预应力混凝土连续梁0#块浇筑施工控制技术

摘 要：结合某铁路预应力混凝土连续梁浇筑施工的成功实践,详细阐述了托架搭设与预压、永久支座安装工艺、临时支座墩梁固结、模板安装、钢筋绑扎及预应力管道定位、混凝土浇筑和预应力施工.

关 键 词 ：预应力 混凝土 连续梁 施工

中图分类号：U441.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0066-04

1.工程概况

某48+80+48 m预应力混凝土连续梁基础采用钻孔灌注桩基础,墩身采用单线矩形变截面实体墩,中墩最大高度7 m,边墩最大高度11.5 m,支座采用球型支座,全联位于R等于750 m曲线上及i等于-4.7‰的坡道上.梁体为单箱单室直腹板变截面箱梁,挡砟墙内侧净宽4.5 m,桥面板宽7.0 m；梁体全长177.2 m,边支座中心线至梁端0.6 m,中、边支座横桥向支座中心距均为3.2 m；中跨中部18 m梁段和边跨端部17.6 m梁段为等高梁段,梁高为3.3 m；中支点处梁高为6.0 m,其余梁段梁底下缘按二次抛物线Y等于3.3+X2/311.484m变化.箱梁顶板宽7.0m,底板宽4.0 m；顶板厚30 cm,边跨端块处顶板厚由30 cm渐变至70 cm；底板厚36～60 cm按抛物线变化,边跨端块处底板厚由36 cm渐变至80 cm；腹板厚30～70 cm,按折线变化,边跨端块处腹板厚由30 cm渐变至60 cm.梁体在支座处设横隔板,全联共设4道横隔板,横隔板中部设有孔洞,以利人员通过.同时在梁端底板设置了检查孔.曲线上梁按曲梁曲做布置,曲梁布置时结构中心线按曲线布置,保持径向截面尺寸不变,支座沿径向布置.梁体纵向预应力腹板束采用9-15.2钢绞线,内经80 mm的金属波纹管成孔,真空辅助灌浆,15-9锚具锚固；顶板束和底板束采用7-15.2钢绞线,内径70 mm的金属波纹管成孔,真空辅助灌浆,15-7锚具锚固.钢绞线公称直径15.2 mm,抗拉强度标准值为1860 MPa,其技术标准应符合“GB5224”标准的要求.梁体横向预应力钢束采用2-15.2钢绞线,扁锚锚固,钢绞线公称直径15.2 mm,抗拉强度标准值为1860 MPa,其技术标准应符合“GB5224”标准的要求.采用扁形金属波纹管成孔,管内尺寸为宽50 mm,高19 mm.预应力混凝土连续采用悬臂浇筑法施工,该法采用移动式挂篮作为主要施工设备,以桥墩为中心,对称向两端利用挂篮逐段浇筑梁段混凝土,待混凝土达到强度后,张拉预应力束,再移动挂篮,进行下一节段的施工.连续箱梁施工时0#梁段、边跨直线段采用托架现浇,其余梁段采用2套挂篮悬灌.施工方向从22#、23#墩开始按设计长度对称进行悬臂施工,先进行中跨合拢,接着在跨中施加压重,利用边跨挂篮施工边跨不平衡段,最后在边墩旁搭设托架并结合挂篮浇筑合拢两边跨梁段,完成梁体施工.为消除托架非弹性变形,必须进行预压,预压重量不少于梁体重量（包括混凝土自重、模板、施工荷载）的120%.挂篮施工每一段都是一次浇筑成型,浇筑后覆盖养生,混凝土强度达到设计值的95%,弹性模量达到设计值的100%且龄期大于5天后,施加预应力并压浆,挂篮方可前移,施工下一节段.模板、钢筋以及连续梁施工所用的挂篮和材料、机具等采用25 t汽车吊吊运.混凝土由工地设置的有自动计量装置的拌合站集中拌制,混凝土输送车运送、混凝土输送泵泵送入模.施工程序为：施工准备-测量放线-0#块混凝土浇筑、挂篮安装就位与预压-安装箱梁底、外模-绑扎底板与腹板钢筋、预应力管道定位-安装内模-绑扎顶板钢筋、预应力管道定位-浇筑混凝土-拆除模板-穿预应力束-张拉锚固-管道压浆-挂篮前移定位-下一节段梁体混凝土浇筑-中跨合拢段混凝土浇筑-非对称悬灌段混凝土浇筑-边跨现浇段混凝土浇筑.

2.施工方法

墩顶及0#块施工工艺流程见图1具体施工方法有以下几点.

