郑西客专华县梁场32m箱梁预制施工工艺特点

摘 要 ：本文简要概述了郑西客专华县梁场32m箱梁预制的工艺流程,试着从箱梁预制过程中梁体钢筋、桥面钢筋、液压式内模整体吊装方案的角度阐述并进行剖析,提出梁体高性能混凝土的灌注方法及预防梁体开裂的建议.

关 键 词 ：32m箱梁预制施工 技术要点

1.工程概况

郑西客专华县梁场32m箱梁截面为单箱单室,梁底宽5.5m,梁高3.05m,桥面宽13.4m,主梁两侧悬臂各长3.35m,悬臂端部厚度为20cm、根部厚度为65cm.斜腹板斜坡为1：4,箱梁为纵向预应力体系结构.纵向预应力钢绞线的线束采用7-7φ5、8-7φ5两种规格钢绞线.32米箱梁均为简支,梁重最大达819.05吨,华县梁场共预制32m箱梁509片,其中有36片为24m梁.预制场占地约185亩,设制梁台座9个,专用存梁台座72个,梁场设有130米长的横移滑道19条,750米长纵移滑道2条,预制场内主要机械设备有：40吨龙门吊机两台,500吨龙门吊机两台,横移运梁台车3套,8m3混凝土搅拌运输车6台,混凝土输送泵2台,混凝土布料机2台,混凝土搅拌站2座.

2.32米箱梁施工及工艺特点

2.1 模板 梁场配置8套32m底模、4套32m内模、4套32m侧模、1套24外模.

2.2 模板安装与拆除

2.1.1 底模安装.由生产厂家分块预制底模,然后运至施工现场.在制梁台位条形基础上对底模进行拼装,具体流程为：两端支座和活动底模各两节,中间固定一节.功能如下：两端支座底模是纵向活动式,张拉后的梁体就能同步于梁体收缩；梁体张拉前拆除连接支座底模的活动底模,不仅便于方便支座底模纵向滑动,也可当作移梁台车的转换支点；侧模的安装以中部固定式底模为基准.

2.2.2 侧翼模板安装.箱梁两侧翼板高度均相同,为提高生产效率,相邻两个台座共用一套模板.侧模拼装平整后,用螺栓连接成整体,焊接连接缝.后用卷扬机牵引台车将侧模纵向移至固定方位,然后用水平千斤顶推移侧模与底模靠近.固定好侧模后纵向精确对位,将17台千斤顶安装在侧模支承骨架下内外两侧,对其高度进行调整,使其将模版抬升至设计标高,用螺栓固定在底模上,再根据设计标高调整千斤顶的高度,拧紧螺栓.

2.2.3 端模安装.根据上、下结构设计,端模可分为上端模和下端模.为方便端模安装,吊装底板钢筋和腹板钢筋后,先安装端模再逐根穿入梁端外露钢筋进行绑扎.安装端模的过程中,每根抽拔棒应对准端模的锚垫板孔穿入；检查梁长、梁宽,安装端模.

2.2.4 内模安装.32m箱梁预制所用的内模为全液压式内模.为了确保内膜安装质量的同时尽量缩短工期,采用分节拼装、整体联结和吊装,整体脱模牵引出梁体的施工方法.整体吊装内模从设计到加工与2台40吨龙门吊配套使用.吊装时用数根钢丝绳辅助吊装,以防内模变形.内膜从箱梁内脱出后吊装到制梁台座以外的临时支墩上进行再次顶撑.伸展内模两侧千斤顶,按上下顺序顶推内模板块到指定位置,并按设计要求安装内模撑杆,拧紧螺母；用龙门吊平稳缓慢地将内模整体抬吊入模.

2.2.5 内模拆除.当混凝土强度达到15-20Mpa时,允许拆除内模.拆除内模内所有活动支撑杆,安装内模走行钢轨.收缩两侧下梗肋模板支撑千斤顶,使下梗肋模板收转折叠,收缩上梗肋模板支撑千斤顶使上梗肋模板收转.上下梗肋模板收转折叠后内模小车立柱顶升千斤顶收缩下降,使整个内模整体下降约350mm.拧转内模小车支承在底模上的四个支承螺杆,使内模小车的四个走行轮落在钢轨上,当内模全部落在走行钢轨上后,将支承螺杆拧转至支承螺杆底部完全高出混凝土顶面.在箱梁两端外侧安装内模滑道钢梁及卷扬机,钢梁顶面高度与箱梁底板加厚段齐平,便于内模滑移钢轨对接.将卷扬机钢丝绳与内模连接,利用卷扬机牵引内模出箱梁.

