某預應力箱型連續(xù)剛構橋施工技術分析

李鵬博

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

隨著區(qū)域經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的交通基礎設施愈加完善，橋梁結構形式更加多樣，跨度越來越大，并逐步向偏遠山區(qū)推進[1]。為更好地適應道路線形設計，許多連續(xù)剛構橋逐步向大跨度、超寬方向發(fā)展，技術要求更為嚴苛[2]。基于此，該文結合某大跨度預應力箱型連續(xù)剛構橋施工案例，對其施工技術展開全面分析，總結了施工方法及技術控制要點。

1 工程概況

某橋梁工程上部結構為預應力混凝土連續(xù)鋼構，共三跨，跨度形式（122+210+122）m，頂板寬度22.5 m，底板寬度11.0 m，基礎形式為群樁薄壁墩結構。墩身壁厚2.5 m，寬12.6 m，凈距7 m，高79.66 m。橋長約707.21 m，主跨跨徑為210 m，是極具代表性的大跨度橋梁。

2 掛籃形式選擇

懸臂澆筑最關鍵的環(huán)節(jié)是掛籃施工，其結構穩(wěn)定性、設置合理性直接影響懸臂施工的質量和安全。掛籃選擇時，應盡量選用結構簡單、強度大、安全性高、重量輕、安拆方便的掛籃結構[3]。因此，該工程結合現(xiàn)場實際情況及施工特點，決定采用三角形掛籃，與其他形式掛籃相比，其優(yōu)勢較為顯著，具體如下：

（1）結構簡單、方便安拆。

（2）中間部位較低，能有效降低前橫梁高度，提高掛籃移動的安全性、穩(wěn)定性。

（3）移動精準、快速、效率高，并具有液壓行走設施。

（4）平衡體系無壓重結構，且能將成型部分的豎向預應力筋當作后錨點。

（5）應用范圍廣，對幅寬和梁高要求較低。

3 掛籃拼裝、預壓和移動

3.1 掛籃拼裝

主體結構施工完畢，進行掛籃拼裝：

（1）安裝主構架體系：測量定位預設墊梁→安裝導梁→安裝主構架→安裝前上橫梁→安裝橫梁。

（2）組裝底籃：在0#塊托架上方布設前、后下橫梁→安裝縱梁→安裝前、后吊帶→收縮前、后吊帶→起升底籃后錨固，同步安裝底模→質量檢驗→測點布設，最后進行支架預壓[4]。

（3）拼裝模板：安裝外滑梁→拼裝外側模→焊接外側模及模架→安裝內(nèi)滑梁→安裝內(nèi)模及模架，并設置入模口。

3.2 掛籃預壓

掛籃拼裝完成后，應通過預壓方式消除非彈性變形，并檢測彈性變形量。

（1）全面考慮施工過程中臨時荷載作用及混凝土澆筑時沖擊作用，預壓荷載采用1.3倍梁重。利用砂袋施加荷載，分為八個等級。其中：一級加載為0.1倍梁重；二級加載為0.3倍梁重；三級加載為0.5倍梁重；四級加載為0.8倍梁重；五級加載為1.0倍梁重；六級加載為1.1倍梁重；七級加載為1.2倍梁重；八級加載為1.3倍梁重。

（2）每加載一次，采用高精度水準儀對錨固點變形情況實施檢測，并詳細記錄檢測數(shù)據(jù)，然后進行后續(xù)加載。待完成全部加載后，應根據(jù)加載預壓流程實施反向卸載，并記錄保存相關信息[5]。卸載完成后，結合檢測數(shù)據(jù)建立曲線分布圖，作為后續(xù)施工依據(jù)。

3.3 掛籃移動

梁體預應力張拉完畢，應及時進行孔道壓漿，待孔道內(nèi)部漿體強度滿足設計及規(guī)范標準后，方可進行掛籃移動施工：

（1）加長軌道，并實現(xiàn)與豎向螺紋鋼筋的牢固連接。

（2）松開前、后吊桿，使鋼模板在重力作用下實現(xiàn)自動脫模，并通過滑梁支撐保護。

（3）移除前、后吊帶，使后方吊帶支撐底籃。

（4）合理松動主桁架下弦桿錨固體系，并通過后扣輪實現(xiàn)與軌道的反向連接。

（5）對掛籃實施全面檢測，保證各項指標滿足規(guī)范及設計要求后，通過液壓式千斤頂移動掛籃。

（6）掛籃移至標準位置后，分別進行各吊帶點的連接與錨固，并嚴格控制其高程。移動時，應注意以下幾個方面：1）掛籃移動時，實時監(jiān)測吊帶受力狀況，保證處于安全、可靠狀態(tài)；2）移動前，應對掛籃各項性能指標、臨時連接、更換等情況實施全面檢查，確保準備到位，從而保證移動過程左右同步、方向準確、安全穩(wěn)定；3）主梁前、后科學采取加墊和錨固措施；4）掛籃移至設計位置后，應及時實施錨固處理，嚴格控制錨固順序，先錨固底籃后吊帶，然后依次完成其他錨固點錨固[6]。

