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摘要：随着社会基础设施的快速发展，后张法U型梁在桥梁工程施工中得以普通应用，因其具有结构新颖，精度较高、外形美观等特点。其施工技术包括：钢筋加工绑扎、模板安拆、混凝土浇筑与养护、高精度预应力、U梁的场内提移及施工组织管理。本文结合山东省青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程施工并借鉴国内外U梁施工的先进技术经验，简要阐述后张法预应力U型梁的上述施工技术要点。
关键词：钢筋加工绑扎、模板安装及拆卸、混凝土灌注及养生、高精度预应力、U梁的场内运输。
一、钢筋加工及绑扎
1.钢筋加工机具的选择，场地的布置：钢筋加工机具包括弯筋机、切筋机、对焊机、切割机及电焊机等机具，其在场地的布置严重影响钢筋加工的效率，因此机具的布置应综合考虑多种因素：诸如每种半成品钢筋的数量、型式、尺寸，每孔U梁所用钢筋型号与数量的关系、场地大小、钢筋绑扎台座与加工场地的距离，半成品钢筋的搬运方式等，以上机具场地布置合理，可做到事半功倍的效果，否则会出现严重的窝工、返工现象。后附各种机具场地布置图。
2.钢筋的加工：采用钢筋调直机、闪光对焊机、切断机及弯曲机等机械设备进行钢筋半成品加工。
（1）钢筋加工前，应先在操作平台上放出钢筋大样，根据大样试弯三根合格后方可大批成型制作。
（2）钢筋连接：采用闪光对焊，焊接接头处不得有横向裂纹，且钢筋轴线的偏移不得大于钢筋直径的0.1d，且不得大于2mm。
（3）钢筋切断：下料槽钢切口并模加挡板，固定于胎架上，控制下料长度，切断机下料，下料尺寸必须准确，受力钢筋顺长度方向允许误差±10mm,弯起位置误差为±20mm。
（4）钢筋弯制：严格按照操作平台大样图控制成型质量、成型钢筋外观无变形、无翘曲不平现象，并分类堆放整齐。
3.钢筋的绑扎：U梁钢筋分底板钢筋和腹板钢筋两部分，在预先加工的整体钢筋绑扎台座上绑扎成型。
（1）钢筋绑扎胎架利用Φ25、Φ35、Φ50钢管、L50×6角钢、〖5×4槽钢等型钢加工而成。
台座基础高300mm，上部80mm为C20混凝土，胎架纵向角钢并按箍筋位置开口以转轴连接 固定角钢上，钢筋绑扎时将角钢翻上以槽口控制箍筋的位置，钢筋笼吊移时将角钢翻下即可吊移，各角钢上的槽口位置、间距、大小以及纵横向角钢的中心位置必须与U梁钢筋设计图相对应。
（2）钢筋绑扎在专用胎架上绑扎成型，按照设计图纸钢筋的规格、形状、尺寸、数量、间距、保护层厚度进行绑扎.
（3）根据预应力管道定位网坐标加工专用定位胎卡具，以保证预应力孔道成型位置的准确性及精确性，定位网片应先在定位胎卡具上焊接成型，然后运至钢筋绑扎台座处，按编号与底、腹板钢筋按顺序绑扎。
（4）保护层垫块呈梅花型布置，钢筋绑扎时注意扎丝头不得伸至保护层内，必须进入钢筋区域内。
4.预应力孔道成孔：制孔采用外径φ80或φ90mm的高强橡胶棒。
（1）制孔采用外径φ80或φ90mm的高强橡胶棒，内穿一根φ15.24mm钢绞线作芯筋增加胶棒刚度，每束孔应力孔道采用2根17.6m橡胶棒各以钢筋笼两端人工插入，在钢筋笼跨中处进行联接，接头处用薄铁皮包裹，细铁丝绑扎，并辅以短钢筋绑扎外侧，避免胶管接头错位。
（2）管道定位：将在管道定位网胎卡具上焊接成型，然后在钢筋笼上按次序焊接就位，将橡胶棒穿入设计位置，其在任何方向的偏差：跨中4m范围内≤4mm，其余部组≤6mm，在内模推进就位之前，应全面检查管道位置，确保管道定位准确、无死弯。
5.预留孔洞及预埋件：
（1）预留孔洞是指底板及桥面的泄水孔、吊装孔
桥面泄水孔：在挡碴墙内侧桥面板沿纵向间距4m设置φ160mmPVC泄水管。
