浅析40m跨现浇箱梁施工工艺.docx
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浅析40m跨现浇箱梁施工工艺
浅析40m跨现浇箱梁施工工艺
京石项目：
赵丁鑫
摘要：
箱梁质量在桥梁施工中尤为重要。
影响现浇箱梁质量的主要因素有：
施工工艺，原材料质量，施工人员的业务水平和素质等。
本文结合我公司京石铁路客运专线JS-3标段的东曹村大沙河特大桥的40m跨现浇箱梁施工情况，对施工工艺进行浅显的分析。
关键词：
现浇箱梁钢模板张拉“双控”法
1、工程概况
京石客运专线北起首都北京，南至河北省省会石家庄，线路经过北京市所辖的海淀区、石景山区、丰台区、房山区及河北省保定市、石家庄市，线路全长283.672km，我标段位于河北省境内，东曹村大沙河特大桥起止里程为DK227+163.65～DK231+799.49，全长4.635公里，线路经过新乐市邯邰镇的小流村和杜固镇的义合庄，全桥133跨，跨度组合为2×24m+94×32m+37×40m、其中69#～105#孔跨越大沙河河床，单孔跨度40m。
本桥24m、32m预应力混凝土简支箱梁采用预制架设，40m简支箱梁均采用现浇支架法施工。
2、施工工艺
根据大沙河桥的结构形式以及桥位的水文、地质情况，大沙河40m现浇梁采用支架法施工，支墩采用两种形式：
靠近桥墩处采用外径600mm、壁厚10mm的钢管墩，跨中处采用八三式军用墩；纵梁采用六四式军用梁;外模采用组合式钢模板，内模采用竹胶板，梁体一次浇注成型。
2.1基础施工
①钢管支墩利用既有承台做临时基础。
钢管墩底部采用膨胀螺栓与承台连接。
②跨中军用墩基础为C20钢筋混凝土预制块，长14m，宽3.5m，高1.0m，埋设预制基础前基础底面应进行夯实，承载力要求不小于200Kpa，由试验室通过静力触探确定，如粉砂层深度较厚达不到承载力要求，采用砂砾石换填。
基础上设置预埋件与军用墩连接。
2.2临时支墩安装和军用梁架设
1）距墩中心线纵向2.35m处设置1排6根φ600钢管支墩，钢管墩与承台采用膨胀螺栓连接，25吨汽车吊吊装定位，测量复核垂直度。
钢管墩间设置水平联结系以保证稳定性，联结系采用75mm角钢焊接，纵桥向采用型钢与墩身预埋件焊接。
单孔加工12块厚度10㎜，长宽为80㎝×80㎝钢板，设φ30螺栓孔，通过预埋螺栓固定在承台上方，临时支墩与承台预埋钢板焊接，另一端预先焊接钢板，于横向2根40b横梁焊接形成刚性联接；
2）军用墩拼装前检查基础顶面平整度，误差≯3mm。
八三式军用墩由下垫梁、墩身和上垫梁三部份组成。
立柱和垫梁截面为焊接宽翼缘H型断面，梁柱通用。
杆件翼缘钣上钻有两排纵横孔距均为125毫米的五323.5毫米栓孔，杆件两端焊有法兰钣，各有纵横孔距均为125毫米的四个正当23.5毫米栓孔，用于立柱接长。
为减少高空作业，拼装立柱前即上满接头板。
立柱安装过程中随时检查立柱的垂直、方正于水平，安装完毕后紧接着上拉撑。
下垫梁与基础间采用预埋U型螺栓联结以承受拉力。
上垫梁的层数采用2层，纵横叠置，螺栓联接。
与柱身联接的底层上垫梁杆件两层叠合，层间满装螺栓组成叠合梁。
其余各层只用单层杆件。
3）军用梁采用单层军用梁，横向八片布置，在架设位置附近拼装，片与片间采用横联槽钢与U型螺栓固定成整体，用吊车吊装到临时支墩上的设计位置，六四式军用梁与临时墩顶的上垫梁固定牢固。
在军用梁顶端安装上分配梁，上分配梁与军用梁的上弦杆用U形螺栓固定，按测量要求进行标高调整。
图1：
安装完毕的军用墩、军用粱
2.3底模板的安装
支架安装完毕后，铺设底模，底模板采用钢模板进行组装，模板与支座缝连接处用乳胶拌合水泥抹密实不漏浆。
底模板标高的控制：
首先根据设计图纸计算出底板内、外两侧边缘之间隔5m点的坐标及高程，然后，根据墩柱中线放出轴线确定每跨跨中、端头板边线，调整出底板横坡，铺设底板，用全站仪放出每跨底板边线，用水准仪测设底板标高，用底板下木楔块作微量调整，在标高控制上每跨中段顶置1.8cm预拱度及支架下沉量。
