淺析變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工技術(shù)

張方

（中鐵二十局集團(tuán)有限公司，西安710016）

1 引言

根據(jù)交通運(yùn)輸部（https://www.mot.gov.cn/）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年我國公路橋梁總數(shù)量超過96 萬座，同比增長5.30%，接近7 400 萬延米，同比增長11.34%。其中，特大橋梁數(shù)量超過7 400 座，擁有超過1 300 萬延米，大橋數(shù)量超過13 萬座，擁有超過3 700 萬延米。 橋梁道路作為交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，需要重視其施工質(zhì)量，確保其可以達(dá)到應(yīng)用預(yù)期效果。

2 工程概況

呼蘭河呼口大橋位于松北區(qū)與呼蘭區(qū)交界處的呼蘭河河口，其負(fù)責(zé)連接呼蘭區(qū)、松北區(qū)，是濱江大道重要沿江過河通道。 該大橋總長度為1 887.12 m，主橋長度為240 m，引橋長度為1647.12 m。 布置雙向6 車道橫斷面，主橋?yàn)? 墩，上部采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁模式，跨徑組合為45 m+75 m×2+45 m；引橋?yàn)?8 墩2 臺(tái)，上部采用40 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁。 該大橋位于呼蘭河區(qū)域，地勢條件為東北略高、西南略低，海拔高度處于114～120 m。 該地區(qū)屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為3.3 ℃。 7 月份為當(dāng)?shù)刈顭釙r(shí)期，月平均溫度為23.1 ℃，1 月份為當(dāng)?shù)刈罾鋾r(shí)期，月平均氣溫為-19.4 ℃。 凍土深度可以達(dá)到197 cm，年平均降水量為505.4 mm。 該大橋處于地質(zhì)條件為濕地，不會(huì)對(duì)路基、橋臺(tái)造成過多影響。

3 施工順序

在本橋梁工程中，施工順序整理如下：通過反循環(huán)鉆機(jī)對(duì)鉆孔灌注樁進(jìn)行鉆孔處理，現(xiàn)澆承臺(tái)、輕型臺(tái)使用定型鋼模支撐與鋼支撐。 在拌和站對(duì)橋梁工程使用的結(jié)構(gòu)混凝土做集中拌和處理，并使用混凝土輸送泵進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)。 如果施工區(qū)域地勢較為平坦， 可以直接通過吊車提升完成混凝土入模作業(yè)。 對(duì)于本橋梁工程所需的各類預(yù)應(yīng)力混凝土梁，需要在預(yù)制廠完成預(yù)制處理， 并使用運(yùn)梁車從預(yù)制廠將預(yù)應(yīng)力混凝土梁運(yùn)輸?shù)绞┕^(qū)域，使用架橋機(jī)進(jìn)行架梁操作。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

本橋梁工程涉及大量施工技術(shù)， 為讓本文內(nèi)容更具有參考價(jià)值，僅以預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁預(yù)制、梁體架設(shè)、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁掛籃施工等幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)作為研究對(duì)象， 對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析。

4.1 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁預(yù)制

4.1.1 基底處理

為提升梁場基底承載力，需要對(duì)其做充分處理。 本橋梁工程中采用片石換填方式，經(jīng)檢驗(yàn)梁場基地符合施工標(biāo)準(zhǔn)，開展后續(xù)的梁臺(tái)座施工作業(yè)。

4.1.2 制梁臺(tái)座施工

向地基澆筑20 cm 的混凝土墊層， 等到混凝土墊層凝固后，再澆筑25 cm 的底座混凝土。 等到底座混凝土凝固后，在其表面鋪設(shè)8 mm 的鋼板， 當(dāng)作底模使用。 通過焊接操作，讓底模構(gòu)成一個(gè)整體，確保其和預(yù)埋角鋼牢固焊接，形成制梁臺(tái)座。 根據(jù)橋梁工程設(shè)計(jì)方案，預(yù)留一定的拱度，并在兜底吊梁位置設(shè)置相應(yīng)的活動(dòng)斷口。 考慮到箱梁在承受預(yù)應(yīng)力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的上拱度， 形成簡支梁。 需要對(duì)底座兩端的2 m 距離內(nèi)，做好相應(yīng)的加厚工作，將原本的25 cm 底座厚度逐步增加到50 cm， 并額外設(shè)置兩層φ10 mm 的10 cm×10 cm 鋼筋網(wǎng)片。 在對(duì)臺(tái)座混凝土進(jìn)行澆筑作業(yè)時(shí)，需要對(duì)側(cè)模下拉桿管道的位置進(jìn)行預(yù)留處理。