底板泄水孔：采用直径为φ90mm的PVC管成孔，其孔道亦作为内模轨道支架固定位置。
吊装孔：采用直径为φ120mm的PVC管成孔，吊点的孔径大小，位置垂直度符合设计要求。
以上预留孔洞四周应按图纸设计要求，增设螺旋筋或#字筋。
（2）预埋件是指支座、防落梁挡板及收缩缝等部位
支座防落梁挡板预埋件安装时，应在绑扎钢筋前，根据预埋套筒的大小、位置加工专门的台卡具，绑扎钢筋时，在U梁支座设计位置安装胎卡具，以备预埋套筒的准备位置。
6.桥面预埋钢筋：
挡碴墙、电位槽竖墙、接触网支柱、梁端伸缩缝等，在相应位置将预埋钢筋（件）与梁体钢筋一同绑扎，安装时严格按设计图纸施工确保其位置准确无误。
7.钢筋笼吊装：钢筋笼在绑扎台座完成后，经施工队自检，项目部检查合格后，报监理工程师检查后，即可吊装。
（1）吊具采用型钢制作主梁和分配梁，吊具应具有足够的强度和刚度，后附钢筋笼吊架图。
（2）吊装钢筋笼前，应在制梁台座两端画出刻度线，画出龙门吊及钢筋笼应该到位的标志线。
（3）吊架钢筋笼时，两台龙门吊应同步，钢筋笼对位有少量偏差时应保持一台龙门吊静止，另一台略作移动，这种情况下钢筋笼缓缓移动而不会纵向来回窜动，有利于钢筋笼准确到位。
二、模板的安装及拆卸：
1.外模：模板采用整体钢模形式，根据设计要求，U 形梁外模长度需满足22.45m-30m共用。面板采用δ10mm钢板，连接板采用δ12mm钢带，横向加强槽钢采用[12a槽钢，背架采用I16 工字钢。
其中不同的螺栓联接的部位也是不一样的，如M20×70螺栓将外模和底模进行连接，而M20×60 螺栓联接着外模间。螺旋撑杆将整个外模内侧支撑于地面，侧模下部按要求设置振动器座板。张拉时卸载千斤顶使模板向外倾斜，达到张拉要求即可。
2.内模：内模模版作为一个整体，不需要任何的拆卸，其采用液压式内模，而液压油缸作为收模的模板，内模面板采用δ10mm 钢板、横向加强槽钢采用[12，连接钢带采用δ12 钢板，背架采用I16 工字钢。
3.端模：端模位于底模之上，通过螺栓与模板相连，端模上方按实际位置预留张拉孔洞；下方张拉处设计为整体突出，以防止混泥土厚度不达标使得端模边缘脱模破裂，而且之间也是通过胶条密封的，以防止预制过程中发生泄露现象。一般端模和外模之间是通过外模夹端模这种方式进行联接的，通常被划分为四段运输。
4.底模：考虑运输及预拱调整方便，底模长×宽按最大3.0m×3.0m考虑。端部设置有活动底模为1.25m×3.0m。移梁前将活动底模拆除，侧模通过斜向螺旋撑杆撑向外侧拉脱离梁体。底模面板采用δ10 钢板，横向采用I14 工字钢作加强筋。
5.拆模：拆模时的混凝土强度应达到混凝土设计强度的60℅以上，梁体表面、环境温差、腹板内外侧混凝土温差均不大于15℃时开始拆模。
三、混凝土灌注：
1．准备工作
（1）U梁混凝土浇筑前 ，要对模板各部尺寸、梁体预埋件数量及定数、钢筋保护层和张拉预留孔道位置等进行最后检测，验收合格。U梁砼浇筑过程中，按规定对混凝土进行取样检测，保证其检测温度、砼入模温度、含气量、模板温度、坍落度等符合规范方能使用，坍落度控制在180~200mm；混凝土含气量控制在大于2%小于4%之间；模板温度在5～30℃；砼入模温度控制在10℃至30℃。
（2）灌注时要保证模板、钢筋上的没有杂物。如果遇到特殊天气情况也要特殊对待在炎热季节浇筑混凝土时，避免模板和新浇混凝土直接受阳光照射，保证混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温均不超过35℃。 尽可能安排在傍晚而避开炎热的白天浇筑混凝土。在低温条件下(当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于一3℃时)浇筑混凝土时，采取适当的保温防冻措施，防止混凝土提前受冻。在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时，采取适当挡风等措施，防止混凝土失水过快。
