后張法預應力混凝土梁板施工問題

鄧浪秋

（龍門縣地方公路管理站，廣東 龍門 516800）

1 工程概況

某大橋建設項目，上部結構為25m長的14孔后張法預應力混凝土空心板梁，采用標準強度1 860MPa、張拉控制應力1 395MPa的ASTM A416高強低松弛預應力鋼絞線以及相應標準的錨固體系。該橋梁工程大部分預應力鋼束均通過單端張拉，鋼絞線束數和單束根數分別為12束和12根，僅其中K074+214—K074+265段三孔大跨度連續(xù)梁預應力鋼束為兩端張拉，鋼絞線束數和單束根數分別為18束和15根。考慮到該橋梁建造位置交通量大，施工干擾因素多，施工場地狹窄，橋墩高度低，預應力混凝土空心板梁采用現場預制后吊裝的方案。該橋梁工程預應力混凝土空心板梁設計標準跨度25m，計算跨度24.35m，預制長寬高分別為24.95m,1.42m,1.10m。每孔梁均包括6片空心板梁，其中中梁4片，邊梁2片?？招陌辶簝饶嬙煲妶D1。

圖1 空心板梁內模構造

2 施工準備

該互通式立交位于既有公路之上，公路交通量大，施工期間不中斷交通。為確保施工順利進行，在施工現場設置臨時制梁場地，封閉并改移既有交通?；炷涟韬驼?、砂石骨料存放場、鋼筋加工間及材料庫等均設置在制梁場地內?？紤]到制梁場地內地基承受較大荷載，且原場地主要為土質軟弱的耕地，為此應在材料及施工機具堆放前進行地基加固。加固時，通過夾卵石砂土換填軟弱耕地土，換填厚度控制為0.8～1.0m，換填完成后通過重型壓路機來回碾壓，達到設計密實度要求后加鋪混凝土層。為便于排水，還應在制梁場地四周增設長60cm,寬40cm的排水溝，場地內坡度設置為1%～2%。

為便于存放、裝運施工材料，結合需要的板梁數量、施工次序等布置9個制梁臺座和12個存梁臺座。兩種臺座均按照凸形臺設計，臺座第一層長、寬、高尺寸分別為30.5m,1.85m,0.2m，為便于立模，其外形尺寸均比梁體外形尺寸大。第二次混凝土澆筑于墊層上部，長、寬、高尺寸分別為29.95m,1.42m,0.2m。臺座內部順著梁長方向按照0.8～1.0m間隔埋置φ75mmPVC管，并按設計尺寸預留出拉桿孔洞。在臺座兩側按照2.0m間距預埋倒U形鋼筋，主要用作外模立模時的模型加固拉桿固定。此外，將∠5×∠5的角鋼預埋于臺座頂面周圍，以穩(wěn)固梁體結構外部尺寸。臺座混凝土硬化后的平整度誤差應不超出1mm，為防止漏漿，還應在臺座混凝土表面增設鋼板，兩側加釘止?jié){帶。

3 預應力混凝土梁板施工

3.1 梁體鋼筋制作

在制梁場地內的鋼筋加工間進行鋼筋調直、切斷、彎曲等操作。梁板主筋主要通過對焊，主筋和箍筋則進行現場綁扎。在安裝鋼筋骨架時，為避免損傷梁體各部位保護層，還應將強度不低于梁體混凝土設計強度的水泥砂漿墊塊支撐增設在鋼筋與模板之間。

3.2 鋼絞線和波紋管安裝

該橋梁使用的后張法空心板梁均通過金屬波紋管成孔，采用先穿法施工預應力筋，并在混凝土達到終凝狀態(tài)前抽動預應力筋并清孔，待混凝土實際強度達到設計值的85%、齡期超出14d后開始預應力筋張拉施工，完成張拉后對管道實施灌漿封錨，以控制可能的預應力損失[1]。