4.1.3 混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

箱梁混凝土采用一次連續(xù)澆筑成型工藝， 從梁體一端開始，到另一端結(jié)束。 在完成底板澆筑任務(wù)后，對(duì)混凝土搗固處理，保持其表面平整后，及時(shí)安裝內(nèi)模，綁扎頂板鋼筋，并從兩肋下料，以對(duì)稱方式對(duì)腹板做分層澆筑處理，每層厚度控制在25 cm 以內(nèi)，通過插入式振動(dòng)器對(duì)混凝土做搗固處理。 其端部通過附著式振動(dòng)器復(fù)振，頂板通過平板振動(dòng)器復(fù)振，對(duì)頂板做找平處理。 等到混凝土澆筑高度達(dá)到梁體末端3 m 處，從梁體末端到中間做下料處理， 保證混凝土在距離端部的3 m 位置收口。

預(yù)制邊梁作業(yè)時(shí)， 需要?jiǎng)澐殖鲋髁旱?/3 跨徑外側(cè)位置，將懸臂板橫向80 cm、縱向50 cm 區(qū)域，納入暫緩澆筑混凝土范圍中，并對(duì)這個(gè)范圍中的縱向鋼筋做剪斷處理。 等到完成預(yù)應(yīng)力鋼束張拉作業(yè)后，再將縱向鋼筋進(jìn)行焊接，完成該區(qū)域的補(bǔ)澆作業(yè)。

預(yù)制箱梁作業(yè)時(shí)， 需要在箱梁頂板負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力筋錨固位置預(yù)留足夠大小的張拉槽。 邊梁混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，需要預(yù)留泄水管的安裝位置。 箱梁澆筑頂板時(shí)，需要在頂板的上方，通過插進(jìn)2～3 個(gè)硬塑料管，對(duì)頂板的澆筑厚度進(jìn)行檢查。

完成梁體混凝土澆筑工作后， 需要向混凝土表面覆蓋麻袋片，通過灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 即便是拆模處理后，也需要繼續(xù)養(yǎng)護(hù)混凝土，保證混凝土符合本橋梁工程設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)。 如果當(dāng)?shù)貧鉁叵陆抵? ℃，僅通過覆蓋麻袋片覆蓋，進(jìn)行混凝土保溫處理即可，不允許灑水養(yǎng)護(hù)[1]。

4.1.4 預(yù)應(yīng)力施工

在施工現(xiàn)場建設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線下料場， 根據(jù)下料單內(nèi)容進(jìn)行下料、編束等操作。 對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行充分檢查，利用通孔器做初步清孔處理，再通過高壓水對(duì)孔道仔細(xì)沖洗，最后利用高壓風(fēng)將孔道殘存的水全部吹出， 保證孔徑、 孔道內(nèi)部清潔。 使用鋼絞線主要使用人工穿束，可以使用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行輔助作業(yè)。等到梁體混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的90%強(qiáng)度后，著手鋼絞線張拉作業(yè)。 利用兩端對(duì)稱同步張拉技術(shù)，同時(shí)控制張拉力、鋼絞線伸長量。 將初應(yīng)力施加到鋼絞線上， 達(dá)到1.02σcon后（σcon為張拉控制應(yīng)力），保持2 min 的持荷處理后，做錨固操作。 在做孔道壓漿操作時(shí)，根據(jù)本橋梁工程建設(shè)需求，選擇普硅525#水泥，并將具有減水、微膨脹功能的外加劑添加到水泥漿中，水灰比要保持在0.4～0.45，水泥漿強(qiáng)度超過40 MPa。

4.2 梁體架設(shè)

