馬 雨

（中鐵十八局集團 第一工程有限公司，河北 涿州 071200）

0 引言

預應力預制箱梁是當前橋梁工程施工中常用的結構形式。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆箱梁相比，預應力預制箱梁施工對現(xiàn)場地理環(huán)境的要求較低，如在施工中輔以架橋機，對地基的壓實度幾乎無要求，但需更多人力、機械投入，施工工藝更復雜。這就要求施工單位應采用更加先進的技術和工藝手段，來保證預制箱梁施工的安全性和質(zhì)量，延長橋梁工程的安全運行壽命，獲得更大的經(jīng)濟效益和社會效益?；诖耍院煎\旗箱梁制梁場工程為例，對預應力箱梁預制施工及質(zhì)量控制技術要點進行探析，以期為類似預應力箱梁預制施工工程提供有益參考。

1 工程概述

杭錦旗箱梁制梁場工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市杭錦旗巴拉貢鎮(zhèn)南，緊臨路基紅線，占地168 畝，標段共承擔301 孔箱梁預制架設任務，其中24 m 箱梁14 孔，32 m 箱梁286 孔，29 m 箱梁1 孔。設鋼筋綁扎臺座3 個、制梁臺座8 個、雙層存梁臺座64 個（其中1 個兼做靜載試驗臺座），最大存梁量127 孔。根據(jù)工程及圖紙要求預制有砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁（雙線、單箱單室）。地震動峰值加速度為0.2 g（g 為重力加速度，取9.81 m/s2）。設計速度250 km/h，ZK 活載，雙線、正線線間距為4.6 m。梁長32.6 m、24.6 m、29.2 m，計算跨度31.5 m、23.5 m、28.1 m。截面類型單箱單室簡支箱梁（不同跨度等高），截面中心梁高2.686 m，橋橫向支座中心間距4.4 m；梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚。

工址區(qū)歷年平均風速1.6～3.1 m/s，最大風力8～9 級，以4、5、11 月風速最大。主要災害性天氣有霜凍、冰雹、大風等。歷年平均氣溫7.4 ℃～14.9 ℃，極端高溫天氣多發(fā)生在7 月，最高氣溫35.9 ℃～41 ℃，氣候干旱缺雨，降水量多集中在7～9 月，蒸發(fā)量遠遠大于降水量，夏季炎熱，氣候干燥，多風，預制梁養(yǎng)護難度大。

2 預應力箱梁預制施工的重難點分析

第一，在案例工程預應力箱梁預制施工中，整跨鋼筋骨架由底腹板鋼筋骨架和橋面鋼筋骨架組成。鋼筋骨架結構、作用不同，對鋼筋綁扎的標準和質(zhì)量要求也不相同。如何保證鋼筋骨架、鋼筋綁扎和預應力筋預留管道的協(xié)調(diào)性，不發(fā)生沖突和碰撞，是本工程箱梁預制施工難點。

第二，本工程預應力預制箱梁的規(guī)模比較大，對模板預拱度的設置要求很高。如果模板預拱度設置不合理，不僅影響預制箱梁外觀質(zhì)量，還會出現(xiàn)一系列難以解決的質(zhì)量病害，影響橋梁工程的總體質(zhì)量。因此，如何設置模板預拱度是本工程預制箱梁施工的重點。

第三，混凝土施工長期以來都是預制箱梁施工的難點。雖然混凝土施工工序較簡單，但影響施工質(zhì)量的因素多，如工藝、材料、澆筑方式、振搗、養(yǎng)護等均對混凝土施工質(zhì)量影響較大[1]。本工程箱梁預制規(guī)模大，如何有效控制水化熱的影響，抑制裂縫的出現(xiàn)，是本工程預應力箱梁預制施工的又一重難點。

第四，預應力施工質(zhì)量要求很高，案例工程梁全長32.6 m、24.6 m、29.2 m，計算跨度31.5 m、23.5 m、28.1 m，現(xiàn)場條件復雜，致使很多預應力張拉的方法和措施無法順利開展。如何結合現(xiàn)場條件，制定科學有效的張拉方案，并加強對張拉施工質(zhì)量的把控，也是本工程施工的重難點。

3 預應力箱梁預制施工要點和質(zhì)量控制

3.1 鋼筋綁扎和預應力管道預留

本工程所有的鋼筋綁扎工作均在胎具上完成，以保證箱梁整跨鋼筋骨架的質(zhì)量，避免出現(xiàn)鋼筋和預應力管道交叉碰撞問題。為防止極端惡劣天氣影響現(xiàn)場施工，特制作可移動式鋼筋綁扎胎具，通過動力電機驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動，帶動其整體沿導軌移動，以實現(xiàn)鋼筋籠的綁扎及轉(zhuǎn)運。箱梁鋼筋綁扎胎具經(jīng)導軌可移動至鋼筋棚內(nèi)，鋼筋半成品至鋼筋籠成品綁扎后，利用鋼筋棚內(nèi)門吊吊裝，以提高效率，節(jié)約成本。

