懸臂法施工預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁預(yù)埋件及預(yù)埋孔位設(shè)置及運(yùn)用技術(shù)探討

姚健東（中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司，上海 200040）

1 掛籃懸臂段預(yù)埋設(shè)置

掛籃作為預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁懸臂法施工最為關(guān)鍵的設(shè)備，通過預(yù)埋來滿足掛籃懸掛要求及與梁體的有效連接。掛籃預(yù)埋孔位的布置需滿足以下幾點(diǎn)要求。

（1）滿足掛籃吊桿的通過要求。

（2）滿足掛籃的錨固、走行要求。

（3）不與梁體尤其是預(yù)應(yīng)力管道產(chǎn)生沖突。

若要合理布置掛籃預(yù)埋，首先要明確掛籃的結(jié)構(gòu)及受力，與預(yù)埋孔位關(guān)系最為密切的為掛籃的懸吊、錨固、走行系統(tǒng)。以連鎮(zhèn)鐵路一座懸臂法施工預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁為例，說明如何進(jìn)行懸臂段掛籃預(yù)埋的布置。

1.1 梁體概況

該連續(xù)梁橫斷面為單箱單室，梁面寬 12.2 m，底板寬 6.4 m。1 號(hào)節(jié)段斷面尺寸如圖 1 所示。由于本文主要討論預(yù)埋，所以掛籃設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容及梁體情況僅對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行概述。

圖1 1 號(hào)節(jié)段斷面圖

1.2 掛籃設(shè)計(jì)

根據(jù)連續(xù)梁特性，對(duì)于掛籃預(yù)埋有影響的主要數(shù)據(jù)描述如下：后橫梁與后錨梁的間距 3.7 m，后橫梁距梁段前端 0.5 m，滑梁緊固吊桿與吊掛滾輪間距 0.44 m，橫橋向各吊桿間距等。

1.3 預(yù)埋布置

掛籃設(shè)計(jì)好后，進(jìn)行預(yù)埋布置。想要合理布置預(yù)埋，實(shí)際主要應(yīng)弄清掛籃的兩個(gè)狀態(tài)下預(yù)埋所需，一為掛籃錨固狀態(tài)所需，二為掛籃走行狀態(tài)所需。該座連續(xù)梁施工n號(hào)懸臂段所需預(yù)埋設(shè)置如圖 2 所示（非為該節(jié)段所需的預(yù)埋未畫出），空心圓為錨固狀態(tài)所需預(yù)埋，實(shí)心圓為走行狀態(tài)所需預(yù)埋。

圖2 n 號(hào)節(jié)段施工所需掛籃預(yù)埋

（1）掛籃的錨固狀態(tài)。該狀態(tài)下，進(jìn)行節(jié)段的鋼筋、模板、混凝土、預(yù)應(yīng)力作業(yè)。此時(shí)掛籃主桁后端壓錨需緊固，底橫梁及內(nèi)外滑梁需緊固。由此需預(yù)埋孔位的部位如下。①后底橫梁所有的緊固吊桿。② 側(cè)模外滑梁后緊固吊桿。③內(nèi)頂模板滑梁后緊固吊桿。④ 主桁后錨吊桿。

（2）掛籃的走行狀態(tài)。該狀態(tài)下，底模、外側(cè)模及內(nèi)頂模脫離已成型梁段。底籃前端通過前橫梁各吊桿吊掛，后底橫梁僅依靠左右兩外側(cè)各一根吊桿懸掛于后上橫梁，底籃通過橫梁跟隨主桁架同步前移，故底籃無須預(yù)埋孔。外側(cè)模、內(nèi)頂模板承于內(nèi)外滑梁之上，滑梁前端吊桿吊掛于前橫梁，后端錨固于已成型梁段需拆除，此時(shí)需要用吊掛滾輪吊掛住滑梁，使得滑梁在順橋向可以前移。主桁架后錨在掛籃走行時(shí)需拆除。本掛籃增設(shè)了壓錨小車及其導(dǎo)梁，在走行時(shí)平衡掛籃的傾覆力矩。另外，為了走行時(shí)軌道的穩(wěn)定，需將軌道固定于梁面。由此，需預(yù)埋孔位的部位如下。① 側(cè)模外滑梁滾動(dòng)吊架的吊桿。② 內(nèi)頂模板滑梁滾動(dòng)吊架的吊桿。③ 壓錨小車壓桿。④ 軌道拉桿（利用連續(xù)梁自身豎向預(yù)應(yīng)力筋）。