4 懸臂澆筑施工

4.1 鋼筋施工

掛籃移動至設計位置并完成錨固后，對模板實施清理，適當調整其軸線與高程，達到設計標準要求后，即可進行鋼筋施工。

（1）該橋梁工程懸臂段施工需要鋼筋種類多、數(shù)量大，需安排專業(yè)人員進行加工制作，并采用塔吊完成鋼筋吊運，現(xiàn)場施工人員利用施工平臺完成鋼筋施工。

（2）模板安裝采用先底模和外側模、后內(nèi)模的順序進行施工，底模和外側模安裝完成后，在底板位置安裝鋼筋網(wǎng)片并開始底板鋼筋施工，并預留下橫梁吊裝孔道。

（3）分別安裝腹板內(nèi)縱橫向預應力管道，若鋼筋與管道位置出現(xiàn)沖突，應對鋼筋位置實施科學調整。

（4）抗裂鋼筋網(wǎng)片應提前在鋼筋料場制作完成，然后利用塔吊將其吊裝至橋面直接安裝，并嚴格控制鋼筋保護層厚度。

（5）鋼筋安裝完畢，應準確檢驗模板軸線及高程，確保符合設計要求，該工作應在溫度較低的環(huán)境下完成。鋼筋焊接采用單面焊，焊接時嚴格按照操作規(guī)程進行。

（6）鋼筋施工時，若鋼筋位置、預應力管道、吊裝預留孔三者發(fā)生沖突時，應適當進行位置調整，必要時可對鋼筋實施切除，并采取補強代換保證結構受力滿足要求。由于該橋梁內(nèi)部預應力管道較多，結構受力較大，因此應科學布設加強筋，在預應力筋密集位置，結合具體狀況合理縮小加強筋間距。

4.2 混凝土澆筑施工

橋梁工程懸臂段鋼筋全部安裝完成，且模板軸線、高程檢驗合格后，便可進行混凝土澆筑。

（1）為最大限度保證混凝土具有較強的整體性，各節(jié)段應一次性澆筑成型。該工程采用的混凝土由拌和站統(tǒng)一拌制，并由混凝土運輸車運至施工現(xiàn)場，然后通過輸送泵泵送澆筑。

（2）正式澆筑前，應對掛籃各項指標性能實施全方位檢查，確保具有足夠的安全性、穩(wěn)定性，避免發(fā)生安全事故，重點檢測項目包括承重件、錨固點、吊帶等。同時，還要合理配置施工機械，并確保運行狀況良好。

（3）混凝土澆筑時，應嚴格控制振搗環(huán)節(jié)。因預應力箱梁中鋼筋間距較小，預應力管道、預留孔、預埋件較多，振搗時應小心、細致，防止觸碰、擾動，造成位置發(fā)生改變。同時應加強倒角位置混凝土振搗，確保其密實度滿足要求[7]。

（4）依靠輸送泵完成混凝土輸送。混凝土澆筑時應嚴格控制水灰比和坍落度，保證其流動性滿足設計要求，并保證輸送泵管道穩(wěn)定、牢固，嚴禁與模板直接連接。

（5）懸臂施工各節(jié)段應一次性澆筑成型，澆筑時采用對稱澆筑的方式，保證懸臂結構受力平衡。

（6）混凝土養(yǎng)護是保證混凝土質量的關鍵因素，因此施工中應加強養(yǎng)護工作。若養(yǎng)護缺失，勢必會造成混凝土表面產(chǎn)生裂縫，降低構件強度和承載能力。因此，混凝土澆筑完成后，應及時安排專人進行灑水養(yǎng)護，確保連續(xù)養(yǎng)護時間不低于7 d。

4.3 預應力施工

4.3.1 預應力筋下料

預應力筋下料時應注意以下幾點：

（2）豎向預應力筋采用單根切割方式進行，并采用砂輪機清理表面毛刺。

（3）保持各預應力鋼束平順、整齊，避免出現(xiàn)交叉、纏繞、扭曲現(xiàn)象，并禁止踩踏和擠壓。預應力筋安裝完成后應作好標記。

4.3.2 預應力管道安裝

預應力孔道利用金屬波紋管成孔工藝，波紋管采用現(xiàn)場加工制作成型。預應力管道安裝應嚴格控制以下幾個方面：

（1）按照設計位置準確定位安裝，若管道長度超過40 m，應按40 m間距預留排氣孔。

（2）波紋管安裝前應進行全面檢查，若存在破損應及時修補或更換。

（3）將波紋管準確穿入定位鋼筋網(wǎng)片中，并采用扎絲固定牢固，同時保證波紋管不得出現(xiàn)彎曲。

（4）針對直徑較大的豎向預應力筋，應先將其穿入預應力管道，然后再通過錨固端螺母固定牢固，并依次焊接下墊板及底板位置的受力鋼筋，確保波紋管頂部及下部實現(xiàn)緊密接觸，并用膠帶封閉[8]。

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（5）波紋管接頭位置應采用專用套管連接，套管直徑應超過波紋管管徑2~3 mm，并嚴格控制接頭位置位于管道中心。接頭位置可采用膠帶進行密閉處理，避免漏漿。

