淺議清水混凝土預制箱梁后張法施工及質量控制要點

萬朝陽 中交一公局第五工程有限公司

1 引言

焦桐高速登封-汝州段，是河南省高速公路網規劃中的焦作-桐柏高速公路的一段，也是中部地區南北向主要通道，焦作經隨州至岳陽高速公路的組成部分，屬二廣高速（G55）和京港澳高速（G4）的加密通道。本文以該項目建設過程中的后張法預制箱梁施工為例，分析清水混凝土預制箱梁后張法施工特點及其質量控制要點。

登汝高速是焦作至桐柏高速公路的其中一段，由中交一公局采用BT（建設移交）+EPC（設計、采購、施工）總承包模式建設，全長55.720km，占地5830.3 畝，路基寬26m，設特大橋1206m/1 座，大橋5443.56m/23 座，中橋576.00m/8 座，涵洞74道，隧道1489m/5 座，互通式立交5 處，分離式立交10 座，天橋18座，通道38道，服務區1處。清水混凝土預制梁箱后張法施工是本項目關鍵工作之一，其中的鋼筋制作、模板制作、混凝土的拌和、澆筑以及梁箱的養護，包含后續的張拉、壓漿和封錨工作都是施工過程中的關鍵步驟。

2 預制場建設及模板、鋼筋加工

2.1 預制場建設

焦桐高速登封至汝州段在施工的過程當中五個參建公司（按樁號遞增順序分別是五公司、六公司、一公司、華祥公司、三公司）分別設有一個施工分部，五個施工分部的預制場選址符合《河南省高速公路施工標準化技術指南》（試行）對標準化建設的要求。預制箱梁施工要做到“細活精做”按照“工廠化、集約化、專業化”的原則進行標準化建設，滿足混凝土集中拌和，鋼筋集中加工，梁板集中預制。預制臺座厚度要控制在≥15cm，其表面鋪設厚度≥6mm的不銹鋼底板，鋼板接縫焊接處理，并用拋光機磨平，吊裝孔采用插槽式活動抽拉板。底摸反拱值預設根據梁的設計資料的要求, 在底模制作時應設置合理預拱度，臺座頂面按的二次拋物線設置滿足張拉的向下反拱度值根據不同的梁的長度規格設置預拱度。

2.2 模板及隔離劑

為保證該項目混凝土預制箱梁的施工質量，推行材料準入制度，所有的模板進場以前都要經過對鋼模板廠家的篩選，在篩選過程中要著重考察生產廠家的企業資質及其等級、生產設備的完善程度、生產能力、質量保證體系、技術人員及一線操作工人的技術水平。

箱梁在施工過程中，要保持混凝土表面平整美觀、顏色一致，方便施工人員對一個部位的施工預埋件進行有效的識別，在外模與內模施工的過程中，都要保證鋼模板一定的強度和剛度，避免出現變形、移位等情況。

箱梁模板內模采用組合式鋼模板，外模采用定型鋼模板，鋼板厚度≥10mm，模板具有足夠的強度、剛度、平整度，模板在出廠前和進入施工現場后應按要求在正式的安裝使用前，應進行模塊編號并試拼各至少一次。所有模板經驗算變形值≤相關規范的要求，為保證混凝土不受腐蝕，表面光潔，色澤一致，使用優質脫模劑。為了保證鋼模板接頭的平順、不漏漿，在模板和模板之間的縫隙填塞適當厚度的雙面膠，在模板和很凝土相接的面上貼寬膠帶。

施工前在模板和混凝土相接面涂刷薄而均勻的隔離劑，要做到既不集聚也不流淌，隔離劑不能對混凝土面造成污染；在混凝土達到一定強度后拆除模板。

3 箱梁鋼筋加工及安裝

箱梁的鋼筋骨架是后張法預制箱梁施工過程中的重要工序之一，通過底板下層鋼筋綁扎—底板上層鋼筋綁扎—骨架綁扎—腹板綁扎以及頂層鋼筋綁扎的順序，來保證所有的鋼筋綁扎都符合設計及施工技術規范：箱梁所用鋼筋的種類、規格、數量與其性能必須分別符合現行規范。進場的一切原材料應提供質量保證書、檢驗合格證，并按照規范要求進行力學性能試驗。

進場鋼筋應按照招標文件要求分類、分規格存放，存放區要高于地面30cm，并覆蓋防雨、防污染。

鋼筋表面清潔無污染、無銹蝕，平順無局部彎折。鋼筋下料時，準確計算加工的鋼筋長度。鋼筋的彎制和末端彎鉤應符合設計要求，設計無規定時，參照規范。

通長受力主筋的連接，按主筋直徑采用焊接或機械連接。接頭處的鋼筋軸線偏移≤0.1d，并≤2mm，接頭處不得有橫向裂紋，彎折≤4°。只有無法焊接或機械連接時，構造鋼筋的連接才能綁扎，綁扎長度≥35d，且≥500mm（綁扎鋼筋因為直徑≤22mm、無法焊接時、非受拉鋼筋）。從事鋼筋加工、焊接的操作人員要經過培訓、考試合格、持證上崗。電焊時要根據鋼筋的材質選用相應的焊條，不得隨意濫用。

