30m预应力混凝土箱梁的施工工艺.docx
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30m预应力混凝土箱梁的施工工艺
30m预应力混凝土箱梁的施工工艺
1.1 预制箱梁底座的设置
箱梁是一种薄壁结构，预制构件的尺寸要求严格，各部尺寸的误差为±10mm。
因此，在设置箱梁底座时必须严格执行下述要求，以保证箱梁的制作质量，为顺利安装创造条件。
（1）认真处理好地基，清除不均匀沉降。
因箱梁在未施加预应力以前，其自重完全由底座承担，如地基处理不当，产生不均匀沉降，会导致大梁裂缝。
处理地基时，应视地基土壤的性质及地下水位的情况，分别采取不同的措施。
如换土、打入木（砂）桩、重锤夯实等措施，使地基土壤的压实度达到90%以上。
（2）搞好预制场地的排水设施，特别是底座周围不容许有集水。
底座周围地面采用混凝土硬化，场地做成1%～2%的双向横坡，便于迅速排掉雨水和养生水等地表水，不使地表水浸泡底座，以免引起底座的不均匀沉降。
曾经有一个单位在施工中，由于忽视了底座地基土的夯实（冬天处理的地基），加之预制场的排水不畅，在雨季施工中，有6片大梁出现不同程度的裂缝，并造成了一定的经济损失。
因此，底座的地基处理和排水工作，在施工时应特别注意。
（3）底座设置应牢固可靠，整体性好，以免多次周转使用而遭到破坏。
用钢筋混凝土修建固定台座，台面的尺寸与梁底尺寸相匹配，台座出露的棱角用三角铁包边以防止在使用过程中掉角，台座上应预留两侧边模的对拉孔和移梁钢丝绳槽。
台座侧面必须平整光滑，以保证侧模的安装就位和箱梁梁底的平整度。
台座的基底必须有足够的承载力，台座的基底端头2m范围内基础范围必须扩大，并用φ16钢筋网加强处理以便能够承受张拉后两端头有足够的承载力，避免台座下沉、开裂。
（4）底座的结构型式如图1。
图1箱梁预制台座示意图
1.2 模板的构造及制作
模板虽是施工中的临时结构，但十分重要，它不仅控制梁体的外形尺寸的进度和平整度，而且对工程质量、施工进度和工程造价有直接的影响。
为了保证桥梁施工的可靠性、实用性，模板应满足一定的要求：
（1）具有必须的强度、刚度、稳定性，能可靠地承受施工中可能产生的荷载组合，保证结构的设计形状、尺寸和模板各部件之间相互位置的准确。
（2）采用大块组合钢模，提高模板的适应性及周转率。
（3）模板板面光滑平整，接缝严密，确保混凝土在施工中不漏浆。
（4）施工操作方便安全，安拆容易。
模板的构造：
模板分外模、内模、堵头模、底模。
底模用12mm钢板垫在台座顶面上，以保证箱梁底的光洁度。
外模面板使用6mm钢板，内模面板使用5mm钢板。
见图2。
图2 箱梁模板示意图
1.2.1 外模
为便于支、拆模板，整个外模分6节组成，每节长4.9m，重约2000kg，节与节之间用螺栓联接。
接缝处夹垫海绵橡胶垫，以免漏浆。
其平整度要求为±2mm。
为了支、拆方便，将端横隔模板与封端模板一起支拆。
外模一次拼装成型。
为防止模板位移并加强整体性，在外侧模的底部用φ18mm螺检拉紧，下垫木楔。
顶部用40#槽钢对口联接，此槽钢下加垫，借以稳定内模。
外模支腿下使用升降螺杆，支拆很方便。
1.2.2 内模
因为在浇注完箱梁底板后内模必须在短时间内安装就位，制作内模时纵向尽可能少分节，以减少安装接头，施工实施证明，内模设计不好，拆模十分困难，所以制作内模必须按图在四周各面布置一片先拆板，先拆板设计成“外八字”，拆模时将拆模器的挂勾勾在先拆板的孔上旋转丝杆把先拆板调出后即可容易地将模拆出。
2 箱梁施工工艺
2.1 工艺流程图箱梁施工工艺流程图见图3。
图3箱梁施工工艺流程
2.2 模板的安装与拆除
2.2.1 立模：
拼装外模时用小龙门吊把外模分块模板吊到所要制梁的制作台，顺序不能颠倒。
先拼边模，然后拼端头部分。
拼两边模时先用对拉螺杆将模板基本固定好，再拼两端吊装孔及三角垫块，拼三角垫块必须采用1m水平尺或水准仪抄平，控制其高度误差不大于±2mm，而后拼装端头模。
拼完后对边模的水平、接缝以及模隔板模进一步调整，位置准确后固定对拉螺杆。
内模预先分几节拼好，待底、腹板钢筋安装到位后用小龙门吊吊进箱内进行拼接，拼出的内模应平整、无坑洼、无翘曲现象、接缝严密。
内模拼装好后装上限位槽钢，以免上浮。