以上為連續(xù)梁掛籃在懸臂段施工預(yù)埋的設(shè)置方法，每個(gè)節(jié)段只需要將預(yù)埋孔位按節(jié)段長(zhǎng)度前推即可。合龍段若需要借助掛籃進(jìn)行施工，則需額外布置預(yù)埋。

2 巧妙設(shè)置預(yù)埋解決問題實(shí)例

除了以上常規(guī)的掛籃預(yù)埋用于解決掛籃錨固及走行問題之外，在一些情況下，可以通過設(shè)置預(yù)埋來解決某些特需問題。下文就對(duì)連續(xù)梁在施工過程中所遇到的利用預(yù)埋解決問題的實(shí)例進(jìn)行討論。

2.1 利用預(yù)埋處理 0 號(hào)現(xiàn)澆塊及 1 號(hào)懸臂段銜接問題

一般連續(xù)梁 0 號(hào)塊采用支架或托架現(xiàn)澆，模板采用膠合板，拆模后，外表面不可避免出現(xiàn)模板拼縫、垂直角度不精確等問題，翼緣板與腹板交接處的圓弧倒角，采用膠合板＋圓弧鐵皮所施工的外表面就更難保證與設(shè)計(jì)相一致。掛籃的模板均是大塊定型鋼模板，工廠化所加工的模板精準(zhǔn)度十分高。這使得在 1 號(hào)塊拼裝掛籃側(cè)模時(shí)，模板后端很難與已施工完畢的 0 號(hào)塊梁體側(cè)面貼合。

解決該問題的方法并不困難，可以利用掛籃鋼側(cè)模來當(dāng)作 0 號(hào)塊凸形加臺(tái)之外的側(cè)模。由于采用的是掛籃的側(cè)模，故在 1 號(hào)塊拼裝掛籃時(shí)，側(cè)模板可以非常完美地與 0 號(hào)塊已施工完畢梁段進(jìn)行貼合，避免了錯(cuò)臺(tái)的產(chǎn)生，同時(shí)還減少了膠合板的投入。

問題順利解決，但大塊鋼側(cè)模在 0 號(hào)塊施工完畢后需要拆除，而在 1 號(hào)塊拼裝掛籃時(shí)又要安裝。一拆一裝費(fèi)時(shí)費(fèi)工，達(dá)到的效果從空間上來說僅是側(cè)模向前移動(dòng)了短短數(shù)米。連鎮(zhèn)鐵路連續(xù)梁施工時(shí)，在 0 號(hào)塊上設(shè)置了一個(gè)的預(yù)埋孔，使得鋼側(cè)模無須拆除后重新安裝，直接從 0 號(hào)塊移動(dòng)到1 號(hào)塊掛籃之上。

在 0 號(hào)塊順橋向中心線偏 50 cm 處、橫橋向外滑梁對(duì)應(yīng)梁體處設(shè)置一預(yù)埋孔。0 號(hào)塊施工完畢后，鋼側(cè)模不拆除，直接進(jìn)行 1 號(hào)塊掛籃拼裝，將外導(dǎo)梁穿入側(cè)模腹口，外導(dǎo)梁前端懸吊于前上橫梁，后端利用吊桿穿過前述設(shè)置的預(yù)埋孔懸掛于 0 號(hào)塊梁面。外導(dǎo)梁固定完畢后，將支撐鋼側(cè)模的支架拆除，鋼側(cè)模落于外導(dǎo)梁之上，再利用拉鏈葫蘆等工具將鋼側(cè)模水平拉拽遷移至 1 號(hào)塊相應(yīng)位置。此種方法僅在 0 號(hào)塊上增設(shè)了幾個(gè)預(yù)埋孔，省去一次安拆掛籃側(cè)模的工序，既減短了工期，同時(shí)也減少了投入。

