公路后张预应力空心板预制工法.docx
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公路后张预应力空心板预制工法
中隧二处工法
公路后张预应力空心板预制工法
一、前言
随着我局在公路工程施工领域的不断扩展，公路桥梁施工特别是桥梁上部构造梁板制作的标准化施工将愈显重要，我局在金丽温高速公路第十七合同段公路桥梁后张预应力空心板预制施工中，经过不断地探索、总结与提高，从梁场布置、梁板程序化生产、梁板内模整体一次性吊装、梁板吊装等方面形成了一套较成熟的经验成果，取得了较明显的经济效益和社会效益，据此总结，形成本工法。
二、工法特点
1、合理布置预制厂，按作业工艺施工，实现单工作面程序化作业、多工作面平行作业，施工进度容易控制。
2、空心板预制工序多，严格工序质量检查，空心板质量好。
3、砼一次浇筑成型，无施工缝，梁体整体性好。
4、模板制作、安装简单，内模实现整体吊装，可操作性强，循环次数多，成本较低。
三、适用范围
1、13米至30米后张预应力空心板预制；
2、其他如T梁、箱梁等亦有借鉴价值。
四、工艺原理及关键技术
1、工艺原理
根据工期、地形条件、工程规模、梁板型号等因素，合理确定底模数量布设预制厂，在底模上绑扎钢筋，安装锚垫板，设预应力孔道，立端模、侧模，浇筑砼，养护，砼达到设计张拉强度后，施加预应力，切除多余钢绞线封锚，移梁存放。
2、关键技术
（1）整体吊装内模制作技术；
（2）预应力孔道的设置及张拉控制技术；
（3）空心板端部砼振捣技术；
（4）空心板裂纹预防；
（5）空心板上拱度和侧向挠度控制技术。
五、施工方法
1、梁场布置
根据工期、地形条件、工程规模、梁板型号等因素，合理确定底模数量，在桥头路基上或距桥位较近且施工用水、电、路较为方便的平整场地上布设预制厂。
2、梁板模板设计与制作（20m）
1）空心板断面尺寸
2）底模：
采用98cm宽，15cm厚C20砼，两侧预埋∠50*50*4mm角钢，面层铺98.5cm宽6～8mm厚钢板做底模的固定部分。
梁板两端的调平块用C20号细石砼按设计图制作，当梁长和调平块不同时，即凿除后重新更换。
3）侧模：
侧模用整体钢模，每4～5米分为一节，节间用定位穿销和连接螺栓固定。
为确保其强度和刚度，内板面采用4mm厚钢板预制，外侧用[10的槽钢加固。
4）内模：
用3mm厚钢板制作，∠50*50*4mm角钢加固，每5m一节，节间用螺栓连接，整体吊装入模。
吊点设于距内模端部L/4处。
内模横断面分作上下两块，每块中部设活动胶，中间设一贯通推拉杆，拉就可收起，推就能撑开，方便安拆。
见下图。
5）端模和封端模：
均依图纸尺寸自行加工，采用50*50*4mm角钢加肋，8mm厚钢板预制。
端模由四片组成，互相采用螺栓连接，按照图纸预留钢筋和锚垫板螺栓孔位。
3、钢筋及波纹管的制安
1）钢筋的防护与储存
钢筋必须按不同种类、等级、规格、生产厂家及批号分批验收，分别堆存，不得混杂，且应设立足够标志，以利于检查和使用。
操作和存储过程中必须按规范防锈、防损伤。
2）钢筋制安
抽检合格后，按设计尺寸下料、预制。
钢筋的弯折必须在温度为+5℃以上时加工。
成盘或弯曲的钢筋调直后钢筋的损伤不能超过截面的5%。
钢筋加工的允许偏差如下表：
项次
项目
允许偏差（mm）
1
受力钢筋沿长度方向加工后的全长
+5，-10
2
弯起钢筋各部分尺寸
+20
3
箍筋、螺旋筋各部分尺寸
+5
钢筋绑扎前必须准确画线，确保各型号钢筋的位置和数量，绑扎必须牢固可靠，使其在浇注过程中不致移位，必要时可用“人”字架临时固定。
尽量不使用焊接，必须焊接时，焊接质量严格按规范执行。
