裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工技術(shù)

劉海彎

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000）

0 引言

對(duì)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工技術(shù)而言，其集合了裝配式施工技術(shù)及簡(jiǎn)支橋梁施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以像簡(jiǎn)支橋梁一樣施工簡(jiǎn)便，而且通過(guò)集中預(yù)制也能有效加快橋梁施工效率、優(yōu)化整體施工質(zhì)量及安全性。因此，加強(qiáng)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工技術(shù)研究對(duì)促進(jìn)橋梁工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展有重要意義。

1 工程概況概述

某特大橋項(xiàng)目長(zhǎng)度為1.5km，橋梁基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩+肋板臺(tái)，上部結(jié)構(gòu)為30m～50m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其中以30m箱梁為主，總計(jì)有400榀。

2 材料選擇

在該項(xiàng)目中，為確保橋梁強(qiáng)度及耐久性，對(duì)預(yù)制主梁、現(xiàn)澆接頭、濕接縫及封端等分項(xiàng)工程均選用的是C50混凝土。混合料中水泥選用的是高品質(zhì)P.O42.5硅酸鹽水泥；砂為水洗砂；粗骨料為粒徑≤20mm的連續(xù)級(jí)配碎石；鋼筋選用的是HPB300、HRB400兩種鋼筋，即鋼筋直徑<12mm的為HPB300（A3）鋼，鋼筋直徑≥12mm的為HRB400熱軋帶肋鋼。

3 30m箱梁預(yù)制施工

3.1 鋼筋加工及安裝

鋼筋加工及安裝的具體情況如下：1）鋼筋加工。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，在加工場(chǎng)統(tǒng)一加工鋼筋成型，按要求分區(qū)堆放，并懸掛銘牌標(biāo)明其型號(hào)及規(guī)格。2）鋼筋安裝。按圖1所示工序安裝鋼筋，且對(duì)不同直徑的鋼筋采取不同的連接方式，例如直徑≥25mm的鋼筋選擇直螺紋套筒方式進(jìn)行連接；直徑12mm

圖1 鋼筋安裝工序示意圖

3.2 波紋管安裝

首先，結(jié)合圖紙及規(guī)范要求，焊接波紋管的定位鋼筋，直線段按1m間距布置，曲線段按0.5m間距布置。其次，安裝箱梁的波紋管，該波紋管單節(jié)長(zhǎng)度為10m，并借助接頭管按“自兩側(cè)向中間”的順序安裝好波紋管。最后，在波紋管中安裝塑料襯管，以防漏漿堵塞波紋管。

3.3 模板安裝

做完鋼筋加工及波紋管安裝施工后，開(kāi)始安裝模板，具體如下：1）該項(xiàng)目中用的模板均為定型鋼模板，且模板連接均采用螺栓連接，為保證模板連接的平整性，使用電動(dòng)鋼絲球?qū)λ械暮缚p進(jìn)行打磨處理，再涂抹脫模劑，以便后期拆模。2）內(nèi)模及端模的板材為5mm鋼板，其中，內(nèi)模設(shè)計(jì)成了抽拉式可折疊的模板，采取定位錨墊板固定；端模使用雙面膠黏貼，并用泡沫膠做了封堵，以便預(yù)防漏漿。3）頂板使用梳齒板+定位鋼筋固定，同時(shí)，為保證翼緣板鋼筋的線性足夠順直，在另一側(cè)也安裝了限位擋板。頂板的梳齒板使用寬度8cm膠條做了密封處理，以防漏漿。4）為防止內(nèi)模在砼澆筑施工使發(fā)生上浮，在側(cè)模上每間隔2m的距離安設(shè)了一道22a工字鋼制成的壓桿，并在中間焊接了兩根φ30mm鋼筋，以便卡牢內(nèi)模頂面，最后使用法蘭螺絲將兩端固定到側(cè)模上。

