现浇预应力混凝土箱梁

现浇预应力混凝土连续箱梁施工技术

摘要：分析重庆至湖南高速公路重庆段H8 合同段秀山互通立交主线桥现浇预应力连续箱梁的施工方法。介绍支架设计、强压及观测、箱梁施工等施工过程，总结施工中应注意的问题，已供同行参考。

关键字：预应力混凝土 连续箱梁 施工

1、 工程概况

秀山互通主线桥位于秀山县官庄镇乜敖村上坝社，该桥中心桩号为K30+723.5，跨越319国道及平郎河，设计梁底和319国道路面相对高差6m。上部构造为6×25m的6跨一联预应力连续箱梁，全长158m。

2、满堂支架设计

2.1 满堂支架设计

2.1.1、软土地基处理

清除箱梁垂直下方27.5m宽度范围内泥浆坑、松软地段，采用抛石挤於换填，石屑填缝并保证换填厚度达到平均100cm。设置单向横坡，坡度控制在2％范围内，便于及时排除雨水。不能设置单向横坡的，按照满足碗扣支架立杆安设的间距将对碾压后地面分成台阶状，并用机械加强夯实以满足支架需要。如纵向坡度过大，同样采取设置台阶方式处理。在处理好的地基上进行横断面为25cm×25cm的C25混凝土地梁设置,对在319国道两边路肩，对其进行加固处理后采用台阶式填筑，同时在跨国道部分1～2#墩之间其支架立柱下面基础要作如下处理：在319国道路面上采用枕木支撑，以保证

319国道路基稳定性。

2.1.2、支架材料选用

支架采用碗扣式钢管架，立杆主要采用3.0m、2.4m、1.8m几种,立杆接长错开布置，顶杆长度为1.5m、1.2 m 、0.9m，横杆采用0.9m、0.6m、0.3m三种组成，顶底托采用可调托撑。

通过对梁体自重、各种荷载计算，得出支架的布置分以下区域进行：

（1）一般结构区域底版立杆按照90cm×90cm×60cm的布置，即大、小横杆均为90cm，步距为60cm；

（2）腹板和隔板正下方投影内按照60cm×60cm×60cm的布置，即大、小横杆均为60cm，步距为60cm；

2.1.3、支架布设注意事项

（1）当立杆基底间的高差大于60cm时，则可用立杆错节来调整。

（2）立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应用长2.4m和3.0m的立杆错开布置，往上则均采用3.0m的立杆，至顶层再用1.5m和0.9m两种长度的顶杆找平。

（3）立杆的垂直度应严格加以控制：30m以下架子按1/200控制，且全高的垂直偏差应不大于10cm。

（4）脚手架拼装到3～5层高时，应用全站仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。并在无荷载

情况下逐个检查立杆底座有否松动或空浮情况，并及时旋紧可调座和薄钢板调整垫实。

（5）斜撑的网格应与架子的尺寸相适应。斜撑杆为拉压杆，布置方向可任意。一般情况下斜撑应尽量与脚手架的节点相连，但亦可以错节布置。

（6）斜撑杆的布置密度，当脚手架高度低于30m时，为整架面积的1/2～1/4，斜撑杆必须对称布置，且应分布均匀。斜撑杆对于加强脚手架的整体刚度和承载能力的关系很大，应按规定要求设置，不应随意拆除。

2.2、支架预压

预压目的：检验支架及地基的强度及稳定性，消除整个支架的塑性变形， 消除地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形。

预压材料：用编织袋装砂或水箱对支架进行预压，预压荷载为梁体自重的120%。

预压范围：箱梁有效宽范围。支架拼装时按设计纵距及横距布置立杆,支架顶利用顶托调平,铺设横向方木和纵向木板,拼装组合钢模板,安装水箱或用吊车吊放砂袋对支架进行预压。

预压观测：在每一跨的中心、横向左、右侧布3个点进行观测，在预压前对底模的标高观测一次，在预压的过程中平均每2小时观测一次，观测至沉降稳定为止，将预压荷载卸载后再对底模标高观测一次，从以上的观测资料中计算出支架的弹性变形及地基的下沉。

预压方案布置：桥梁附近水源条件好、采用设置水箱的办法按照上部荷载的120%进行布置。加载过程分四级进行，即25%、50%、80%、100%、的加载总重，每级加载后均静载3小时，分别测设支架和地基的沉降量，做好记录，加载完成后等到日沉降量达到施工要求方可卸载。

