預制小箱梁施工工藝及質量控制淺析

沈項斌

（安徽省交通勘察設計院有限公司，安徽合肥 230011）

1 工程概況

某大橋引橋上部結構為30 m跨徑預制小箱梁，跨徑組合為4×(5×30)m＋(6×30)m，共計26跨，全長780m。上部結構30 m小箱梁為先簡支后連續(xù)等高度預應力混凝土連續(xù)箱梁，單幅每跨5榀小箱梁，共計260榀。

2 預制小箱梁施工工藝及質量控制

2.1 臺座施工

預制梁的加工制作過程全部在臺座上完成，因此臺座的設計及施工是否滿要求將直接影響箱梁預制的質量。該項目臺座中間部分基礎寬1.5 m，深0.2 m，鋪筑10 cm碎石墊層，再澆注10 cm C15混凝土。臺座兩端基礎設置枕梁，高度0.4 m，寬度2.5 m，長度95 m，讓每排18個臺座連成一體。臺座及枕梁基礎受力滿足使用要求。臺座寬度為0.922 m，高度為30 cm，澆注C30混凝土。臺座頂面鋪設10 mm厚的鋼板，鋼板與臺座上的預埋槽鋼間斷焊接，并預留捆綁吊裝孔。底座內預埋Φ50 mm PVC管作為拉桿孔，間距60 cm，用于模板側模下端的定位和加固。預制區(qū)臺座縱斷面圖見圖1。根據(jù)設計圖紙，每個底座設置1.7 cm反拱，并按照二次拋物線布置。

圖1 預制區(qū)臺座縱斷面圖（單位：cm）

2.2 鋼筋工程

鋼筋工程分2個部分，分別為底腹板鋼筋和頂板鋼筋，均在胎膜上綁扎，見圖2。底腹板鋼筋胎膜用φ22 mm螺紋鋼制作，應對底腹板鋼筋和腹板波紋管進行定位。頂板胎膜為梳齒狀鋼板制作，梳齒間距為橫向環(huán)形鋼筋的布置間距。胎膜通過與預埋鋼筋焊接固定在水泥地面上。保護層墊塊統(tǒng)一采用水泥墊塊，梅花形布置，水平間距1 m，豎向間距0.5 m。每平方米不小于四個，對于箱梁底腹板厚度變化處及端橫梁處適當加密根據(jù)鋼筋直徑的不同才別采用機械連接、焊接機綁扎的連接方式。對于搭接焊的鋼筋端頭提前作預彎處理，保證焊后鋼筋軸線在一條線上。腹板鋼筋及頂板鋼筋綁扎完成，安裝好保護層墊塊，驗收合格后，采用桁架式吊具整體吊裝，見圖3。吊具在使用前應對底腹板鋼筋骨架經(jīng)行試吊，檢查變形情況。

圖2 在胎膜上綁扎箱梁底腹板鋼筋

圖3 底腹板鋼筋綁扎成型、整體調運

2.3 模板工程

箱梁內、外模板均采用分片拼裝式鋼模板。模板在廠家加工成型，運至現(xiàn)場組拼，見圖4-圖6。

圖4 箱梁外模安裝、清理

圖5 箱梁內模場內拼裝

圖6 箱梁內模整體吊入

模板初次使用時，應將表面銹跡清除干凈，避免污染混凝土表面。模板表面涂刷優(yōu)質機油作為脫模劑，涂抹均勻。以后每次脫模后應及時將模板表面清理干凈，并涂上脫模劑，以備下次使用。

外膜安裝時，在臺座預埋槽鋼內設置橡膠管，下部采用φ16 mm對拉桿固定，拉桿穿過臺座預留Φ50 mmPVC管。水平及高度通過模板背架底部楔形木塊調整。安裝過程中每個模板縫加墊雙面膠帶，對板面局部接口不平處進行打磨處理，確保接縫密實、平直、順滑，外模安裝完畢后檢查驗收模板，并采用固定角度的三角鋼板檢查外模傾角，保持位置和尺寸正確。