箱梁底板轴线控制：
根据设计图纸计标底板边缘每隔5m点的坐标，经复核无误后，利用全站仪结合桥梁测量控制图放出底板边线，并在放完后对所放点相互的距离进行丈量，复核所放点位。
2.4支架预压
首先设置预拱度，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。
预拱计算公式为:
ｆ=ｆ1+ｆ2+ｆ3，其中ｆ1:
地基弹性变形，ｆ2：
支架弹性变形，ｆ3：
梁体挠度。
支架预压重量为该段梁体混凝土的重量加支架、模板体系的重量，共约1400t。
采用预制砼块加钢筋加载，其中钢筋需要500t，均匀布置在整孔梁的两侧腹板处，采用25T汽车吊吊装。
预制块均匀布置在底板处，约需900t,梁端处加密预制块重量，采用人工配合汽车吊搬运、吊装。
预压过程中根据加载重量和压载时间进行观测记录并分析。
分析出地基沉降量与支架弹性压缩量，做为调整模板的有效数据。
加载后每2小时观测1次，待各部位沉降、变形稳定（24小时内沉降、变形累计不大于2mm），预压过程即告结束。
压载完毕后进行卸载，卸载时在同跨内先中间、后两边对称同时进行；每孔支架3跨同时进行。
图2：
底模板的安装以及支架预压
2.5外侧模板的安装
外侧模板采用钢模板进行组装，侧模板加肋支撑在横梁上并立于底模板。
采用人工配合25t汽车吊搬运、吊装，侧模安装或调整前检查模板有无碰撞而造成影响使用的缺陷和变形，检查附着式振动器底座与模板联结焊缝是否有开焊破损，如有进行及时补焊、整修。
侧模安装做到位置准确，连接紧密，侧模与底模接缝密贴且不得漏浆，模板喷涂的脱模剂具有良好的脱模效果，不得影响混凝土颜色
图3：
侧模板的安装
2.6绑扎底腹板钢筋、安装波纹管
卸载完毕调整底板标高后，在模板上放线绑扎底板和腹板钢筋。
钢筋由工地集中加工制作，运至现场由汽车吊提升模板内绑扎成形,底板、腹板内有大量的预埋波纹管，为了不使波纹管损坏，一切焊接在波纹管埋置前进行，管道安装后尽量不焊接，当普通钢筋与波纹管位置发生矛盾时，适当移动钢筋位置。
钢筋绑扎前由测量人员复测模板的平面位置及高程，其中高程包括按计算挠度所设的预拱度，无误后方进行钢筋绑扎,并通过底板轴线，分别划线标出每个骨架片所处位置，搭设骨架就位后调整好间距，钢筋接头采用闪光对焊，钢筋焊接施工之前，钢筋端部若有弯折、扭曲时，予以矫直或切除。
底板钢筋下垫好高强度混凝土垫块，垫块呈梅花形布置，至少为4个/m2。
先进行底腹板钢筋的绑扎，再安装底、腹板位置的波纹管。
波纹管采用金属波纹管，因孔道较长且带弧度，采用两根波纹管接头，从一端穿入，中间连接采用大一号型的波纹管。
接头管的长度为400～800mm，其两端用密封胶带封裹，避免浇筑砼时水泥浆渗入管内造成管道堵塞。
安装时应事先按设计图中预应力筋的曲线坐标在箍筋上定出曲线位置，固定时应采用钢筋支托。
钢筋支托焊在箍筋上，箍筋底部垫实。
波纹管固定后，用铁丝扎牢，以防浇筑混凝土时波纹管上浮。
波纹管安装就位过程中，应尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂。
同时，还应防止电焊火花烧伤管壁。
波纹管安装后，检查其位置、曲线形状是否符合设计要求，波纹管的固定是否牢靠，接头是否完好，管壁有无破损等。
如有破损，应及时用粘胶带修补或更换。
为防止波纹管损坏，影响张拉质量，要在波纹管安装好后、混凝土浇注前，波纹管内穿硬塑料管，塑料管管径略小于波纹管内径，浇注完后抽出硬塑料管，穿钢绞线。
图4：
绑扎底腹板钢筋、安装波纹管
2.7安装内模
箱梁底板钢筋和腹板钢筋绑扎完成后安装内模板。
内模板采用厚20mm竹胶板进行拼接，用槽钢制成支撑框架，外侧每隔30cm设1根方木，而后把竹胶板用铁钉固定在方木上，内模板用钢支架支撑。
竹胶板首先从箱梁下锲角开始拼装，拼装到箱梁的梗肋位置后，安装模板内框架，然后拼装顶板位置的固定。