3）吊环选用φ25圆钢制作成“Ω”形，每片板设置4个，吊点垂直梁体设置在距梁端（钝角边）80cm处。
4）波纹管安装
波纹管按设计长度安装，必须分节时，用连接器平顺连接，其连接处用胶带密封，不致漏浆。
相邻制孔管的接头应相互错开至少30cm，安装前先检查有否开缝、透光等。
波纹管用6.5cm“井”字架按图纸设计坐标固定。
装完后要检查波纹管曲线是否圆顺，若有突高或突低时应重新检查安装坐标，重新定位、固定。
为防止波纹管漏浆堵塞孔道，预先穿入PVC管（直径比波纹管小5mm），在砼初凝前，抽动几次，以确保孔道畅通。
砼浇筑结束后取出PVC管，张拉前，穿入钢绞线。
4、砼施工
1）材料与施工配比
空心板砼设计强度一般比较高，为保证其28天强度和缩短强拉时间，选料时应格按规范执行，合理选定配合比，必要时参加适宜的外加剂。
2）砼的拌制、运输、灌注及养护：
①开盘前的准备工作
检查集料、水泥质量→取得施工配合比通知单→检查拌和系统、自计量系统、水电系统的保障情况→查砼运输斗车、平车、龙门吊等灌注设备状况→填写记录表→砼灌注申请单签字开盘。
②砼的拌制
砼原材料必须盘盘计量。
砂石料采用三料斗配料机自动计量，罐装散水泥采用磅秤计量，水采用时间继电器计量，外加剂采用小型台称计量。
混凝土采用JL-500搅拌机搅拌2分钟，保证砼搅拌均匀，颜色一致。
每五盘检查一次坍落度。
③砼运输
以自制的轨行式砼料斗运输砼，人工推至灌注地点，由龙门吊提升入模。
④砼的灌注
a、a、 砼水平分三层进行连续灌注。
第一层灌注12cm厚底板砼，一次完成。
用自制“十”字插钎检查厚度；放入内模后灌注第二层砼至空心板铰缝处；顶板钢筋绑扎后，灌注第三层砼至板顶。
二、三层砼之间的距离以不干扰钢筋作业为宜，一般4～6m；顶层砼应紧随钢筋，尽快施工。
当气温高于32℃时，不得浇注砼。
b、砼入模：
入模时两侧对称均匀进行，与振捣器配合协调，以免超过规定厚度，造成振捣困难。
c、砼的振捣：
振捣时间应保证砼有足够的密实度。
操作插入式振捣器时，宜慢插慢拔，应避免振动棒碰撞模板、波纹管、钢筋及其他预埋件，并与侧模、内模保持5～10cm的距离。
上层砼振捣时宜插入下层砼中5～10cm，使上下层砼结合成整体，振动棒移动距离应不超过该棒作用半径的1.5倍。
空心板端部砼采用两侧的附着捣固器和φ30插入式振捣器振捣。
d、振动的质量要求：
砼停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆现象。
5、砼的养护及模板拆除
1）砼的养护
①在顶层砼灌注完毕30～60后，砼表面用湿麻袋覆盖，避免阳光直射。
②砼初凝后开始洒水养护。
洒水间隔时间以保持砼表面潮湿为宜。
根据相对湿度，连续洒水养护时间一般为7—14天，当气温低于5℃时，不得洒水养护。
2）模板的拆除
①、拆除顺序：
内模→侧模→端模→侧模拆除应由两端逐块向中间进行）。
根据气温条件,一般情况下砼浇完毕6～10小时（25～5℃）拆模。
②拆模前先将各块模板的连接螺栓、穿销、拉杆及其他紧固件全部拆除。
③拆模方法：
模板以一条线为轴旋转，其余各点逐渐脱离板体。
钢模脱离板体砼时，只能用千斤顶或倒链，任何时候不准用大锤打击模板，以防变形，也不得用撬棍将板体砼撬坏。
④端模拆除时，要使模板两端同时脱离板体，以免使板端砼掉角。
⑤模板脱离板体前要先安装支撑，以防模板向外倾倒。
⑥模板搬运时要注意平衡，防止碰伤板体砼及模板。
⑦模板拆除后，要平整存放，防止变形。
⑧模板拆除后，应及时检修，将灰浆、铁锈清理干净并涂脱模剂，均匀涂刷脱模剂。
6、预应力系统
1）钢绞线的装卸、运输、存储
