淺析現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工技術(shù)

孫浩林

1.工程概況

某大橋分左右雙幅橋,單幅寬8.50m,現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁跨徑左幅為38.52m﹢38.00m﹢35.6m,右幅為35.40m﹢38.00m﹢38.30m，上跨地方公路,縱向采用5層預(yù)應(yīng)力鋼絞線,主梁梁高2.1m，直腹板，箱梁懸臂長度為1.8m，頂板厚25cm，腹板寬50～70cm，墩頂設(shè)一道橫梁，其中中橫梁梁寬度為2.0m，端橫梁寬度為1.5m。下部結(jié)構(gòu)采用樁、柱式結(jié)構(gòu)。

2.現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的施工

2.1 地基處理

根據(jù)地質(zhì)情況和現(xiàn)澆箱梁對(duì)地基的要求，需采取不同的地基處理措施。對(duì)跨越地方公路段，原混凝土路面能夠滿足承載力要求，所以碗扣支架底托可直接座落在原混凝土路面，無需進(jìn)行地基處理。對(duì)溝塘采用挖除淤質(zhì)土，進(jìn)行拋石擠淤，分層回填換填透水性材料。地表整平后用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，壓實(shí)度達(dá)到90%以上，先鋪設(shè)15cm碎石墊層，然后澆筑15cm厚C15混凝土，地基硬化處理寬度比橋面寬約1～2m；同時(shí)做出2%～4%橫坡，并略高出原地面3cm不受雨水浸泡。

2.2 支架搭設(shè)及預(yù)壓

該大橋現(xiàn)澆箱梁支撐方式采用滿堂式碗扣支架。根據(jù)上部箱梁荷載分布，支架順橋向縱向間距1.2m，橫隔板處縱向間距0.6m，橫橋向箱梁底板處橫向間距為0.9m，腹板底為0.6m，翼緣板底為1.2m，縱橫水平桿豎向間距1.2m?？紤]支架的整體穩(wěn)定性，在縱橫向布置斜向鋼管剪力撐。

測量人員用全站儀放出箱梁在地基上的豎向投影線的中心線，根據(jù)中心線向兩側(cè)對(duì)稱布設(shè)碗扣支架。根據(jù)立桿及橫桿的設(shè)計(jì)組合，從底部向頂部依次安裝立桿、橫桿。安裝時(shí)應(yīng)保證立桿處于中心，一般先全部裝完一個(gè)作業(yè)面的底部立桿及橫桿，再逐層往上安裝。立桿和橫桿安裝完畢后，安裝斜撐桿，保證支架的穩(wěn)定性。斜撐通過扣件與碗扣支架連接，安裝時(shí)盡量布置在框架結(jié)點(diǎn)上。為便于在支架上高空作業(yè)，安全省時(shí)，可在地面上大致調(diào)好頂托伸出量，再運(yùn)至支架頂安裝。根據(jù)梁底高程變化決定橫橋向控制斷面間距，順橋向設(shè)左、中、右三個(gè)控制點(diǎn)，精確調(diào)出頂托標(biāo)高。然后用明顯的標(biāo)記標(biāo)明頂托伸出量，以便校驗(yàn)。最后再用拉線內(nèi)插方法，依次調(diào)出每個(gè)頂托的標(biāo)高，頂托伸出量一般控制在30cm以內(nèi)為宜，頂托伸出過長，將大大降低其穩(wěn)定性。頂托標(biāo)高調(diào)整完畢后，在其上安放12cm×15cm的方木縱梁，在縱梁上間距30cm安放8cm×10cm的方木橫梁，橫梁長度隨橋梁寬度而定，比頂板一邊各寬出至少30cm，以支撐外模支架及檢查人員行走。安裝縱橫方木時(shí)，應(yīng)注意橫向方木的接頭位置與縱向方木的接頭錯(cuò)開，且任何相鄰兩根橫向方木接頭不在同一平面上。支架每隔4排設(shè)一橫向剪刀撐，縱向在支架邊緣和腹板處設(shè)置4道剪刀撐，在鋼管連接處用扣件緊固。

完成底模和側(cè)模的初裝后，按上部荷載的重量進(jìn)行預(yù)壓,以消除支架、支撐方木和模板的非彈性變形及地基的壓縮沉降影響，同時(shí)取得支架彈性變形的實(shí)際數(shù)值，作為梁體立模的拋高預(yù)拱值數(shù)據(jù)設(shè)置的參考。預(yù)壓方法依據(jù)箱梁混凝土重量分布情況，采用120%重量預(yù)壓，在搭好的支架橫梁位置堆放砂袋，箱室部分鋪設(shè)塑料布注水預(yù)壓。預(yù)壓分三級(jí)加載，第一、二次分別加載總重的35%，第三次加載總重的50%。在堆載區(qū)設(shè)置系統(tǒng)測量點(diǎn)，其分布跨中、1/4處及橫梁處，每個(gè)斷面的底板邊線、底板中線處各布置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，同時(shí)在支架基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)地再布設(shè)觀測點(diǎn)。預(yù)壓時(shí)間視支架地面沉降量定，預(yù)壓滿載后日沉降量不得大于2.0mm（不含測量誤差）為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。一般梁跨預(yù)壓時(shí)間為6d。