（3）振动器的配备及分布按照U梁混凝土的浇筑顺序分成12组，振动器设置单独开关做好防水以及开关的接零接地保护措施，混凝土布料以及混凝土振捣专人负责。
2.浇注顺序见下图所示
后张法U梁预制混凝土浇筑顺序图
（1）底板混凝土灌注时，将混凝土从腹板放下，导振至底板，确保混凝土在下料过程中不离析和不污染U梁内模系统。底板跨中部分一次灌注完，在端部加厚部分层灌注，对于3m的渐变段的斜坡，在混凝土终凝前采取人工收坡，抹平压光。采用插入式振动器辅以附着式振动器振动，保证底板混凝土内实外光。
（2）腹板混凝土灌注采用大循环水平分层灌注法，分层厚度30cm左右，灌注顺序：先从侧腹板一端开始，依次向前推进。采用以附着式振动器为主、插入式振动器为辅振动。用Φ70和Φ30型振动棒沿保护层混凝土插入，清除表面气泡。插入式振动器在振动过程中严格控制布振间距和振动时间，注意快插慢拔。在腹板混凝土灌注时，一定要严格控制分层厚度，上下层混凝土间歇时间不超过下层混凝土初凝时间。同时在灌筑腹板混凝土时，由有经验的人在U梁内用小锤敲击内模，检查混凝土密实情况，对混凝土填充不密实的地方，随时采取措施，确保混凝土填充密实。
（3）插入式振动器的移动间距不大于作用半径的1.5倍，并与侧模保持5-100mm的距离。插入式振动器每次插入下层混凝土的深度宜为5-10cm。附着式振动器由有经验的人员专人指挥，短振勤振，以混凝土不再沉落，不出现气泡，表面呈现浮浆为度，一次振动时间不得大于50秒，导振区约20秒，下料区约50秒，重振区约40秒，一般振区约30秒。灌筑上层混凝土时，不得开启下层已筑好混凝土部分的外部振动器。
（4）用于施工控制的混凝土试件与梁体同条件养护（蒸汽养护、自然养护）。用于28天强度评定的混凝土试件，按标准养护条件进行养护。
（5）用插入式高频振捣器振捣混凝土时，采用垂直点振方式振捣。若需变换振捣棒在混凝土拌和物中的水平位置，首先竖向缓慢将振捣棒拔出，然后再将振捣棒移至新的位置，不得将振捣棒放在拌和物内平拖，也不得用振捣棒平拖驱赶下料口处堆积的拌合物。
（6）在振捣混凝土过程中，加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况，以防漏浆。
三、混凝土养生：
1.混凝土时蒸汽养护时，必须严格按照静停、升温、恒温、降温等四个阶段进行。砼浇筑完毕后根据气温不同，静停时间控制在4～6小时；
2.升温阶段：静停阶段结束后即开始对梁体进行升温调控，每小时升温不得大于20℃，直至上升到55℃，结束升温阶段，进入恒温控制阶段, 当室外平均温度低于10℃时，则初始升温速率应控制在6℃以内，直至达到10℃。应考虑适当提高蒸汽养护温度或延长养护时间。
3.恒温的阶段：养护温度恒温时段时保持在55±5℃，持续养护24±3个小时；但必须达到砼初张拉设计强度，当因事故蒸汽停止的时，要做好记录并相应将蒸汽养护时间进行顺延。
4.降温阶段：根据混凝土实际强度发展情况，恒温阶段的养护时间可在24±3个小时范围内进行调整。当混凝土强度达到C35，可进入梁体养护的降温阶段，降温速度不得大于30℃/h。
5.混凝土进行拆模时，混凝土表层与环境温差、混凝土芯部与混凝土表层温差控制在15℃以内，如果出现过高应让梁体带模延时降温，梁体表面温度与环境温度之差不大于15℃时，才能进行下一道工序。
四、预应力施工
预应力施工是U梁预制工程中最为关键的工序之一，其施工质量的好坏将直接影响到最终质量及有效预应力值。