①钢绞线采用三链条等距吊装，每次吊一件，应避免碰撞、挤压或快速落地。
②运输和存储时注意防锈、防腐蚀、防损伤。
一般情况下堆放两层，不超过三层。
2）钢铰线的制作与切除
①钢绞线规格采用4Φj15.24mm的钢绞线。
其技术参数如下：
项目
标别
钢绞线结构
公称直径
（mm）
允许偏差
（mm）
强度级别
（Mpa）
最大
负荷
（KN）
屈服
负荷
（KN）
最小
伸长率
（%）
每米重
（kg）
截面积（mm2）
国标
1×7
15.2
+0.40
-0.20
1860
259
220
3.5
1.101
139
美标
1×7
15.24
+0.66
-0.15
1860
260.7
234.1
3.5
1.102
140.0
②无轴包装的钢绞线应在放线架由内圈抽头放线。
③钢绞线下料前准确计算或实测对应空心板梁的长度，推算预留孔道的长度，两端各增加65CM作为钢绞线的下料长度。
注意下料时钢绞线长度应测量准确，以免浪费。
④钢绞线采用φ300mm砂轮机切割，切口两侧各3～5cm处用铁丝绑扎，并将切口绑牢。
⑤钢绞线编束时，应每隔1～1.5m绑扎一道铅丝，铅丝丝扣应向内侧，绑好的钢绞线束应编号挂牌堆放。
⑥钢铰线锚固后，将多余部分切除，避免使用电弧焊、氧焊切割，防止因温度过高钢绞线脱锚。
用切割机切除时，用湿布盖住锚具及部分钢绞线，使切割时产生的热量不传到钢绞线的受力部分,一般控制切口离锚端30mm,用直径230mm砂轮切割机切割,砂轮片厚3mm,且必须是加筋的。
3）施加预应力前的准备工作：
①压张拉试件，检查板体砼是否达到设计张拉强度。
②千斤顶校正系数不应大于1.05级，其校正有效期不得超过一个月。
油压表精度不得低于1.0级，其校正有效期不得超过一周。
③用高压水冲洗预应力孔道，然后用高压风清除板体孔道内积水和污物，穿钢铰线。
④对钢绞线、锚具、夹片进行外观检查，不得有损伤、扭伤、扭结或粘有污物。
⑤布设板底上拱度和板端弹性压缩的量测点。
4）张拉顺序：
先张拉下端钢绞线束，后张拉上端钢绞线束。
（如图先张拉“1”后张拉“2”）。
5）张拉程序：
0→初应力（10%σk）→（105%σk）→持荷5分钟→σk→锚固
注：
σk=0.75Rbｙ（Rbｙ为标准强度）
6）张拉工艺
①除去锚垫板、喇叭口内、钢绞线上的混凝土。
装上YM工作锚圈、夹片，锚圈锥孔、夹片必须清洁，不允许钢绞线、锚圈、夹片上有浮锈、油污、混凝土等杂物。
②安装限位垫板，吊装YCL千斤顶，安装工具锚（工具夹片锥面应涂退锚油—石墨或石蜡50%+机油50%）。
③开动高压油泵，使千斤顶张拉油缸进油——张拉。
分级张拉时记录每级张拉油压和钢绞线长值。
④达到设计应力后，持荷5分钟，缓慢释放油缸压力至零，钢绞线则整齐地锚固在YM锚具内。
⑤移走张拉设备。
切除钢绞线，48小时内完成管道压浆、封锚。
7）张拉过程中应注意的问题
①张拉过程中出现下列情况之一者,需更换锚具或钢绞线束重新张拉：
锚具内夹片错牙在10mm以上者；锚具内夹片断裂在两片以上者（含有错牙的两片断裂）；一束中的滑丝量（含断丝及断丝引起的滑丝）达到2根钢丝者，一片板中滑丝量超过1%的；锚环断裂损坏者；切割钢铰线或压浆时又发生滑丝者。
②工具锚和工具夹片应有标识，以免安装时同工作锚和工作夹片混淆而误用。
安装时必须将锚垫板孔及钢绞线上的砼清洗干净。
③每束钢绞线应在两端作上标记，以使穿束后观测是否扭结，无扭结时再使千斤顶与孔道对中。
④张拉加力时，不得敲击及碰撞张拉设备，妥善保护油压表，避免受震。
未压浆或水泥浆未凝固硬结时，不得敲击锚具。
⑤张拉控制：
采用应力应变双控制，以应力为主，应变超出计算伸长值的6%时，应立即停止张拉，查明原因后重新张拉。