（1）托架搭设与预压.经设计计算,0#块托架上玄拉杆选用28b工字钢,下玄拉杆选用双32a槽钢,斜拉杆及竖向压杆选用双22a槽钢,见图2.在0#梁段托架搭设完毕,梁底模铺好后,对托架按1.2倍最大施工荷载（188.7 t）进行超载预压.施工荷载包括：梁体混凝土重量、模板重量、施工机具重量、施工人员荷载等.加载方案如下.

①试验加载通过砂袋进行预压加载,根据悬臂端腹板处的最大受力,在底模铺好后,将荷载施加于悬臂端腹板处的模板位置,再分级加载、卸载.

②满载后托架沉降稳定并持荷时间不小于24 h后卸载.加载时注意加载重量的大小和加载速率,防止因整体或局部加载量过大、过快而使基础发生剪切破坏.

③加载时按照25%、50%、80%、100%、120%分五级加载,预压前对观测点进行测量,取得初始值,加载至25%时,静止2 h后进行观测,随后即可加载,加载至50%时,静止2 h后进行观测,随后即可加载,加载至80%时每间隔2 h观测一次,当沉降不大于2 mm后即可加载；加载至100%时每间隔2 h观测一次,当沉降不大于2 mm后即可加载；加载120%时每6 h观测一次,静止一天,当沉降小于1 mm/d时,即视为稳定,稳定后即可进行卸载作业.

④卸载时按照100%、75%、40%、0%四级进行.卸载完成后,测量各观测点高程,直至变形趋于稳定.托架卸载前后的顶面高差作为托架的弹性变形,底模板标高将综合考虑托架弹性变形（预留沉落量）进行调整,通过调整方木对底模进行托架标高调整.

（2）永久支座安装工艺.支座安装采用重力式灌浆法.

①凿毛垫石表面,清除预留锚栓孔中的杂物,安装灌浆用模板.

②支座四角采用垫块调整标高,支座调整就位后,在下支座板底面与支承垫石之间留有20～30 mm的空隙,以便灌注无收缩高强度灌注材料.

③灌浆前估算浆体体积,备料充足.灌浆口高度应保证灌浆密实.灌注实用体积数量不应与计算值产生过大误差,防止中间缺浆. ④灌浆时先灌注支座预留锚栓孔,当支座预留孔接近灌满时再由支座中心部位向四周注浆,直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止.

⑤灌浆材料终凝后,拆除模板.待浇筑梁体混凝土后,及时拆除支座的连接板及连接螺栓,对支座油漆破损部位及时修补,并安装支座围板,完成支座安装.

（4）模板安装.外模采用挂篮钢模板,内模侧模采用木模,顶模采用钢模.模板安装顺序为先底模、侧模,待梁体底腹板钢筋绑扎、预应力管道定位完毕后再安装内模.模板安装必须稳固牢靠,接缝严密,不得漏浆.模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂.混凝土浇筑前,模板内的积水和杂物应清理干净.模板安装时注意预埋件和预留孔洞的留置.外侧模采用型钢固定托架及对拉杆加固,内外模间固定使用φ16螺杆做拉杆,上下、左右等间距布设,侧模上、下部采用φ16高强拉杆固定,并于加固时采用双螺母旋紧.拉杆外采用PVC管包裹以利混凝土施工后拆除.

（5）钢筋绑扎及预应力管道定位.绑扎时严格按照图纸设计施工,在底、侧模上标记位置,然后依据先底板再腹板最后顶板的顺序绑扎.为保证钢筋骨架、波纹管定位精度及加快施工进度,亦可将腹板钢筋预制钢筋网片吊装,为保证钢筋网的稳定,部分结点采用点焊成型.当钢筋与预应力管道冲突时,适当调整钢筋位置,以保证钢束管理位置的准确.钢束锚固处的普通钢筋如影响预应力施工时,可适当弯折,但待预应力施工完毕之后应及时恢复原位.在钢筋施工过程中如发生钢筋空间位置冲突,可适当调整其布置,但应确保钢筋的根数和净保护层厚度.钢筋保护层采用厂制混凝土垫块来保证,垫块数量不应少于4个/m2.垫块在使用前均需检查其厚度是否附合设计要求.绑扎钢筋时,注意按设计要求预埋各种连接钢筋和预埋件.考虑到梁体较高且钢筋密集不利于检查,采取对底板、腹板、顶板钢筋分批报检的办法,以达到在保证施工质量的前提下不影响进度的目的.波纹管道安装要严格保证其坐标及弯曲角度.为确保波纹管的位置在混凝土浇筑过程中不产生位移,定位筋弯道处每隔0.3 m设一道,直线道每隔0.50 m设一道,定位筋与箱梁其他结构筋焊接形成整体,箱梁在绑扎钢筋、浇筑混凝土过程中,严禁踩压波纹管,防止其变形.为防混凝土浇筑过程中水泥浆漏入管道或振捣过程中致其变形,在混凝土浇筑前应穿入比此波纹管内径约小的内衬管,待混凝土初凝之后方可取出.