箱梁內模依據(jù)拼裝順序依次拼裝，兩側支護牢固，并檢查內模尺寸符合設計要求。在端模與內外模拼接處設置豎向小內倒角，防止拆端模時破壞箱梁端部棱角。內模安裝完成后在頂板上每5 m設置一道反壓梁，在兩端和負彎矩處按2 m加密設置，用花籃螺栓與箱梁外模拉緊，使內外模形成一個整體，防止底腹板混凝土澆注時內模上浮，待混凝土澆注完成后及時拆除。澆筑時，應派人專門檢查，發(fā)現(xiàn)模板有變形、松動等異常情況時，應及時調整。模板安裝和底腹板鋼筋綁扎同步進行。

2.4 混凝土施工

箱梁混凝土的澆注順序為：底板→腹板→頂板。混凝土澆筑時從梁的一端向另一端推進。兩側梁端5 m內應按照從梁端向跨中方向的順序澆注，防止浮漿匯集于梁端，影響錨固區(qū)混凝土質量。底板混凝土通過內膜頂板上的預留孔口放料，邊澆注邊用6 mm鋼板蓋住底板混凝土，蓋板通過三角楔形塊頂壓牢固，并用角鋼在內膜腹板位置設置內支撐，防止腹板混凝土澆注時內模的左右移動。腹板混凝土分三層澆注，平均每層層高30～35 cm，縱向連續(xù)不分段澆注。兩側腹板混凝土澆注需同步，減少混凝土不均勻側壓力引起內模的偏移。

混凝土澆注應注意如下問題：（1）整個澆注過程中需對澆注順序進行控制，局部重點部位如錨墊板附近、支座上方、箱梁倒角、負彎矩鋼筋較密等處應優(yōu)先放料，避免浮漿匯集于此處，影響該處混凝土強度。對以上重點部位加強振搗。（2）振搗棒不得觸及波紋管、錨具及模板。（3）混凝土澆注前，對模板、鋼筋、波紋管及其它預埋件進行認真檢查。（4）箱梁頂面平整度應控制在±0.7 cm。（5）在頂板用木板搭設澆注平臺，整個澆注過程（腹板和頂板混凝土澆注）均在平臺上進行。

混凝土澆注完成后及時進行養(yǎng)護。夏季養(yǎng)護采取噴淋養(yǎng)生，在箱梁內倉及外側腹板設置噴水管。頂板用土工布澆水覆蓋，以保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)。冬季養(yǎng)護采用蒸汽養(yǎng)護。

根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTG/T F50-2011)非承重模板應在混凝土抗壓強度達到2.5MPa時方可拆除。預制箱梁側模、內側模屬于非承重模板，當混凝土抗壓強度達到2.5 MPa時方可拆除。預制跨中橫隔板及非連續(xù)端預制端橫梁在模板拆除后需用方木支墊。

2.5 預應力工程

波紋管采用金屬波紋管，鋼帶厚度0.3 mm，在現(xiàn)場制作成型。正彎矩鋼束波紋管在布管安裝前，應按設計規(guī)定的管道坐標在胎膜上進行放樣，設置定位鋼筋，定位筋采用φ8鋼筋，并使用倒“U”字型鋼筋與鋼筋骨架焊接牢固，使其在混凝土澆筑期間管道不產(chǎn)生位移，見圖7。

圖7 波紋管定位

為確保水泥漿不滲入波紋管內，需采取如下措施：（1）波紋管與錨墊板或接頭管的連接處，需用膠帶纏繞，以防水泥漿滲入波紋管內；（2）接頭管末端也要用膠帶封堵好；（3）在進行焊接操作時，盡量不要讓焊渣濺到金屬波紋管上；（4）在澆筑前需仔細檢查波紋管的完好性，發(fā)現(xiàn)小孔或破損處，需用膠帶纏繞或進行更換。

為防止波紋管在混凝土壓力下變形的現(xiàn)象，在波紋管內穿內撐管，并在混凝土澆注過程中及結束后，及時串動內撐管，見圖8。負彎矩處波紋管采用3根直徑為2 cm的PVC管作為內撐管。