2.2.6 外模拆除.当混凝土强度达到设计要求时方允许拆除外模.拆外模前先松开外模与底模连接的螺栓,将外模骨架底部的支撑千斤顶逐个放松,外模整体落到移模台车上.移模台车上的水平千斤顶收缩,模板向外拖离开混凝土面约100mm,利用在另一个台位端部设置的卷扬机牵引侧模移向另一个台位.

2.2.7 端模拆除.拆端模时混凝土强度达到5Mpa即可拆除.但考虑到本模板方案是侧模夹持端模,因此端模最先拆除.

2.3 钢筋 钢筋严格执行国际验收标准.通过采用抽检的方式检查钢筋的直径、外观等是否符合设计要求,验收合格后进入施工现场.进场后将钢筋及其配件存放在指定位置,钢筋的加工、绑扎、成型和标识等一律按设计标准执行.

2.3.1 在胎模具上对钢筋进行绑扎,而胎模具按梁体、桥面钢筋设计图设计.胎模具采用型钢加工而成,钢筋定位采用在型钢上根据钢筋直径的大小开半圆孔,从而确保钢筋数量、位置、形状定位准确.钢筋绑扎要求不同直径的钢筋采用不同长度的扎丝,扎丝头一律向内,确保扎丝头不进入钢筋保护层,杜绝影响耐久性的影响源.

2.3.2 桥面钢筋和梁体采用一次成型绑扎,通过2台40吨龙门吊机利用钢结构起吊扁担一次起吊,安装到位.这样,既保证梁体、桥面钢筋绑扎安装质量,又能平行作业,加快生产节奏,进而保证预应力孔道位置准确.

2.4 预应力 为了保证箱梁使用寿命,预应力体系采用真空辅助压浆工艺.

2.4.1 采用橡胶抽拔棒成孔,橡胶抽拔棒密封性能好,孔道摩阻小,能重复使用不造成浪费,有足够的空间保证预应力孔道不漏浆.预应力孔道定位采用在钢筋胎架上进行,定位网间距直线段为500mm,曲线段为350mm,采用Ф12mm钢筋作为定位筋,并用Ф10mm钢筋箍住橡胶抽拔棒.

2.4.2 预应力钢绞线锚具预制执行国标标准,通过质量验收后方可运至施工现场,钢绞线锚具存放、下料、穿束、标识,张拉千斤顶、油泵、油表校验等严格按郑西客运专线相关技术规范要求进行. 2.4.3 通过采用三次张拉,从根本上克服箱梁温度应力产生的裂纹现象.预张是在箱梁混凝土抗压强度R≥30MPa、内模螺栓松动后对称进行,腹板2束,底板4束；拆掉内模后,当箱梁混凝土抗压强度在40+3.5MPa以上,且外模支撑油顶卸压后开始初次对称张拉.这样,从根本上解决了箱梁预制时由于温度应力而产生的裂纹.

2.4.4 当箱梁混凝土抗压强度满足R≥50+3.5MPa 后开始终张,箱梁纵向预应力束用4台400吨千斤顶对称张拉,通过张拉应力与伸长量（包括钢绞线回量）双控,确保预应力质量.

2.4.5 钢绞线张拉完毕后,做上标记,观察24小时钢绞线没有回缩等异常变化后,用砂轮机切割锚具外的钢绞线（钢铰线外露3.5cm长）.

2.4.6 采用真空辅助压浆.压浆流程为：在压浆孔道出入口处分别安装密封盖和阀门,然后将真空泵与非压浆端相连,压浆泵与压浆端相连,而以串联的形式连接三向阀门、负压容器和锚垫板压浆孔,阀门与锚垫板压浆孔之间和通过用透明塑料管连接.操作流程是：将排气阀门关闭后开始压浆,先用真空泵抽真空,当压力值在-0.06MPa～-0.10MPa之间时启动压浆泵,水泥浆涌入非压浆端的透明管后,旋开三向阀门,直至泥浆从阀门口流出时将阀门关死继续压浆,当压力值达到0.5～0.6MPa时持压两分钟.

通常在梁场进行了压浆工艺实验,目的确保压浆质量.压浆配合比为1：0.136：0.352,每盘浆体原材料用量为：150kgP·O42.5泾阳声威牌水泥；52.7kg水；20.5kg山西黄腾灌浆剂.