张拉结束后，抽查钢绞线的回缩量，若超出5%的伸长量，则应查明原因后重新张拉。
⑥滑丝处理：
采用YCL23千斤顶和卸荷座，将卸荷座支承在锚具上，用23T千斤顶张拉滑丝钢绞线，直至将滑丝夹片取出，换上新夹片，张拉至设计应力即可。
7、压浆
1）张拉完毕后，应尽快压浆。
压浆前应先清除孔道内积水。
2）水泥浆水灰比不得大于0.45；最大自由膨胀量不大于10%。
3）灰浆中宜掺用起缓凝、减水作用的外加剂，但不得掺加氯盐或其它对钢丝有腐蚀作用的外加剂，外加剂掺加量由试验确定。
4）温度低于0℃时，孔道内不得有积水；温度低于+5℃时或高于+32℃时，不得进行孔道压浆。
气温较高时，可给拌和料的水降温，或板体降温。
5）浆应搅拌均匀，先加水后加水泥，拌合时间不少于2分钟，水泥放入压浆罐时，应经过滤，过滤网孔格不得大于2.5×2.5mm。
6）压浆顺序先下后上，如有串孔现象时，应同时压浆。
7）由一端压浆时，压力控制在0.5～0.7Mpa之间，关闭出浆口，继续保持10秒两使端浆液一致后再关闭压浆阀门。
8）压浆中途若发生故障不能连续压满时，应立即用压力水冲洗干净，查明原因处理后再压浆；
8、封锚
1）封锚砼浇注前，凿毛板端砼，并清除水泥浆。
2）封锚钢筋应位置准确，绑扎牢固，规格和数量应满足设计要求。
3）封锚砼宜一次灌注，用D50型振动棒直插到板底。
4）封锚砼应有良好的养护条件，以减少收缩，防止与板体间出现裂纹。
9、移梁存放
1）移梁应有专人指挥，先将梁板吊离底模2～3cm，仔细检查各吊环及板体有无异常变化。
若有，应立即放下，查明原因后重新起吊；若无，亦应放下，一次起吊到位。
2）根据存梁厂地基承载力，两端支点处设支基座，上垫两层方木，用扒钉固定牢固，方木平行于板端,支撑于支座位置。
3）移梁后，应对其尺寸及质量进行最终验收，并在板端标注板号和验收结果。
4）存梁应与架梁统筹安排，按架设顺序排列存梁顺序，避免重复起吊。
5）存梁期一般控制在15～75天。
10、空心板的裂纹预防
空心板的裂纹预防主要从控制以下几个方面进行：
砼浇筑时的温度，原材料的质量，砼配合比的准确性，砼养护时间，、张拉程序和张拉应力大小。
11、11、空心板上拱度和侧向挠度的控制
空心板上拱度和侧向挠度的控制主要从以下几个方面进行：
结构尺寸的准确性、对称性，张拉时的气温，张拉时砼的强度，张拉顺序，每束钢绞线的张拉力大小。
12、模具数量与梁的生产能力
1）底模的循环时间为控制时间（共计6天14小时）
调平块制作1h→养护4h→绑扎钢筋、立端模6h→安装波纹管1h→立侧模2.5h→砼灌注3h→养护5天→张拉2h→注浆3h→绑扎封端钢筋1h→立封端、封锚模1.5h→灌注砼1h→养护12h→移梁
2）侧模的循环时间（13小时）
立侧模2.5h→砼灌3h→养护6h→拆模1h→清理打油0.5h→结束
3）内模循环时间（12小时）
砼灌注3h→养护6h→拆模3h→结束
根据以上循环时间，空心板七天可以保证一个循环，内模、侧模每天可以循环一次，保证每天生产三片空心板必须有二十一个底模，三套内模、侧模，根据施工情况，封锚模板数量同侧模，端模数量为封锚模板的两倍。
本梁场生产能力90片/月。
六、工艺流程图
七、机具设备
主要施工机械配备表
序号
机械名称
规格、型号
单位
数量
1
砼搅拌机
JL-500
台
1
2
配料机（三料斗）
PLD800
台
1
3
电力变压器
S9—315/10
台
1
4
发电机
50kw
台
1
5
散装水泥罐
25T
个
4
6
钢筋加工机械
套
1
7
注浆机（含灰浆搅拌机）
台
1
8
千斤顶
YCL-200T
台
3
千斤顶
23T
台
1
10
电动油泵
台
3
11