圖8 內撐管安裝

在預制區(qū)內設置鋼絞線的下料場地。將單根鋼絞線用砂輪切割機下料，以保證切口平整、線頭不散。再根據(jù)圖紙上的鋼束編號對號穿入波紋管內，縱向束應整束穿入，負彎矩束則單根穿束。整束穿入時應先編束，編束時鋼絞線順直，不得交叉扭轉。同時每隔2～3 m用透明膠布綁扎一道。全束穿好后應保證端頭與設計位置平齊，以利于下一步張拉。

預制箱梁混凝土強度達到設計強度90%后，且混凝土齡期不小于7d時，方可張拉預應力鋼束。張拉前應對同條件試塊進行試壓，確定混凝土的實際強度。

預應力施工的智能張拉設備采用DDZL-3816型智能預應力同步張拉系統(tǒng)，系統(tǒng)可通過分析實時采集的張拉壓力值和預應力筋伸長量值，調節(jié)兩端對稱張拉的速率，實現(xiàn)單束鋼絞線兩端張拉的同步性、多束鋼絞線對長張拉的同步性、張拉過程的同步性和張拉停頓點的同步性。張拉力同步精度可控制在±1%,伸長量同步精度可達±1mm。較好的滿足規(guī)范兩端對稱張拉的要求。同時，整個張拉過程實現(xiàn)多級別報警，可手動立即停止張拉，檢查問題。

實際伸長值與理論伸長值的差值應控制在±6%以內，滑絲或斷絲數(shù)每束1根、且每斷面不超過鋼絲總數(shù)的1%。如不符合該要求，應停止施工查明原因妥善處理后方可繼續(xù)施工。在控制張拉應力達到穩(wěn)定后方可錨固,錨固完畢后并經(jīng)檢驗合格方可用砂輪切割多余的鋼絞線。

預應力孔道壓漿的目的在于通過凝結后的水泥漿將預應力傳遞至混凝土，并防止預應力鋼絞線的銹蝕。預應力筋張拉結束并經(jīng)檢查合格后，應在24 h內盡快壓漿。

壓漿前用高壓水沖洗孔道，以沖走雜物并濕潤孔道內壁，防止干燥的孔壁吸收水泥漿中的水分而降低漿液的流動性，清洗完后，可用不含油的壓縮空氣排除管道內的積水。

水泥漿采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿強度不低于50 MPa。水泥漿應攪拌均勻，先加水后加水泥，拌合時間不少于90 s，水泥漿自調制到壓入管道時間不得超過40 min，水泥放入壓漿罐時，應經(jīng)過濾，過濾網(wǎng)格不得大于2.5mm×2.5 mm。

壓漿順序宜先壓注下層孔道。壓漿應緩慢、均勻地進行，不得中斷。壓漿使用活塞式壓漿泵，壓漿的最大壓力控制在0.5～0.7 MPa，從一端向另一端壓漿，直至被壓端冒出濃漿后堵塞壓漿孔，穩(wěn)壓2分鐘，再向另一孔壓漿。壓漿應達到孔道另一端飽滿和出漿，并應達到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止。為保證管道中充滿灰漿，關閉出漿口后，應保持不小于0.5 MPa的一個穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期不宜少于2 min。壓漿過程中池內水泥漿要保持循環(huán)，不得發(fā)生沉淀，壓漿工作連續(xù)進行，中途不得停止。當氣溫高于35℃時，壓漿在夜間進行。

壓漿后應及時封錨，先將其周圍沖洗干凈并對梁端混凝土鑿毛，然后設置鋼筋網(wǎng)澆筑封錨混凝土，封錨混凝土的強度應符合設計規(guī)定。澆筑時要加強振搗，要求混凝土密實，無蜂窩麻面，與梁端面平齊。

3 結語

經(jīng)過多次現(xiàn)場工程實踐表明：后張法制作預應力小箱梁施工環(huán)節(jié)較多，任何一個環(huán)節(jié)都直接影響到箱梁質量。雖然近些年隨著交通行業(yè)的大發(fā)展，預制小箱梁得到了普遍的應用，但預制小箱梁施工質量一直沒有顯著提高。只有提前明確施工工藝、制定合理施工方案、注重施工過程細節(jié)、加強施工工序控制，才能確保小箱梁預制施工質量。

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