3.4 砼澆筑

砼澆筑的相關(guān)情況具體如下：1）砼的拌制。按照試驗(yàn)確定的配合比，采用JS750拌合樓進(jìn)行統(tǒng)一、集中拌制。為了提高混合料的黏結(jié)強(qiáng)度，拌和采取二次投料法，并嚴(yán)控拌和時(shí)間及投料量，具體如圖2所示。2）砼澆筑。正式澆筑澆筑前，先對(duì)伸縮縫、支座等附屬設(shè)施的預(yù)埋件進(jìn)行仔細(xì)檢查，確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后再開(kāi)始澆筑。砼澆筑按照“先底板、再腹板、再頂板”的順序從箱梁的一端向另一端進(jìn)行斜向分層澆筑及振搗，每層厚度以小于或等于30cm為宜。3）底板砼振搗。底板振搗施工中，應(yīng)使用30mm插入式振搗器快插慢拔，振搗器移動(dòng)距離應(yīng)≤1.5倍振搗器作用半徑（大約30cm），且振搗器需插入下層混凝土中50mm～100mm深，以確保振搗質(zhì)量，防止漏振、過(guò)振等。同時(shí)，要注意控制振搗棒不碰到模板、鋼筋、錨墊板及波紋管等位置。另外，控制每個(gè)振搗點(diǎn)的振搗時(shí)間在20s～30s，直至振搗到混凝土沒(méi)有下沉、氣泡等現(xiàn)象，表面泛漿后停止該點(diǎn)振搗，移至下一振搗點(diǎn)繼續(xù)振搗施工，直至完成所有位置的振搗。4）腹板及頂板砼振搗。在腹板及頂板兩側(cè)外模上按6m間距均勻布置了附著式振搗器，具體布置如圖3所示。具體振搗振搗施工如下。從一點(diǎn)開(kāi)始澆筑時(shí)要開(kāi)啟①、②處附著式振搗器，當(dāng)混凝土澆筑到②處時(shí)要關(guān)閉①處附著式振搗器，同時(shí)要開(kāi)啟③處附著式振搗器。然后混凝土從⑤到入時(shí)要開(kāi)啟⑤處附著式振搗器，最后在混凝土距④處兩側(cè) 2.5m時(shí)關(guān)閉③處附著式振搗器。混凝土澆筑到④點(diǎn)時(shí)關(guān)閉⑤處附著式振搗器。最后關(guān)閉④處附著式振搗器。

圖2 二次投料法示意圖

圖3 附著式振搗器布置示意圖

3.5 混凝土養(yǎng)生

待砼澆筑完成后，及時(shí)覆蓋成片麻布并灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并且要注意灑水要均勻，將砼外露部分均噴灑到位，且要至少灑水養(yǎng)護(hù)7天，不可揭開(kāi)麻布太早，以防損害砼成型質(zhì)量。

4 預(yù)應(yīng)力張拉

4.1 理論伸長(zhǎng)值計(jì)算公式

理論伸長(zhǎng)值精確計(jì)算公式如下。

理論伸長(zhǎng)值簡(jiǎn)化計(jì)算公式如下。

式中：—預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉端的張拉力，N；—自張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，m；—自張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部位切線的夾角之和，rad；—每米孔道局部偏差影響摩擦的系數(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得；—預(yù)應(yīng)力筋和孔道壁的摩擦系數(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得；E—預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量，MPa；A—預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積，mm。

預(yù)應(yīng)力張拉伸長(zhǎng)量按上文所示公式進(jìn)行計(jì)算。表1為30m的箱梁張拉伸長(zhǎng)量計(jì)算結(jié)果。

表1 30m箱梁張拉伸長(zhǎng)量計(jì)算結(jié)果

4.2 鋼絞線穿束

按照張拉操作時(shí)鋼絞線長(zhǎng)度不應(yīng)小于千斤頂長(zhǎng)度+2倍錨具厚度+限位板厚度+預(yù)留長(zhǎng)度（25cm～30cm）來(lái)進(jìn)行鋼絞線下料，然后整束穿入波紋管中，并對(duì)每一根進(jìn)行編號(hào)。為防止穿束時(shí)鋼絞線刺穿或損壞波紋管，需用專業(yè)塑料套包裹好鋼絞線端頭。

