预制箱梁施工工艺优化与创新.docx

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预制箱梁施工工艺优化与创新

预制箱梁施工工艺优化与创新

1绪论

随着我国经济的发展，桥梁的建设也越来越多，规模也越来越大，在桥梁的建设中，桥梁上部结构大多采用箱梁设计，预制箱梁技术得到了很大的发展。

所以不断的创新和改进桥梁的施工工艺，才能不断的适应我国经济发展的步伐。

在本文中，着重列举了预制箱梁施工各个阶段的工艺流程和重要部位的施工方法，将新的和不断改进的施工方法进行了详细介绍。

同时，通过对预制箱梁施工工艺相关技术的改进，解决了钢筋骨架制作及安装、模板安装及拆除、梁端张拉槽口开裂等相关技术的难点，加快了施工进度，提高了施工效率，保证了施工质量，为桥梁工程的更好更快的发展提供了可靠的保障。

2工程概况

外环高速公路位于市北、东部，为市西东向的一条外环快速干线，是市“七横十三纵”干线路网布局的重要组成部分，也是广东省“九纵五横两环”高速公路主骨架网中的加密线。

本项目为第4合同段，起点桩号K11+900.517，终点桩号K19+700，全长7.799公里。

全线共设隧道1座（中长隧道）；主线桥3263.942m/6座，其中特大桥1947.442m/1座（玉律互通南光高速跨线桥），大桥1214.9m/3座（含长圳停车区1座），中桥116.2m/2座（含长圳停车区1座）；互通新建匝道桥5133.1m/11座、拼宽桥455.6m/1座，均为玉律互通匝道桥梁；涵洞17道、通道9道，其中主线涵洞2道、通道4道，玉律互通新建涵洞6道、旧涵接长8道、通道3道，长圳停车区设置涵洞1道、通道2道；收费站4座；停车区1处。

桥梁主要结构形式：

下部结构为桩柱式，桩基采用钻孔灌注桩，桩顶设承台系梁，上设圆柱墩、方柱墩、花瓶墩，柱顶设盖梁，上部结构为先简支后连续组合箱梁、现浇箱梁、钢箱梁等结构形式。

本项目主要工程量包括桩基1110根、承台476个、墩柱807个、系梁263个、盖梁320个、桥台41个、预制箱梁1540榀、现浇箱梁117跨、钢箱梁6跨。

全桥混凝土总方量37.3万m3，钢筋4.238万t，钢绞线3268.7t，钢箱梁1537.8t。

路基土石方挖方274.9万m3，填方167.9万m3，挖余107万m3。

本标段预制梁全部为预制箱梁，其数量共有1540榀，预制箱梁分全简支及先简支后连续两种形式。

其中除模具城3号拼宽桥为先简支后连续形式外，其余预制箱梁均为先简支后桥面连续形式。

3预制箱梁施工方法

预制箱梁采用大块高强度液压不锈钢模板拼装成型，混凝土一次性浇筑完成。

箱梁底腹板及顶板钢筋在胎具上绑扎成型后吊至制梁台座上，内模安装好后绑扎顶板钢筋。

养护采用智能喷淋加土工布覆盖养生7天以上。

张拉压浆采用智能数控设备，精准控制。

张拉龄期不少于7天，混凝土强度达到设计强度85%以上，方可张拉。

图1预制箱梁施工工艺流程

3.1钢筋工程

3.1.1施工准备

预制箱梁底腹板、顶板及护栏预埋钢筋采用整体绑扎、整体吊装工艺，施工前按照施工图纸及技术要求制作钢筋绑扎胎架和吊架。

由于预制箱梁梁高不同、腹板角度不同，底腹板胎架侧边用型钢加工成可调节斜边角度的活动支撑；顶板钢筋绑扎胎架根据钢筋外露长度，利用角钢将一侧加以限位，保证外露钢筋整体线型美观；护栏预埋钢筋胎架将底面和侧面进行限位并分成3m/段绑扎钢筋，便于骨架吊装和安装；吊架加工需考虑自身刚性问题，还要考虑吊装设备的吊装能力以及吊装高度。

