基于共用預制平臺折線配筋先張T梁施工技術研究

龔 霞

(四川交投建設工程股份有限公司,四川 成都 610000)

折線配筋預應力混凝土先張法簡支梁結構的預制施工工藝是實現梁體各項設計指標和結構耐久性目標的關鍵環節,也是折線配筋預應力梁體研究和應用中的重要內容[1,2]。本項目以遂廣高速工程為依托開展相關研究,針對7片(其中一片用于靜載試驗研究)跨徑30m的簡支T梁結構預制施工,專門制定施工技術方案,既保證施工過程安全,又能滿足各項工藝要求。

折線配筋先張法預應力預制標準梁體的施工涉及T梁臺座、張拉反力系統設計、彎起器基礎設計、預應力筋轉向系統、普通鋼筋和預應力筋的綁扎、模板制作和安裝、混凝土施工、預應力筋的張拉和放張、彎起器的解除等諸多重要環節[3]。考慮先張法張拉反力臺座系統一次性投入成本較高,為降低工程造價,采用鋼結構支架與傳統重力式臺座相結合的方法,其中,鋼支架拆裝方便、可重復利用,而且,鋼支架對不同跨徑和截面高度構件預制施工的適應性好。

通過折線配筋先張法預制標準梁體現場施工關鍵技術和經驗總結、技術交流、現場推廣、編制技術手冊等環節,在擴大折線配筋先張法應用的基礎上形成一套適合四川省高速公路預制折線配筋預應力混凝土先張法簡支梁施工的施工方法,從而進一步完善折線配筋預應力混凝土先張法預制標準梁體的成套施工技術研究。

1 工程概況

遂廣高速是《四川省高速公路網布局規劃(2008～2030)》調整方案中新增的十條聯絡線之一,起于與綿遂高速公路相交的過軍壩樞紐互通,由西向東經蓬溪縣、武勝縣,跨越嘉陵江后,止于棗山樞紐互通式立交,于2012年6月開工建設,2015年底建成通車,該項目的建成將進一步完善四川省高速公路網,同時也將成為國高網主干線G42滬蓉高速遂寧至廣安段快捷通道,具有長遠的社會效益。遂廣高速全線全長97.701公里,其中特大橋870m/1座、大橋14040m/66座、中橋1469m/20座、人行天橋及渡槽29座、分離式立交54座、涵洞及通道225道、互通式立交12處,其中大部分橋梁結構的設計采用了后張法預應力混凝土簡支梁結構,該結構形式受力明確、構造簡單、施工方便,其結構尺寸易于設計成系列化、標準化,便于梁場集中預制,有利于提高施工效率,因此在中等跨徑的橋梁結構中得到了廣泛應用。

為推動技術創新,探索新工藝、新設備的研究和應用,選定某大橋右幅第10跨的6片跨徑30m的簡支T梁(4片中梁,2片邊梁)作為試驗梁,其結構設計探索性地采用了單折線配筋和直線配筋相結合的先張法預應力混凝土簡支梁結構進行工程試點,通過試驗梁的設計、試制和專題研究,進一步總結經驗,為單折線配筋先張法預應力混凝土預制梁結構的推廣應用提供依據。

2 關鍵施工技術研究

2.1 施工工藝

折線先張法T梁的施工工藝流程為：施工準備→底板整修→安裝支座鋼板、彎起器→綁扎底板及腹板鋼筋→安裝梁端封頭模板→穿預應力鋼絞線→單根張拉預應力鋼絞線到10%δk(δk為張拉控制應力)→綁扎橫隔板及腹板架立鋼筋→整體張拉預應力鋼絞線到20%δk→整體張拉預應力鋼絞線到50%δk→安裝模板→安裝頂板鋼筋→整體張拉預應力鋼絞線到100%δk→澆筑混凝土→混凝土養護→拆模→混凝土達到強度后放張→移梁出坑[4]。

2.2 操作要點

(1)張拉反力臺座的施工。折線先張梁張拉臺座的主要施工過程包括基坑開挖、澆筑混凝土墊層、預埋焊接鋼箱柱的定位、鋼筋綁扎、澆筑臺座混凝土、安裝鋼支架、場平等,由于場地條件差異、預埋鋼箱柱的定位要求較高、尺寸較大、構件制作上存在一定誤差等原因,因而施工難度較大。經過不斷探索、制定技術處理方案,有效地解決了施工中遇到的各類問題,滿足了構件的施工安裝和定位要求,主要體現在以下幾方面：施工中發現1號基礎下方地基為近期回填土質,2號基礎下方地基為堅硬巖石層,對軟弱地基進行換填,并對巖石地基進行機械破碎,處理完成后澆筑混凝土墊層。為滿足預埋鋼箱柱的定位要求,采取在場地適當位置建立控制軸線及高程點,并在各鋼箱柱底板四角分別焊接可調節螺桿等措施。在建設基礎及臺座時,嚴格按照設計要求和標準進行材料的采購以及安裝過程,項目管理人員妥善管理及協調,確保各工序井然有序的進行,無出現任何的安全事故,并于2015年在6月底初步完成30mT梁先張法基礎、臺座、場平建設,可用于T的預制。

