大跨度預應力混凝土支架現澆連續箱梁施工

閆 威

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

0 前 言

在社會經濟良好發展的背景下，各界對橋梁建設質量提出了更高的要求，同時橋梁的建設規模也在逐步擴大，傳統的預制箱梁難以適應于大跨度的建設環境，普遍采用的是大跨度現澆預應力箱梁，其對于增加橋梁的跨度、保證全橋穩定性、提高車輛通行能力而言均有重要的作用。此外，大跨度現澆預應力箱梁施工便捷，配套設備簡單，有利于箱梁施工進程的高效推進。

1 工程概況

某高架道路，主線高架為變高度混凝土連續箱梁，大橋長729 m，6車道，其中：跨汾河主橋為37.5 m+3×65 m+37.5 m=270 m/5孔變截面預應力連續箱梁，橋面寬40.5 m；跨引河引橋為2×27.5 m+2×29 m+5×27 m=248 m/9孔變截面預應力連續箱梁，橋面寬度40.5～53 m；跨濱河西路引橋為3×29 m+34 m+56 m+34 m=211 m/6孔等截面預應力連續箱梁，橋面寬為24.5 m，一聯建設3跨或4跨。主線箱梁標準段箱梁跨徑布置為37.5 m+3×65 m+37.5 m=270 m，主梁采用直腹板單箱四室箱型斷面，頂板寬20.24 m，底板寬14.74 m，懸臂長度外側3 m，內側2.5 m，中支點梁高5 m，邊支點梁高2 m，跨中梁高1.8 m，縱橫均按預應力A類構件設計。

主梁采用C50混凝土，頂板厚度220 mm,底板厚度220 mm,跨中截面腹板厚度450 mm,邊橫梁厚度1.6 m，橫梁厚度2.5 m。

2 大跨度預應力混凝土支架施工

2.1 測量放線

1)儀器采用的是全站儀或JPS，由專員操作，復測坐標點，測設橋梁中心線，測放支架搭設邊線。對支架做合理的分區處理，并拴樁，形成標記。需要將水準點復測工作落實到位，實測結果無異常后測出原地面標高，根據掌握的測量數據確定支架搭設高度。

2)全面檢查各項施工材料，要求其證件齊全，有必要針對材料做復檢，在多重措施并行的模式下，全面保證材料的質量。

3)加強對機械設備的檢查，以試運行的方式判斷其工作狀態，若有異常則予以調整，保證設備的正常運行。

2.2 支架基礎的施工

按流程有序施工，首先檢驗地面道路路基，待該部分滿足質量要求后，再鋪設礫石砂和水泥混凝土(各部分的厚度均按15 cm的要求予以控制)，形成平整、穩定可靠的支架基礎。根據要求組織箱梁施工作業后，對水泥混凝土做詳細的檢查，若無明顯的破壞和變形,按預先經過評審的施工方案搭設支架。

2.3 支架的搭設

箱梁頂板底標高為+17.98～21.51 m，地面標高為+3.30～4.70 m，排架搭設高度12～17 m，絕大部分采用的是碗扣式支架，局部予以調整，選用的是鋼管扣件支架。以箱梁荷載及施工荷載為主要參考，據此合理控制碗扣支架的立桿布設間距。支架在不同設置區域的縱橫向間距不盡相同，例如在箱梁漸變段腹板處時縱橫間距均為600 mm,在墩柱梁段處時縱向300 mm×橫向600 mm。

支架高度最大約為14 m，考慮到支架的穩定性要求，在底部、中間、頂部三個區域分別設一道水平剪刀撐。鋼管扣件支架結構有突出的靈活性特征，可根據實際需求對立桿、橫桿的布設間距做合理的調整，但受制于扣件，具備的承載性能有限，建設耗費的時間較多。相比之下，碗扣支架的立桿、橫桿間距保持固定，從靈活性的角度來看鋼管扣件，但不存在扣件所帶來的制約問題，因此，承載性能大幅提高，且搭設便捷，能夠以較高的效率完成搭設工作，是大跨度連續箱梁施工中的優質支架形式。

碗扣支架的優勢主要體現在如下方面：接頭構造合理，結構組成穩定可靠；便于拆裝，提升了施工的便捷性；抗剪、抗彎性能均較為突出；施工工作量得到有效的精簡，螺栓作業對人員的需求量較少，能夠高效完成支架的搭建工作，有助于實現提質增效的目標。

2.4 支架預壓及預拱度的設置

支架預壓荷載應為支架承受的全部荷載的1.1～1.2倍，加載物選用的是砂袋或預制混凝土塊。有關支架預壓沉降控制等要求按現行《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T 3650—2020)以及《鋼管滿堂支架預壓技術規程》(JGJ/T 194—2009)執行。以梁底標高為主要的參照基準，加強對連續梁線形的有效控制。預壓時間至少達到24 h，為及時掌握支架在預壓期間的實際情況，在腹板、箱梁翼板處設7個觀測點，同時，還在支架基礎對應區域設測點，聯合觀測。