在胎架加工制作过程中，严格控制钢筋安装位置及钢筋间距进行加工并使用。

图2顶板、底腹板钢筋绑扎胎架及吊架

图3腹板倾角调节工装

图4防撞护栏钢筋预制胎架、顶板剪力筋焊接胎架

3.1.2钢筋加工及安装

钢筋加工按施工要求进行配料，钢筋加工的尺寸、形状符合设计图纸要求。

采用数控弯曲中心进行钢筋加工，通过系统自带编程功能，输入数据完成钢筋的弯曲，保证了钢筋加工尺寸的合格率，大大提高了施工效率。

采用二氧化碳气体保护焊的方式进行钢筋连接，不仅提高焊缝抗拉强度，减少延迟裂纹和脆性断裂，且能耗低，生产效率高。

为了保证钢筋位置的准确性和节省制梁台座的周转时间，利用钢筋绑扎胎具来进行钢筋绑扎，波纹管安装及定位也通过在胎架上做好的标记进行调整，再吊装至制梁台座进行安装，将局部由于吊装引起变形的钢筋和垫块加以调整，完成后进入到下一工序。

图5底腹板、顶板钢筋安装

3.2模板工程

3.2.1模板布置

箱梁模板主要由底模、整体式外模、拼装式内模、横移台车、行走轨道及液压系统组成；底模布设在预制台座上，预制台座高度根据不同梁高来保证模板可以自由升降来控制；在台座内按照设计预留拉筋孔道，在台座两侧按照设计位置埋设行走导轨，供模板纵向行走。

箱梁模板均采用钢模板，来保证模板在浇筑过程中承压受力不变形。

图6整体式液压模板

图7整体式液压模板实物图

图8不锈钢模板

台座底模在两端处设置便于提梁的吊装口，底模安装时按设计反拱值设置预拱度，并确保钢板整体平整、光滑。

根据最长和最短梁长在两端处设置调平钢箱数量，确保台座可以适应不同梁长的预制，提高台座的使用效率。

两端底模采用加固钢板、不锈钢底模和调解螺栓组合而成。

加固模板固定于砼台座之上，不锈钢底模通过两侧可调节的螺栓连接于加固模板上，在预制梁张拉完成后，通过螺栓调节底模和楔形块钢板高度，使底模整体向两端头方向倾斜，减少两端应力集中，避免由于张拉后应力集中造成梁端张拉槽口开裂现象。

侧模板同时承受浇筑混凝土的侧向压力和上翼板混凝土的竖向压力以及施工荷载。

为保证梁体混凝土外侧的平整和光滑，侧模由面板、面板加劲槽钢、面板加劲立带、调节支撑、调节拉杆及液压行走系统组成。

液压行走系统使用，改变了侧模上翼的悬挑受力为简支受力的受力方式。

考虑到侧模刚度大，侧模立腿受力不匀，为保证在混凝土浇筑时侧模不发生变形，增设立腿调节支撑和调节拉杆，通过调节支撑来保证侧模立腿的稳定性，通过调节拉杆来对侧模立腿预施荷载压力，来保证侧模在混凝土灌注施工时的双向受力稳定。

