梅州市建筑工程有限公司 广东 梅州 514000
【摘 要】现浇预应力箱梁结构因其具有造型美观、整体性好、刚度大等优越性，已在城镇快速路曲线桥及匝道桥上得到较为广泛的应用。本文通过结合具体案例，从搭设支架与支架预压，底板、腹板、横梁钢筋加工，以及压浆、封锚等工序入手，阐述了预应力现浇箱梁施工全过程，可为此类施工提供技术指导。
【关键词】现浇箱梁；支架预压；支架；搭设；施工
随着城市的发展，桥梁的施工越来越多。而预应力混凝土现浇箱梁由于具有耐久性高、整体性好的特点，在路桥工程中的应用变得越来越广泛，其施工质量的好坏不仅影响了整个桥梁的外观形象，还很大程度上决定了桥梁的使用寿命。但由于现浇预应力箱梁施工工艺复杂、施工质量影响因素多，因此加强其施工过程的控制，对于提高施工质量具有非常重要的意义。基于此本文依托D匝道桥工程，分析现浇预应力混凝土箱梁施工的相关方面。
1 工程案例
本互通D匝道桥工程位于构造剥蚀地貌区，桥台两端自然坡角约20～30°，植被稍发育，线路跨高速；D匝道桥起点桩号DK0+121.5，终点桩号DK0+753，桥梁总长631.5m，采用4×40m预应力混凝土连续T梁+12×25m预应力混凝土箱梁+4×40m预应力混凝土连续T梁，桥面宽10.0m，两侧设置0.5m的防撞墙。全桥分为六联，第一、六联为四跨40m一联先简支后结构连续T梁，第二～五联为三跨25m一联现浇连续箱梁。D匝道在DK0+639.2处上跨209国道，交叉角度128°，净空均≥5.0m。第五联现浇箱梁高1.6m，顶板、底板厚度为25cm，腹板厚度为50cm，底板宽6m，翼板宽2m，整联箱梁C50混凝土568.331m3，钢绞线20.997t，钢筋101.41t。
2 箱梁施工支架搭设
2.1 牛腿、临时墩、贝雷、门架搭设
该工程采用临时钢管、牛腿、支撑贝雷支架方案：
（1）跨中钢管柱基础采用桩基础，直径1m，深度5m（视实际地质情况，要求入岩深度为2m）。共2排，每排3根。系梁及桩基形式：两根桩基间设置厚30cm系梁（C25混凝土，设Ф16筋上下各6道）；高0.3m，宽1.0m，长8.0m；采用C30混凝土浇筑，钢柱承压范围加双层抗弯钢筋。
（2）钢管柱采用直径60cm、壁厚10mm的钢管，钢管与桩基同轴，横向间距3.5m，纵向间距3m，共两排，每排3根。相互间用10#槽钢交叉互联，钢管9～12m为一管段，每段采用焊接相互连接成整体。
（3）牛腿托架支撑体系
牛腿托架采用2块20#b工字钢组合焊接而成，托架底部穿10cm直径实心钢筋。两边用Φ32mm精轧螺纹钢对拉螺杆。在立柱施工时预埋1根12cm管及2根5cm管作为支撑钢筋及对拉螺杆的穿束管道。每个十字墩支撑体系由8个牛腿组成，盖梁位置4个，立柱位置4个。立柱牛腿上放置2片40#b工字钢作为承重梁，而盖梁牛腿则是利用各2根Φ32mm精轧螺纹钢与2片40#b工字钢对拉稳固。
①最上精轧螺纹钢预埋孔布置紧贴盖梁骨架钢筋下方，向上调整托架钢轴预埋位置，保证钢轴下方混凝土厚度大于30cm。
②托架加固，托架需加强焊缝焊接处理（保证焊缝最小厚度不少于10mm），对于Ф100mm钢管的预留孔位应增设Ф16U型加强筋（每端30cm各30cm范围内不少于5道且与管壁密贴）。
③采用Φ28U型弯筋，连接盖梁骨架顶面与钢轴，布置于第一与第二片骨架筋之间。
④控制好侧面第一、二片盖梁骨架钢筋的间距（不大于8cm）。
⑤盖梁托架下挂的精轧螺纹钢螺帽拧紧。
（4）贝雷桁架体系
十字墩墩身纵向放置整体7片贝雷桁架，钢管柱两侧分别是4片和4片贝雷组合，图1所示。每2片贝雷组合用45cm、90cm小框架连接为一整体，放置结构见贝雷组合剖面图2所示。
（5）支撑调节体系
该体系主要是由门式支架、10#槽钢、方木组成。作用是支撑、调节模板高度。支架横距、纵距为0.6m，门架根据地面与箱梁底部标高选择1.5m规格，立杆上配顶托后纵梁采用10#槽钢、或10cm×10cm方木，横梁采用10cm×10cm方木间距30cm，面板为1.5cm厚竹胶板。
2.2 铺设底模
在顶托上铺设方木，方木上铺设竹胶板做为底模，模板接缝要严密，防止漏浆。支架及模板应按要求设置必要的预拱度，做好施工过程中测量监控，严格控制顶、底板标高；底板施工时，外腹板上倒角加高浇筑2cm，保证箱梁倒角线型美观。
3 支架预压
3.1 预压目标要求
