。綁扎成束后，根據(jù)預(yù)制箱梁的跨度設(shè)計(jì)，分類放在墊木上。搬運(yùn)時(shí)，鋼束各支點(diǎn)間距應(yīng)<3 m，端頭懸空長度<1.5 m。不得在地面拖拉，注意預(yù)防銹蝕、損傷。

5.2 智能張拉工藝

5.2.1 預(yù)制橋梁智能張拉系統(tǒng)

智能張拉系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下的預(yù)應(yīng)力自動(dòng)張拉設(shè)備控制系統(tǒng)。主要結(jié)構(gòu)：（1）主預(yù)應(yīng)力智能張拉儀;（2）智能千斤頂;（3）筆記本電腦;（4）高壓油管等。系統(tǒng)原理是以鋼絞線應(yīng)力、伸長量誤差為控制指標(biāo)，應(yīng)用傳感技術(shù)采集張拉設(shè)備的工作壓力、鋼絞線實(shí)際伸長量等數(shù)據(jù)，然后實(shí)時(shí)上傳至主系統(tǒng)，最后根據(jù)系統(tǒng)指令，精確控制鋼絞線的張拉力、加載速度等，智能完成預(yù)應(yīng)力橋梁的張拉作業(yè)。高海拔高寒地區(qū)預(yù)制橋梁施工應(yīng)用智能張拉系統(tǒng)，可提升預(yù)應(yīng)力張拉效率，規(guī)范張拉程序，減少施工質(zhì)量隱患。

5.2.2 張拉施工操作要點(diǎn)

（1）將控制程序調(diào)回主界面，檢查該程序基本狀態(tài)，狀態(tài)欄顯示程序正常運(yùn)行時(shí)，意味著張拉的梁號準(zhǔn)確，可調(diào)整程序，進(jìn)入第一次張拉準(zhǔn)備狀態(tài)。

（2）檢查預(yù)制梁區(qū)域的千斤頂安裝位置，位置安裝正確后啟動(dòng)預(yù)制梁板張拉設(shè)備，運(yùn)行千斤頂，儀器預(yù)熱5 min后開始張拉。高寒地區(qū)溫度較低，檢測到氣溫<10℃后，可延長預(yù)熱時(shí)間，預(yù)熱15～30 min后再開始張拉。

（3）預(yù)梁板兩側(cè)的施工人員建立順暢溝通機(jī)制，提醒張拉啟動(dòng)，按下張拉程序按鍵。張拉過程中，觀察電腦上預(yù)制梁板張拉時(shí)設(shè)備的壓力值、梁體位移值，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后立即暫停。出現(xiàn)異常時(shí)可點(diǎn)擊停止按鈕，張拉停止后排查設(shè)備故障，操作人員應(yīng)實(shí)時(shí)記錄、采集相關(guān)數(shù)值，加強(qiáng)控制臺管理。

（4）梁板各孔張拉結(jié)束后，千斤頂退頂，記錄、存儲張拉數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)張拉程序。調(diào)換張拉區(qū)域時(shí)，操作人員應(yīng)先檢查錨具、千斤頂、限位板安裝情況，確認(rèn)各構(gòu)件安裝準(zhǔn)確、線路連接正常、嵌套區(qū)域無松動(dòng)、擠壓情況。

（5）各區(qū)域張拉完畢后，分別關(guān)閉智能張拉設(shè)備的張拉程序、電機(jī)，隨后切斷電源，拆卸安裝的輔助設(shè)備，將其妥善保管，如千斤頂、油管、張拉監(jiān)測儀器。保存千斤頂時(shí)，應(yīng)注意防凍、防水，部分設(shè)備還需加注抗磨液壓油。

5.2.3 檢查張拉質(zhì)量

（1）預(yù)施控制應(yīng)力后應(yīng)檢查鋼絞線的伸長值。兩端伸長值相加后應(yīng)小于設(shè)計(jì)值，大于設(shè)計(jì)值時(shí)應(yīng)排查原因。

