特大桥后张法预应力箱梁施工技术.docx

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特大桥后张法预应力箱梁施工技术

宿鸭湖特大桥后张法预应力箱梁施工技术

内容提要：

结合河南省新蔡至泌阳高速公路宿鸭湖特大桥25m～40m后张法预应力箱梁施工实例，介绍了箱梁预制过程中预制场地、台座、模板、钢筋、混凝土施工及养护、张拉压浆等各项施工技术。

关键词：

后张法  预应力箱梁  施工技术

1      工程概况

宿鸭湖特大桥是河南省新蔡至泌阳高速公路中唯一的一座特大桥，跨亚洲最大人工平原湖宿鸭湖。

该桥全长1251.18米，为4×25m+3（3×40m）+4×40m+5（5×25m）先简支后连续箱梁结构，共计10联42跨。

全桥设计箱梁336片，其中25米箱梁232片，40米箱梁104片，斜度为75°。

所有箱梁均为后张法预应力结构，梁顶斜坡为2%，是本桥施工的重点。

2      预制场的建设

2.1场地布置:

预制场全长440米，宽28米，设40米固定台座10个，25米固定台座20个，台座横向间距4～5米，纵向间距6～8米，以保证罐车进出及施工空间的需求。

考虑到水中施工工期相对较长（8跨），适当加大了存梁场地，存梁场长240米，宽28米，设6排存梁区，每排按5片存放，每排2层，可存梁60片。

存梁区支点位置采用钢筋混凝土横梁，基础深100cm，采用C25砼，φ12钢筋网片结构。

2.2台座施工

箱梁台座由基础混凝土和底模构成，施工前先开挖基础基槽，成型后用轻型灌入触探仪检测地基承载力（不小于400Kpa），达到要求后浇筑C20混凝土，基础宽度比梁底宽100cm，深度中间为50cm，端部为100cm，顶面与原地面水平。

底模混凝土每50cm留φ50mm空间（下穿模板底拉杆），上层采用30*30*5mm角铁镶边，宽度小于梁底10cm（考虑到底板两侧圆弧）。

角铁与基础混凝土预埋φ12钢筋焊接，焊接时测出每米各点高程，使角铁各部尺寸按照设计预拱度（40米为2.5cm，25米为1.3cm）施工，上层混凝土采用C50，台面用水磨石制成，厚度5cm，40米梁体底模板采用8mm厚钢板，边缘用铆钉铆死，并与角钢连续点焊，梁端设置吊装活板，活板宽度为20cm。

3      施工过程控制

3.1模板设计施工

模板采用钢模，统一加工成型，模板厚度为5mm，外侧水平方向间隔30cm加密布置50*100*50mm槽钢，以保证模板的刚度。

其中25米箱梁加工两套中梁模板和两套边梁模板，40米箱梁加工两套边梁模板和一套中梁模板。

梁体上顶板横坡为2%，中心高度25米梁为1.40米，40米梁为2.2米，坡度由梁体两侧定型模板进行控制。

侧模采用定型专用钢模分段拼装结合，模板上下用对拉杆加固，对拉杆采用φ18螺丝，侧面以可调M36螺帽固定。

根据箱梁连续端和非连续端各部尺寸制作专用钢模，并准确预留锚具安装孔，固定采用螺栓固定。

拼缝位置用高压海绵或加厚双面胶填塞，以避免漏浆。

重点检查端模板斜度是否和设计一致。

在梁底根据设计要求用塑料管预留通气孔。

25米梁底面设4个通气孔，40米梁设6个通气孔，具体位置严格按照图纸施工。

内模采用定型活页式钢模，各部连接采用专用角铁和扁铁，用螺丝连接。

拼装前对每块钢板仔细检查，组拼单元长度一般4~6米。

组拼好的内模板用门吊起吊就位，就位过程要有专人负责统一指挥。

每节内模在安装前进行编号，安装时采用压缩海绵夹缝以防漏浆。

内模放入后，用砂浆垫块支撑，砂浆垫块厚度2cm。

砂浆垫块制作时插入22＃铁丝，用铁丝固定在钢筋上，保证内模保护层厚度。

跨中横梁模板固定要注意位置的准确，保证和临近模板连接要有足够的刚度，接缝位置密封好，不得漏浆。

3.2钢筋制作及绑扎

进场的钢筋表面要清洁，各项性能指标合格并取得监理工程师认可后方可使用。

10mm以上钢筋如有弯曲需调直后下料。

盘圆钢筋全部采用冷拉调直。

钢筋在加工棚内加工，弯曲加工成型严格按照设计图中单筋加工要求进行，并分类置放，做到下料准确，加工精确。

加工好的钢筋直接运至施工现场按照设计要求分别进行定位、摆放、校验距离、角度等，经校验合格后进行绑扎。

先绑扎底板，然后是腹板，底板钢筋采用双面搭接焊的主筋焊接长度不得小于5d（钢筋直径），顶板搭接钢筋长度不得少于64cm，梁底、腹板钢筋绑扎成型后按设计位置将锚垫板和波纹管安放牢固定位，内模安装前要重新核对钢筋位置与数量，然后再安装内模、绑扎顶板钢筋，绑扎顶板钢筋时特别注意顶板齿板钢筋位置的准确，并预留相应凹槽以安装锚具。

