預制箱梁內模上浮防治措施的探討

黃宇 吳陳金

摘 要：預制箱梁施工時，其內模常常因澆筑混凝土后出現上浮，從而導致箱梁頂板和腹板厚度不足，鋼筋保護層厚度不足，或箱梁高度超出設計、規范要求，從而造成梁片報廢、不符合設計規范要求等質量事故。本文以國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋預制箱梁為例，分析預制箱梁內模上浮的原因，從而提出相應的預防及處理措施。以期在今后的施工過程中減少此類事故的發生。

關鍵詞：預制箱梁;內模;上浮;防治措施

1 工程概況

國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋為25 m預制箱梁，共8片，箱梁預制采用梁場工廠化生產。箱梁底模采用C25鋼筋混凝土臺座，臺座頂面采用5 mm厚鋼板，邊緣與槽鋼焊接，焊縫用砂輪磨平。側模為5 cm厚大塊定型鋼模。鋼模采用工廠加工，現場試拼后拼裝。每片內模長度為1.5 m，面板采用4 mm鋼板，連接孔規格為φ22*26 mm長孔，各塊模板之間用螺栓聯結。

本項目采用的預制箱梁施工工藝流程如下：制梁臺座澆筑→安裝鋼筋骨架→穿波紋管→立外模→安裝內模→澆筑底板混凝土→澆筑腹板混凝土→頂板鋼筋修整→澆筑頂板混凝土→養護→拆模→預應力筋穿束→預應力張拉→孔道壓漿→養護→封端→養護→移梁存放。

2 預制箱梁內模上浮的原因分析

當前，在預制箱梁施工過程中，箱梁內模設置在箱梁底板的鋼筋骨架之上，而內模在上部沒有固定，因此，在混凝土澆筑過程中，箱梁內模會因受底板混凝土的浮力及腹板混凝土的擠壓而產生一定程度的上浮。從而導致預制箱梁的頂板、腹板混凝土厚度尺寸不滿足設計要求，箱梁頂板、腹板鋼筋保護層厚度不足，負彎矩端波紋管移位、扭曲等一系列質量問題。在箱梁施工過程中出現內模上浮的情況后，很難有切實可行的措施消除內模上浮造成的影響。因此，在模板安裝及混凝土澆筑過程必須采取有效的措施予以防治。

3 預制箱梁內模上浮的防治措施

3.1 采用橫梁壓頂

目前，預制箱梁施工中防治內模上浮的措施多種多樣，各個項目根據自身特點及現場施工環境不同采取的方法也不盡相同。但其主要技術原理多為在內模頂面通過壓桿緊壓內模阻止其上浮。即在內模就位后，在頂板鋼筋上每隔一段距離用工字鋼做成的橫梁與側模連接，以橫梁作為壓頂，用可調螺桿通過楔形塊下壓內模[1]。澆筑混凝土過程中依靠工字鋼橫梁與外模形成的反作用力，作用于內模頂面，阻止內模上浮。但實際施工過程中，混凝土上浮力大，當工字鋼強度不夠大抑或連接支撐不牢固時，工字鋼橫梁容易彎曲，從而導致內模上浮。

雖然采用橫梁下壓是目前箱梁施工中防止內模上浮最常用的方法，但這種方法運用在施工過程中時仍然存在較多不可控的因素，因而并不能徹底解決箱梁內模上浮的問題。

3.2 嚴格控制混凝土質量

從混凝土原材、配合比、砼運輸及攪拌工藝入手。原材控制方面，需加強進場材料檢測工作，確保骨料級配均勻，集料含泥量控制不得大于1%，外加劑性能穩定;進行配合比設計及驗證工作，同時根據不同的季節調整外加劑的參量，做好班前集料含水率檢測工作，如當天材料有變動，變動時需檢測含水率，確保施工配合比調整到位，混凝土水灰比符合要求;混凝土拌合完成后，檢查塌落度;采用攪拌運輸罐車將混凝土運至施工現場，混凝土從拌合到運至澆筑現場的時間控制在1 h內。運輸途中以2～4轉/分的慢速進行攪動，卸料澆筑前以常速攪拌;運至現場需再次檢查塌落度，確定塌落度損失情況，澆筑時塌落度必須控制在140 mm～

160 mm。混凝土運送至現場后若出現離析、泌水或塌落度損失等現象，須進行二次攪拌，嚴禁隨意加水，必要時，可按配合比同時加入水、膠凝材料和外加劑以保持原水膠比不變，二次攪拌不符合質量要求時，則不得使用。

3.3 減小模板內氣壓

預制箱梁混凝土澆筑順序為：先澆底板，再澆腹板，腹板澆筑時，采用斜向推進的方式，最后進行頂板的澆筑。箱梁混凝土澆筑過程中內模上浮的一個重要原因是混凝土內氣體的壓力作用。因此，排氣以減小模板內氣壓是控制預制箱梁內模上浮的另一個重要措施。