3、施工预拱度

在支架上浇筑箱梁混凝土施工过程中和卸架后，箱梁要产生一定的挠度。因此，为使箱梁在卸架后能满意地获得设计规定的外形，须在施工时设置一定数值的预拱度。在确定预拱度时应考虑下列因素：卸架后箱梁本身及活载一半所产生的竖向挠度；支架在荷载作用下的弹性压缩；支架在荷载作用下的非弹性变形，支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷；由温度变化而引起的挠度；由砼徐变引起的徐变挠度。徐变挠度对梁体的挠度影响不容忽视。影响徐变挠度的因素主要有以下几点：

在受弯构件中，在长期持续荷载作用下，由于徐变的影响，梁的挠度会与日俱增，徐变挠度可能达到弹性挠度的1.5至2倍。影响徐变的主要因混凝土的徐变与砼的级配组成也有关系，水灰比越大，徐变也越大；骨料的弹性模量越大，徐变素是应力的大小和受荷时混凝土的龄期，因此在施工中要避免混凝土结构过早地施加预应力。越小；水泥用量越大，徐变越大。此外，结构所处的环境也有重大的影响，湿度大的地区徐变小。针对以上影响混凝土结构徐变的各种因素采取以下措施：严格控制水灰比和水泥用量；选用质地坚硬、耐磨性能好的骨料；加强构件的养护，延长洒水养护时间；选用适当的外加剂。根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和，作为预拱度的最高值，设置在梁的跨径中点。其他各点的预拱度以中点为最高值，以梁的两端部为支架弹性变形量，按二次抛物线进行分配。根据计算出来的箱梁底标高对预压后的箱梁底模标高重新进行调整。

4、箱梁现浇施工

4.1 钢筋加工与安装

钢筋制作安装严格按照设计图纸和技术规范施工。根据设计规范要求钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：主筋间距±20 mm；箍筋间距±10 mm；骨架径±10 mm，骨架倾斜度±0.5 %；保护层厚度±10 mm；骨架中心平面位置20 mm。

根据需要从加工间内领出经检验合格的各种不同规格的钢筋，按照施工设计图纸摆放腹板及底板钢筋并绑扎成型，然后将预留孔道所用的根据梁型设计需要而卷制的波纹管按图纸所给坐标尺寸安放于骨架内，每隔50 cm 加设一道直径φ8 定位钢筋将波纹管其牢固地定位于钢筋骨架内部。并经检查合格后，进行侧模安装。为保证梁体内钢筋的混凝土保护层厚度，在钢筋骨架外侧绑扎3 cm 厚的塑料垫块。

4.2 模板安装

模板制作在加工厂按照梁体几何尺寸制作，模板安装前，先将模型清扫干净，剔除焊渣及混凝土结块，均匀地涂抹脱模剂，安装止浆胶带然后进行模板安装。安装过程中，要保证模板的接缝严密平顺，侧模安装完毕后再安装端头模型，端头模型安装要保证预留钢筋能从模上眼孔顺利穿出模外，安装完毕，

4.3、混凝土浇筑

混凝土由拌和站集中拌和、由混凝土输送泵运送。拌和站的拌合能力、混凝土输送泵运送能力、必须满足在最早灌注的砼初凝前灌注完该段的全部混凝土为控制标准。整个浇注分两次进行，第一次浇注底板及腹板混凝土，外测腹板施工缝设于腹板与翼板转角以上2～3cm处，中腹板施工缝设于腹板根部以上30～50cm处。第二次浇注腹板、顶板及翼板，在第二次浇注前检查支架有无压缩和下沉，并塞紧各楔块，以减少沉降。

4.4、混凝土养护

浇筑完混凝土采用洒水并覆盖塑料薄膜，养护过程中要主要混凝土表面水分。

4.5、 卸落支架

箱梁压完浆并封锚后,其压浆强度达到设计强度的90 %以上方可落架。拆架必须分成若干组在每一孔各跨中间同时向墩台处松动螺旋。

模型拆除时，先将底部固定楔子及上部拉杆约束给予解除、拆卸，再取出模型块之间的连接螺栓，用千斤顶在梁顶面向外顶模型，让其自动脱离混凝土面后向下坠落。

5、 预应力施工

5.1、波纹管安装

预应力钢束管道采用塑料圆波纹管。按设计图纸所示位置布设波纹管，并用定位筋固定，安放后的管道必须平顺、无折角。

预应力管道间及管道与喇叭管的连接应确保其密封性，所有管道沿长度方向按设计要求设井字形定位钢筋并点焊在主筋上，不容许铁丝绑扎定位，确保管道在浇筑混凝土时不上浮、不变位。同时应根据设计要求在预应力钢筋曲线段设置防崩钢筋。锚头平面必须与钢束管道垂直，锚孔中心要对准管道中心。管道貌位置容许偏差纵向不得大于10mm，横向不得大于5mm。