波纹管定位严格按照设计坐标定位，定位钢筋要求直线段为100cm，曲线段为50cm，接头用大于同类波纹管连接，长度为波纹管直径的5~7倍，用胶带缠牢防止漏浆。

3.3混凝土施工及养护

3.3.1混凝土施工

设计砼标号为C50，砼在拌合站集中拌合，罐车运输至浇筑现场，砼泻入漏斗后用小门吊（5T）吊运至模板内。

砼施工顺序为先浇注底板，再浇注腹板、顶板，并采取斜向分段，水平分层方法，逐步向前推进。

砼的振捣采用附着式高频振动器、配合插入式振动棒振捣。

高频振动器控制柜根据设计说明调配好时间自行振动。

插入式振捣棒振捣时,应做到快插慢提，每处振动时间不宜过长，以防砼离析。

振捣密实的标志是砼停止下沉，不再冒出气泡，表面平坦，呈现薄层水泥浆时为止，时间一般在20秒左右。

模板角落及振捣器不能到达的地方，应辅以插杆插捣，以保证砼表面平滑和密实。

插入式振捣器施工时应尽量避免碰撞钢筋，模板或其它预埋件，更不能与波纹管接触振捣。

混凝土浇注过程中，为避免波纹管漏浆堵塞管道，要经常抽动钢铰线。

振捣时要加强控制，下层振实后再进行上层砼施工，不得漏振，以免产生蜂窝、麻面及气泡。

为使上、下层砼成为整体，避免形成接缝，浇筑上层时用插入式振捣棒深入到下层砼5~10cm。

振捣时，为消除砼表面分层明显和色泽不一的外观质量问题，砼分层振捣的时间间隔要不大于砼的初凝时间。

砼浇筑完成后，为防止表面出现裂缝，待表面定浆后进行2～3次的收浆抹面，当混凝土顶面初凝后，用钢刷刷毛，刷去混凝土表面的浮浆。

3.3.2混凝土养生

由于砼标号较高，要埋设专用养护管道，专人负责养护工作。

待砼终凝后覆盖毛毡洒水养护，养护的持续时间不得少于7天。

养护期间，前24小时每2小时洒水养护一次，24小时后每4小时洒水养护一次，同时要注意天气情况，始终保持砼构件呈现湿润状态。

当梁体模板拆除后梁体内部可采用蓄水养护，外部覆盖洒水。

必要时侧面喷洒养生液。

3.4预应力施工

预应力材料采用低松弛高弹性Ф15.24型钢铰线，选用有自锚性能的锚具。

张拉机具需经有资质的鉴定单位检验、标定合格后方可使用，确保张拉力与油表的对应关系。

具体施工步骤如下：

3.4.1钢铰线下料、编束

钢铰线下料前须安放在下料盘内，然后人工将头拉出，采用高速切割机（砂轮切割机）下料。

因采用两端同时张拉工艺，下料长度为L=L+2l0（其中L表示构件孔道长，l0表示千斤顶脚至顶上夹具末端之间的距离。

张拉工艺与下料长度随施工中张拉机到现场后附下料长度计算式），严格检查钢  铰线束的长度及每束根数，以免造成材料浪费或返工。

钢铰线截断采用砂轮切割机切割，不得采用电焊等高温机具烧割。

钢铰线切割时，在每端离切口3～5cm处用铁丝绑扎，以免散束。

由于每束钢铰线长度不一，下好料的钢束要做好标记，不得混淆。

3.4.2钢铰线穿束

待砼终凝以后，开始人工穿束施工。

穿束前，对各束钢铰线应梳理顺直，绑扎牢固，防止互相缠绕。

每束钢铰线用18—22号铁丝每隔1米左右绑扎一道，铁丝扣应向里，采用整束穿进。

穿束时钢铰线束的前端扎紧并裹胶布，采用人工推入方法，整体将钢束安装就位。

3.4.3锚具垫板，螺旋筋

（1）技术要求：

锚具采用OVM型锚具及其配套设备。

锚具必须有可靠的锚固性能，不得低于预应力标准抗拉强度的90%，并应使预应力筋的内缩量不超过其设计值，因工具锚夹片昂贵，在使用时一定要加退楔剂。

采用同一种料和同一种生产工艺的锚具，以不超过200套为一批进行抽检，验货时应有材料的化学成份，物理学性能资料，损伤检验报告及合格证等。

（2）锚垫板及螺旋筋的安装：

锚垫板有成套锚具，应按设计安装准确，板面不应有扭曲现象；螺旋筋按设计图纸要求用Ф16钢筋卷制而成，安装时点焊于锚垫板上，焊接牢固；锚垫板安装时，按设计设置准确就位，垫板孔与管道中心必须同心垂直，并用螺栓与端头模板连接牢固；两端波纹管伸出垫板外10cm以上，以免水泥砂浆进入管道。