（2）檢查全梁斷絲、滑絲數(shù)量。相同梁體一側(cè)中的滑絲、斷絲總數(shù)量應(yīng)小于鋼絲總數(shù)的1%。

（3）張拉后計(jì)算鋼絞線回縮量，數(shù)值不得小于6 mm。

（4）固定鋼絞線束時(shí)，保持夾片表面平整，外露量<2 mm。

（5）重復(fù)張拉時(shí)，同一束鋼絞線張拉次數(shù)應(yīng)小于3次。

（6）詳細(xì)記錄張拉過程中的數(shù)據(jù)變化、各類異常情況。確認(rèn)最終張拉效果符合質(zhì)量要求后割絲。終拉結(jié)束后，應(yīng)在錨圈口鋼絞線束標(biāo)記，確認(rèn)無滑絲、斷絲情況后距夾片尾部，割除3.5 cm。

5.3 智能壓漿工藝

5.3.1 壓漿模式

預(yù)制箱梁智能壓漿模式分為兩種。（1）雙孔循環(huán)模式。即應(yīng)用對應(yīng)長度高壓管，連接臺車進(jìn)漿口、梁端進(jìn)漿口，以及臺車出漿口、梁端返漿口。（2）單孔外循環(huán)模式。預(yù)制梁結(jié)構(gòu)大于30 m時(shí)，預(yù)應(yīng)力管道的長度較大，可通過單孔外循環(huán)壓漿工藝，循環(huán)壓漿。

項(xiàng)目預(yù)制梁板為30 m、40 m，宜采用單孔循環(huán)壓漿模式。預(yù)應(yīng)力智能壓漿臺車共同作業(yè)，車內(nèi)漿液交換循環(huán)，循環(huán)結(jié)束后自動(dòng)關(guān)閉閥門。壓漿過程中應(yīng)用智能壓漿系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)控壓漿的施工參數(shù)，如孔外循環(huán)壓漿數(shù)據(jù)、壓漿壓力值。當(dāng)實(shí)際壓力值符合設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值后鎖壓，關(guān)閉出漿口、進(jìn)漿口閥門。

5.3.2 壓漿程序

（1）經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制程序主界面，檢查程序狀態(tài)顯示欄信息、壓漿梁號。壓漿梁號正確、狀態(tài)正常時(shí)，調(diào)整程序，進(jìn)入（第1次）壓漿準(zhǔn)備狀態(tài)。

（2）檢查孔外循環(huán)管路，啟動(dòng)“單梁孔擠水”按鈕、壓漿電磁閥門，運(yùn)行電機(jī)，觀察電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，無異響、平順即可。

（3）通知梁板兩側(cè)的施工人員開始壓漿。開啟壓漿后，觀察電腦上的壓漿數(shù)值，如壓漿壓力、注漿量、注漿流量等。異常時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊“暫停壓漿”按鈕，并檢查。

（4）每次壓漿結(jié)束后，由設(shè)備自主溢流，注意記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（5）首次注漿完畢后，應(yīng)連接進(jìn)漿口、返漿管，運(yùn)用管路沖洗按鈕低壓沖洗管路，直至返漿口、溢流口持續(xù)流出清水。

（6）壓漿結(jié)束后，關(guān)閉軟件、電機(jī)，切斷電源，拆除高壓管。

5.3.3 注意事項(xiàng)

在預(yù)制箱梁養(yǎng)護(hù)后、壓漿前的間歇時(shí)間內(nèi)，應(yīng)記錄環(huán)境溫度，當(dāng)溫度<0℃時(shí)還應(yīng)在壓漿前清理孔道殘留冰塊?？深A(yù)熱箱梁，使其溫度達(dá)到10℃左右后，應(yīng)用兩端通風(fēng)設(shè)備排渣，避免影響壓漿質(zhì)量，預(yù)防孔道裂紋。

6 結(jié)語

綜上所述，為確保高海拔高寒地區(qū)公路橋梁項(xiàng)目的順利竣工，在應(yīng)用預(yù)制梁施工工藝時(shí)，應(yīng)基于區(qū)域環(huán)境特征、預(yù)制梁工藝要點(diǎn)，完善預(yù)制梁施工技術(shù)方案，保障施工質(zhì)量。施工過程中，應(yīng)結(jié)合預(yù)制橋梁施工流程，總結(jié)預(yù)制梁施工管理難點(diǎn)，優(yōu)化混凝土澆筑、材料制備工藝，引進(jìn)預(yù)應(yīng)力張拉的新技術(shù)，以提升高海拔高寒地區(qū)預(yù)制橋梁的施工質(zhì)量，確保公路橋梁工程的整體建設(shè)水平。

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