人工配合吊車吊運(yùn)砂袋均勻卸載，預(yù)壓用水采用水管抽排卸載，卸載的同時(shí)繼續(xù)觀測,卸載完成后記錄好觀測值以便計(jì)算支架及地基綜合變形。根據(jù)所觀測的標(biāo)高數(shù)據(jù)計(jì)算出塑性沉降和彈性沉降，整理出預(yù)壓沉降結(jié)果，調(diào)整碗扣支架頂托的標(biāo)高來控制箱梁底板及懸臂的預(yù)拱高度,消除彈性變形引起的結(jié)構(gòu)物變形。

跨中預(yù)拱度：

δ=δ1+δ2+δ3+δ4（1）式(1)中：

δ1—支架卸載后由上部構(gòu)筑荷載產(chǎn)生的豎向撓度；

δ2—支架在荷載作用下的彈性壓縮；

δ3—支架在荷載作用下的非彈性壓縮；

δ4—支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷。

預(yù)拱度值按設(shè)計(jì)要求留設(shè)，意在消除彈性形變，預(yù)設(shè)彈性形變預(yù)拱度值，那么δ=δ1﹢δ2，并按二次拋物線分配：

δχ=[4·δ·χ·(L－χ)]∕L2（2）式（2）中：

δχ—距支點(diǎn)處x的預(yù)拱度值；

x—距左支點(diǎn)的距離；

L—跨長。

2.3 模板的制作、安裝

箱梁底模、側(cè)模及內(nèi)模均采用δ=15mm的竹膠板。表面光潔度、平整度、線條平順均能滿足美觀要求,其剛度、強(qiáng)度能滿足要求。底模橫向?qū)挾纫笥诹旱讓挾葍蓚?cè)各不小于10cm，以利于在底模上支立側(cè)模。根據(jù)預(yù)壓成果設(shè)置好預(yù)拱度。底模板鋪設(shè)完成后，根據(jù)測量放樣定出箱梁底板邊緣線，在底模板上彈上墨線，然后安裝側(cè)模板。在側(cè)模板外側(cè)背設(shè)縱橫方木背肋，用鋼管及扣件與支架連接，用以支撐固定側(cè)模板。翼緣板底模板安裝與箱梁底板模板安裝相同，外側(cè)擋板安裝與側(cè)模板安裝相同。擋板模板安裝完畢后，全面檢測標(biāo)高和線型，要符合設(shè)計(jì)要求。模板之間連接部位采用海綿膠條以防漏漿，模板之間的錯(cuò)臺(tái)不超過1mm。

2.4 鋼筋、波紋管、鋼絞線安裝

檢驗(yàn)合格的鋼筋按照設(shè)計(jì)要求尺寸進(jìn)行下料、成型，鋼筋安裝時(shí)控制好間距、位置及數(shù)量。要求綁扎的要綁扎牢固，要求焊接的鋼筋，可事先焊接的應(yīng)提前成批次焊接，以提高工效。直徑大于20mm的螺紋鋼采用鐓粗直螺紋機(jī)械連接，鋼筋現(xiàn)場焊接采用搭接單面焊，焊接時(shí)做好防護(hù)措施，防止焊渣損壞模板和波紋管。焊縫長度、飽滿度等方面應(yīng)滿足規(guī)范要求。鋼筋安裝前要應(yīng)先制定鋼筋安裝實(shí)施方案，以免鋼筋密集區(qū)因安裝順序錯(cuò)誤而造成返工。在鋼筋安裝過程中，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)預(yù)留孔及預(yù)埋件進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置位置要正確、固定牢固。鋼筋骨架加工時(shí)，先在模具上預(yù)先放樣，焊接時(shí)，先點(diǎn)焊，后從骨架中心向兩端對(duì)稱、錯(cuò)開焊接，先焊骨架下部，后焊骨架上部。鋼筋安裝位置與預(yù)應(yīng)力管道位置發(fā)生沖突時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鋼筋位置，確保預(yù)應(yīng)力構(gòu)件位置符合設(shè)計(jì)要求。

預(yù)應(yīng)力管道成型采用檢測合格的金屬波紋管，波紋管在安放時(shí)，按坐標(biāo)要素表準(zhǔn)確定位,采用鋼筋“#”字架固定，直線段間距為1.0m,彎曲段間距為0.5cm，確保波紋管在后續(xù)施工中不上浮、不變位。波紋管連接管外徑比波紋管外徑大5mm,連接管長度不小于50cm,在波紋管連接處及其與錨墊板喇叭接頭處，用寬膠帶粘繞緊密，保證其密封，不漏漿。波紋管排氣管設(shè)置在相應(yīng)區(qū)段管道曲線的最高點(diǎn)。