3.4.4张拉前注意事项

张拉前对锚垫板的位置作详细检查，锚垫板四周砼成形应注意，垫板与管道轴线要垂直，如有偏差，用楔形垫圈校正，并点焊在垫板上。

砼强度是否满足张拉要求，不能仅凭经验和砼龄期确定，而应由试验室根据同条件养护的试块强度决定。

锚具上的油污应洗刷干净，钢铰线表面及千斤顶、夹具上的油污、脏物必须清洗干净。

套上锚圈准确对位，做到千斤顶、锚具、管道口三对中，拆开钢束端头的扎丝，边折边将钢铰线按顺序一一放入千斤顶分丝夹中，放好钢铰线后，用夹片夹紧。

检查千斤顶与油泵的连接，油管，油泵、油表的连接是否牢固，特别注意线位垫板是否有损伤、刮痕，记录表格是否齐全，技术人员应重新核对油泵在各吨位级别时换算的油表读数是否正确。

3.4.5张拉施工

（1）伸长值计算

张拉以应力控制为主，以伸长值为辅，伸长值计算公式为△L=PP*L/AP*EP，采取伸长值和设计张拉应力值双控制。

根据图纸规范和现场实际情况，对曲线段钢铰线各系数取值为：

孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数k：

0.0015

预应力筋与孔道壁的摩擦系数u：

0.20

钢铰线弹性模量Ep：

1.95×105MP

预应力张拉顺序如下

0     初应力0.1σk      100σk（持荷2分钟）     锚固

（2）张拉施工

张拉编号与钢铰线编号对照，严格按照图纸说明顺序张拉。

为减少张拉时预应力损失，张拉时要两端同时进行。

初张在工作锚外侧钢铰线上用彩笔划上记号以判别是否滑丝。

张拉操作程序：

安装锚具、千斤顶→张拉至初始应力→测量初始伸长值→张拉至控制应力（持荷2min）→回油至控制应力→测量伸长值与理论伸长值校核→回油锚固。

每次张拉均测量伸长值，所测得的延伸量与计算延伸量之差应在±6%以内。

量各级张拉吨位和设计控制吨位时的钢铰线伸长量，记入记录表并与理论伸长值相比较。

钢铰线伸长值为整体张拉前，由钢尺丈量的钢铰线两端划线处的伸长量，计取初应力阶段（10%σ）的计算伸长值之和为张拉实测伸长值。

伸长值应符合规范的-6%≤ΔL实≤+6%。

3.4.6孔道压浆

钢铰线张拉完毕后，利用注浆泵压浆，压浆孔道顺序自下而上。

压浆时间应在张拉完毕后72小时内完成。

为防止压浆时漏浆，须在割除锚头处用水泥浆堵塞，待水泥浆达到一定强度后才能压浆。

压浆水泥浆标号与梁体相同，压浆用水泥不得有硬颗粒或过期水泥，灰浆拌制要均匀，水灰比控制在0.40~0.45之间，稠度为14~18s为宜，泌水率3小时不得超过2%。

采用一次压浆法，压浆控制压力在0.5—0.7Mpa之间，从一端将水泥浆压入到另一端有浓浆溢出时，关闭另一端稳压阀，持压1—2分钟，关压入阀。

压浆流程如下所示：

筛分水泥     机具检查就位    检查管道畅通情况    安装压浆嘴、稳压阀钢罩     砂浆机拌和水泥浆5分钟倒入潜浆桶并不断搅动      由一端压入另一端排浆后关另一端阀门     稳压1—2分钟后关压入阀     至另一孔         重复以上程序

3.5封锚

张拉、压浆施工完成后，绑扎封锚端钢筋，立模浇注封端混凝土。

封锚模板要严格控制尺寸张拉、压浆结束后，割掉预应力钢铰线的工作长度，凿出梁端部分混凝土，梁体封端砼强度与梁身相同，封锚面的砼应先凿毛，使混凝土呈现新鲜面，按照设计焊接封锚钢筋，模板用定型模板进行封锚，采用附着式振动器和插入式振动器相结合方法振动。

3.6封堵头板

梁场设置箱梁堵头板预制平台，模板采用钢模板，底模及侧模涂刷脱模剂，预制采用平板振动器振动，人工配合小门吊起吊，堆放覆盖洒水养生。

封堵前，将预制箱梁端部和堵头板周边进行凿毛，堵头板周边用同标号砼锲型块支撑固定，高标号水泥砂浆进行填充捣实。

3.6移梁、存梁

考虑40m箱梁边梁重量，移梁采用2台80T龙门吊吊运。

存梁时，在基础横梁与梁体间放置新购枕木，以保证梁体纵向剪力的缓冲，保护梁体不受到损伤。

4 结束语

宿鸭湖特大桥箱梁总计336片，混凝土工程量大，施工工序多，质量标准要求高，一片箱梁要9天左右才能完成。

通过采取科学合理的施工工艺和质量保证措施，有效地缩短工期，降低了成本，混凝土外观质量、强度均满足设计及规范标准要求，多次受到业主及质检站好评。