管道所有接头长度以5d为准，采用大一号的波纹管套接，要对称旋紧，并用胶带纸缠好接头处以防止混凝土浆掺入，当管道位置与非预应力钢筋发生矛盾时采取以管道为主的原则，适当移动钢筋保证管道位置的正确。

浇注混凝土之前对管道仔细检查，主要检查管道上是否有孔洞，接头是否连接牢固、密封，管道位置是否有偏差，严格检查无误后，采用空压机通风的方法清除管道内杂物，保证管道畅通。

5.2、预应力筋的加工及安装

钢铰线的穿束在浇混凝土前进行，穿束时为防止钢铰线捅破波纹管，同时为减少钢铰线与孔道的磨擦便于穿束，端头用胶带包裹或加工专用的子弹头穿束。穿束后注意孔道两端的预留张拉长度，尽量使两端相等。并且在砼浇注前必须对外露钢绞线用编制带包裹，以防被砼污染和锈蚀。对于使用连接器的钢筋，其接头必须严格居中，接长钢筋应严格伸入连接器长度的1/2，并防止松动。

5.3、预应力筋的张拉

预应力张拉设备使用前应先委托外单位校定，测定油泵线性回归方程，根据千斤顶的张拉力计算出压力表读数，施工过程中实行双控，以油表读数为主，伸长值为辅。

1、预应力筋张拉采用张拉力与伸长量双控，以张拉力为主，实际伸长量与计算伸长量差值控在6%以内，梁体混凝土龄期不少于7d、混凝土强度必须达到80%时方准施加预应力（检验砼强度时应注意试件的取样及养生条件）。

2、钢绞线张拉步骤：0→初应力→σcon→（持荷5min锚固），对伸长量不足的查明原因，采取补张拉措施，并观察有无滑丝、断丝现象，作好张拉记录。

5.4、压浆及封锚

张拉完成后切除外露多余的预应力筋，在灌浆前的24～48 h，张拉端凹入部位用细石混凝土填实，灌浆孔、排气孔（抽真空管）由一端带螺纹的镀锌水管引出。检查灌浆孔、排气孔是否畅通，若是堵塞，则必须疏通。如孔道有异物需用水冲洗干净，然后用高压风把孔道中的水吹干，严禁在孔道有积水的情况下进行抽真空灌浆。

按要求把浆体拌制好，设备连接安装就位后即可开始灌浆作业。首先是对管道进行抽真空处理，直到真空度达到稳定时（－0.09～0.07 MPa），将水泥浆加到灌浆泵中打出一部分浆体，待这些浆体的浓度一样时，将输浆管接到孔道的灌浆管上，启动灌浆泵，开始灌浆。灌浆过程中保持真空泵的开启状态，当观察到空气滤清器有浆体经过时，关掉真空泵。关掉真空泵后，继续保持灌浆泵的压力（0.5～0.7 MPa），并持压1～2 min 后封闭进浆口，完成灌浆作业。灌浆作业要连续，一次完成，顺序由上至下，且每一孔道压浆应缓慢、均匀。压浆时，每一工作班应留取不少于3 组的70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm 立方体试件，标准养护28 d，检查其抗压强度，作为评定水泥浆质量的依据。

钢绞线割束可在压浆前也可在压浆后，割束必须用砂轮机锯割，任何预应力钢筋均不能用电弧烧割。对于高强预应力钢筋严禁用电弧烧割。

封锚前应先将锚具周围混凝土冲洗干净并凿毛，然后按图纸要求布置钢筋网，浇注封锚混凝土。封锚混凝土标号应与梁体混凝土同标号。

6 结论

（1）在砼浇筑前，需要对支架进行预压，并根据实测变形值与理论计算值的比较结果，检验支架的强度情况。

（2）在施工前，要对支架进行强度、变形量和稳定性验算，保证支架不会出现问题。

（3）现浇连续箱梁由于自重大、体积大，浇筑过程中的稳定性控制难度较大。宜采用支架模板一体化设计，同时进行支架预压工作，严格控制支架变形，在浇筑过程中一定要对称进行并加强支架模板稳定性的观测和监控。

（4）尽量缩短前后两次混凝土浇筑的时间差，宜控制在5 至10 d，同时严格按规范要求处理施工缝。施工缝应留在腹板与翼板结合处，第一次浇注混凝土面应比翼缘板底高2 cm，这样可保证梁体美观。

（5）真空压浆对提高管道浆体的密实性有显著效果，但不能对真空进行绝对化的理解，无论用什么样的真空机，受管道密闭性，抽真空机的工作效率，操作因素等的影响，管道内总是会有残余空气，因此即使采用真空铺助压浆技术，也一定要在恰当的位置设置排气孔。