2.2.2 拆模：
拆外模时，首先拆出端头模板及中隔板堵头模，然后松对拉螺杆和两边支撑，拆除两边侧模，因为模板属大面、小厚度钢结构，侧向刚度不大，所以在拆除、起吊等作业时应防止模板发生塑性变形。
内模拆除先将先拆板用拆模器拆除，解除了内模的环状构造后依次将内模拆完。
2.3 钢筋工程
2.3.1 非预应力钢筋施工：
严格按规范要求做好钢材的进货、下料、弯制、连接等工作。
底板、腹板及隔板钢筋的绑扎直接在模内进行，顶板钢筋骨架先分成两节做好，待内模安装完毕后用专用吊架起吊拼接。
2.3.2 波纹管施工：
锚具采用OVM型及其配套设备。
钢束管道采用φ55mm增强型波纹管，锚下控制力为1160kN。
2.3.2.1 波纹管安装：
因孔道较长且带弧度，采用两根波纹管接头，从两端穿入，中间连接采用大一号型的波纹管。
接头管的长度为400～800mm，其两端用密封胶带封裹，安装时应事先按设计图中预应力筋的曲线坐标在箍筋上定出曲线位置，固定时应采用钢筋支托，间距为300mm。
钢筋支托焊在箍筋上，箍筋底部垫实。
波纹管固定后，用铁丝扎牢，以防浇筑混凝土时螺旋上浮而引起严重的质量事故。
波纹管安装就位过程中，应尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂。
同时，还应防止电焊火花烧伤管壁。
波纹管安装后，检查其位置、曲线形状是否符合设计要求，波纹管的固定是否牢靠，接头是否完好，管壁有无破损等。
有如破损，应及时用粘胶带修补或更换。
2.3.2.2 波纹管搬运与堆放
金属波纹管搬运时应轻拿轻放，不得抛甩或在地上拖拉，吊装时不得以一根绳索在当中拦腰捆扎起吊。
金属波纹管在室外保管时间不宜过长，不得直接堆放在地面上，并应采取有效措施防止雨露和各种腐蚀性气体的影响。
波纹管在仓库内长期保管时，仓库应干燥、防潮、通风、无腐蚀气体和介质。
2.3.3 预应力筋施工：
预应力钢束采用国产φj15.20的钢绞线（标准强度Rby=1860MPa），预应力钢束采用符合YB286-64标准。
对不符合要求的钢绞线一律不得使用。
预应力钢筋的下料长度按计算长度、工作长度和原材料试验数据确定，下料长度的相对误差不得大于2mm。
钢绞线的下料用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。
钢绞线切割时，在每端离切口30～50mm处用铁丝绑扎。
钢绞线的盘重大、盘卷小、弹力大，为了防止在下料过程中钢绞线紊乱并弹出伤入，事先制作一个简易的铁笼。
下料时，将钢绞线盘卷在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出，以策安全。
钢绞线的编束用20#铁丝绑扎，铁丝扣向里，间距1～1.5m。
编束时应先将钢绞线理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。
绑好后的钢绞线束编号挂牌堆放。
预应力筋穿采用先穿束法入孔道：
先穿束法即在浇筑混凝土浇筑之前穿束。
此法可以防止因为波纹管道漏浆导致管道的堵塞，在浇筑混凝土后立即将钢束前后抽动几下即可。
穿束方法采用整束穿孔。
穿束工作由人工进行。
穿束时钢束的前端扎紧并裹胶布，以便顺利通过孔道。
对多波曲线束，加工一个特制的牵引头，工人在前头牵引，后头推送，用对讲机保持前后二端同时出力。
2.3.4 预应力筋张拉与描固
2.3.4.1 准备工作
（1）混凝土强度检验：
预应力筋张拉前，需提供构件混凝土的强度试压报告。
当混凝土的试件强度达到设计强度的90%以后，方可施加预应力。
（2）构件端头清理：
构件端部预埋钢板与锚具接触处的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。
（3）安装锚具与张拉设备：
根据预应力筋张拉锚固体系不同，分述于下。
1钢绞线束夹片锚固体系：
安装锚具时应注意工作锚环或锚板对中，夹片均匀打紧并外露一致；千斤顶上的工具锚孔位与构件端部工作锚的孔位排列要一致，以防钢绞线在千斤顶穿心孔内打叉。
2安装张拉设备时，对直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。
