預應力大懸臂蓋梁托架法施工技術

曾旭峰

(山西路橋第二工程有限公司，山西臨汾 041000)

預應力大蓋梁采用托架法施工適用于受地形條件影響、工程質地條件差、滿堂式支架無法施工的路段。這種施工方法同滿堂支架法相比，有三個優點:1)避免了對支架地基的處理，支架材料用量少，施工成本低;2)支架搭設快，工效比滿堂支架法提高了3倍以上;3)該結構變形明確，剛度大，標高易控制，安全可靠。

1 預應力大蓋梁托架法施工工藝原理

1)圓形墩柱施工完畢后，在每個柱身上部按照標高位置安裝一個鋼制的抱箍將柱身夾緊，然后在抱箍上安放工字鋼形成現澆蓋梁的托架。利用抱箍與橋墩的摩擦力承擔蓋梁、支架、模板及施工臨時荷載，節省大量支架及承重材料，加快施工進度。

2)采用在柱身上部預留孔洞，待混凝土達到一定強度后，穿入鋼棒，安裝底座。在底座頂面安放工字鋼，形成托架。蓋梁、模板、工字鋼自重及施工荷載通過底座和鋼棒傳給橋墩，拆除鋼棒后，用同級別的混凝土將預留孔洞封堵。

2 抱箍的驗算及托架安裝

根據測量放線的標高控制點，量測出上下抱箍的安裝位置，安裝時注意橫坡高差的設置。在抱箍設計和加工時，為增大抱箍與立柱間的摩擦系數，在抱箍與立柱之間夾墊1層6 mm厚的橡膠皮，橡膠皮與抱箍粘牢;連接板采用δ16 mm鋼板，聯結螺栓采用M24螺栓，每塊連接板上設置24個。

在抱箍使用前，先應做加載試驗，試驗布置圖如圖1所示。

圖1 抱箍試驗示意圖

先將上、下兩抱箍，按設計要求緊固螺栓，在千斤頂與上抱箍、下抱箍之間設置鋼墊板，安裝加載設備。

加載過程控制:先加載到RA/2，穩定一段時間后，進行觀察;再加載到RA，穩定一段時間，再進行觀察。

在抱箍加載過程中注意觀察:1)抱箍體與墩柱有無滑動現象。2)抱箍體各焊接部分有無變形開裂現象。

卸載應均勻進行，卸載后，檢查:1)混凝土表面有無變化。2)抱箍體各部分有無殘余變形。

千斤頂根據加載力的需要選擇。

最終根據試驗情況確定抱箍滿足使用要求。

由于抱箍連接板上螺栓按雙排布置，外排螺栓施壓時對箍身產生較大的偏心力矩，對箍身傳力有不利影響。因此，螺栓布置應盡可能緊湊，以剛好能滿足施工及傳力要求為宜。抱箍與墩柱間的正壓力是由連接螺栓施加的，螺栓應首先進行預緊，然后再用經校驗過的帶表扳手進行終擰。預緊及終擰順序均為先內排后外排，以使各螺栓均勻受力并確保螺栓的拉力值。

抱箍安裝好后，根據驗算，采用φ80的鋼棒作為支撐梁，所以在墩柱上部預埋φ120的鋼管，并在澆筑墩柱混凝土時在墩柱外側分別預埋9塊鋼板，最上面3塊鋼板緊靠鋼管預埋，下面6塊鋼板以3．5 m間距向下進行計算預埋，每排3塊。

混凝土強度達到80%時，首先將Ⅰ45工字鋼支撐在鋼管上，并加以固定，托架每側由3塊三角桿組成，三角桿件采用120×120×10角鋼加工。三角桿件在地上單個拼裝好完成后，然后逐個吊裝上去進行焊接。