1.钢绞线束制作：钢绞线下料应在特制的固定架中进行，下料应在平整的水泥地面上进行，下料采用砂轮锯切割。
2. 预应力筋的编束要保证各根钢筋绞线平行、不得缠绕，每1.0～1.5m、用3～5根22#铁线绑扎一道，距端头2.0米范围内每0.5米绑扎一道，端头第一道应增加一道。穿束前须用压缩空气吹净管道内的水分和砂、石等杂物。穿束时先将细钢丝绳穿过孔道与预应力筋束连接在一起，以钢丝绳牵拉为主，以推送为辅将预应力筋束慢慢穿入。
3.U梁的张拉分为初张拉、终张拉两个阶段。U梁两次张拉的基本条件为：
（1）初张拉：当梁体混凝土强度>40+3.5Mpa、且弹性模量≥3.40×104Mpa时，即可对梁体进行初张拉。张拉顺序、钢丝束编号、张拉力的控制均应符合图纸设计要求。
（2）终张拉：当梁体混凝土强度﹥50+3.5Mpa,弹性模量≥3.55×104Mpa时，且混凝土龄期≥10d时，即可对梁体进行终张拉，张拉顺序、张拉力的控制均应符合图纸的设计要求。
4.U梁张拉设备及器具主要为YCW3500型穿心式千斤顶，YZB40（20×2）型高压油泵、压力表、工作锚、工具锚（夹具）、张拉台车，钢板尺、红蓝铅笔以及故障处理用的自制工具等。
5.张拉千斤顶的校正周期为1个月、且不超过200次作业，校正系数不大于1.05，0.4级压力表的校正周期为1个月。张拉设备要配套标定，配套使用，并在标定的有效期内工作。张拉设备的标定应在国家授权的法定计量技术机构定期进行。
6.U梁施力预应力：
（1）梁体张拉采用“双控”，张拉过程保持两端基本一致，以油表读数为主，以预应力伸长值为辅进行校核。
（2）U梁两侧腹板必须对称施加预应力，张拉同束钢绞线应由两端同步进行，且按设计图规定的钢绞线束编号及张拉顺序进行张拉。
（3）据设计图的要求，预应力钢绞线的张拉程序为：
0
0.2σcon(测初始伸长值)
σcon(静停5min)
补拉至σcon(测量伸长值)锚固。
7.张拉过程由专人负责记录，记录内容包括桥梁型号（跨度、直曲线、线间距）、梁号、预应力钢绞线编号。张拉序号，计算伸长值、伸长值范围实测伸长值，油表读数，静停时间。操作者签名；记录者签名，旁站监理签名等内。
8.孔道压浆：
（1）预应力施工完成后，及时安排压浆，以免预应力筋锈蚀或松驰，间隔时间控制在24h内。
（2）水泥浆采取现场拌制，采用与梁体一致的52.5硅酸盐水泥，水灰比宜为0.3～0.4；拌和后流动度为18±4s，泌水率不得超过水泥浆初始体积的2%，拌和后24h水泥浆的泌水应能吸收；浆体的体积收缩率＜2％。浆体应对钢绞线无腐蚀作用。
（3）按要求做好70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试块，标准养护28d，进行抗压强度试验，作为评定水泥浆质量的依据。
9.封锚
（1）准备工作
a、对钢绞线外露部分、锚环、锚垫板涂刷聚氨酯防水涂料，做防水处理。
b、对锚穴周边混凝土进行凿毛处理，凿毛时应清除表层水泥浆直至见到新鲜混凝土为止，凿毛程度以不见原光面混凝土为标准深度控制在2-3mm，以增强粘结性。
c、凿毛完成后应用清水湿润并冲洗干净。
（2）封锚
a、当梁体钢筋的锚槽预留断开时，要在锚槽封闭之前，按照要求焊接恢复；也可利用锚垫板上的螺栓孔固定锚槽钢筋。
b、封锚混凝土养护结束后，对封端混凝土与梁体混凝土交界处涂刷聚氨脂防水涂料对的接缝作圆环状封边防水处理。
五、提移梁施工
为减少梁体占用台座时间，梁体进行初张拉后即可移出台座，到存梁场存放，30mU梁从预制台位到存梁台位间的移动采用250T提梁机移梁。初张拉完毕后，经张拉工班、现场技术负责人和现场施工负责人核对无误后，最后以通知单形式通知移梁。
1.提移梁前的准备工作