結合孔道設計長度、錨具長度及千斤頂等情況來確定預應力鋼絞線下料長度[2]，具體計算公式為：

式（1）中：L為預應力鋼絞線下料長度（m）；l為錨具支撐板之間的孔道長度（m）；l1為錨具高（m）；n為常量，當采取單端張拉方式時取n=1，當采取雙端張拉方式時取n=2；l2為張拉千斤頂支撐端面至槽型口外端的距離（m）；l3為預應力鋼絞線長度富余量（m）。

鋼絞線應在張拉后下料，張拉過程中按照鋼絞線設計抗拉強度值的80%～85%確定預拉應力值，張拉過程持續(xù)5～10min后放松。鋼絞線下料后還應使用20#鐵絲將切口兩側各5cm的位置扎緊，并使用切斷機或砂輪鋸切斷。

在平地上將鋼絞線逐根排列順直，一端對齊后置于擋板上，并通過18#～22#鐵絲將鋼絞線編束處理。編束的過程中應保證鋼絞線理順、松緊一致、牢固綁扎，其長度必須與鋼絞線束孔位保持一致。鋼絞線束在保管時必須提前標好長度，列表后提交鋼筋班組，并按照編號在鋼絞線束兩端綁系小牌，按次序分開存放。下料時按照編號依次將鋼絞線束穿入波紋管內。為保持波紋管安裝線形，必須加強坐標位置控制，連接時采用20cm長、相同型號且大一號的波紋管，為避免波紋管漏漿，應通過熱塑料管或密封膠帶封口，再通過鋼筋卡子按照50cm間隔將波紋管綁焊在梁體箍筋結構上。

3.3 立模

混凝土梁板內外模均使用分片拼裝式鋼模，為保證拼接質量，必須先試拼，內模底板應采取開口式設計，頂板中間預留一塊活動板，便于從頂板澆筑底板混凝土，并待底板混凝土澆筑結束后搭支活動板，澆筑頂板混凝土，從而確保底板邊角及中間混凝土充分到位、密實。模板安裝及拆除均通過吊車和人工配合的方式進行，為避免混凝土澆筑過程中模板因拼接不良而發(fā)生漏漿，須通過專用密封劑堵塞模板拼接接縫。

3.4 混凝土施工

該預應力混凝土梁板橋后張法預應力施工采用C40混凝土及水泥∶砂∶碎石∶水∶外加劑=1∶1.48∶2.41∶0.42∶0.01的配合比，水灰比為0.42，混凝土坍落度控制為5～7cm，水泥用量不得超出450kg/m3，通過雙階式攪拌裝置進行混凝土拌制，上料通過裝載機完成，采用強制式攪拌機。以上配合比為重量配合比，必須準確稱量，砂石及外加劑、水、水泥等的配合比稱量偏差不得超出±2%和±1%。定期測定砂石料的實際含水率，并在確定配合比時予以扣除，同時結合材料可能的變動進行配合比調整。從全部原材料送入拌和機械開始到出料時為止的持續(xù)拌和時間應控制在1.5～2.0min以內。

混凝土運輸應當采用不吸水、不漏漿的鋼制吊斗，通過四輪拖拉機將吊斗運輸至澆筑施工區(qū)域，再通過吊車起吊后入模。運輸過程應嚴格按照設計要求進行，避免混凝土發(fā)生離析和分層。該橋梁混凝土按照底板→側板→頂板的次序縱向分段、斜向分層連續(xù)澆筑，分層厚度應控制在30cm以內?；炷翝仓倪^程中，采用附著式和插入式振搗器振搗，且振搗施工時不得觸碰波紋管，并保持振搗間距，避免波紋管破裂。振動棒按照30～40cm的間距插點，并離開側模一定距離，同樣禁止觸碰模板、鋼筋和波紋管等結構。為有效清除層間接縫，保證層間良好結合，上層混凝土振搗時振搗棒必須插入下層混凝土5～10cm，且上層混凝土振搗施工必須在下層混凝土初凝前進行。

4 施工質量控制

根據《公路橋梁后張法預應力施工技術規(guī)范》（DB33T 2154—2018）及《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1—2017）的要求，在該預應力混凝土梁板施工過程中，必須加強原材料質量控制、制作與安裝質量控制及張拉、放張控制。