在施工过程中要确保管道不漏浆,密封罩盖与锚垫板密贴,确保压力在0.5～0.6MPa状态下,这样能保证管道压浆密实.真空压浆相较于一般的压浆工艺来说,可以有效降低浆体的水灰比、泌水率和收缩率,提高浆体的强度和密实度,同时预应力筋的防腐蚀性能也有所提高.

2.5 箱梁混凝土

2.5.1 高性能混凝土.

2.5.1.1 高性能混凝土施工均采用常规的原材料和工艺流程,但是要掺加适量的矿物和化学添加剂按设计的配合比拌制而成.相较于普通的混凝土而言,此类混凝土的稳定性、耐久性更高,抵抗外部环境的能力更强.

2.5.1.2 高性能混凝土配合比由中铁一局集团中心实验室进行研究和试验,最后根据原材料供应情况和比较,选定了多组配合比用于预制箱梁.

①配合比的主要技术性能指标为.

a工作性能：混凝土浇筑入模时坍落度是180～220mm,出机后2h以内坍落度能超过16cm,混凝土初凝时间至少为8h,含气量应为2%～4%,压降泌水率小于10%.

b力学特性：由于力学性能已达到C50型混凝土力学性能指标,张拉4d后抗压强度应大于（85+3.5）%.

c长期性能及耐久性能：混凝土56天龄期后的混凝土的抗冻、抗渗、电通量均符合规范要求.

②采用低水胶比、较大坍落度、双掺粉煤灰及高炉粒化矿渣粉方案.

2.5.2 采用2台120型搅拌站,配备6台8m3搅拌运输车、2台混凝土输送泵、2台布料机配合运输混凝土拌合料.

2.5.3 梁体灌注与振捣：采用一次性灌注成型法灌注梁体混凝土,注意灌注时长不超过6h.按照技术规程,按以下工序进行梁体混凝土的灌注和振捣.

2.5.3.1 由箱梁梁端开始用2台布料机按腹板到跨中的顺序灌注,底板两侧混凝土超过内模下梗肋时停止灌注,由内模顶部预设灌注孔补充底板混凝土,实时观察底板混凝土的厚度,灌注完底板混凝土后采用振捣棒振捣.灌注时腹板处的混凝土必须充分翻浆,以确保混凝土的密实度符合设计要求.

2.5.3.2 当底板灌注完成后,再向跨中对称灌注腹板混凝土,确保两侧腹板灌注同时进行,以防止两边混凝土面高低悬殊,进而导致内模偏移.

2.5.3.3 运用纵向分段、斜向分层的操作工艺灌注腹板混凝土.灌注时,要将每一层混凝土的厚度控制在30cm以内.安排2台布料机按照从两侧到中间的顺序灌注,跨中处采用交叉搭接的灌注工艺,每层的衔接部位相互交叉,以免水泥浆在此处集聚造成截面薄弱.混凝土在灌注入模时,必须按施工标准均匀下料,同时配以适度的振捣,二者交叉进行.需要注意的是,每次振捣必须使用符合腹板下梗肋部位振捣条件的附着式振动器（外侧模设置附着式振动器,振动器交错布置且靠近底部,安设牢固,每侧侧翼模安装34台附着式振动器）和振捣棒振捣,确保下梗肋处混凝土的密实.

2.5.3.4 完成腹板槽的灌注后继续灌注桥面板.采用分段灌注的工艺流程（2m为一段）由两端向跨中连续推进.

2.5.3.5 灌注桥面混凝土时,应遵循两端向跨中、两边翼缘外侧向中部的顺序持续灌注.浇筑过程中,为了使混凝土的平整度和密实度达到预期效果,且坡度顺畅,除按规定进行振动外,还要行两次收浆抹平,预防裂纹和不平整.桥面振捣采用整平机振捣及人工收浆.

2.5.3.6 操作插入式振动器时应快插慢拔,振动棒移动距离不超过振动棒作用半径的1.5倍（约40cm）,每点振动时间约20s～30s,振动时振动棒上下略为抽动,振动棒插入深度以进入前次灌注的混凝土面层下50～100mm.

2.5.4 混凝土养护.