鋼筋與模板間均勻散布強度為C60 的混凝土保護墊塊，底面和側(cè)面墊塊至少設4 個/m2，綁扎墊塊的鋼筋鐵線頭禁止伸入保護層[2]。預應力筋預留管道須按照預應力設計圖紙合理布設，為避免與鋼筋綁扎位置沖突，發(fā)生交叉碰撞問題，應按照表1 要求進行嚴格控制。

表1 預應力筋預留管道及鋼筋綁扎要求

為確保預應力管道位置精確，采用自動鋼筋網(wǎng)片焊機進行網(wǎng)片焊接。利用電阻焊的方式，將電流通過焊頭及鋼筋處產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，對鋼筋局部進行加熱，同時加壓進行焊接。根據(jù)圖紙制作胎具，通過程序控制焊頭進行焊接，誤差極小、精準率高、鋼筋變形小、生產(chǎn)效率高，操作簡單，焊接成本低。

3.2 模板預拱度設置

預應力箱梁底模安裝時，需要嚴格依據(jù)設計圖紙要求和實際情況，合理設置預留壓縮量和反拱度。具體反拱度數(shù)值可根據(jù)設在底模和制梁臺座預埋件間的鋼墊板進行精確調(diào)節(jié)[3]。案例工程臺座底板預留壓縮量為：32 m 梁上翼緣板留8 mm，下翼緣板14 mm；24 m 梁上翼板留5 mm，下翼緣板8 mm。臺座按二次拋物線設置反拱度：32 m 梁設為24.54 mm；24 m 梁設為9.14 mm。具體見表2、圖1。

圖1 反拱值與跨中距離關系

表2 模板預留反拱度驗收標準

32 m 梁的反拱度按式（1）計算，

24 m 梁的反拱度按式（2）計算，

每座模板預應力箱梁預制施工前，需對模板的反拱度進行精確測量和調(diào)整，以保證滿足設計要求。每預制完成一孔梁，均需對底模標高進行全方位測量監(jiān)控并及時調(diào)整，待沉降全部穩(wěn)定后，可酌情減少檢查頻次。同時，需檢查底模的反拱度和平整度，尤其是支座板需要保持良好的平整性。安裝完成后，四個支座板的相對高差不能超過2 mm[4]；底板頂面和設計標高的允許偏差為±3 mm；底板全長范圍內(nèi)橫向偏移量不能超過2 mm；底板全長允許偏差為±10 mm；兩端支座螺栓孔中心距允許偏差為±10 mm；兩節(jié)臺座鋼底板接口位置的高差不應超過2 mm。

3.3 混凝土施工水化熱控制

為控制預應力箱梁預制施工中水化熱對混凝土施工質(zhì)量造成的不良影響，應盡量選擇水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，且水膠比不應超過0.35?；炷灵_盤前，要嚴格測量粗骨料、細骨料、拌和料等的含水率；精確測定因為天氣變化引起的含水率變化，含水量每班次至少抽測2 次，雨天則需隨時抽測；及時調(diào)整混凝土配合比，嚴格按照最終測定結果調(diào)整混凝土施工配合比，調(diào)整后的施工配料單要及時上報給現(xiàn)場監(jiān)理工程師進行確認[5]。在炎熱夏季拌和混凝土，宜將骨料存于棚內(nèi)，采用深井水，并結合氣溫情況選擇在傍晚或夜間進行混凝土拌和，以控制混凝土入模溫度不超過30 ℃?；炷翝仓础跋鹊装?，再腹板，最后頂板”的順序進行，即從預制箱梁的中間開始逐步向兩端進行澆筑，兩側(cè)腹板混凝土澆筑的高度須保持一致。混凝土澆筑示意如圖2。

圖2 混凝土澆筑示意

為有效控制水化熱對混凝土施工造成的不良影響，除采取科學合理的混凝土配置澆筑方法外，還要加強養(yǎng)護。預應力箱梁預制混凝土拆模之前采用蓄水養(yǎng)護頂板，自動噴淋灑水養(yǎng)護內(nèi)腔，通過土工布覆蓋灑水養(yǎng)護端面，以有效避免高溫炎熱天氣對預制梁養(yǎng)護的影響?；炷翝仓Y束后，及時用泡沫膠條封閉頂板頂面四周，并用塑料袋裝砂子，封堵各種預留孔洞，以免發(fā)生養(yǎng)護水滲漏，影響?zhàn)B護效果[6]。頂板混凝土澆筑完成3～5 h 后，及時開展蓄水養(yǎng)護，蓄水深度以能覆蓋整個混凝土面為宜。預制箱梁的人字坡頂部覆蓋土工布，定期灑水保濕。在梁體內(nèi)腔標準段底板表面用塑料袋裝砂法封閉泄水孔?；炷翝仓瓿? h 后，及時蓄水養(yǎng)護，蓄水深度不小于3 cm。為防止大風帶走梁體水分，端頭加厚段鋪設一層土工布灑水養(yǎng)護，梁兩端需分別安設一套霧炮機并采用篷布包裹，射程為30 m，混凝土澆筑完成后7 h 開始噴霧直至養(yǎng)護結束，以保證混凝土表面保持濕潤狀態(tài)，避免形成裂縫。