（6）混凝土浇筑.为增加结构整体性能,减少施工缝,保证混凝土内实外美,结合我单位施工能力,0#梁段混凝土一次性浇筑完成.

①混凝土的拌制、运输.混凝土1#拌合站集中拌合,混凝土罐车运至现场,混凝土输送泵泵送入模,以保证0#块混凝土能连续、对称浇筑.

②混凝土的浇筑顺序.混凝土浇筑从0#块悬臂端对称向桥墩位置方向浇筑.先浇筑底侧模交会处的梗肋混凝土至腹板30 cm处,再浇筑底板中部混凝土,随之浇筑腹板混凝土至顶板,再浇筑项板及翼缘处混凝土,按0#梁段全部平面面积等高水平分层,纵、横向对称浇筑.

③混凝土的入模.在腹板及隔板内,每2.5 m间距范围均匀设置串筒,在顶板开设天窗,用串筒将混凝土输至底板.顺次移输送管至串筒漏斗,分层推进浇筑.混凝土每浇筑2 m摘降一节串筒,控制自由下落高度,避免分层离析.每层浇筑层厚不超过30 cm,每层混凝土浇筑要在前层初凝前进行,以免出现明显的接缝痕迹.

④混凝土的振捣.梁体底板及腹板采用插入式振捣器,顶板采用平板式振捣器.底板混凝土直接在底板顶部振捣,腹板及隔板内采取内模上开窗振捣及加长振捣棒联保振捣相结合.考虑到操作空间狭窄不利操作,增设振捣机具及人员.每2 m设置振捣站位点,进行定点定位振捣.振捣遵循“快插慢拔”的原则,振捣棒应深入下层5～10 cm,以利于上下层间结合,每30 cm设置一振点,每点振捣时间20～30 s,当混凝土表面无明显沉降、无气泡冒出,表明该点振捣密实.要加强角隅处和锚垫板下位置的振捣,保证混凝土的密实.

⑤压光抹平.在底板混凝土浇筑完毕后,对底板顶面找平,并在初凝后、终凝前做两次压光.对顶板混凝土表面,按梁顶设计坡度,挂线并配合水平尺将大面找平并拉毛.

⑥混凝土浇筑注意事项.在混凝土入模和振捣时,不能直接冲撞钢筋和模板,更不能碰撞波纹管和预埋件；在混凝土浇筑过程中,专人负责观察模板变形及漏浆情况.发现钢筋、波纹管移位,模板变表及漏浆情况及时处理；底板混凝土浇筑完毕后,即可封闭顶板天窗.天窗模板必须稳固密实,防止浇筑顶板混凝土时脱落、移位或漏浆；在输送管从一个串筒移至相邻串筒时,不得将输送管从振捣人员头顶直接越过.确保施工安全；混凝土浇筑操作人员的安排实行责任到人制,放料、振捣、拉毛、找平等均安排由专人负责,同时振捣工分别将部位分至到个人,由个人专门负责一个部位的振捣工作；振捣过程中φ30、φ50、φ70型振捣棒配合使用,确保任意部位得到充分的捣实；为保证振捣质量,在腹板内模上开振捣口.

⑦混凝土的养护.在混凝土浇筑完毕后12 h以内进行覆盖洒水养护.桥面用土工布覆盖洒水养护,腹板及底板为浇水养护,随时保持结构表面湿润.

（7）预应力筋制作和安装.预应力筋的品种、级别、规格、数量必须符合设计要求；预应力筋下料长度应符合设计要求,下料严格按照“设计长度+工作长度等于所需长度”的原则进行.按式计算,并通过试用后再进行修正,式中,为下料长度,为锚具锚垫板间管道长度,为工作锚具厚度,为张拉千斤顶长度,为工具锚具厚度,为长度富余量（可取100 mm）,为单端张拉为1,两端张拉为2；预应力下料应在保持预应力筋顺直情况下采用切断机、砂轮锯等机械切割,且不应损伤和污染其表面,用切断机或砂轮锯切割之前先在切口两侧各5 cm处用细铁丝捆好,以免切开后钢绞线散乱.不得使用电弧焊切割； 预应力筋下料后梳整编束,每隔1～1.5 m绑扎一道铁线,以使预应力束顺直不扭转,编好的预应力束按编号分类存放.搬运时支点距离不得大于3 m,端部悬出长度不得大于1.5 m.搬运时不得在地上拖拉； 预应力筋穿束前用高压风冲洗管道内杂物；预应力筋穿束采用人工及机械穿束法,梁面板内横桥方向的预应力筋采取先穿束法,即在混凝土浇筑前就将预应力筋放在波纹管内,固定端锚于混凝土中,梁内纵桥方向预应力筋束采用后穿束法,短束采用人工法穿束,当钢绞线束很长时,采用卷扬机牵引穿束. （8）预应力筋张拉.①张拉准备工作.梁体混凝土试件强度及弹模的试压,当混凝土的试压强度达到设计强度的95%,弹模达到强度等级的100%且混凝土龄期≥5天时,方可施加预应力.检查钢绞线、锚具是否已经检验并合格.搭设张拉操作平台,清理锚具处的焊渣、毛刺、混凝土残渣.核对张拉千斤顶及油表是否已标定且配套.根据预应力筋长度和张拉吨位计算各级加载后的理论伸长值,并计算实测伸长值的最大容许上下限.请有资质的单位进行管道摩阻和锚口、喇叭口摩阻损失试验,据此调整锚外张拉控制力,以保证预施应力准确.如试验值与设计偏差较大,应及时分析原因,必要时进行设计调整.