为消除支架地基在全部施工荷载下可能引起的变形，对照设计分析，施工前须对支架进行预压。预压工作在支架搭设完成且底模铺设完成后，采用砂袋预压的方法，支架预压目的：
（1）检查支架的安全性能，确保施工安全确定。
（2）消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响，有利于桥面线形控制。
一般预压荷载则是箱梁单位面积重量的100%。该方案采用加混凝土的办法进行预压。为了观测支架沉降工况，在预压之前检测每个测量管控点标高。在加载混凝土重量的50%和100%后均要复测各控制点标高，荷载持荷12、24、36h后要再次复测各控制点标高，如果持荷后所测数据变化很小时，表明地基及支架非弹性变形和沉降过程已基本完成，可以卸载，否则还须持荷进行预压，直到地基及支架非弹性和沉降过程结束后再卸载。
卸载之后，须再次复测各管控点标高，方便以后得出支架与地基的弹性变形量（等于卸载后标高减去持荷后所测标高），用总沉降量（即支架持荷后稳定沉降量）减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形（即塑性变形）量。预压结束后须对照预压成果通过可调顶托调整支架的标高。
3.2 支架等载预压
支架预压采用100%等载预压，以消除支架体系的非弹性变形，荷载采用吊放预制混凝土块预压。待非弹性变形稳定后即撤除预压，并在卸除预压荷载时测出弹性变形值，绘出弹性变形曲线作为调整底模板标高的依据。预压时分阶段进行沉降值测量，利用前者观测与最后一次观测的读数分析得出支架和基础的沉降量。分阶段卸载时再分别对每个点进行测量，得出支架卸载后的回弹量，两次测量值分析，得出弹性变形值。
3.3 加载方式
在支架搭设完成，检查无误后，按照施工图布置方木和安装箱梁底模。由专人测量记录各测点加载前的标高，然后用混凝土块对支架进行加载预压，加载量为箱梁恒载，翼缘板部分可适当减少预压。D匝道箱梁混凝土187m3/孔－墩顶24m3－翼板30m3=133m3×2.6=346t，实际预压混凝土块260块，每块0.6m3×2.4=1.44t，加载共重375t，大于梁体实体段重量，合乎预压100%的要求。
3.4 测点布置
测点布置在底模板上侧，纵桥向布置5排测点，分别在0、1/4L、1/2L、3/4L、L处设置，L为跨径，每排5个测点，图3为预压测点布置图。
根据计算的沉降及观测结果设置必要的预拱度及预设沉降量值，具体在观测和预压后做好相关的统计并按实际要求设置，在实际观测中根据高度和沉降及挠度组合变化加以必要的修正。
3.5 沉降观测
（1）支架预压沉降观测数据整理
一座桥在每一个跨支架预压荷载都必须加载满足规范性质后，同步完善外业所监测到的数据，对观测数据确保没有错误之后，依据该监测到的数据进一部对支架稳定做出合理分析。本文以D匝道桥15#～16#墩各点位监测数据完善后汇总所得到数据进行讲述，支架15#墩顶左、右、2/1跨左、右、4/3跨左、右、16#墩顶左、中、右沉降观测数据分别见表1。依据观测的数据完善后，计算一个个点位在不相等荷载以及持荷周期下的沉降数据，看一个个点位的观测数据是否具备卸载要求。
（2）支架稳定性透析
在一定规范下观测频率与设计荷载的条件，在一座桥跨预压施工工况结束后，加载后连续监测的3次数据累计沉降偏小5mm或每个点平均沉降量偏小1mm时，支架预压才可验收。由从中可知每个跨点位数据均符合卸载条件，可行卸载。在卸载之后观测每一个点位高程，计算支架的整体沉降量与弹性变形和非弹性变形，为以后现浇梁的预拱度提供基础依据。每一个跨现浇箱梁支架预压验收后都要上交预压报告，报告呈现的内容如以下三个要求：
（1）具体阐述该点位布置图；
（2）沉降观测记录表和数据汇总表；
（3）点位沉降曲线变化图。
4 底版、腹板、横梁钢筋加工
钢筋进场后进行检测，检测合格后才能使用。钢筋加工时，保证钢筋表面洁净，使用前应先将表面的油渍、漆皮、锈斑等清除干净。钢筋成型前，应根据配料要求长度进行截断，通常宜用钢筋切断机进行。钢筋的弯曲成型用弯曲机进行。现浇箱梁钢筋，从钢筋加工场用吊车吊至箱梁上，然后进行现场绑扎，绑扎必须严格按照施工图纸和技术交底进行。
5 预应力张拉及孔道压浆