竹胶板与竹胶板联结处缝隙密实，不得出现大于2mm错台与缝隙。
图5：
制作内模
2.8绑扎顶板钢筋
钢筋在钢筋加工场内集中下料制作。
加工制作要求如下：
（1）钢筋在加工弯制前保证表面洁净，对弯曲的钢筋进行调直。
对油渍、漆污和用锤敲击时能剥落的浮皮、铁锈等在使用前清除干净。
（2）钢筋下料长度根据混凝土保护层、钢筋弯曲、弯钩等规定结合设计尺寸进行计算确定。
加工好的钢筋分类堆放，并作好标识。
（3）钢筋的弯制和末端的弯钩符合设计要求。
当设计无要求或采用标准弯钩时，符合下列规定：
①所有受拉热轧光圆钢筋的末端作成180°的半圆形弯钩，弯钩的弯曲直径不得小于2.5d，钩端留有不小于3d的直线段。
②受拉热轧带肋（月牙肋、等高肋）钢筋的末端采用直角形弯钩，钩端的直线段长度不小于3d，直钩的弯曲直径不得小于5d。
③弯起钢筋弯成平滑的曲线，其曲率半径不小于钢筋直径的10倍
④钢筋接头符合设计要求，当设计无要求时，采用闪光对焊或电弧焊连接，并以闪光对焊为主。
钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。
配置在“同一截面”内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合设计要求。
当设计未提出要求时，应符合下列规定：
①焊（连）接接头在受弯构件的受拉区不得大于50%，轴心受拉构件不得大于25%；
②绑扎接头在构件的受拉区不得大于25%，在受压区不得大于50%；
③钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点的距离不得小于钢筋直径的10倍；
④在同一根钢筋上应少设接头。
“同一截面”内，同一根钢筋上不得超过一个接头。
注：
两焊（连）接接头在钢筋直径的35倍范围且不小于500mm以内、两绑扎接头在1.3倍搭接长度范围且不小于500mm以内，均视为“同一截面”。
（4）钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光－预热闪光焊等，根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。
钢筋焊接施工之前，钢筋端部若有弯折、扭曲时，予以矫直或切除。
两根钢筋轴线在接头处的偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，也不大于2mm，两根钢筋轴线在接头处的弯折角不大于4°。
（5）钢筋绑扎时注意相邻绑扎点的铁丝扣要成八字形，以免网片歪斜变形，并且扎丝头不得伸向保护层内。
顶板钢筋的绑扎应注意钢筋的间距和顺直，特别要注意各种预埋件的埋置，大沙河特大桥顶板上面的预埋件包括泄水孔、梁端综合接地端子、梁体徐变观测标、梁端剪力齿槽、侧向挡块、伸缩缝装置、滴水槽、接触网支柱基础、下锚拉线基础、防护墙预埋钢筋、竖墙A/B预埋钢筋、防裂网片、桥面加高角钢等；浇筑混凝土前必须认真检查，以确保预埋件位置、数量无误。
图6：
安装内模、绑扎顶板钢筋
2.9浇筑梁板混凝土
双线整孔箱型桥梁混凝土强度等级为C50，设计方量为430m3，由于方量大，要求浇筑时间不超过6h，浇筑要选择合适的顺序，以防浇筑腹板时从底板翻浆，经验证按下面的顺序进行浇注效果较好。
拌制混凝土---混凝土性能测试---浇注底板---浇注底板与腹板倒角---浇注腹板下部---浇注腹板上部---浇注顶板---顶板提浆整平---人工收光抹面
混凝土浇筑施工前，做好充分的准备，配备足够的施工人员、施工机具，为防止漏振欠振，对振捣人员分工明确，实现分段负责制。
混凝土到达现场后进行坍落度、含气量和温度测试，每拌制50m3或每工作班测试不少于1次；测定值应符合规定的要求。
当运至现场的混凝土发生离析现象时，可在浇筑前对混凝土进行二次搅拌，但不得再次加水。
浇筑混凝土时，模板温度宜在5～35℃，混凝土拌合物入模温度宜在5～30℃。