預拱度取梁體撓度、地基彈性變形、支架彈性變形三者之和。預拱度最大值規劃在梁的跨中部位，呈拋物線分布形式。通過對支架頂部調節桿的有效調整，來保證底模精準就位。

3 大體積混凝土施工

嚴格控制各類原材料的用量，例如水泥用量≥200 kg/m3，膠凝材料用量以400～500 kg/m3為宜，粉煤灰摻量10%～18%。加強對混凝土性能的檢測，要求坍落度不小于180 mm,水膠比為0.35～0.40，水灰比為0.38～0.50。以規范的檢測方法判斷各項指標與設計要求的關系，識別出質量不達標的材料，禁止不達標材料投入至工程施工中。

3.1 混凝土澆筑與振搗

混凝土澆筑工作量較大，組建2個班組，加強溝通，同步推進混凝土澆筑作業進程，期間盡可能保證支架受力的均衡性。從邊跨開始澆筑，逐步向中間區域推進。底板混凝土一次施工成型，橫梁部分則以分層的方法有序澆筑，注重前后澆筑兩部分的搭接，需在5 h內完成，保證相鄰兩部分的穩定結合。對于底板混凝土的澆筑，遵循連續作業的原則，不可產生冷縫。混凝土澆筑期間采取振搗措施，以提高混凝土的密實性，設備采用振搗器，由專員操作，不可碰觸波紋管以及模板等既有構件，并保證振搗時間的合理性，避免過振、漏振。

3.2 施工縫的處理

箱梁混凝土澆筑分兩次完成，由此產生施工縫，宜將其設置在頂板倒角部位。按如下方法處理各節段的施工縫：先全面清理殘留在接縫表面的雜物，例如油污、薄膜、松散砂石等，若鋼筋存在銹蝕現象，則清理銹斑；對舊混凝土做適當的鑿毛處理，再清理干凈(需要保持濕潤的狀態)，以便該部分能夠與新澆混凝土穩定結合；注重施工縫周邊混凝土的振搗處理，踐行精細化作業的理念，保證振搗效果。

3.3 混凝土養護

混凝土初凝后，進入養護環節，以蓄水養護的方法為宜，由于某些條件的限制而無法采取該方法時，可在表面覆蓋土工布，以此進行養護。冬季環境溫度較低，為避免低溫對混凝土成型造成不良影響，混凝土拌制時需用熱水攪拌，同時取合適尺寸的彩條布，將其覆蓋在頂托上，并輔以蒸汽養護的方法。養護期間加強對混凝土成型狀態的觀察，以現場實際情況為準，靈活調整養護方法。

4 現澆箱梁預應力施工

主線標準段采用雙向預應力體系，材料選用的是φs15.20高強度低松弛預應力鋼絞線，其中橫向預應力包含橋面板橫向預應力和墩橫梁預應力，縱向預應力束則有頂底板的鋼束和腹板鋼束。要求各預應力鋼絞線的質量均滿足要求，斷絲或是其他異常狀況均要得到有效的控制。

4.1 波紋管及預應力筋的安裝

1)根據設計要求，嚴格控制鋼絞線的下料長度。下料不得使用電焊或氧弧切割，應采用圓盤鋸冷割，且應使鋼絞線的切割面為一平面，以便在張拉時檢查斷絲。為保證切割效果，準確確定切割口的具體位置，在其兩側各5 cm用鉛絲綁絲，在此基礎上，方可組織切割作業。鋼束端頭宜設置成圓錐狀，在此前提下，用電焊焊牢。

2)穿束時，用膠帶紙纏繞波紋管連接部位的縫隙，以免由于施工的進行而出現水泥漿滲入的情況。管道各接頭長度以5 d為宜，用膠帶紙纏好接頭，保證該部分的嚴密性。妥善協調管道與非預應力鋼筋的位置，若兩者存在空間沖突，則在條件允許時優先移動鋼筋，確保鋼管的位置具有準確性。

3)待波紋管安裝到位后，檢測螺旋筋和錨墊板兩部分，對其做靈活的調整，確認無誤后，采取點焊處理措施。對于張拉端錨墊板的預埋，需以設計要求為準，提前制作合適尺寸的端頭模板，將準備好的錨墊板固定在該處(為保證穩定性，可采取螺栓固定的方法)。

4)前述提及的幾項工作均完成后，進入鋼絞線穿束環節，此階段要謹慎作業，不可捅破波紋管。穿束后，用“井”字定位鋼筋固定波紋管，使其能夠穩定在搭建好的鋼筋骨架上，并且無論是平面位置還是高度，均要滿足工程要求。經過穿束后，進一步處理鋼絞線外露的部分，以纏繞塑料膜的方法加以防護，避免其受到污染。

4.2 預應力張拉

以張拉力為主要的控制對象，用伸長量校核，即遵循的是“雙控原則”。張拉時間以箱梁混凝土的強度為準，待實測值完全達到設計要求后，方可安排張拉，于兩端操作，分多個批次有序完成。每束鋼絞線的張拉均分階段完成，即：0→10%σk→103%σk→錨固(持荷5 min)→回油錨固。張拉全程加強對鋼絞線束的檢查，判斷有無異常。張拉流程見圖1。