3.2.2模板施工

为了使各个工序可以紧密衔接，节省施工时间，加快施工进度，在钢筋加工绑扎期间的同时进行侧模的拼装作业。

侧模模板拼好后涂刷脱模剂，进行底腹板钢筋骨架安装，然后进行端头模板拼装及内模安装。

为了解决浇筑施工造成内模上浮问题，在内模底部及底模相应部位设置反拉杆进行反拉。

接着将顶板钢筋骨架放置于内模与侧模之上，并与腹板钢筋进行连接形成整体。

最后将小于预应力管径的衬管穿入预应力管道，避免混凝土浇筑过程中变形漏浆。

3.3混凝土工程

3.3.1浇筑施工

混凝土的拌制由混凝土搅拌站集中搅拌供应。

由运砼罐车运输至预制梁场内，由龙门吊将混凝土起吊入模。

混凝土采用分层、从一端向另一端逐渐推进浇筑。

先浇筑底腹板混凝土，然后浇筑顶板混凝土。

各个工序紧凑衔接，保证每道工序施工质量。

箱梁砼采用插入式振捣器，快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。

移动间距不大于振捣作用半径的1.5倍（一般为30cm）。

振捣上一层时应插入下一层5-10cm，以使两层砼结合牢固。

振捣时，振捣棒不得触及钢筋、模板和波纹管，引起预留孔偏位或波纹管破裂漏浆造成管道阻塞。

禁止使用振捣器赶料和拖料。

砼浇筑应连续进行。

砼振捣密实标志是砼停止下沉，不在冒出气泡，顶板出现平坦泛浆。

严格控制混凝土振捣时间，防止过振和漏振。

顶面砼要求进行二次收面，然后将其拉毛。

图9混凝土浇筑

图10混凝土收面拉毛

图11混凝土横隔板划线凿毛、翼缘聚乙烯塑胶板板

3.3.2养护施工

混凝土浇筑完成初凝后及时进行养护，采用智能喷淋养护设施，使混凝土表面的潮湿状态保持在7天以上。

混凝土浇注完毕终凝后开始养护，在箱梁顶板覆盖土工布并延伸遮盖住腹板，使土工布保持潮湿，模板未拆除前向模板表面喷淋降温。

自动喷淋养生水管布

设于台座两侧，每个台座两侧及中部各配置1条养生供水管，以确保梁片表面及内仓各部位均能养护到位。

图12覆盖土工布、智能喷淋养护

3.4预应力工程

3.4.1智能张拉、压浆设备的选用

张拉设备选用智能张拉设备，智能张拉系统由笔记本电脑（内置主机内）、智能张拉仪、智能千斤顶、液压油管等组成。

张拉设备的张拉力应具有一定的富余量，其张拉力必须大于所张拉预应力材料的设计张拉力。

张拉装置检查，油量应充足，并使用油泵用优质矿物油，千斤顶与油泵以及高压油管两端连接器的灰尘应予以清除，抽出高压油泵内的空气，不应有漏油现象。

压力表要严格按照规定进行标定。

智能压浆系统内置嵌入式微电脑，利用计算机技术控制整个制浆及压浆过程，采用浆液循环方式排出管道内空气和杂质，不需要人工开泵和手动补压的压浆工艺。

在足够持压时间和压力大小的情况下，能够保证整个孔道的浆液被压密实。

图13智能张拉控制系统

3.4.2张拉施工

待混凝土强度达到85%设计强度且砼龄期不少于7天要求后张拉正弯矩区预应力钢束。

钢绞线下料用砂轮切割机切割，严禁采用电弧切割。

预应力筋由多根钢绞线组成，采取人工整束穿入孔道内，预先编束。

编束时将钢绞线逐根理顺，防止缠绕，并每隔1~1.5m捆绑一次，使其绑扎牢固、顺直。

锚具及千斤顶安装时，先清理锚垫板及钢绞线，然后分别安装锚板、夹片、限位板、千斤顶、工具锚板及工具夹片。

夹片安装时必须涂抹退锚剂（石腊）。

进入控制主程序，设置张拉梁板信息及张拉参数信息。

再次确认两端千斤顶安装正确。

启动设备预热5-15min。

张拉开始前通知两端工作人员注意安全，点击开始第1次张拉，计算机根据张拉力与延伸梁自动检查张拉是否异常，一旦计算机提示张拉问题必须暂停张拉，进行检查确认后再继续进行张拉，张拉过程中，操作人员不能离开计算机，紧急情况下，智能张拉仪值守人员可以直接按下“急停”按钮停止张拉。

一孔张拉完成后，系统将自动退顶及数据保存并自动跳到下一孔准备张拉，工作人员将千斤顶换至下一片梁可继续张拉。

张拉施工采用专门制作的安全台车，工艺上墙、便携设备整体移动，安全可靠。

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图图14智能张拉施工

3.4.3压浆及封端施工

预应力束张拉完成后的锚头利用加工好的套子安装在锚具上，使用调配好的水泥进行封锚，保证封锚端头完整美观。

然后进行孔道压浆，且在48h内完成。

孔道采用专用压浆料或专用压浆剂配制的浆液进行压浆。

压浆时，对曲线孔道和竖向孔道从最低点的压浆孔压入，同一管道的压浆连续进行，一次完成。

浆液自拌制完成至压入孔道的延续时间不宜超过40min，且在使用前和压注过程中应连续搅拌。

对水平或曲线孔道，压浆的压力为0.5~0.7MPa。

压浆的充盈度达到孔道另一端饱满且排气孔排出与规定流动度相同的水泥浆为止，关闭出浆口后，保持一个不小于0.5MPa的稳压期，该稳压期的保持时间为3~5min。

封端使用封端模板紧贴于梁端张拉槽口，并用拉杆固定于横隔板外露钢筋上。

浇筑混凝土从顶部预留孔分层浇筑，配合使用30振捣棒振捣，防止压力过大导致爆模。

图图15智能压浆施工

图图16一体式封端

4工艺优化与创新

4.1底腹板、顶板钢筋绑扎胎具

为解决目前预制箱梁底腹板钢筋绑扎时施工难度大、施工速度慢、施工不方便的技术问题，提供了一种预制箱梁底腹板的钢筋绑扎胎具，整体为一倒梯形结构，侧边设置成梳型结构。

采用本实用新型技术使钢筋绑扎工作更加方便简捷、减少了预制台座的周转周期、施工速度快，安全性高，经济效益好。

4.2端头底模调整避免张拉开裂

预制梁两端底模采用加固钢板、不锈钢底模和调解螺栓组合而成。

加固模板固定于砼台座之上，不锈钢底模通过两侧可调节的螺栓连接于加固模板上，在预制梁张拉完成后，通过螺栓调节底模和楔形块钢板高度，使底模整体向两端头方向倾斜，减少两端应力集中，避免由于张拉后应力集中造成梁端张拉槽口开裂现象。