当现浇箱梁混凝土达到规定强度后（达到现浇箱梁C50混凝85%）且龄期超过7d后再进行张拉，张拉应按设计要求进行。施加现浇的机具设备及仪表应由专人使用和管理，并应定期维护和标定。张拉机具应与锚具配套使用，并在进场时进行检查和标定。张拉采用应力控制方法，以伸长量进行校核，实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求，控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后再继续张拉。
5.1 现浇的张拉程序及伸长量控制
现浇钢绞线张拉顺序严格按照图纸要求进行张拉，千斤顶张拉作用线与现浇钢绞线的轴线重合一致。钢绞线的张拉程序如下：0→15%σk→30%σk→103%σk→100%σk（持荷2min）→锚固。按钢绞线双向张拉伸长量计算表控制施工，通过必要的超张拉保证伸长量达标，同时控制每束过程应力不超过1860MPa×80%的安全要求。
5.2 张拉的操作步骤
张拉按设计要求的顺序进行，N1、N2、N3、N4、N5束分示如图4与表1～表4所示。
（1）安装锚具，将锚具套在钢丝束上，使分布均匀。
（2）将清洗过的夹片，按顺序依次嵌入锚孔钢丝周围，夹片嵌入后，人工用手锤轻轻敲击，使其夹紧现浇钢丝，夹片外露长度要整齐一致。
（3）安装千斤顶，将千斤顶套入钢丝束，进行初张拉，到达15%初应力时，抄录千斤顶的伸长数据。连续张拉到达30%初应力时，抄录千斤顶伸长数据，二者之间读数差也是为了钢绞线初张拉时的理论伸长量。
（4）连续张拉一定钢丝束的控制应力时，持荷2min然后抄录当时千斤顶数据。计算出钢丝束的实测伸长量并与理论值比较，如果超过±6%停止张拉作业，分析原因。
（5）使张拉油缸缓慢回油，夹片将自动锚固钢绞线，如果发生断丝滑丝，则割断整束钢丝线，穿束重拉。
5.3 张拉时的注意事项
（1）严格按照操作程序进行张拉，严禁违章操作。
（2）张拉时千斤顶前后严禁站人，防止发生安全事故。
（3）千斤顶后方安放张拉防护墙，防止钢绞线及夹片飞出伤人。
（4）千斤顶安装完毕，安全员检查合格后再张拉。
5.4 压浆、封锚
现浇张拉完毕后应及时吹除积水，尽早压浆。孔道压浆采用C50水泥浆，要求压浆饱满。压浆使用压浆泵从梁的最低点开始，直到规定稠度的水泥浆充满整个孔道为止。水泥浆水灰比控制在0.39。膨胀剂的用量根据试验试配而定，水泥浆稠度控制在14～18s之间，在现场备有1725ml漏斗随时作漏斗试验。水泥浆在使用过程中应频繁搅动，在30～45min内用完。具体步骤如下：
（1）压浆采用活塞式灰浆泵压浆，压浆前先将压浆泵试开一次，运转正常并能达到所需压力时，才能正式压浆，压浆时灰浆泵泵压保持在0.5～0.7MPa。从下至上进行压浆（比较集中和邻近的孔道，先连续压浆完成，以免串到邻近孔后水泥浆凝固，堵塞孔道）。
（2）当梁另一端排出空气－水－稀浆至浓浆时使用阀门控制流浆，并提升压力至0.7MPa，持压2min，从压浆孔挤出喷嘴，并立即关闭阀门。压浆中途发生故障，不能连续一次压满时，要立即用高压水冲洗干净，故障处理完成后再压浆。
（3）构件中的锚具对其应进行封锚；在压浆后应先将其周围冲洗干净、凿毛，然后设置钢筋网并浇筑封锚混凝土。
5.5 支架等拆除
模板、支架的拆除时间根据模板部位和混凝土所达到的强度而定。箱室内顶模、支架应在同步养生的试块强度达到设计强度70%时，再行拆除；对于箱梁底板、翼板及支架，必须在钢绞线张拉和压浆完成后，方能卸架。支架的卸落应按程序进行。每次卸落均由跨中开始，纵向应对称、均衡，横向应同步平行。拆除支架的施工班组要分工明确，有专人指挥。
6 结束语
综上所述，文章通过结合D匝道桥工程，研究现浇箱梁施工过程。通过介绍支架搭设方案的确定过程，分析混凝土箱梁的受力检算，论述预应力箱梁支架的预压方法及混凝土的浇筑过程，总结施工中的注意事项，有利于保证箱梁施工的顺利完成。在后续施工中我们需要进一步加强对其的研究，继续改进和优化工艺，为优质、安全地完成现浇箱梁施工不断努力，为以后现浇箱梁的施工提供技术支撑。
参考文献：
[1] 常红星，尚诚立，朱向阳.现浇预应力混凝土连续箱梁施工工艺[J].河南科学.2013
[2] 满新勇.浅谈市政建设中预应力混凝土箱梁现浇施工[J].建筑遗产.2013
[3] 姜伟.浅析现浇预应力混凝土箱梁施工[J].企业技术开发月刊.2015
论文作者:罗福存
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/11
标签：预压论文; 支架论文; 混凝土论文; 现浇论文; 预应力论文; 钢筋论文; 标高论文; 《低碳地产》2016年13期论文;