2.2 利用預(yù)埋解決錨后、凸臺(tái)振搗不實(shí)的問題

連續(xù)梁各懸臂段在腹板處設(shè)置了預(yù)應(yīng)力錨固端，腹板處預(yù)應(yīng)力束的錨后在設(shè)計(jì)時(shí)都是設(shè)置了數(shù)層鋼筋網(wǎng)片，以提高錨后剛度，防止錨墊板后方混凝土變形。0 號(hào)塊凸形加臺(tái)處，在設(shè)計(jì)時(shí)亦是考慮設(shè)置多層鋼筋網(wǎng)片，以提高抵抗應(yīng)力集中的能力。但密集的鋼筋，使得在進(jìn)行節(jié)段澆筑時(shí)，混凝土的流動(dòng)受到了極大的阻礙。尤其是在同腹板錨塊下方、0 號(hào)塊凸形加臺(tái)處，此種位置振搗泵垂直上下無法觸及的地方，非常容易形成空洞，影響外形美觀及梁體安全。

在模板上預(yù)留孔洞，即模板“開窗”是解決此類問題非常有效的方法。模板開窗示意圖如圖 3 所示。由圖 3 可知，在該類位置的正上方或側(cè)面的模板上留出 10 cm × 10 cm的方形孔洞，在澆筑該孔洞以下部位混凝土?xí)r，使用小型插入式振搗泵從該孔洞進(jìn)入梁體對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，且可從該孔洞以肉眼直接觀察混凝土密實(shí)情況。當(dāng)混凝土高度接近預(yù)留孔洞時(shí)，使用預(yù)先準(zhǔn)備好的膠合板及短方木，嵌入孔洞，將孔洞封死。

圖3 模板開窗示意圖

采用此種方法，輕松解決了連續(xù)梁一些特殊部位的振搗問題，極大地降低了連續(xù)梁混凝土澆筑空洞問題產(chǎn)生的可能。

2.3 利用預(yù)埋解決倒齒塊問題

一些連續(xù)梁內(nèi)部設(shè)計(jì)有倒齒塊，即設(shè)置在頂板之上的齒塊，這一類的齒塊在施工時(shí)需對(duì)內(nèi)頂板進(jìn)行改造。由于倒齒塊大幅增加了頂板局部的重量，若將該部分荷載依舊通過內(nèi)頂模板下的分布梁傳遞至內(nèi)導(dǎo)梁上，則會(huì)大幅增加內(nèi)頂模板的用鋼量，并不經(jīng)濟(jì)。因此，倒齒塊一般輔助支架法進(jìn)行施工，或整個(gè)節(jié)段內(nèi)頂模板均采用支架法進(jìn)行施工。

采用支架法進(jìn)行施工時(shí)，支架需落在節(jié)段的底板之上。由于底板亦未進(jìn)行混凝土澆筑，所以支架鋼管的“落地”便需精心處理。在施工過程中，便是通過預(yù)埋解決此問題。支撐示意圖如圖 4 所示，便是鋼管支架的預(yù)埋“落地”。在底板的兩層鋼筋之間加焊 1 根鋼筋當(dāng)作立桿，在立桿鋼筋正下方墊混凝土墊塊，立桿鋼筋上方焊接 2 根水平短鋼筋作為鋼管的橫撐，再加焊斜筋加固。該方法能有效避免底板鋼筋受支架影響變形，進(jìn)而導(dǎo)致倒齒塊支架下沉。

圖4 支撐示意圖

倒齒塊不僅在模板施工時(shí)存在難度，在張拉工序時(shí)亦存在一定的困難。由于齒塊處于頂板之上，且此類預(yù)應(yīng)力束均是在合龍后再進(jìn)行張拉的，此時(shí)沒有如同腹板束張拉時(shí)一樣的臨空面，所以千斤頂起吊安裝困難。倒齒塊預(yù)埋吊孔示意如圖 5 所示。