鋼筋骨架綁扎前須放置標準墊塊，以保證混凝土的保護層厚度。鋼筋骨架底部放置墊塊要承擔整個骨架的重量，因此要求有足夠的強度和剛度，以免發生變形；鋼筋骨架在底模上綁扎就位，按施工圖紙要求將鋼筋排列、標記，采用定位模架，以保證成型鋼筋綁扎規則、美觀。鋼筋綁扎過程中對規格、數量、間距、尺寸、標高、綁扎方式、保護層厚度嚴格檢查，確保符合規范要求。

4 安裝波紋管

綁扎鋼筋時同步安裝預應力波紋管并用定位鋼筋固定，確保預應力孔道位置準確。 波紋管逐段安裝，安裝后仔細檢查管體位置是否符合設計要求；管內是否通順、有無破損、接頭密封情況等，使用前用塑料軟管試穿，確保管道暢通、線形圓順。負彎矩管道在梁端頭處管口與堵頭板卡緊，無錯動。

預應力孔道采用定位鋼筋定位、抽拔橡膠管成孔工藝。要嚴格按照設計提供的波紋管的坐標位置進行控制，調整好的波紋管要固定牢固，防止松動。管道位置的容許偏差梁長方向±30mm、梁高方向±10mm。波紋管的安裝是預制梁施工的關鍵工序，也是質檢人員必檢工序之一，要引起施工人員的足夠重視。

還要對綁扎之后進行抗震性檢驗，合理使用震動器，對模板可能遇到的損傷進行相關的預防，才能夠提高箱梁鋼筋加工的完整程度[2]。

5 清水混凝土澆筑、養護

清水混凝土是一種特殊混凝土的一些列施工流程，涉及到混凝土選材、配合比設計、拌合、運輸、澆筑、模板設計與施工等方面的綜合施工技術。清水混凝土是通過特定的工藝、工序施工的混凝土結構，在模板拆除后不再做任何抹灰和裝飾。混凝土表面呈現模板排列規則、表面光滑、顏色均勻，無蜂窩、砂線、夾渣、麻面、露筋、明顯的氣泡和修補痕跡，追求混凝土的表面質感和本色。

5.1 原材準備

5.1.1 混凝土

（1）在滿足設計要求的前提下，混凝土強度等級取低值，相鄰構件的混凝土強度等級差別小。

（2）既要控制清水混凝土的色差，又要影響混凝土拌和物的性能，清水混凝土所用混凝土原材料不僅要符合混凝土結構施工質量驗收規范的要求外，還得滿足以下要求：

水泥：宜選用42.5 及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，整個施工過程使用的水泥盡可能采用同一廠家、強度、批號。

粗集料（石子）：選用強度高，級配好的連續級配碎石，含泥量小于1%，大于5mm的純泥含量＜0.5%，針片狀顆粒含量≤15%，骨料不含雜質。要求產地、規格、顏色一致。

細集料（砂子）：選用中粗砂，細度模數在2.5以上，總含泥量＜2%，大于5mm 的含泥量＜1%，有害物質按重量計≤1.0%。要求產地、細度、顏色必須一致。

摻和料：采用磨細摻和料，比表面積＞4500㎝2/g，且不得含有雜質。

外加劑：外加劑要求與水泥品種相匹配，且有明顯的減水效果，能夠改善混凝土的工作性能。

水：應符合JGJ 63—2006《混凝土用水標準》的要求。

上述原料必須有充足的存量，至少應保證相鄰混凝土的原材料色差較小。

（3）配合比設計。配合比設計應滿足混凝土強度等級、工作性能、耐久性、外觀要求，通過多次反復試配優化配合比，以確定最佳配合比。混凝土配合比一旦確定，不得隨意改變。

①外露面要求：清水混凝土拆模后應整體光滑、色澤均勻，顏色基本一致，離箱梁5m遠肉眼看不出明顯色差；表面氣泡均勻且細小，氣泡直徑≤3mm、深度≤2mm、每m2氣泡面積＜3×10-4m2，表面不得有寬度＞0.2mm或長度＞50mm的裂縫。

②工作性能：在混凝土運輸、澆筑以及振搗過程中不得離析、且易于操作。

③耐久性：提高混凝土的耐滲透性、耐凍性、耐化學侵蝕性、體積不變、耐碳化性、預防堿—集料反應等方面的性能。

5.1.2 混凝土的拌和

（1）混凝土要保證的是嚴格執行同一配比，即保證原材料穩定（主要性能指標接近，同產地、同規格）、水灰比不變（嚴格控制誤差在允許范圍內）。（2）控制好混凝土拌和時間，清水混凝土每一盤的拌和時間應比普通混凝土的長30s～45s。（3）根據不同時段氣溫、風速、運輸時間長短、不同天氣砂石含水率變化等情況引起的坍落度損失,及時適當地微調原配合比，確保混凝土質量穩定。（4）清水混凝土推薦使用坍落度控制在120±20mm范圍內。