4.1 原材料質量及尺寸控制

在預應力筋進場后，必須按照《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2014）的具體規(guī)定，抽取試件進行力學性能檢驗，確保其質量符合相關標準。對于無黏結預應力筋，應根據無黏結預應力鋼絞線標準控制其涂包質量，并以60t為1個批次，按照1個批次抽取1組試件的頻次進行質量檢測。預應力筋所用錨具、夾具及連接器等均應按照《預應力筋用錨具、夾具和連接器》（GB/T 14370—2015）的規(guī)定選材并進行性能質量檢驗。該互通式立交預應力混凝土梁板施工鋼絞線尺寸及允許偏差見表1。

4.2 制作與安裝質量控制

預應力筋通過切斷機或砂輪鋸切斷。對于鋼絲束兩端使用繳頭錨具的情形，應將同一鋼絲束內每根鋼絲長度極差值嚴格控制在鋼絲長度的1/5000以內，并不超出5mm。對于成組張拉長度均在10m以內的鋼絲，應將同組鋼絲長度極差值控制在2mm以內。檢查時按照每班組預應力筋總數的3%抽取，且不少于3束。

表1 鋼絞線尺寸及允許偏差

預應力筋端部擠壓錨具制作時必須嚴格控制壓力表油壓，并保證擠壓后預應力筋露出擠壓套筒的長度在5mm左右。將鋼絞線壓花錨固成型后，必須保證其表面清潔干燥，無油污，直線段長度和梨形頭長度均應滿足設計要求。鋼絲檄頭強度應至少達到鋼絲標準強度的98%，在每工作班按5%的比例抽查后檢查，每批鋼絲至少檢查6個試件。

預應力筋束形控制點豎向位移偏差應嚴格按照表2要求進行控制，在同一檢驗批次中，應按照各類構件預應力筋總數的5%抽查，且各類構件至少檢查5束，每束至少檢查5處。

表2 預應力筋束形控制點豎向位移偏差

4.3 張拉和放張控制

預應力筋張拉及放張過程中，必須保證混凝土強度滿足設計要求，對于無具體要求的情形，混凝土實際抗壓強度應不低于設計抗壓強度的75%。預應力筋張拉施工過程中，張拉和放張次序和施工工藝應滿足施工技術方案，同時符合以下規(guī)定：張拉應力最大值應不超出《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010），張拉施工必須確保同一預應力束中每根預應力筋應力的均勻一致性。后張法施工時，如逐根或逐束張拉預應力筋，則必須確保各階段均不出現不利于結構穩(wěn)定的應力狀態(tài)，還應充分考慮后批張拉的預應力筋對先批張拉的預應力筋可能產生的彈性壓縮影響[4]。張拉施工過程中，必須校核預應力筋伸長值，將實際伸長量和設計伸長量相對偏差控制在±6%內；預應力筋張拉錨固后實際預應力值和設計值之間的相對偏差應不超出±5%，在同一批次內所抽檢的預應力筋數應不超出預應力筋總數的3%，且至少為5束。

錨固施工時張拉端預應力筋內縮量必須滿足設計要求，對于無具體要求的情況，必須按照表3的規(guī)定予以控制，按照每工作班預應力筋總數的3%抽檢，且至少檢查3束。

表3 張拉端預應力筋內縮量限值

5 結語

綜上所述，預應力混凝土結構在荷載作用于構件前，可充分利用高強鋼筋在混凝土受拉區(qū)預先施加壓應力，并通過對施加應力大小、分布規(guī)律等的控制，有效降低結構所承受的拉應力，推遲或避免結構開裂，保證結構運行的安全性和穩(wěn)定性。預應力混凝土梁板在近年來的高等級公路中得到日益廣泛的應用，該公路橋梁結構形式與同跨徑預應力簡支梁板橋相比，自重更輕、材料更省，受力也更加均勻，伸縮縫設置少，成本小。但是因梁板內鋼筋密度大，梁板內核主要為變截面，施工存在較大難度。該五層疊加的全互通式立交橋混凝土梁板現場預制施工過程中，通過嚴格控制每個施工環(huán)節(jié)和每道工序，保證了施工安全、施工質量和施工效率等。