（6）以0.5 m間距在定位鋼筋網(wǎng)上安裝縱向預應力管道，并將其焊接在梁體鋼筋上。為防止管道漏漿堵塞孔道，應在縱向管道中增設硬質塑料管，確保孔道暢通。

（7）混凝土澆筑完成且達到一定強度后，應先取出管道內(nèi)的硬質塑料套管，并檢查管道漏漿情況。若出現(xiàn)漏漿，應及時進行清理。

（8）混凝土澆筑時，應嚴格控制混凝土澆筑速度，防止管道位置變動，同時防止振搗棒觸碰管道。

4.3.3 預應力筋穿束

預應力筋穿束時，應嚴格控制如下幾點：

（1）模板拆除后，應及時清理孔道及錨墊板周邊混凝土殘渣。

（2）穿束前，先通過人工穿束方式穿入牽引線，待其從波紋管穿過后，再通過卷揚機從管道穿過，并利用穿束器實現(xiàn)與預應力筋的可靠連接，最后開啟卷揚機進行縱向預應力穿束施工[9]。

（3）采用卷揚機為主，人工為輔的方式，完成預應力穿束。穿束過程中應實時監(jiān)測卷揚機工作狀態(tài)，如出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，應及時分析原因并科學處理，避免受力異常造成鋼絲繩斷裂。

（4）嚴格控制預應力束外露長度，確保穿束完畢兩端長度相同。

4.3.4 預應力筋張拉

預應力筋張拉時，應嚴格控制以下幾個方面：

（1）當預應力箱梁混凝土強度達到設計值的85%，放開進行預應力張拉。如錨墊板區(qū)域混凝土有質量缺陷，則應在拆模后采取必要的補強處理措施，待強度滿足要求后，再進行預應力張拉。

（2）張拉具體步驟如下：1）先安裝工作錨，并輕輕敲擊夾片，保證其與鋼絞線牢固連接，且保證鋼絞線外露長度相同；2）對稱安裝千斤頂和工具錨；3）啟動油泵，逐步加壓，保證千斤頂狀態(tài)同步；4）張拉完畢，嚴格按照順序依次錨固兩端錨具，錨固時應保證油壓持續(xù)穩(wěn)定；5）拆除千斤頂和工具錨，開始進行后續(xù)預應力筋張拉。

（3）縱向預應力筋張拉，千斤頂規(guī)格為YCW520，油泵規(guī)格為ZB4/600，嚴格控制張拉力，確保最大拉力不高于5 028 kN。

（4）豎向預應力筋張拉，千斤頂規(guī)格為YCL70，并配帶扭矩扳手，油泵規(guī)格為ZB4/500，張拉力不得超過542 kN。機械張拉完畢，錨固前應通過扭矩扳手進行二次重復張拉，以確保張拉力滿足規(guī)范要求。

（5）橫向預應力筋張拉，千斤頂規(guī)格為YCL22，油泵規(guī)格為ZB4/500，張拉力不得大于201.2 kN。

（6）預應力束張拉過程中，應特別注意以下幾點：1）采用雙控張拉，待張拉達到設計噸位時，應對鋼束伸長量實施檢測，確保處于設計值95%~106%范圍內(nèi)；2）錨墊板、孔道、錨具、錨墊板、千斤頂中心均應位于同一直線上；3）根據(jù)規(guī)范要求對張拉設備實施標定和校正，并確保千斤頂和油表配套；4）張拉完畢，應在和錨圈等距位置作好標記，并在24 h后檢查鋼束回縮量，經(jīng)確認符合標準要求后，采用水泥砂漿封堵端部，作好孔道壓漿準備[10]。

4.3.5 壓漿

孔道壓漿的主要目的是通過向孔道內(nèi)注射水泥漿，使?jié){液與混凝土形成整體，共同承擔預應力筋產(chǎn)生的壓力，增大結構受力面積，并顯著提升預應力筋與混凝土黏結度，減小預應力損失同時能有效防止預應力筋銹蝕。

該橋梁主跨長度210 m，壓漿存在較大難度。因此，先采用真空泵對孔道實施排氣處理，然后通過孔道負壓完成壓漿施工。具體實施時，采取持續(xù)抽氣和壓漿保證孔道內(nèi)漿液飽滿。

孔道壓漿注意事項如下：1）選用42.5普通硅酸鹽水泥制備漿液；2）真空度應超過0.06 MPa；3）水灰比控制在0.3~0.4范圍內(nèi)；4）泌水性應控制在泥漿初始體積的2%；5）初凝時間6 h；6）合理添加膨脹劑，保證體積收縮率低于2%；7）28 d強度不小于30 MPa；8）確保無腐蝕性。

5 結論

預應力箱型連續(xù)剛構橋跨度和寬度的逐漸增大，使得施工技術及質量要求更為嚴苛。目前該大跨度預應力箱型連續(xù)剛構橋已順利竣工，且經(jīng)質量檢驗各方面性能均滿足規(guī)范及設計要求，充分表明所采用的施工技術具有可行性，值得積極推廣和應用。