在本橋梁工程中，梁體通過運(yùn)梁車進(jìn)行運(yùn)輸，使用架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)。 在開展梁體架設(shè)作業(yè)前，需要做好以下準(zhǔn)備工作：確定各個(gè)片梁的拱度值、梁頂板厚度、墩頂支承墊石高度等數(shù)據(jù)，孔梁的配置活動(dòng)。 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的梁體序號(hào)，逐步完成架設(shè)工作。 對(duì)于臺(tái)頂蓋梁，需要根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置橋的中心線、邊線、每個(gè)片梁端線、邊線，保障架梁獲得預(yù)期的施工質(zhì)量。 需要在臺(tái)后路基上，架設(shè)架橋機(jī)。 使用吊車拼裝架橋機(jī)，并在拼裝后對(duì)架橋機(jī)使用功能進(jìn)行調(diào)試。 在確認(rèn)架橋機(jī)的基礎(chǔ)功能使用正常后， 將施工現(xiàn)場的梁體移動(dòng)到具體位置。 遵循先邊梁、后中梁的順序，完成梁體的架設(shè)工作。 對(duì)于邊梁安裝工作，可以細(xì)分為兩個(gè)環(huán)節(jié)， 先將邊梁放置在距離最近的片中梁位置，再使用邊梁掛架起吊，將邊梁整體移動(dòng)到架設(shè)具體位置。等到所有梁體完成架設(shè)作業(yè)后， 架橋機(jī)再次移動(dòng)到最開始的安裝位置，通過吊車對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行拆機(jī)處理。

4.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁掛籃施工

4.3.1 掛籃制作與拼裝

根據(jù)本橋梁工程需求，選擇自錨平衡式菱形掛籃。 針對(duì)底模前后橫梁上的吊帶、菱形桁架等位置，需要進(jìn)行嚴(yán)格的焊接處理， 并對(duì)焊接位置做探傷檢查， 通過加載試驗(yàn)達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，才允許投入使用。 本橋梁工程的0#段長度為15 m，需要通過搭設(shè)滿堂支架進(jìn)行施工、預(yù)壓處理，進(jìn)行相應(yīng)的澆筑操作。使用橋墩側(cè)的塔吊做掛籃吊裝作業(yè)。 在掛籃安裝時(shí)，需要做到橋墩兩側(cè)掛籃保持對(duì)稱同步安裝，科學(xué)控制不均衡荷載。

4.3.2 混凝土懸灌施工

在已灌梁段混凝土的強(qiáng)度、 彈性模量符合本橋梁工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)張拉縱向預(yù)應(yīng)力筋，做壓漿處理，對(duì)于墊梁、軌道進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)。 完成軌道的錨固操作后，對(duì)于底模架的前后吊帶進(jìn)行放松處理， 使用2 個(gè)10 t 倒鏈把底模架后橫梁進(jìn)行懸掛，并將其移動(dòng)到外模走行梁上[2]。 先后放松后吊桿、前吊帶，使用2 臺(tái)5 t 倒鏈，對(duì)前支座進(jìn)行牽引，讓菱形桁架聯(lián)動(dòng)底模側(cè)模，向前移動(dòng)到指定位置后，對(duì)底模后吊帶進(jìn)行安裝，并起吊底模。 解除外模后，將走行梁吊帶移動(dòng)到預(yù)留孔上，對(duì)立模標(biāo)高度進(jìn)行調(diào)整。本橋懸灌作業(yè)使用泵送混凝土模式?？紤]到混凝土泵送期間可能會(huì)出現(xiàn)堵管現(xiàn)象， 擁有較大的能源需求，在選擇混凝土生產(chǎn)原材料時(shí)，需要對(duì)骨料級(jí)配、含砂率等進(jìn)行充分考量，適當(dāng)添加外加劑，確?；炷翐碛辛己玫牧鲃?dòng)性，提升其和易性。一段梁體以7 d 作為一個(gè)施工周期，并將混凝土配合比坍落度保持在12～16 cm。