图17端头底模调整避免张拉开裂工装

4.3整体液压行走模板

整体液压行走模板由轨道行走系统、液压升降与平移系统、模板三部分组成，每侧模板有两个行走台车，模板置于两个纵移小车上沿轨道纵向移动，模板从一个台座行走至另一个台座，每个小车设置水平和垂直两类千斤顶，水平千斤顶能使模板做水平移动，实现模板的开模与合模，垂直千斤顶使模板上下升降运动，能调节模板高低，可实现模板安装的精准定位，消除漏浆错缝现象。

整体液压行走模板安装拆卸方便，施工效率高、无拼缝、外观质量好、无需吊装、安全性好、经济效益显著。

图18整体液压行走模板

4.4智能喷淋及养护系统

该智能喷淋养护设备结合预制箱梁特点，通过组装控制系统，实现预制箱梁的自动喷淋养护，实现了全方位的养护，提高养护质量和效率，保证了预制箱梁混凝土强度。

该设备克服解决了既有人工洒水养护用水量过多或不足及养护效率低等问题，通过预先规划设计设置的供水管道，通过压力系统供水，开启开控开关，喷射的气状水雾达到预制箱梁养护的目的。

整套系统由GDPL-II（自动喷淋养护机）电路控制、喷洒、供水组成，整个系统喷洒养护过程中的每个环节控制全部由一台GDPL-II进行控制，可实现全自动化养护。

该系统不但可人工手动控制亦可通过GDPL-II设置自动控制喷洒时间及停顿时间等参数。

自动喷淋过后，整个梁体全身湿透，没有死角，做到了全覆盖，既养护到位，节省了人工，又节能环保，节约了用水。

4.5智能张拉、压浆设备

智能张拉系统采用电脑技术精确控制施加的预应力值，将误差范围由传统张拉工艺的±10%缩小到±1%，实时采集钢绞线伸长值，自动计算伸长量，及时校核伸长量是否在±6%范围内。

实现应力与伸长量双控，一台计算机能够控制两台千斤顶同时、同步对称张拉，真正实现了“同步张拉”。

智能压浆系统内置嵌入式微电脑，利用计算机技术控制整个制浆及压浆过程，采用浆液循环方式排出管道内空气和杂质，不需要人工开泵和手动补压的压浆工艺。

智能压浆系统改进了传统工艺中目前存在的问题，采用高速搅拌机改善浆液的流动性；采用循环压浆技术，让浆液在管道中带压持续循环，将管道内的空气完全排出，保证管道内浆液没有气室；在足够持压时间和压力大小的情况下，能够保证整个孔道的浆液被压密实；智能压浆系统对整个施工过程进行实时测控及远程监控，保证施工的规范性和真实性。

4.6一体化封端

在预制梁端头预留张拉槽口，预制梁预应力张拉在预留张拉槽口进行张拉，预留压浆通道压浆。

张拉、压浆完成以后不再需要对梁端进行凿毛，布置钢筋网，立模板，而只是用同样设计强度的混凝土对槽口进行封堵，从而省去二次封锚繁杂的施工工艺，消除二次封锚留下的施工缝，有效地缩短预制梁预制周期，减少人工、材料和机械费用，降低砼废渣产生。

图19预制箱梁一体化封端

5施工总结

经过两年多的施工经验总结，严格按照设计规范要求执行任务，结合工程实际，掌握关键的施工流程，不断对预制箱梁施工工艺进行优化与创新。

预制箱梁施工工艺对工程的质量有很大的影响，想要提高箱梁的施工质量，就必须对施工工艺进行改进和创新。

在施工中，箱梁施工工艺的选择非常的重要，需要根据工程的特点，选择合理的箱梁施工工艺。

采用新工艺、新技术，时刻把握控制质量，使预制箱梁的施工质量得到最大的保障，同时采用新技术使施工的效率得到最大的提高，使经济效益和社会效益得到最大的收获，也积累了很多的宝贵经验。