40 m預應力混凝土工字梁施工技術措施

田偉

（甘肅浩源投資有限公司，甘肅 蘭州 730070）

40 m預應力混凝土工字梁施工技術措施

田偉

（甘肅浩源投資有限公司，甘肅 蘭州 730070）

預應力工字梁具有跨徑大、重量輕、經濟合理、施工簡單等優點，在公路建設中越來越得到廣泛應用。在工程施工中,根據工字梁自身結構特點，抓好質量關鍵控制點，才能保證工程質量及安全。結合312國道蘭州過境段石門溝大橋的施工實踐，對預應力混凝土工字梁施工工藝和關鍵控制點進行歸納總結，有關經驗可供相關專業人員參考。

40 m工字梁；側彎控制；張拉管理；邊梁架設；彎道運輸

1　工程概況

312國道石門溝大橋位于R=320 m圓曲線上，左右幅分離，上部構造為8～40 m預應力混凝土工字梁，每孔半幅5片梁，梁長40 m，每片梁自重達75 t，梁高230 cm，腹板厚18 cm，底寬55 cm。相鄰兩孔轉角大,工字梁架設難度較大。

2　預應力混凝土工字梁施工工藝

2.1預應力錨夾具及預應力筋的質量控制

預應力材料直接影響橋的使用壽命，施工時盡量選用質量信譽好的產品,根據工程實踐，建議多采用OVM、HVM等系列錨夾具，本橋采用OVM錨夾具。同時加強對錨夾具的出廠前和工地檢驗，對有缺陷、隱患或質量不穩定的產品一律不得使用。每批鋼絞線都按規范要求進行復驗，并按實際彈性模量修正張拉伸長值。

2.2主要施工工藝及注意事項

（1）錨墊板安裝

錨墊板應按設計嚴格控制其空間位置,安裝時應仔細對中，確保墊板面與預應力筋的力線垂直，避免由于錨墊板面與孔道不垂直而造成張拉過程中錨杯突然發生滑移和抖動，拉力下降。同時采取有效措施保證錨墊板固定牢靠，確保在澆筑混凝土過程中錨墊板不移動。錨墊板與模板之間需密封良好,確保錨下混凝土質量。

（2）波紋管安裝

按設計文件進行預應力管道定位，定位筋直線段間距為1 m，曲線段間距為0.5 m。安裝模板前后嚴格控制普通鋼筋骨架線型及其保護層厚度,以免出現梁成型后波紋管外露影響預應力質量。波紋管用作預應力管道時，管材必須有足夠的強度和剛度，采用連接套管接長波紋管時，兩端波紋管須擰到相當位置，然后用膠布或防水布將接頭縫隙封閉嚴密，澆筑混凝土時要保護好預應力管道，振動棒不要碰及管道。在澆筑的混凝土初凝前，要用通孔器檢查并不時地拉動通孔器，若梁體混凝土采用蒸汽養生時，養護期內不得穿預應力筋。

（3）混凝土澆筑

梁體混凝土的澆筑順序為先馬蹄，后腹板，最后翼緣。采用水平分層法，從一端向另一端斜向推進，混凝土必須連續澆筑，一次成型，以附著式振動器為主并輔以插入式振動棒進行振搗，確保混凝土振搗密實。由于腹板較薄，且布設波紋管，施工時應根據鋼筋疏密程度、波紋管直徑大小、保護層凈距、梁體尺寸等選擇混凝土所用材料級配，控制混凝土中碎石最大粒徑，通過試驗選擇質量性能穩定的水泥和減水劑，嚴格控制混凝土的坍落度，澆筑過程中，施工人員仔細檢查，確保混凝土完全充滿馬蹄部位。

在滿足錨板厚度和板下配筋要求前提下，澆筑混凝土時還應特別注意錨頭區域的混凝土質量，因本區域鋼筋較密，混凝土中粗骨料不易進入而影響混凝土的強度，造成錨板處混凝土變形開裂。

（4）混凝土養生

考慮工字梁高度較高，灑水養生比較困難，經綜合比較采用蒸汽養生法，蒸汽供應采用一臺4 t蒸汽鍋爐，沿梁場縱橫向安裝Φ50主管，在每一預制臺座處預留三通，分支管采用橡膠管。養護棚采用表面涂膠的帆布，其支架與加固模板支架分離，使帆布與梁體之間留出充足的空間，同時蒸汽不得直接吹向模板和梁體。