2.5.4.1 箱梁顶板养护及保温

①箱梁混凝土灌注完毕,在混凝土初凝过程中,特别要加强表面的保湿工作.当温度较高、气候干燥时采用喷雾器喷雾保湿,但是不能用水管直接冲混凝土表面.混凝土接近初凝时（即根据混凝土表面不粘手、不粘土工布时为宜）桥面采用土工布遮盖,保持表面整洁,不得污染桥面,土工布块之间应设10cm左右的重叠宽度.设专人不间断洒水养护,保证混凝土充分湿润,以确保在任何情况下土工布均处于湿润状态.洒水次数应以保持混凝土表面湿润状态为度.一般气候条件下白天以1-2小时洒水一次,晚上4小时左右洒水一次为宜,夏天适当加密,冬天适当减少洒水次数.洒水养护期：从灌注完开始计时,夏天一般不少于7天,其他季节不宜少于14天.当箱梁经过张拉移出制梁台座后,须继续洒水养护至规定时间.当日平均气温低于+5℃时,不得进行浇水养护. ②根据历年华县气象资料,本地区最冷为两月,平均气温连续五天日平均气温低于5℃,达到冬季施工的标准.因此必须按照冬季施工规范要求做好冬季施工安排部署,确保工程内在质量,保证工程的顺利进行.冬期开展浇筑混凝土箱梁构件的施工,尽量避免夜晚施工,确保混凝土入模温度始终在8℃以上,避免温度过低影响箱梁质量；拌合混凝土原料时,由于冬期施工外部环境温度较低,拌制时间应延长至规定时间的2倍；养护阶段的重点是做好保温措施.由于外部环境温度低,在桥面混凝土灌注收浆后,上层横向覆盖塑料薄,下层横向覆盖土工布或中间带有塑料夹层的单层土工布,对混凝土构件进行保温养护.同时注意当日平均气温低于5℃时,不得进行浇水,但应经常检查桥面是否失水,必要时可在土工布上喷洒水雾（不得直接在砼面上浇水）；当用塑料薄膜（下层）和土工布（上层）进行保温养护覆盖时横向两边要留足够的长度（100cm）以便用角铁或其他物体压住,防止刮风裹起,后用彩钢板制成的保温棚对梁面进行全面覆盖.

2.5.4.2 箱梁箱室内养护

①浇筑好箱梁底板后,为避免箱内进风而迅速降温,可用彩条布、帆布等布料封堵箱梁箱室两端.混凝土构件初凝后立即洒水养护,根据气温和天气状况严格控制洒水量.根据施工经验,箱梁箱室两端封闭,箱内温度是比较高的,因此在混凝土构件终凝后,可向底板浇水养护.

②为避免混凝土构件初凝后,其腹板通风孔处产生过大温差而形成温度裂纹,因此管模拔出后立即用湿润棉纱堵塞通风孔进行保温.

③将内模移出箱室后,向箱梁腹板内侧和内部顶板处喷洒养护剂,箱室内底板仍用浇水的方式进行养护.

④箱梁箱室内冬季两端封闭之后箱内温度可以满足规范规定不用采取其他办法保温.

2.5.4.3 箱梁养护和保温工艺

①整体拆除箱梁外侧模板后,利用专门制作的养护平台移至梁体翼缘板下面,由养护工人用喷雾器向箱梁翼板底板和腹板外侧喷洒养护剂.将箱梁移出制梁台座后,向其底板底面喷洒养护剂加强养护.

②在气温低于5℃的环境中预制箱梁,必须将由彩钢板制成的保温棚覆盖到梁面上,再沿侧模桁架外侧及端模四周挂铺帆布篷（两块帆布篷搭接重叠15cm）,覆盖两侧侧模及端模,帆布篷底部要用重物紧紧压住,形成一个大的保温棚,同时在每个台座周围布设蒸养管道加温加湿,对梁体内外进行养护.保证混凝土在浇注后的7d内不低于10℃.

③冬季混凝土保温养护时,必须派专人二十四小时轮流值班,特别是夜晚环境温度较低时加强温度控制,确保养护的连续性.

3.小结

郑西客专华县梁场32m箱梁采用梁体钢筋、桥面钢筋、液压式内模整体吊装方式,侧模采用单侧一块整体模板、台车移动方式,该方式不但确保施工质量,提高工作效率,加快施工进度,更重要的是节省大量人力物力,但是要配置相应的起重设备及吊具.采用普通混凝土搅拌、运输、灌注的工艺流程,掺入适量的粉煤灰和矿粉,以满足高性能混凝土性能指标的基本要求.通过整平机整平桥面,提高桥面施工质量.采用三次张拉工艺,并按施工要求加强桥面养护,可以有效解决大跨度预应力预制箱梁施工中裂纹病害的发生,从而延长其使用寿命.