3.3.1 采用合理振搗方式與振搗時間

高頻振動器因其振頻率高、激振力大、振幅小、輻射范圍大等優點，在箱梁澆筑時，被廣泛采用。高頻振動器一般安裝間距為1.5～2 m/個，以一片25 m小箱梁為例，則一片箱梁需安裝高頻振動器24臺左右。當高頻振動器開啟時，激振力大、振搗面積廣，在同一時間產生的激振作用使混凝土內部氣泡在短時間內同時溢出，排出的氣泡大量聚集且無法逸出，形成向上的壓力，此壓力容易將內模頂起。因此，施工過程中嚴格控制振搗方式和高頻振搗器的使用時間尤為關鍵。振搗時須遵循以插入式振搗為主，附著式高頻振搗器為輔的原則。減少附著式高頻振搗器的使用次數，高頻振搗器每次開啟時間不得過長[2]。附著式高頻振搗器安裝時必須確保與箱梁外模板聯結牢固。此法通過降低混凝土內氣泡溢出的速率，減小了氣泡上升帶動內模上浮的沖擊力。

國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋在預制箱梁施工中采用4個D50插入式振動器，兩個用于底板和腹板下部混凝土的振搗;兩個用于腹板上部和頂板混凝土的振搗。箱梁混凝土澆筑采用分層澆筑法，分層厚度為30 cm。混凝土的澆筑在縱向由跨中向兩端分段分層進行澆筑。封底后開始澆注腹板及頂板混凝土。底板混凝土全部采用插入式振搗棒振搗，澆筑腹板混凝土時開啟附著式高頻振搗器。振搗時遵循插入式振搗為主，高頻附著式振搗為輔的原則。振搗時采用“快插慢拔”，即插入速度要快，使上下部混凝土幾乎同時受到振搗，拔出時則要慢。在整個箱梁澆筑過程高頻振搗器共使用了2次，分別在混凝土澆筑至腹板2/3處、頂腹板銜接處。當觀察到混凝土不再下沉，無氣泡冒出，且表面呈現出平坦、泛漿狀態時說明已振搗密實。

3.3.2 內模采用開口式

視梁底橫向寬度大小，將內模的底板設計成中間沿縱向隔斷10 cm寬度，每間隔1.0 m 設一道50×5等邊角鋼支撐的形式，以利阻止內模上浮。底板混凝土澆筑時，由一端向另一端循序推進。當混凝土通過振搗器的振搗，混凝土中的氣泡經底板間隙排出，待底板混凝土滿溢后，及時封堵間隙。這樣可將混凝土內部溢出的氣泡通過排氣口排出，減小致使內模上浮的浮力作用。

3.4 螺紋鋼下拉與橫梁上壓相結合

通過螺紋鋼下拉與橫梁上壓相結合的方式，防止內模上浮。螺紋鋼下拉內模作為阻止內模上浮的主要作用力，橫梁上壓為次要作用力，橫梁主要作用是作為定位裝置承擔內模的定位作用，防止內模頂部發生移位。

澆筑制梁臺座時在臺座內預埋精軋螺紋的螺母。螺母外圍焊接三根10 mm圓鋼，將圓鋼彎成彎鉤狀預埋在臺座內。澆筑混凝土時，為防止混凝土堵塞螺母，預先將螺紋鋼插入螺母內，并在螺紋鋼外穿套10 mmPVC管。

精軋螺母預埋位置設置在箱梁底部預留的泄水孔道處，澆筑制梁臺座前在相應位置做出標記。安裝內模時，通過螺紋鋼將內模與制梁臺座連接[3]。

“下拉上壓”相結合的方法，“下拉”降低了內模重心，將引起內模上浮的作用力轉移到臺座上。“上壓”通過外部作用阻止內模上浮，同時可作為內模定位裝置，防止內模頂部偏位。

4 結束語

國道319長汀河田至城關段公路改建工程一期A2標梅林分離式立交中橋在預制首件箱梁過程中，發現箱梁內模出現一定程度的上浮。在首件工程總結中，組織項目技術人員、作業工人進行探討，通過控制混凝土質量、排出模板內氣體、“下拉上壓”結合等方法，使預制箱梁內模上浮問題得到有效控制。在后續的大面積生產中未再出現內模上浮的情況，工程質量得到有效保障。

參考文獻：

[1]蘇國森.淺談阻止箱梁內模上浮施工技術[J].科學之友，2012（7）：54.

[2]王小蘭.附著式振動器在箱梁腹板混凝土施工中的應用[J].山西建筑，2013，39（5）：67-68.

[3]葛尊偉，黃衛青，彭遠揚，等.預制小箱梁內模上浮的防治工藝研究[J].交通科技，2017（2）：84-85.