蒸汽養生分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段，混凝土澆筑完成后稍通一點蒸汽，靜停期棚內溫度不得低于5℃，時間為3～6 h，混凝土終凝后方可始升溫，升溫不能過快，升溫速度不大于10℃/h，溫度升至20℃時恒溫養生，距澆筑成型約12 h開始拆模，拆模時棚內外溫差不大于15℃，邊拆模邊用蓬布覆蓋，全部拆模后繼續通蒸汽養生，經升溫、恒溫、降溫程序養生。恒溫最高溫度不超過60℃，相對濕度保持在90%～100%，恒溫養生時間為12 h左右，降溫速度不大于10℃/h，養生應做好溫度記錄，每小時記錄一次，施工中應派專人負責溫度監控。

（5）預應力筋張拉

預應力鋼絞線張拉時有兩個雙控:a.張拉力和伸長值雙控，以張拉力控制為主，以伸長量控制為輔。b.張拉強度和齡期雙控，預應力鋼絞線的張拉，須在梁體同條件養護的混凝土試塊強度達到設計要求方可張拉，施加預應力，還需齡期控制，齡期短，彈性模量小，施加預應力后上拱大，混凝土加早強劑后，彈性模量和強度增長不同步，按照業內專家建議，后張法一般不少于14 d方可張拉。

本橋預應力筋的張拉采用工具錨張拉體系，兩端同時張拉方式施工，采用YDC-2500型液壓千斤頂和夾片式錨具。張拉前對千斤頂、油表必須進行標定，并對千斤頂、油表對應編號，以免混用。使用過程中出現異常情況須重新標定，每臺千斤頂使用3個月后或張拉超過200次必須重新標定。張拉程序為0→0.2σk（劃線標記）→0.4σk→0.8σk→1.03σk（錨固）。對曲線預應力筋張拉伸長值采取分段計算其伸長量，伸長量允許誤差為±6%，張拉過程中一定要及時將伸長值偏差調整到容許范圍內，不能僅將伸長值記錄下來作為資料。張拉過程中，出現滑絲、斷絲、夾片碎裂、錨下混凝土開裂，反拱值異常、構件側彎、出現裂縫等異常現象，必須做好記錄，停工查明原因后再妥善處理。

預應力筋張拉的實際伸長值△L，宜在建立初應力后開始量測，量得伸長值△L1后，還應加上初應力以下的推算伸長值△L2，

對初應力取值，國標規定不低于10%σk，公路標準10%～25%σk，索長或曲索，初應力取大值。（6）孔道壓漿

張拉結束經檢驗合格后應盡快壓漿，以免高應力下鋼絲銹蝕，一般在張拉后3 d壓漿，壓漿是后張法施工一個重要環節，一定要從工藝上確保漿液充盈度。預應力孔道壓漿前以高壓水沖洗，除去雜物，濕潤整個管道，配制的漿液的水灰比宜控制在0.1～0.45，泌水率宜小于2%，灰漿應有良好的流動性，并在漿液中摻入適量的減水劑和微膨脹劑，摻量和配方應通過試驗確定；壓漿應連續進行，否則易造成孔道堵塞。壓漿時應從低處往高處壓，壓力控制為0.3～0.5 MPa，待高處的孔眼溢出濃漿后，堵住排氣口持荷繼續加壓，待泌水流完后再堵住孔口。另外，提倡采用真空灌漿工藝，真空負壓有利于灌漿密實；

（7）工字梁的架設

工字梁安裝前認真復核蓋梁、支座墊石中心線和標高，放樣支座位置，確認工字梁及蓋梁混凝土強度必須達到設計強度100%。通過三角桁架式雙導梁架橋機與貝雷片式雙對導梁架橋機方案比較，本橋選擇SDLB-90 t/40 m桁架雙導梁架橋機。由于左右幅蓋梁不在同一直線上，全橋半幅架設完成后再架設另外半幅，本橋工字梁架設最大難點就是曲線上邊梁架設及曲線運梁。預制場梁的起梁須在壓漿孔砂漿強度達到設計要求后方可進行。此架橋機邊梁無法直接就位，每孔吊裝順序為：中梁→邊梁→次邊梁，起梁采用兩臺50 t的龍門架，兩臺龍門架動作要保證協調一致，如果配合不好，引起梁體側彎十分危險。工字梁的吊點控制在距梁端1.2 m范圍內，起吊方式采用鋼吊帶穿銷兜底吊，梁起吊到一定高度通過龍門架上天車平移到運梁小平車上，梁兩側與平車限位板之間空隙用墊木填塞。運梁速度不得大于6 m/min。每片梁就位時應檢查支座位置及梁就位正確性，確保符合設計要求，梁的兩端為封端混凝土，任何時候都不能支承在此范圍。