2.3.4.2 预应力筋张拉顺序用四台千斤顶横向对称张拉、两头同时张拉（具体张拉顺序如图4所示）。
图430m箱梁张拉顺序图
具体张拉顺序为：
N1→N2→N3→N4
钢绞线张拉程序：
0→初应力→σcon（持荷2min，锚固）
每次张拉均应量测伸长值。
2.3.4.3 张拉伸长值校核
预应力筋张拉时，通过伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩阻损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常现象等。
因此，对张拉伸长值的校核，要引起重视。
预应力筋张拉伸长值的量测，应在建立初应力之后进行。
其实际伸长值ΔL应等于
ΔL=ΔL1+ΔL2
式中：
ΔL1——从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；
ΔL2——初应力以下的推算伸长值（可采用相邻级的伸长度）。
预应力钢材张拉后，应测定预应力钢材的回缩量与锚具的变形量，其值不得大于6mm，如大于此值，应重新张拉，或更换锚具后重新张拉。
2.3.4.4 张拉注意事项
（1）预应力钢束的断丝、滑丝，不得超过表1“后张预应力筋断丝、滑丝限制数”的规定。
如超过规定数，应进行更换；如不能更换时，可提高其他束的控制张拉力作为补偿，但最大张拉力不得超过千斤顶的额定能力，也不得超过钢绞线标准强度的80%。
（2）在张拉完成后，测得的延伸量与计算延伸量之差应在±6%以内，否则应采取以下的若干步骤或全部步骤：
1重新校准设备。
2对预应力材料作弹性模量检查。
3放松预应力钢材重新张拉。
4预应力钢材用润滑剂以减少摩擦损失，仅水溶性油剂可用于管道系统，且在灌浆前洗掉。
表1 张预应力筋断丝、滑丝限制数
5监理工程师对预应力张拉认可后，预应力钢束应予锚固。
放松千斤顶时应避免振动锚具和预应力钢束。
6预应力钢束在监理工程师认可后才可截割露头，梁端锚口应按图纸所示用水泥砂浆封闭。
（3）在预应力作业中，必须特别注意安全。
因为预应力有很大的能量，万一预应力筋被拉断或锚具与张拉千斤顶失效，巨大能量急剧释放，有可能造成很大危害。
因此，在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端，同时在张拉千斤顶的后面应设立防护装置。
（4）操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作，严格遵守操作规程。
油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。
如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路。
（5）张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩擦损失。
（6）工具锚的夹片，保持清洁和良好的润滑状态。
新的工具锚夹片第一次使用前，在夹片背面涂上润滑脂，以后每使用5～10次，应将工具锚上的挡板连同夹片一同卸下，向锚板的锥形孔中重新涂上一层润滑剂，以防夹片在退契时卡住。
润滑剂可采用石墨、二硫化钼、石蜡或专用退锚灵等。
（7）多根钢绞线束夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移，可更换夹片，用小型千斤顶单根张拉。
（8）每次张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表。
（9）预应力筋锚固后的外露长度，不宜小于30mm。
第二次张拉完成后用混凝土封裹，以防腐蚀。
2.4 混凝土工程
2.4.1 混凝土的配合比：
箱梁混凝土的设计强度为400kgf/cm2，我们用耀县水泥厂生产的42.3号普通硅酸盐水泥，泾河产的碎石为粗骨料，灞河产的中砂进行配制。
梁的粗骨料粒径为5～25mm。
施工坍落度2～6cm。
为提高活易性，按水泥用量的1%（粉剂）掺用西安悦姿生产的NF减水剂。
各种配合比见表2。
表2 混凝土配合比与实压强度
2.4.2 箱梁混凝土的浇注程序