(2)預應力筋轉向系統。折絲先張法的彎起器基礎既要承擔在張拉施工過程中的折線預應力筋所產生的上拔力,同時也要考慮在預應力放張過程中可能產生的縱向移動以及在更換彎起器過程中安裝和解除錨桿螺栓所需要的操作空間要求等,因此,彎起器基礎的合理設計是折線先張法預制梁安全施工和預應力筋彎起點準確定位的重要保障。目前,彎起器基礎常采用抗拔樁的形式,由于所選梁場所在地的地基主要為回填土,且缺少地質勘探資料,采用抗拔樁設計難度較大、周期長。考慮該彎起器所受豎向峰值荷載相對較小,因此,經綜合比較,決定采用重力式基礎的設計方案。

(3)預應力筋施工：①鋼絞線下料。鋼鉸線下料前,應安排技術人員認真熟悉圖紙,并根據施工具體情況計算好下料長度。鋼鉸線下料時,不能用電弧、氣割割斷,而需切割機割斷。將臺面清理干凈,刷上隔離劑。先綁扎固定腹板鋼筋,再鋪放鋼鉸線,施工時應注意防止鋼鉸線粘污；②預應力筋的張拉程序和施工過程。鋼鉸線在張拉時實行雙控張拉(控制張拉應力,同時將伸長量與理論伸長值進行校核)。

(4)普通鋼筋制作及安裝。T梁所用材料檢測合格后才能用于箱梁鋼筋制作及安裝施工,合格材料應分類放置,做到標識標牌明確,鋼筋堆放必須要做到“下支墊上覆蓋”[5,6]。同時還應按廠家、批次、鋼種、等級、牌號抽取試樣進行力學性能檢驗。T梁鋼筋應做到“下支墊上覆蓋”,T梁縱向鋼筋采用錯頭搭接(或對焊)。在先張預應力筋張拉完成后,進行普通鋼筋的安裝,其中,腹板部分的鋼筋在預應力筋初張拉之后、正式張拉之前進行安裝,而翼緣板分布鋼筋則在模板拼裝完成后進行綁扎施工[7]。

(5)模板制作及安裝。預應力筋張拉完成后綁扎腹板鋼筋,然后進行T梁側模和端模安裝,所有模板均為定型鋼模板。在鋼模板安裝前將板面用手動打磨機除銹,用鋼筋紗布擦除干凈,并用手動滾筒薄而均勻地涂上脫模劑,不能有流掛現象。安裝采用人工配合龍門架進行,從T梁中間開始,上、下用對拉桿栓緊固定。先張T梁端頭模板,在預應力筋端頭和下拉轉向器處加工1～2cm凸型墊塊,切割預應力筋和轉向器后,用高標號砂漿封閉,確保鋼筋不被銹蝕。拆模時先松掉對拉桿,然后再利用螺旋千斤頂將模板分段松下,之后再用龍門架將模板移開,人工清掃干凈,涂脫模劑,準備下一次安裝[8-10]。

(6)混凝土施工。折線配筋先張法預應力混凝土簡支T梁的混凝土設計強度等級為C50,混凝土技術要求除了滿足普通混凝土技術要求之外,還要符合有關高標號混凝土規范要求。為保證振搗效果,在梁體兩側的各模板外表面分別附著8個高速附著式振動器。梁體混凝土終凝后開始養護,養護時采用覆蓋無紡布澆水的方式,養護期間必須保證梁體處于濕潤狀態(冬季施工應采取保溫措施),同時在混凝土澆筑時,制作3～4組試件,其中一組試塊與梁體同期養護,作鋼鉸線放松時間依據。

(7)預應力筋放張。當同期養護混凝土試塊強度達到85%且齡期不少于7天后,方可以進行預應力筋的放張。在預應力放張時,不可采用驟然切割方法,需要使用千斤頂使預應力筋的拉應力逐漸減少,然后用砂輪鋸斷[11]。

(8)成品出坑及堆放。預應力筋全部放張后將梁體統一編號,使用龍門吊設備移梁出坑,將梁體提升至適當高度后,采用氧氣焊切割彎起器留在預制梁體外的部分,并采用砂漿抹平孔洞,然后堆放、排列整齊。

3 結論

(1)按照梁體臺座共用化的設計思路,為簡化設計和施工過程,針對單折線配筋先張法張拉臺座的設計,提出了一種預應力筋張拉施工反力臺座的模具化和工具化設計方案,即“鋼支架+重力式臺座(配重)+水平支撐梁+重力式彎起器基礎”,該張拉反力系統傳力明確、構造簡單,其中鋼支架部分可重復利用、拆裝方便,特別是在長線張拉臺座預制施工中具有明顯優勢。為明確該研究成果的創新性,進一步加快單折線配筋先張法技術的推廣應用,針對該彎起器已成功申請了實用新型發明專利一項,并已獲得批準授權。

(2)針對單折線配筋先張法預制標準梁施工中的關鍵技術問題進行了專門研究,結合跨徑30m單折線配筋先張法預應力混凝土簡支梁體的預制施工,介紹了施工工藝流程、預應力筋的張拉程序、混凝土施工技術要點以及預應力筋的放張程序。

(3)以一片標準跨徑30m預應力簡支梁為例,將折線配筋先張法與后張法進行了經濟性比較分析,本文所設計的反力系統建造單折線配筋先張法梁體用于批量化施工時具有較好的經濟性,同時該反力系統還能生產不同跨度以及不同截面高度的T梁,因此還具有很強的適用性。

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