3 模板的制作與安裝

蓋梁模板分底模、側模和端模三類。鋼模板制作全部采用招標取得的專業模板生產廠家加工的鋼模。模板的強度和剛度滿足規范要求。

先支設底模，施工前由測量人員用全站儀放出中心點位，將實心鋼棒插入墩柱預留孔道，用吊車將工字鋼吊裝在鋼棒上并用對拉桿固定，然后鋪上方木并將底模按蓋梁底標高調平。自檢合格并經監理工程師檢驗合格后，才可進行下道工序。支設模板時先在鋼筋骨架上焊接定位筋，然后將模板按墨線進行支設并采用對拉桿固定。側模的加固采用φ25圓鋼作為拉桿，確保模板尺寸準確、支撐牢固、拼裝嚴密，軸線偏位不大于1 cm。支撐好后應使模板內無其他雜物，并在支設模型前徹底涂上脫模劑。模板的接縫必須密合，如有縫隙須堵塞嚴密，以防漏漿。端頭模板要和側面模板牢固連接，認真采取支撐、加固措施，防止跑模、漏漿。使用拼裝式模板時，可視可操作面大小、吊車吊裝能力，條件允許時將節組拼成整體模板，以加快進度，保證質量及安全。

當所有和模板有關的工作做完后，進行軸線、寬度、長度、標高以及垂直度等項目的自檢，自檢合格并經監理工程師檢查認可后，方可澆筑混凝土。

4 鋼筋的制作及安裝

4．1 骨架鋼筋組拼

蓋梁骨架鋼筋組拼、焊接前，要根據設計圖紙制作模具。模具采用∠75×5角鋼加工，如圖2所示。

加工模具時，必須綜合考慮鋼筋凈保護層厚度、骨架筋和箍筋直徑及骨架各部位尺寸，計算出模具各部位合理尺寸。加工出的模具模內尺寸及角度與理論計算值間的偏差不得超出規范允許范圍。加工出的模具還必須有足夠的剛度，以防模具在使用過程中變形過大。在模具內側焊上一些用來輔助鋼筋定位的短鋼筋，將骨架鋼筋按設計圖依次擺放在模具內。要注意:各骨架鋼筋上的搭接焊接頭所在面要與骨架面垂直。位置擺放正確后，采取點焊或綁扎臨時固定，然后進行鋼筋骨架的焊接。每種骨架的第一片點焊完成后必須由監理工程師驗收。

圖2 蓋梁骨架鋼筋組拼、焊接模具示意圖

4．2 鋼筋焊接的技術要點

1)鋼筋拼裝前，對有焊接接頭的鋼筋要檢查每根接頭是否符合焊接要求。2)拼裝時，在需要焊接的位置用楔形卡卡住，防止電焊時局部變形。待所有焊接點卡好后，先在焊縫兩端點焊定位，然后進行焊縫施焊。3)施焊順序宜由中到邊對稱地向兩端進行，先焊骨架下部，后焊骨架上部。相鄰的焊縫采用分區對稱跳焊，不得順方向一次焊成。

4．3 鋼筋綁扎的技術要點

在綁扎前要進行場地處理，綁扎平臺采用10 cm×10 cm×200 cm方木，間距2 m一根。方木頂面要在同一平面，不得成斜坡面，高低不平處用砂或石子墊平。綁扎過程中，將骨架用臨時支撐進行定位。臨時支撐采用鋼管搭設，支撐在骨架內部，骨架與支撐用鐵絲綁扎牢固。骨架定位要準確，包括骨架間距、端頭平齊、頂面平齊和骨架無變形，在鋼筋綁扎自檢合格后才能開始綁扎其他鋼筋。為便于箍筋的準確和快速定位，在綁扎箍筋前，在骨架頂層及底層鋼筋上面用石筆畫出每道箍筋的位置。綁扎后的所有扎絲頭一律得向鋼筋籠內倒。水平筋暫時不綁扎，在鋼筋籠吊裝完成后再綁扎。為防止蓋梁鋼筋籠吊裝時立柱外伸鋼筋與蓋梁鋼筋位置相沖突，在蓋梁鋼筋籠綁扎時，箍筋與底層骨架鋼筋不綁扎或少綁扎。待鋼筋籠安裝完成后再綁牢。鋼筋籠綁扎完成及時報現場監理驗收，驗收合格后進行整體吊裝。