当昼夜平均气温连续3天低于5℃或最低气温低于-3℃时，需采取保温措施。
浇筑底腹板混凝土时出料口不得正对波纹管或抽拔胶管布料，滴落在内模及翼板顶板上的混凝土要及时清除掉，以免底部形成干灰、夹渣及麻面。
浇筑腹板时，注意保持两侧基本同步，防止两侧混凝土面高低悬殊，造成内模偏移。
混凝土振捣以插入式振捣棒为主、附着式振捣器为辅，配合使用，钢筋密集部位加强侧振或采用小直径插入式振捣棒加强振捣。
操作插入式振动棒时应快插慢拔，侧振则应短振、勤振。
插入式振动棒的移动距离不超过其作用半径的1.5倍（约40cm），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为宜。
混凝土振动时间，以混凝土表面不再下沉、没有大气泡逸出和混凝土表面开始泛浆为度，一般振动时间约20s～30s，避免过振。
混凝土施工中避免振动器碰撞预应力筋的管道、预埋件等。
安排专人经常检查模板、管道、锚固端垫板及支座预埋件等，以保证其位置及尺寸符合设计要求。
第一孔现浇梁浇筑后出现了一些问题，如腹板砼冷缝及分层现象较明显、顶板砼表面有裂纹、箱梁内翻浆、箱梁底板与腹板交接处砼不密实、出现孔洞现象严重。
项目部对造成这些问题的原因及预防方法进行了专门的讨论，经过讨论，一致认为：
腹板砼出现冷缝和分层现象是由以下一种或几种原因引起①浇注气温过高或风干现象严重造成砼出现假凝现象。
②砼初凝时间过短。
③砼浇注补料间隔时间过长。
④砼振捣不力，在每次补料前没有将砼表面假凝层破碎。
⑤砼配合比不均匀，某层砼浇注坍落度过大，某层砼浇注坍落度过小。
顶板砼表面出现裂纹是由以下一种或几种原因引起：
①浇注气温过高或风干现象严重造成砼表面容易开裂。
②砼养护不力或养护不及时。
③砼表面抹面不力，没有修浆。
④砼配合比不合理。
箱梁内翻浆现象严重是由以下一种或几种原因引起①砼坍落度过大。
②砼浇注时，每一层浇注过厚。
③砼振捣方法不对，附着式振捣器振动时间过长。
④砼初凝时间过长，砼浇注补料间隔时间过短。
⑤砼浇注时气温偏低或雨天浇注。
箱梁底板与腹板交接处砼不密实、出现孔洞现象是由以下一种或几种原因引起：
①保护层过小。
②粗骨料级配、粒径选择不合理，粗骨料偏大，在底层波纹管上缘，粗骨料易堆积在一起。
针对以上问题，项目部做出了如下措施：
每一跨砼浇注应保持两侧基本同步，防止两侧混凝土面高低悬殊顺序浇注，有效地控制了每一层砼的浇注厚度，既有利于砼振捣，又有效地减少了底板砼的翻浆现象，同时有效地控制了每一次砼浇注后的布料间隔时间。
选择浇筑时间，避免收面时气温过高。
施工过程中，当每一段顶板浇注好后，立即用土工棉布盖好进行养护，防止风吹开裂。
采用本方法浇注的砼，拆模后，外观质量较好，没有出现分层和冷缝现象，没有出面底板内翻浆，砼顶面没有出现裂纹
图7：
浇筑梁板混凝土
2.10养护
根据工期并结合当地气温条件，利用接水管上梁的方法养生,混凝土初凝后进行喷雾养护,梁顶覆盖塑料薄膜,其上加无纺布保湿、保温,派专人负责此项工作。
洒水次数应能保持砼表面洒充分湿润,由于当地环境相对湿度小于60%时,自然养护不得少于14天。
2.11张拉
钢绞线下料、编束
钢绞线下料长度按梁段长度加千斤顶的工作长度加钢绞线穿束时的连接长度加富余长度20cm计算。
钢绞线切割使用砂轮切割机,不允许出现散头现象,严禁使用电气焊烧割。
编束在平地上进行,钢绞线下料够一束的数量后经梳筋板梳理后用细铁丝绑扎。
穿束
较短孔道采用人工穿束,较长孔道穿束采用穿束机穿束。
张拉准备
箱梁初张拉时砼强度达设计80%,终张拉在强度、弹性模量达设计100%后、且龄期不少于10天时进行。
采用3000KN千斤顶分别对钢绞线进行张拉,张拉前对千斤顶和油泵、油表（一泵两块）进行配套标定,并计算出张拉力、油压关系曲线公式,标定要到经监理工程师同意的具有国家专业资质认证的试验单位进行。
张拉前清理干净锚具、垫板接触处板面的混凝土残渣。