圖1 預應力張拉流程圖

初張拉時，對千斤頂主缸充油，目的在于調整鋼絞線束的狀態，使其略微拉緊，并在此期間對千斤頂位置、錨圈兩部分做合理的調整，直至孔道、千斤頂、錨具各自的軸線相吻合為止。盡可能做到均勻張拉，避免某股鋼絞線受力異常的現象，待張拉力達到初應力后，分別在兩端設置伸長量標記，同時全方位觀察鋼絞線束，判斷是否有滑絲問題。以分級的方法有序張拉，待實測張拉力達到設計值時，仍需供油，以保證張拉力的穩定性(持荷5 min)，此時測量伸長量，將實測結果與理論計算值做對比分析，判斷兩者的誤差是否在±6%以內，若超出該范圍，需隨即對伸長量做合理的調整，并再次安排張拉。張拉期間若有斷絲、滑絲或其他異常狀況，隨即暫停作業，深入現場分析原因，妥善處理。例如，滑絲、斷絲數量超出許可范圍內，則抽換鋼束。張拉完成且經過24 h后，在確認無質量問題的前提下，可切斷鋼絞線。對于外露的多余鋼絞線，用砂輪切割機予以處理，有效保證切割精度。切口安排在夾片外側約3～5 cm的位置，并加強防護，以免造成損傷(尤其是兩端錨具和切割周邊的鋼絲)。

4.3 孔道壓漿

預應力張拉后，若條件允許，盡快安排管道壓漿，合理協調現場作業條件，在28 h內將壓漿作業落實到位。壓漿前一天做好各項準備工作，例如封堵兩端錨圈、鋼絞線與錨塞的縫隙；詳細檢查球閥，判斷其是否有受損的情況。水泥漿拌制階段，按照“水→外加劑→水泥”的順序依次摻料，攪拌時間不少于1 min，以便得到均勻性較好的漿液。在進口處設濾網，作用在于攔截雜物，以免因雜物的混入而導致管道堵塞。

按自下而上的順序安排壓漿，一次作業需具有連續性，盡可能避免中斷。出口有冒漿現象并且該部分的稠度與壓入料一致時，可結束壓漿，而后對各出漿口、孔眼做有效的封閉處理。遵循水泥漿隨拌隨用的原則，拌和至開始壓漿的時間不超過40 min，否則不予以使用。經過壓漿后，管道應保持飽滿的狀態，若對局部的壓漿質量存在疑問，可逐孔檢查，判斷各段的漿液填充情況，若有異常則采取針對性的處理措施。管道壓漿后，安排封錨混凝土灌注，在此項施工前，需沖洗錨槽，而后以灌注混凝土的方式有效封閉(材料需要與梁體同強度等級)。

5 施工控制措施

1)支架搭設前，先檢測地基承載力，待其滿足要求后方可搭設。以分層的方式回填土，要求壓實度不小于95%，以免支架沉陷。支架頂托外露長度不大于30 cm，否則需增設橫向連接，提升穩定性。上碗扣必須打緊，立桿的長度根據支架高度做合理的調整。

2)施工采用的模板必須滿足剛度要求，無變形、受損現象。根據設計要求，將模板安裝至指定位置，接縫部位保持嚴密，模板到位后采取固定措施。腹板模板施工時，設置剛度適宜的絲杠，以此來保證模板的穩定性，避免其出現變形現象。

3)混凝土澆筑時，加強對各項參數的控制。以底板、腹板兩處的混凝土澆筑作業為例，坍落度以10～15 cm為宜，入模溫度需合理。底板混凝土澆筑后，經過1 h即可組織腹板混凝土的澆筑作業。以振搗的方法提高混凝土的密實度，但不可碰觸波紋管。

4)鋼絞線必須完整，穿束由專業的穿束機完成，遵循勻速的原則，穿束全程不可隨意加速。

5)鋼絞線張拉前，標定穿心式千斤頂和液壓表，保證儀器的精度。張拉采取的是以應力控制為主、伸長量校核的方法。張拉后，做詳細的檢查，例如是否有滑絲、斷絲、夾片破裂的情況，若有則予以處理，例如滑絲則需補張拉。

6)孔道灌漿環節，保證各類原材料的質量，嚴格控制水灰比，以便灌注后的漿液能夠有效填充鋼絞線孔道。做到隨拌隨用，盡可能縮短拌制后、澆筑前的間隔時間。

6 結 語

在現代橋梁建設領域，大跨度預應力混凝土現澆連續箱梁取得廣泛的應用，其施工具有復雜化、難度大的特點，但在前期合理規劃、中期規范作業、后期全面管護的系統化工作模式下，能夠有效保證箱梁的施工質量。作為施工單位，仍需持續加強技術探索，推陳出新，為大跨度預應力混凝土現澆連續箱梁提供更為可靠的技術支撐。

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