3　施工難點及采取措施

（1）臨時支撐

由于工字梁的自身穩定性差，工字梁張拉過程中及張拉完成后兩側加斜撐保護；每片梁吊裝就位后其端部用方木對稱斜撐于蓋梁上，及時將相鄰梁橫隔梁鋼筋連接起來，同時用鋼件將其頂部預埋鋼筋互相連接在一起，使新架橋孔形成穩定體系。

（2）側彎控制

工字梁長度長，腹板厚度薄，側向自由度大，張拉及安裝時易產生側彎變形，為有效預防側彎，必須嚴格控制施工工藝：

a.張拉時嚴格按設計的順序進行，左右對稱施加預應力，注意分級分批張拉，特別是馬蹄部位布置的預應力筋上下布置兩排，每排水平布置2孔，其預應力筋嚴禁一次張拉到位。

b.工字梁預制時其底面，尤其是吊點處橫向要平整，即底面要與腹板垂直，保證起吊時梁不傾斜。

c.預制梁底模和側模要為直線，避免工字梁在預制時就出現側彎。

d.預應力束位置要準確，預應力束應與腹板中軸線對稱布設，以免張拉時出現側彎。

e.張拉時在梁中間部位用方木斜撐在翼緣位置，底模拉桿孔內穿拉桿安裝臨時限位板。

（3）架橋機轉角

橋梁位于小半徑曲線上，每架設完一跨，架橋機要轉角6～7次才能就位。相鄰兩孔轉角通過導梁與前后搖滾臺車間隙實現，前一孔梁架設完成后，將架橋機橫移到半幅中間位置，從前后支腿處分別支起前后導梁，然后向相反方向移動搖滾臺車，落下導梁，即可轉一定角度，多次重復上述動作達到要求的轉角。

（4）小半徑曲線運梁

為了解決小半徑曲線運梁問題，在運梁平車上安裝150 t壓力軸承，梁通過支架固定在壓力軸承上，支架兩頭各設一斜支撐，對稱支撐在梁翼緣板位置，以滿足運梁平車在曲線上行進時平車能自由地相對轉動，從而保證梁的平衡。

（5）邊梁架設

中梁的架設利用架橋機上面兩臺天車解決，邊梁受蓋梁尺寸限制，無法利用天車將其直接就位，先利用天車將邊梁放在次邊梁的位置，然后利用架橋機單側三角桁架上的兩臺油缸將梁提離蓋梁，然后整體平移架橋機，待油缸到達邊梁設計位置時將邊梁落下就位。

（6）豎向裂縫控制

為避免工字梁兩端出現豎向裂縫，首先要從混凝土的配合比入手，對砂石料的級配、含泥量等指標嚴格控制，石料盡量選用機軋碎石，水泥和減水劑選用要注意其質量穩定性，要通過試驗梁驗證配合比及施工方法；按照設計文件，工字梁沿梁長方向每4.84m設一道橫隔梁，側模采用鋼模時每兩道橫隔梁之間鋼模不要制作為一個整體，至少分為兩塊，由于混凝土與鋼模線脹系數不同，整體模板會影響梁自由伸縮；拆模時間要嚴格控制，特別采用蒸汽養生時，混凝土拆模前溫度控制不宜過高，達到拆模強度時盡早拆模；蒸汽養生注意控制整個梁體溫度均勻性，加強溫度調節，避免梁體范圍內溫差過大。

（7）梁端底部混凝土破碎

預應力筋張拉后，梁體受預應力作用中部向上拱起，其端部底面同時承受水平摩擦力和梁自重作用，導致梁端混凝土在壓應力作用下破壞。采取如下措施：

a.在預制梁底模端部1 m范圍內放一塊1～2 cm厚的橡膠板，以減小摩擦力，同時起到增大受壓面積，減少應力集中。

b.在梁端底部設一小倒角，以增大受壓面積。

4　結　語

通過對每一施工環節進行嚴格控制,預應力孔道的摩阻系數現場試驗確定，并進行有效的預應力張拉管理，工程質量得到了保證，取得了良好的經濟與社會效果，在今后類似工程施工中，混凝土的蒸汽養生溫度控制盡可能采用自動控制系統。

U445

B

1009-7716（2016）10-0109-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.10.034

2016-06-25

田偉（1973-），男，甘肅蘭州人，工程師，從事市政工程施工及監理工作。