5 混凝土澆筑

在澆筑之前，對托架和模板及鋼筋進行全面、嚴格的檢查，符合設計尺寸、位置。檢查托架的接頭位置和模板尺寸是否準確和牢固，拼裝是否緊密，螺栓、拉桿、支撐等是否連接固定好。同時為保證澆筑后的張拉，還要對預留孔道、預埋件、波紋管等進行檢查，合格后方可進行混凝土澆筑。

混凝土澆筑采用輸送泵連續澆筑，循環往復分層進行，因為橋墩為剛性支撐點，為防止托架產生不均勻下沉和出現施工縫，在澆筑混凝土時應從變形較小的墩頂開始，向兩邊進行，并且在混凝土中加入減水劑，使其能快速達到初凝。混凝土澆筑過程中，安排專人對模型進行觀察，澆筑完畢后，專人進行收面。待混凝土終凝且達到一定強度后，依據試驗結果進行拆除模板并覆蓋土工布灑水養生，養護時間不少于7 d。

6 拆模和卸架

預應力蓋梁拆除工序不容忽視，當托架拆除不當時，蓋梁便會產生較大的瞬間動載，而導致蓋梁產生裂縫。所以拆模和卸架應遵循一定的程序，因蓋梁底模為承重模板，故須在混凝土強度達到100%時方可拆除，而側模和端模為非承重模板，在混凝土強度達到2．5 MPa時即可拆除。

7 張拉、壓漿

1)預應力蓋梁張拉。張拉前先清理端頭，再套上錨夾具使千斤頂的張拉作用線與孔道中心線重合。張拉采用雙控法即應力控制、伸長校核的方法進行控制。通過與實際伸長值進行對照分析，確認計算伸長值的精度，作為施工控制的依據，并進行實際伸長值的檢測，若偏差在計算伸長值的-6%～+6%區間，則繼續張拉，否則應立即停止張拉，分析查明原因予以調整后，才能繼續。張拉時，操作人員要控制好加壓速度，給油平穩，持荷穩定，測量人員要配合好，記錄人員要認真仔細。張拉時，操作人員不得立于千斤頂后，也不得觸摸千斤頂，記錄人員要觀測混凝土結構情況，張拉人員注意觀測壓力表針有無異常擺動，測量人員要注意觀察結構及傾聽鋼絞線、千斤頂有無異常聲音，如有應馬上卸荷為零，認真分析，查明原因后，方可繼續張拉。預應力鋼絞線每個斷面的斷絲率不得大于該斷面鋼絲總數的1%，不允許整根鋼絞線被拉斷。按設計要求的順序對預應力束進行張拉，一般為先中間后兩邊，應盡量做到左右對稱張拉。設計為兩端張拉的，必須兩端同時張拉。

2)孔道灌漿。灌漿材料采用普通硅酸鹽水泥凈漿，用凈漿攪拌機攪拌，壓漿機灌漿。凈漿水灰比為0．40，摻入適量的外加劑，保證其泌水率不大于2%，28 d強度不小于30 MPa。

灌漿前先清理孔道，灌漿從孔道一端壓入，當各個排氣孔依次流出清水、稀漿、濃漿后，持續幾秒鐘封閉各排氣孔，再加壓至0．6 MPa持續數秒鐘后即可封閉灌漿管。灌漿過程中，灌漿用水泥漿留置試塊，每臺班取兩組試塊進行檢測，其抗壓強度不應小于30 N/mm2。灌漿完畢后及時對灌漿機進行清洗。

8 總結分析

1)托架法同常規支架法相比，避免了對支架地基的處理，支架材料用量少，降低了施工成本。

2)托架法支架搭設快，工期可由2個月縮短至1．5個月，加快了施工進度，同時縮短了工期。

3)托架法施工安全可靠，減少了不必要的安全事故發生，節約了成本。

4)綜合分析得出預應力大蓋梁采用托架法施工可以降低成本、加快施工進度、縮短工期、提高安全性。具有較好的直接、間接經濟效益和社會效益，尤其間接效益和社會效益更為顯著。