由于波紋管較長，為了防止混凝土澆注完畢后堵管，不易穿束，鋼絞線的穿束在澆注混凝土前完成。對(duì)檢查合格的鋼絞線用砂輪機(jī)切割后編成束，編束時(shí)保持每根鋼絞線之間平行，不纏繞，每隔1～1.5m綁扎一道鉛絲，鉛絲扣向里。鋼絞線穿束前，先把管道內(nèi)的水分和雜物清除干凈。為減少孔道阻力和防止拉裂波紋管，穿束前在鋼絞線上涂抹一層含堿量小易溶于水的潤滑劑。穿束方法見圖1。將單根引線鋼束與整體鋼束整體焊接在一起，整體鋼束外側(cè)套上“子彈頭”，外徑應(yīng)比波紋管內(nèi)徑小5～10mm，先將引線（單根鋼絞線）穿入孔道，在另一端通過卷揚(yáng)機(jī)勻速（一般保持在5m/min左右）拉出，即完成穿束工作。

圖1 鋼絞線的整體穿束

2.5 混凝土施工

混凝土澆筑前，將模板內(nèi)雜物和積水清除干凈，對(duì)支架、模板、鋼筋、預(yù)應(yīng)力孔道和預(yù)埋件進(jìn)行全面檢查，符合設(shè)計(jì)要求后方可施工；同時(shí)，對(duì)吊車、拌合站、罐車、發(fā)電機(jī)和振搗棒等設(shè)備及人員進(jìn)行檢查，確保萬無一失。

該大橋箱梁混凝土分兩次澆筑，混凝土澆筑從低端向高端呈梯狀分層分段連續(xù)澆筑。第一次澆筑至腹板與翼緣板連接處，第二次澆筑頂板和翼板。為保證腹板及橫隔梁混凝土振搗密實(shí)，底板混凝土要超前5m澆注。腹板混凝土分三次澆注，第一次混凝土放量要超過底腹板倒角20cm,預(yù)防混凝土振搗后下沉易在倒角處形成氣泡、空洞。混凝土振搗采用插入式振動(dòng)棒，移動(dòng)間距不應(yīng)超過振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍，鋼筋密集區(qū)采用直徑3cm的小振搗器。振動(dòng)棒振搗時(shí)與側(cè)模保持5～10cm的距離，避免振搗棒接觸模板和預(yù)應(yīng)力管道。振搗上層混凝土?xí)r，振搗棒要插入下層混凝土10cm左右。對(duì)每一振動(dòng)部位振搗至混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面平坦、泛漿，避免漏振或過振，每一處振完后應(yīng)徐徐提出振動(dòng)棒。第一次澆筑混凝土，澆注至腹板頂部時(shí)，混凝土高度略高出設(shè)計(jì)腹板頂部1cm左右，將頂面的水泥漿和松散混凝土鑿除掉，露出堅(jiān)硬的混凝土粗糙面，用水沖洗干凈。第二次澆筑箱梁頂板、翼緣板混凝土?xí)r，在L/2、L/4、墩頂?shù)葦嗝嫣幉荚O(shè)鋼筋棍，將鋼筋棍焊在頂層鋼筋上，在鋼筋上用紅漆標(biāo)出箱梁頂板的施工標(biāo)高。施工時(shí)在鋼筋標(biāo)記處掛線，用長鋁合金直尺摸平，頂板標(biāo)高由點(diǎn)到線、由線到面都得到了控制?；炷琉B(yǎng)生采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生，保證混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)生時(shí)間不少于7d。

2.6 預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后,且齡期達(dá)到14d后方可進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑膹埨樞蚝蛷埨刂茟?yīng)力進(jìn)行。張拉設(shè)備在使用前須進(jìn)行檢查和校核。預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)要保證千斤頂、錨具墊板和管道軸線必須“三點(diǎn)一線”。錨頭安裝時(shí)，應(yīng)使錨頭入槽，不得隨意放置。限位板安裝過程中注意鋼絞線與孔洞一一對(duì)應(yīng)，防止錯(cuò)位，造成張拉過程中鋼絞線斷絲，限位板槽的深淺合適，防止過淺鋼絞線刻痕厲害，過深造成夾片外露較長或錯(cuò)位。預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控,以張拉力進(jìn)行控制,以伸長量進(jìn)行校核,實(shí)際伸長量值與理論伸長值之差若超過規(guī)范要求（±6%）或出現(xiàn)響動(dòng)、異?，F(xiàn)象應(yīng)暫停張拉,查明原因并采取措施加以調(diào)整后,再繼續(xù)張拉。張拉盡量保持對(duì)稱、同步。鋼束多余長度待壓漿結(jié)束后，用砂輪切割機(jī)割去，切割時(shí)要留下3cm。

結(jié)語

總之，預(yù)應(yīng)力箱梁施工質(zhì)量在很大程度上決定著橋梁的最終質(zhì)量,且預(yù)應(yīng)力箱梁施工工藝復(fù)雜、施工質(zhì)量影響因素多,因此對(duì)其的施工質(zhì)量進(jìn)行控制非常重要。

[1]陳德輝,曾維成,徐迎春.淺談壽江大橋50m大跨度T形預(yù)應(yīng)力梁施工[J].四川建筑科學(xué)研究,2006,01.

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