在张拉位置搭设简易支架或吊架,配以导链等将千斤顶就位。
工具锚装配：
安装锚板、上夹片,安装限位板、千斤顶、工具锚板,工具夹片。
预应力张拉按早期张拉和终张拉两个阶段进行,在砼强度达80%设计强度后进行早期张拉,早期张拉后方可拆除侧模。
终张拉在梁体砼强度、弹性模量达设计100%、龄期不少于10天时进行。
采用两端同步张拉,左右对称进行,最大不平衡束不得超过1束,张拉过程中应保持两端伸长量基本一致。
张拉顺序按照施工图纸要求进行。
张拉采用张拉力（油压表读数）为主,伸长量校核,伸长量误差容许在±6%之间。
图8：
张拉
2.12压浆
预应力钢绞线束张拉完毕，24h后经观察确认无滑丝现象，48h内组织进行管道压浆，工序流程为：
切除外露钢绞线→清除管道内杂物及积水→用保护罩或无收缩水泥砂浆密封锚具→清理锚垫板上的灌浆孔→确定抽真空端及灌浆端，安装引出管、球阀和接头→搅拌水泥浆→启动真空泵抽真空（真空度达到-0.06～-0.1MPa并保持稳定）→启动灌浆泵，开始灌浆（真空泵仍保持连续作业）→待抽真空端的透明网纹管中有浆体经过时，关闭空气滤清器前端的阀门→稍候打开排气阀直至水泥浆顺畅流出→出浆稠度与灌入的浆体相当时，关闭抽真空端所有的阀→灌浆泵在0.50～0.70MPa下持压2-5min→关闭灌浆泵及灌浆端阀门→拆卸外接管路、附件，清洗空气滤清器及阀等→清洗所有沾有水泥浆的设备→5h后拆卸并清理安装在压浆端及出浆端的球阀。
为保证梁体的耐久性，压浆材料宜采用经铁道部鉴定通过的高性能无收缩灌浆剂。
压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃。
浆体温度不超过35℃。
压浆采用与梁体强度等级相同的低碱普通硅酸盐水泥，水泥必须在合格使用期内。
水泥浆拌合时应均匀，先加水，后加水泥，拌制时间不得小于1min，水泥浆放入压浆罐时，应经过滤，过滤网孔格不得大于2.5×2.5mm。
水泥浆从搅拌至压入孔道内的间隔时间为30～40min,否则水泥浆不得再用。
图9：
孔道压浆
2.13封锚
（1）、封端混凝土采用强度等级为C50无收缩混凝土，相邻两现浇梁端封锚需同时进行。
（2）、浇注梁体封锚混凝土之前，应先将锚垫板表面的粘浆和锚环外面上部的灰浆铲除干净，并对锚具、锚垫板表面及外漏钢绞线用聚氨酯防水涂料进行防水处理，同时检查无漏浆的管道后，才允许浇注封锚混凝土。
为保证与梁体混凝土接合良好，应将混凝土表面凿毛，利用一端带钩一端带有螺纹的短钢筋安装于锚垫板螺栓孔，并放置钢筋网片，与短钢筋绑扎在一起，保证封端混凝土与梁体混凝土连为一体。
。
（3）、封锚混凝土采用自然养护时，在其上覆盖塑料薄膜，梁体洒水次数应以保持混凝土表面充分湿润为度。
当环境相对湿度小于60%时，自然养护不应少于28d；当环境相对湿度在60%以上时，自然养护不应少于14d；当环境温度低于5°C时，预制梁表面应喷涂养护剂，并采取保温措施；禁止对混凝土洒水。
（4）、封锚混凝土养护结束后，采用聚氨酯防水涂料对封端进行防水处理。
（5）、封端混凝土试件制做2组，1组标准养护，1组随梁养护。
图10：
现浇梁整体图
3、结语
施工工艺对工程质量有直接而重大的影响，要提高箱梁的施工质量就必须有好的施工工艺，并使其不断完善。
3.1采用混凝土预制块作为现浇梁基础比起整体现浇混凝土基础，预制块周转次数多，所花劳动力少，工序上更为简单，造价上更为经济，而且可用于预压，实践表明结构上也能很好的满足施工及规范要求。
3.2底模板、外侧模板及翼缘模板采用大型钢模板，造价比采用竹胶板施工要昂贵，但钢模板比竹胶板可周转的次数要多，浇注的砼的外观质量要好，且模板前移及调模、脱模也更方便，所花时间要少。
总之，两者各有优缺点。
在今后的施工中，如果施工的跨数较多，建议采用钢模板施工，否则宜采用竹胶板施工。
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