（1）检查行走轨道：接到通知单后，立即派专人检查行走范围内的轨道，不得有杂物、障碍物存在，轨道上要清扫干净。
（2）检查U梁周围各种状况：在内模滑出腹腔之后，检查各种预埋件的定位螺栓是否与模板松开，同时应检查U梁腹腔外侧是否影响吊移梁工作的杂物如（电缆、水管、等）存在。在确保其周围各种情况正常下，即可进行吊移梁。
（3）安装存梁台座橡胶支座：安质部、技术部应提前检验存梁台座的垫石标高，是否满足四个垫石位于同一平面，误差不应大于2㎜，对不满足此要求的垫石应另行作打磨处理，保证误差不应大于2㎜。在安质部、技术部指定的台座上提前画出垫石中心，安装橡胶支座时保证橡胶支座中心与垫石中心重合，且精确测量4个橡胶支座的相对标高，保证高差不大于2㎜。
（4）起动移梁机：在接到起移梁通知单后，即派各工种操作人检查机械设备的性能状况，在确保各种状况正常下，即可起动提梁机。
2.起梁
（1）做好上述准备工作后，方可启动提梁机，行走至U梁上方。
（2）安装吊杆：在提梁机行走于距吊装孔50㎜左右时，准确对位保证各吊杆垂直均衡受力，吊杆从吊装孔落下后，即可安装吊杆螺帽（吊杆与螺帽必须编号，保证相互匹配）。各吊杆螺帽必须拧紧，保证各吊杆受力均匀，长度一致。
（3）吊梁：提梁机将U梁缓慢吊起脱离模板后立即停机，检查梁体纵横向水平度是否满足要求，对角高度误差控制在2mm以内，否则应将提梁机落下重新调整吊杆螺栓或提梁机起升高度，同时检查起升自动是否可靠，一切正常后方可继续作业。起吊至100㎜高左右时再次校核U梁四角支座位置的相对高度，控制误差同前，若有偏差及时单独点动某一电机，待U梁误差消除后方可继续。起吊至1000mm时再次校核无误后继续吊离模板。
3.移梁
在提升梁至一定高度（高于模板护拦），即可进行移梁，缓慢启动横移台车，将U梁移向存梁台座，两端须同步行走。
4.对位落梁
应提前在U梁两端部标明四个支点的中心位置，在移梁至存梁台座上部时，即落梁至橡胶支座上方100㎜时，检查U梁端部的支点中心是否与橡胶支座、垫石中心互相重合，否则应缓慢移动提梁机，保证各中心位置相互重合。再次检查存梁垫块的高差，并在垫石上垫600x450x70mm厚的橡胶板，梁体四支点必须位于同一平面上，误差不应大于2mm；检查以上工序完成后即可落梁。
5.施工注意事项
（1）在完成滑移后，必须对滑道进行清理、保养，防止砂尘、油污。
（2）对存梁台座进行定期沉降观测，建立测量台帐，若每个存梁台座四个支墩高差超过4mm，及时处理，以免造成不必要的损失。
（3）严禁未接到移梁通知单，私自移梁的行为。
（4）在吊移梁过程中、梁体正下方不能站人或行走。
（5）在吊移过程中要统一指挥，信号明确，U梁两端均安排有专人观察其滑移情况，如有异常应及时停机调整。
（6）在移梁过程中进行跟踪测量，严格控制四吊点高差在2㎜以内。
（7）吊杆安装前，应提前于U梁顶面上精确画出各吊杆的中心位置，吊装时必须吊杆与其重合。
（8）梁体吊装时，应于吊杆螺帽上及橡胶支座上等部位做好梁体防护。
结束语：后张法预应力混凝土U梁施工技术因其特有的施工工艺和结构特点，在桥梁建设中被广泛运用，但在实际施工过程中涉及到技术强度比较高，安全风险比较大，所以在进行预应力混凝土U梁施工过程时要特别做好设计施工及技术交底工作，做到事前计划、事中控制、事后验收、质量第一的思想意识，保证施工过程安全顺利推进。
参考文献：
[1]JTGTF50－2011.桥梁施工技术规范［S］.
论文作者:徐渡
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：混凝土论文; 钢筋论文; 预应力论文; 振动器论文; 台座论文; 吊杆论文; 位置论文; 《基层建设》2018年第9期论文;