浇注底板混凝土→安放内模→浇注腹板混凝土→安放顶层钢筋网→浇注顶板混凝土。
浇注底、顶板混凝土时，主要用平板式振动器，辅以插入式振动器振捣混凝土，底板混凝土一定要抹平，以便与内模贴合紧密，这是防止内模上浮的重要措施。
浇注腹板混凝土时，以侧模附着式振动为主，辅以插入式振动器对模内混凝土进行振捣，这部分混凝土是浇注大梁混凝土的关键，应注意下列3点：
（1）由于梁肋断面小，稠密钢筋，加上波纹管占据一定的空间，混凝土极不容易捣实。
混凝土的下料应特别讲究。
浇注顺序应从梁的一端逐步撵向另一端，或从梁的中间逐步向两头推进均可，混凝土浇注面应拉出25°～40°的斜坡，把浆用插钎逐步向前引，后面逐步投料振捣，切忌乱投料，防止振不实。
（2）切忌侧模振动时间过长（一般以30～45s为宜）造成“过”振，不但漏浆严重，外模易损坏，而且最容易造成内模上浮。
因浆流向内模底部，顶着内模上升。
（3）混凝土的坍落度必须控制在1～2cm，过大也容易造成内模上浮。
2.4.3 混凝土养生：
冬季为加快混凝土强度增长速度，加速台座的周转，决定采用蒸汽养护，蒸汽养护分四个阶段进行：
静停阶段：
就是指混凝土浇筑完毕至升温前在室温下先放置一段时间。
这主要是为了增强混凝土对升温阶段结构破坏作用的抵抗力。
一般需2～6h。
升温阶段：
就是混凝土原始温度上升到恒温阶段。
如果温度急速上升，会使混凝土表面因体积膨胀太快而产生裂缝。
因而必须控制升温速度，一般为10～25℃/h。
恒温阶段：
是混凝土强度增长最快的阶段。
恒温加热阶段保持90%～100%的相对湿度。
降温阶段：
在降温阶段内，混凝土已经硬化，如降温过快，混凝土会产生表面裂缝，因此降温速度应加以控制。
2.5 压浆、封端
2.5.1 压浆：
预应力钢材张拉完成后，利用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去，其作用有二：
一是保护预应力筋，以免生锈；二是使预应力筋与箱梁混凝土有效的粘结，以控制超载时裂纹间距与宽度并减轻梁端锚具的负荷状况。
因此应特别重视孔道压浆。
2.5.1.1 压浆材料
（1）使用不低于42.5普通硅酸盐水泥配制的50#水泥浆，水灰比一般在0.4～0.45之间，所用水泥龄期不超过一个月。
（2）水泥浆中可掺入监理工程师同意的减水剂及膨胀剂，掺量由试验确定。
但是不应掺入铝粉等锈蚀预应力钢材的外加剂。
2.5.1.2 灌浆设备：
采用活塞式注浆泵压浆。
2.5.1.3 施工注意事项
（1）在压浆前，吹入无油分的压缩空气清洗管道，接着用含有0.01kg/L生石灰或氢氧化钙的清水冲洗管道，直到将松散颗粒除去及清水排出为止。
再以无油的压缩空气吹干管道。
（2）水泥浆的泌水率最大不应超过1%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，24h后泌水应全部被浆吸收。
水泥浆自调制至压入孔道的延续时间，一般不宜超过30～40min，水泥浆在使用前和压注过程中应经常搅动。
（3）压浆时，每一工作班留取不少于是3组试样，标准养生28d，检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。
（4）管道压浆尽可能在预应力钢材张拉完成和监理工程师同意后立即进行，一般不得超过14d。
压浆时自梁一端压入，而在另一端流出，流出的稠度须达到规定的稠度。
采用一次性压浆，压力控制在0.5～0.7MPa之内。
（5）当气温或构件温度低于5℃时，不得进行压浆。
水泥浆温度不得超过32℃。
管道内水泥浆在注入后48h内，结构混凝土温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。
当白天气温高于35℃时，压浆宜在晚上进行。
在压浆后两天，应检查注入端及出气孔的水泥浆密实情况，需要时进入处理。
2.5.2 封端封端是箱梁生产的最后一道工序，应特别重视。
首先模板制作要精确，支立模板要稳定，以防变形，影响美观。
其次，梁长尺寸要准确，端隔板的钢筋焊接要牢固，位置要准确，浇注混凝土要用插入式振动器振捣密实。
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