3.4 張拉施工

為保證預應力張拉的有效性和合理性，需要制定科學有效的張拉方案，主要包括以下內(nèi)容。

1）張拉設備的選擇。為提升張拉效果，選用型號為TYZ/60-Ⅶ/TK 的智能張拉系統(tǒng)及350 T穿心式千斤頂。

2）做好張拉前的準備工作。在預應力張拉前，檢查梁體混凝土強度、彈性模量、齡期等是否達到設計要求，并校正千斤頂和油壓表，驗收錨具質(zhì)量[7]。采用預埋橡膠抽拔棒形成預應力孔，混凝土灌注完成后抽出橡膠棒成孔。橡膠棒分為兩段，接頭位置在跨中。橡膠板接頭處理示意如圖3所示，采用鍍鋅鐵皮套管套連接，再用塑料膠帶封裹，避免接頭位置出現(xiàn)漿液滲漏。

圖3 橡膠棒接頭處理

3）鋼絞線制作和穿束。鋼絞線需要按照設計要求進行下料，下料的長度應為工作長度+1 640 mm。由專用的砂輪機切割鋼絞線，端頭先用扎絲綁扎。在自由放置狀態(tài)下，預應力鋼絞線要梳整、編束，每隔1～1.5 m 扎一道鐵絲，鐵絲扣彎向內(nèi)[8]。綁束完成后，按照梁體規(guī)格掛牌，以免發(fā)生錯用和混用問題，保證每根預應力鋼絞線穿入兩端工作錨板的同一位置。鋼絞線制作穿束質(zhì)量要求見表3。

表3 鋼絞線制作穿束質(zhì)量要求

4）預應力張拉。σk為錨下控制應力。預張拉、初張拉工藝流程為0→0.2σk（靜停持荷30 s）→初張拉控制應力（靜停持荷2 min）→補拉至σk→回油至0 錨固。終張拉時，已進行預、初張拉的直接拉到預、初張拉力值的100 %（靜停持荷30 s），再張拉至終張拉力值（持荷2 min）；未進行預、初張拉的工藝流程為0→0.2σk（靜停持荷30 s）→σk（靜停持荷2 min）→補拉至σk→回油到0 錨固。

鋼絞線伸長量（兩端之和），不得超過計算值的±6 %。兩端伸長量相差不超過5 %，否則證明兩端張拉不同步[9]。每片梁的24 h 后滑、斷絲不得超過鋼絞線總數(shù)的0.5 %，不在同側(cè)且一束內(nèi)斷絲不得超過1 根。

鋼絞線實際伸長量按式（3）計算，

式中：ΔL 為鋼絞線實際伸長量（mm）；L100%、L20%分別為張拉控制應力達100 %、20 %時的油缸伸長量（mm）；J20%、J100%分別為張拉控制應力達20 %、100 %時工具夾電外漏量（mm）。

4 施工測試及效果分析

為驗證施工質(zhì)量，工程預應力施工完成后，采用反力架配合千斤頂方式，32 m 箱梁采用五點加載形式，實施靜載試驗法施工測試?？缰性O一集中荷載，其余按其左右對稱布置，各荷載縱向間距均為4 m。靜載試驗加載方式見圖4 示意。

圖4 靜載試驗加載示意

試驗梁的加載分兩個循環(huán)進行。加載試驗中梁體跨中承受的彎矩與設計彎矩之比稱加載系數(shù)K，表示加載等級。試驗準備工作結束后，梁體承受的荷載狀態(tài)為初始狀態(tài)；基數(shù)級下梁體跨中承受的彎矩是梁體質(zhì)量與二期恒載質(zhì)量對跨中彎矩之和。施工測試結果顯示，外加荷載在跨中最下層預應力鋼絞線中所產(chǎn)生的最大應力未超過彈性模量極限，表明本次箱梁預制施工質(zhì)量較好，施工質(zhì)量控制方法有效。

5 結語

預應力箱梁施工涉及面較廣、影響施工質(zhì)量的因素多、施工難度大。本文結合工程案例，分析預應力預制箱梁關鍵施工技術及質(zhì)量控制要點。施工測試結果表明，通過規(guī)范鋼筋綁扎、合理預留預應力管道、科學設置模板預拱度、嚴格控制混凝土施工水化熱以及科學有效地張拉施工等關鍵措施，可避免現(xiàn)場復雜的施工條件及極端天氣對預應力預制箱梁施工產(chǎn)生不良影響，確保箱梁預制施工質(zhì)量，可為同類工程提供參考。