②张拉顺序.纵向预施应力采有两端同步张拉,并左右对称进行,最大不平衡束不应超过一束,张拉顺序先腹板束,后顶板束,从外到内左右对称进行.各节段先张拉纵向再竖向再横向.

③张拉程序.张拉程序：0-0.1σcon（作伸长量标记）-σ持荷5 min锚固.先将钢铰线束略微予以张拉,以消除其松弛状态,并检查孔道轴线、锚具和千斤顶是否在一条直线上,注意钢绞线束中每根钢绞线受力均匀.当钢绞线束初始应力达到张拉控制应力的10%时,此时将千斤顶充分固定.把松驰的钢绞线拉紧以后,在两端精确地标以记号.张拉力和延伸量的读数在张拉过程中分阶段读出.油压达到张拉吨位后,关闭主油缸的油路,并持荷5 min,计算钢绞线伸长值并加以校核,若油压有所下降,须补油到设计吨位的油压值,千斤顶回油,夹片自动锁定,该束张拉结束,及时作好记录.为使拉力控制准确,采用仪表读数与伸长值双控制,预施力值以油压表读数为主,以预应力筋伸长值作校核,按预应力筋实际弹性模量计算的伸长值与实测伸长值相差不大于±6%.张拉时,每件预制梁滑丝及断丝数量不得超过预应力钢丝总数的0.5%,并不处于梁的同一侧,且一束内断丝不得超过一丝；超过限制数时应进行更换,重新张拉.每束反复张拉不得大于2次.

④张拉注意事项.安装张拉设备时,对直线预应力筋要求：孔道、锚板和千斤顶三对中；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.张拉过程宜缓慢进油,边张边测伸长值,发现实测伸长值与理论伸长值差值超出允许范围,立即停止张拉.预应力筋的张拉顺序应遵循对称张拉的原则,并考虑尽量少移动张拉设备.张拉完毕后,应检查端部和其它部位是否有裂缝,并填写张拉记录表.为了尽量减少竖向预应力损失,竖向预应力筋采用两次重复张拉的方法,即在第一次张拉完成1天后进行第二次张拉,弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失,并采用切实有效的措施保证压浆质量.横向预应力钢束张拉时注意梁段相接处的张拉次序,第一节段悬臂端的最后1根横向预应力钢束应在下一节段横向预应力钢束张拉时进行张拉,以防止由于节段接缝两侧横向压缩不同引起开裂.

⑤压浆及封端.张拉后24 h内完成管道压浆工作,顺序应自下而上进行.采用真空压浆工艺,使得管道水泥浆更密实.压浆前用真空泵将管道真空度抽到-0.06～-0.1 MPa之间,并稳定后,开启进浆口阀门压浆,待排气管排出的浆体稠度与压入端一致时,关闭排气阀.压浆最大压力不宜超过0.6 MPa,关闭出浆口后,应在不小于0.5 MPa压力下保压不少于5 min,然后关闭进浆口阀门.

⑥压浆注意事项：压浆前用空压机将管内积水吹净.压浆时注意观察有无串孔、漏浆,做好压浆记录.同一管道压浆应连续进行,一次完成.同一管道压浆因故中断时,应立即用压力水将孔道冲洗干净. 封端混凝土采用C55收缩补偿混凝土.

3.结语

预应力连续梁0#块浇筑施工直接影响桥梁施工质量和安全,是预应力连续梁施工的关键.该实体工程连续梁的0#块浇筑施工基本达到了预期目的.施工实践证明, 该施工工艺及质量控制措施是成功的,在类似桥梁施工中具有一定的借鉴价值.