圖5 倒齒塊預(yù)埋吊孔示意圖

此類問題亦是能夠通過預(yù)埋輕松解決。在倒齒塊張拉面的前端約 40 cm 的頂板處設(shè)置垂直方向預(yù)埋孔，通過該孔下放鋼絲繩，在梁面之上布置卷揚(yáng)機(jī)。在倒齒塊相關(guān)預(yù)應(yīng)力束張拉時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩通過預(yù)埋孔將張拉油頂?shù)跗鸢惭b。油泵管亦可通過該孔穿過，將油泵留在梁面上，方便移動(dòng)。

2.4 利用預(yù)埋借用掛籃合龍

合龍段利用掛籃進(jìn)行施工，也需通過預(yù)留孔實(shí)現(xiàn)。與懸臂段預(yù)留不同的是，合龍段的預(yù)埋需考慮前橫梁之上的吊桿。掛籃在走至合龍段位置時(shí)，由于前方節(jié)段已經(jīng)施工完畢，梁體寬度內(nèi)的前橫梁吊桿無法通過。掛籃向前走行時(shí)，需將前上橫梁在梁寬內(nèi)所懸吊的吊桿全部拆除，前底橫梁依靠最外側(cè) 2 根吊桿懸吊。待到達(dá)對(duì)面預(yù)留的位置，使用吊桿將前底橫梁前端固定在對(duì)面的節(jié)段之上。合龍段預(yù)埋示意如圖 6 所示。

圖6 合龍段預(yù)埋示意圖

內(nèi)滑梁此時(shí)已經(jīng)拆除，合龍段內(nèi)頂模采用支架法施工，避免合龍后內(nèi)頂模吊棚無法拆除。外滑梁則單獨(dú)向前走行，先利用對(duì)拉桿將側(cè)模固定在梁段之上，拆除外滑梁的吊桿，外滑梁落在側(cè)模的腹口處。利用拉鏈葫蘆將外滑梁向前平移，達(dá)到對(duì)面預(yù)埋孔位，安裝吊桿固定，隨后再將側(cè)模板落在外滑梁上前移。

3 掛籃預(yù)埋施工質(zhì)量保證措施

掛籃預(yù)埋關(guān)系到連續(xù)梁施工的成敗，故保證預(yù)埋的施工質(zhì)量十分重要。在施工過程中經(jīng)常發(fā)生的預(yù)埋質(zhì)量問題有預(yù)埋位置錯(cuò)誤、預(yù)埋鋼筋型號(hào)錯(cuò)誤、預(yù)埋孔位偏斜、預(yù)埋孔位堵塞等。

針對(duì)以上問題，在預(yù)埋施工時(shí)應(yīng)當(dāng)做好以下幾點(diǎn)。

（1）精確定位。掛籃預(yù)埋時(shí)，應(yīng)當(dāng)將節(jié)段中線及節(jié)段角點(diǎn)放樣并拉線，所有預(yù)埋點(diǎn)位以基準(zhǔn)線測(cè)量定位，在定位完畢后，應(yīng)當(dāng)以預(yù)埋之間的相對(duì)距離進(jìn)行校核，避免錯(cuò)誤。

（2）復(fù)查。澆筑前由專人列表進(jìn)行復(fù)查，以免遺漏或者預(yù)埋型號(hào)有誤。

（3）防傾、防浮、防堵措施。預(yù)埋孔應(yīng)當(dāng)設(shè)置定位鋼筋，定位鋼筋做成 U 形將預(yù)埋孔用的管道加固，上下鋼筋網(wǎng)片各 1 根，防止跑位或傾倒。在預(yù)埋管道頂板用 2 根粗鋼絲組成十字將管道向下反扣，防止?jié)仓炷習(xí)r管道上浮。預(yù)埋管道兩端用膠布封口，內(nèi)塞棉布，防止水泥漿進(jìn)入管道堵塞預(yù)埋孔。

4 結(jié) 語

如今，懸臂法預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工，掛籃不斷得到改進(jìn)，相應(yīng)的預(yù)埋也在不斷地隨著一起變化。但不變的是，做好掛籃預(yù)埋的布置及施工都是連續(xù)梁施工成敗的關(guān)鍵因素，應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶銐蚋叩闹匾?。如何利用小小的預(yù)埋，為大家創(chuàng)造更高的安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益，依然是從業(yè)者孜孜不倦的追求。