對(duì)于本橋梁工程的梁體縱向、橫向預(yù)應(yīng)力筋，需要在開展穿束作業(yè)之前，通過通孔器對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行疏通[3]。 對(duì)于豎向預(yù)應(yīng)力筋，需要根據(jù)施工設(shè)計(jì)需求進(jìn)行下料，直接開展加工成型作業(yè)即可，并在梁段混凝土灌注之前，將豎向預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋到指定的梁體中。 在結(jié)束預(yù)應(yīng)力張拉、 前移掛籃之前的期間， 開展相應(yīng)的孔道壓漿作業(yè)。 使用真空吸漿法進(jìn)行壓漿處理，選擇525#普通硅酸鹽水泥，將水灰比控制在0.4～0.45。 可以向水泥漿中添加0.6%的FDN-5 高效減水劑， 但是要將水灰比調(diào)整到0.35。

5 質(zhì)控措施

開展變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工技術(shù)， 需要落實(shí)各項(xiàng)質(zhì)量控制措施，保證橋梁工程的施工質(zhì)量。

第一，在安裝現(xiàn)澆混凝土支架后、混凝土澆筑前的這段時(shí)間內(nèi)，需要對(duì)現(xiàn)澆混凝土支架做充分檢查，例如，支架扣件、螺栓連接是否緊固，并對(duì)支架做預(yù)壓處理，科學(xué)消除支架的非彈性變形。 設(shè)置模板高程，保證梁體線形和設(shè)計(jì)線形保持一致。

第二，在混凝土澆筑期間，需要對(duì)支架、模板系統(tǒng)等充分檢查。 在檢查過程中發(fā)現(xiàn)支架沉陷、模板跑位等異常情況，需要根據(jù)具體情況采用合適措施進(jìn)行處理， 繼續(xù)進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。

第三，考慮到混凝土外觀質(zhì)量，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)外露面時(shí)，需要使用大塊整體鋼模， 有效處理模板接縫問題， 預(yù)防漏漿情況。 將模板與支架緊密連接，避免混凝土澆筑期間，模板出現(xiàn)變形、跑模情況。

第四，如果鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道出現(xiàn)位置沖突，需要對(duì)鋼筋位置進(jìn)行移動(dòng)。 既要保障預(yù)應(yīng)力管道符合橋梁工程設(shè)計(jì)需求，也要確保鋼筋擁有足夠數(shù)量，避免鋼筋截?cái)唷?同時(shí)，預(yù)應(yīng)力管道定位鋼筋還需要和其他構(gòu)造鋼筋進(jìn)行可靠焊接， 不能對(duì)焊接點(diǎn)踩踏、擠壓，避免出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象，造成預(yù)應(yīng)力管道走位。 在鋼筋焊接過程中，需要做好保護(hù)措施，避免焊渣燒傷預(yù)應(yīng)力管道。

第五，保證混凝土拌和時(shí)間足夠，避免在混凝土運(yùn)輸期間出現(xiàn)離析情況，適當(dāng)添加泵送劑，預(yù)防出現(xiàn)堵管情況。 落實(shí)混凝土振搗處理，額外注意應(yīng)力錨墊板下方、箱梁倒角等位置，避免出現(xiàn)漏搗、蜂窩等情況。 在振搗過程中，不能對(duì)應(yīng)力管道直接振搗，預(yù)防預(yù)應(yīng)力管道漏漿、變形。

第六，預(yù)應(yīng)力張拉遵循“對(duì)稱、同步”兩個(gè)原則，并且在張拉過程中，千斤頂前方不允許有人。 在使用張拉千斤頂之前，還需要做好校定工作，以油表工作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匹配使用。 完成鋼紋線張拉處理后，需要盡快開展壓漿作業(yè)。 對(duì)壓漿水泥進(jìn)行過濾操作，預(yù)防較大規(guī)格粒料堵塞管道，影響壓漿質(zhì)量。

6 結(jié)語

本文僅對(duì)變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工中幾項(xiàng)重要內(nèi)容進(jìn)行分析，在具體應(yīng)用時(shí)，仍需要以實(shí)際施工條件為準(zhǔn)，合理選擇施工技術(shù)，設(shè)計(jì)一套更完整的施工方案，提升橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量。