4.3 預(yù)應(yīng)力智能張拉

鋼絞線穿束工作結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好千斤頂、液壓表、張拉設(shè)備及相關(guān)附件等，準(zhǔn)備開(kāi)始張拉施工：1）標(biāo)定好千斤頂及液壓表，檢查限位板、工具錨、夾片及張拉設(shè)備等，確保其性能均滿足張拉要求。同時(shí)，張拉現(xiàn)場(chǎng)布置警戒線及警示牌，禁止非工作人員進(jìn)入，保障張拉安全。2）30m箱梁梁片強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且混凝土齡期超過(guò)7d后，開(kāi)始張拉操作。根據(jù)“N1→N3→N2→N4”的順序進(jìn)行兩端對(duì)稱張拉（圖4）。鋼絞線張拉程序?yàn)?→初應(yīng)力（0.15δk）→0.3δk→1.0δk（持荷5min錨固）；預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉采取“以張拉力控制為主，以伸長(zhǎng)量進(jìn)行校核”的方式進(jìn)行雙控，并實(shí)時(shí)觀測(cè)梁體起拱情況。張拉完畢，用快硬砂漿或快硬水泥對(duì)端頭預(yù)應(yīng)力筋與錨具間縫隙進(jìn)行封堵，以免冒漿損失灌漿壓力。3）張拉期間，須時(shí)刻觀測(cè)張拉設(shè)備及千斤頂?shù)裙ぷ髑闆r，若發(fā)生異常，必須立即單擊“暫停張拉”、按下張拉儀“急停指示”按鈕，停止張拉，排除異常情況后，方可繼續(xù)張拉。

圖4 張拉順序示意圖（單位：cm）

4.4 智能壓漿

箱梁張拉合格后，準(zhǔn)備進(jìn)行壓漿施工。壓漿前，需用壓縮空氣清洗孔道中雜質(zhì)，完成清理后，再實(shí)施壓漿。該30m箱梁采取智能壓漿系統(tǒng)進(jìn)行孔道壓漿，該智能壓漿系統(tǒng)能夠通過(guò)電腦操作完成加水、漿液攪拌、抽真空、循環(huán)壓漿的自動(dòng)操作系統(tǒng)（圖5）。現(xiàn)場(chǎng)利用智能壓漿系統(tǒng)進(jìn)行制漿、壓漿，壓漿漿液為水泥凈漿（水泥為P.O42.5硅酸鹽水泥，水灰比為0.43，稠度為14s～18s，泌水性3h≤2%），并控制壓漿最大壓力為0.5MPa～0.7MPa。壓漿按照“先下后上、先低后高”的順序進(jìn)行，直至孔道另一端飽滿且出漿后停止壓漿操作。壓漿后應(yīng)從檢查孔抽查壓漿的密實(shí)情況，如有不實(shí)，應(yīng)及時(shí)處理和糾正。

圖5 智能壓漿系統(tǒng)示意圖

4.5 封錨

做完孔道壓漿后，應(yīng)立即沖洗干凈梁端的水泥漿，并清除支承墊板、錨具及端面砼的污垢。然后固定封錨模板，立模后校核梁長(zhǎng)，其長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)定。封錨砼澆筑后，靜置1h～2h，常溫下帶模灑水養(yǎng)護(hù)。

4.6 箱梁封端

封完錨，且砼強(qiáng)度達(dá)到105%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，使用預(yù)制好的堵頭板及時(shí)封端，同時(shí)也在箱梁頂板、頂板、兩側(cè)腹板各植入2根16mm鋼筋作為支撐，以確保堵頭板穩(wěn)定。另外，使用高強(qiáng)砂漿對(duì)堵頭板與箱梁接觸位置的縫隙進(jìn)行封閉，防止后期橫梁現(xiàn)澆時(shí)發(fā)生漏漿。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，上述30m裝配式混凝土連續(xù)箱梁通過(guò)集中預(yù)制，不僅加快了整體施工進(jìn)度約20天，而且也節(jié)約人工工時(shí)費(fèi)等約90萬(wàn)元，最終也實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)，得到了業(yè)主單位的好評(píng)。由此可見(jiàn)，裝配式技術(shù)與預(yù)應(yīng)力連續(xù)混凝土箱梁施工技術(shù)相融合，有很多優(yōu)勢(shì)，例如施工操作更簡(jiǎn)便、整體難度降低、施工進(jìn)效率更快、質(zhì)量更有保障等。但是，要想裝配式連續(xù)混凝土箱梁施工最終取得良好結(jié)果，也需要橋梁施工承包單位加強(qiáng)施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控，認(rèn)真落實(shí)每一項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)，從而為我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)出更多優(yōu)質(zhì)橋梁工程。