5.2 混凝土的澆筑

（1）在澆筑部分要按照順序來進行底板澆筑—腹板澆筑—頂板澆筑，在有充分的材料時底板和腹板可以同時進行。以期縮短不同步驟之間存在的時間間隔，提高混凝土澆筑的一體化程度。在澆筑的過程當中，要經過腹板流入梁箱底部，采用分層振搗作業辦法，配合小型振搗機具，對于不同層位、不同配筋率的混凝土澆筑進行有差別的、嚴格適量的震搗，避免出現漏漿、跑模等情況。澆筑混凝土時，必須有數量足夠、狀況良好的備用機械設備，保證澆筑的連續性，盡量縮短澆筑時間間隔，避免分層面產生冷縫，一般夏季控制在一個小時以內，冬季控制在一個半到兩個小時以內；同一獨立構件盡量使用同一個攪拌批次的混凝土澆筑。

（2）在底板和腹板的連接處要對漏漿情況進行嚴格的預防，避免震搗器震動過大，或振搗器離鋼筋、波紋管距離太近，導致波紋管破裂、移位，甚至出現波紋管穿孔等現象。一般來說，工人可在澆筑混凝土的過程中時刻注意觀察、預防漏漿，一旦在澆筑的過程當中發現漏漿，對露出的部分進行及時的清理。

（3）在澆筑的過程當中，還要對彎矩進行合理的調節，如果預埋件的尺寸已經超過了彎矩孔道的尺寸，就要進行坐標的重新規定，來保障預埋件的埋壓合理。

5.3 混凝土養護

拆模時間以同條件養生混凝土試塊抗壓強度為準，要保證拆模后混凝土不得出現缺棱、掉角等現象。清水混凝土在同條件養護混凝土試塊強度≥3MPa（冬季施工時≥4MPa）時方可拆除模板，以便使混凝土有充裕的養生時間。

混凝土終凝后及時使用塑料薄膜、土工布、養生棉、草簾等材料覆蓋并灑水養護，在養護期間始終保持混凝土表面濕潤，拆除模板后，及時灑水養生。養生時長視環境氣溫、空氣濕度而定，一般不少于7d，夏季氣溫高時，夜間增加灑水養生次數；冬季時采用冬季養護措施，在此不再贅述。

混凝土的早期養護由專人負責，使混凝土始終處于濕潤狀態，養護時間應長于滿足混凝土硬化和強度增長所必需的時間，使混凝土抗壓強度不低于設計要求，應采取混凝土試塊標樣和同條件養護，只有當同條件養護試塊的抗壓強度≥設計抗壓強度的80%時才可張拉、壓漿。

5.4 張拉與壓漿封錨階段

按照《河南省高速公路施工標準化技術指南》（試行）和《河南省交通運輸廳關于推廣應用橋梁預應力智能張拉壓漿系統等質量控制技術的通知》豫交文[2013]186 號對預制箱梁標準化施工的要求，采用入圍廠家生產的智能張拉、智能壓漿設備施工。

第一，在拉張的過程當中，所有的施工人員必須持證上崗，對所有的技術人員進行安全交底及技術交底，保證工作人員可以按規定使用千斤頂和油壓表等儀器設備，符合設備操作規程的要求。

第二，過程當中兩端要同時起步，不可一端早、一端晚，影響啦張的平衡程度。要控制伸縮量，在24h之內來完成張拉錨固工作之后，盡早進行壓漿封錨。

第三，在壓漿的過程當中，要從一端到另一端連續進行，不可兩端同時進行或者間斷進行。以保證冒漿平穩，在開始出漿10min之內持續壓注，可以顯著提高壓漿的密實度。

第四，封錨混凝土強度等級不得低于箱梁結構混凝土強度等級的80%，且不低于30MPa，本項目箱梁結構混凝土抗壓強度50MPa，封錨混凝土一般采用結構混凝土。

本文篇幅有限，清水混凝土后張法預制箱梁的施工控制要點很多，筆者對其認識有限，難免有錯漏之處，有過類似施工經驗的同行不在少數，還望看到本文的同行不吝賜教，通過交流大家共同提高清水混凝土質量管理水平。

6 結論

綜上所述，清水混凝土預制箱梁工藝比較復雜，但是只要控制得當，熟悉各個工序的細節，就可以取得良好的施工效果。從本文分析可知，研究后張法箱梁預制施工，有利于我們從技術發展的角度提高精細化施工水平，因而我們要加強技術研究，分析技術應用當中存在的難點，促進路橋施工技術的發展。