装载机
ZL40
台
1
12
龙门吊
60T/5T
台
1
13
自制砼斗车
0.5m3
台
2
14
平板振动器
台
6
15
插入式振动器
D30、D50
台
10
16
手提式单项平板振动器
台
4
八、劳动组织
按90片/月，即每天3片的生产能力，梁场劳力按照专业组合配置。
。
共分模板组，钢筋加工与绑扎组，钢绞线加工张拉、穿索、注浆组，砼生产组，机械吊装组，分别在各专业工程师的带领下工作，并成立专门的质检组。
劳动组织情况如下表
序号
工种
劳动力配置
备注
1
厂长
1
2
模板工程师
1
3
钢筋工程师
1
可兼职
4
预应力工程师
1
5
混凝土工程师
1
6
机械工程师
1
7
钢筋拉直、制作与绑扎
拉直、制作6+绑扎2*5=16
8
混凝土生产与灌注
18
9
钢绞线张拉与灌浆
8
10
模板立模、加固、拆模与养护
10
11
质检员
2
12
试验员
2
13
质检组长
1
14
合计
63
九、质量要求
本工法除应遵守现行《公路桥涵施工规范》和《公路桥涵工程质量评定验收标准》要求外，还应满足以下要求：
1）高等级砼采用两级配粗集料。
2）砼用水泥、水、外加剂必须准确计量。
3）砼必须搅拌均匀，严格测试坍落度，不超过五盘检测一次。
4）钢绞线采用Ⅱ级松驰钢绞线，不用预张拉，但必须检测其直径、抗拉强度、弹性模量、最小伸长率等指标。
5）电子称、配料机、千斤顶及注浆机的油压表、搅拌机的时间继电器等计量设备必须定期标定。
6）调平块尺寸必须计算准确，制作时认真仔细，确保梁板长度和底部尺寸正确。
7）孔道注浆压力保证达到0.5～0.7Mpa，且两端浆液一致。
8）所有原材料、半成品设专人负责，严格按质量标准进行验收、堆放，并定期定批量进行抽样检验，使材料在使用之前100%合格。
9）使用的施工机械、设备必须性能良好，且由机修人员定期检修保养。
十、安全措施
施工过程中除应严格遵守国家和部颁有关施工安全技术规则外，还应注意以下事项：
1）编序安全操作规程，分发到工班，组织逐条学习、认真落实。
2）设专职安全员，负责日常生产中的安全检查和评比。
3）合理布设安全防护设施和统一的安全警示标志。
4）张拉、起重、移梁、吊梁等作业设专人指挥，严格按程序作业。
5）张拉作业严禁任何人站在千斤顶的正前方。
6）夹片与锚圈锥孔不应粘附泥浆或其它杂物且不允许锈蚀（若有轻微浮锈，应彻底清除）。
对表面有锈的钢绞线，张拉前应彻底清除，以防止夹片飞出伤人。
十一、经济效益分析
本工法较好地解决了梁板预制中的施工控制问题，按规程作业，施工安全，成品板质量好，效率高。
整体内模吊装解决了较小空间内内模的拼装及拆除问题，省工省料省时，周转次数多，效益明显。
十二、工程实例
金丽温高速公路第十七合同段有大桥4座，中桥3座，小桥2座，共有预应力梁板1000片，包含了16m、20m、25m等，均为后张法施工，结合龙门吊布置，合理安排了搅拌场地，由龙门吊提升自制砼斗车灌注，整体一次性吊装内模，确保了空心内、外表面砼的平整度，采用FDN高效减水剂，砼强度、和易性均得到了较好的保证，使砼内在质量和外观效果均取得了较好的效果，产品优良率达96%，合格率达100%，得到了业主的好评。
在施工过程中未出现任何安全事故。
施工中考虑了各种影响因素，设底模27片，采用水泥（525#）：
砂：
（50）碎石：
（10～20）碎石：
水：
高效减水剂1:
1.09:
0.54:
1.62:
0.33:
0.0050，的配合比，平均每月制梁90片，最高每月制梁120片。
执笔：
张昌伟、江正青
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