先张法预应力空心板施工方案.docx
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先张法预应力空心板施工方案
先张法预应力空心板施工方案
一、编制依据
1、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；
2、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004；
3、济鱼高速公路LQSG-5合同段两阶段施工图设计；
4、《济徐高速公路建设标准化管理手册》；
5、我单位同类工程的施工经验及现有人员、材料、机械设备等情况；
6、业主、总监办及驻地办各种相关文件精神。
二、工程概况
主线采用双向四车道的高速公路标准，路基宽度28m，设计速度采用120公里/小时；桥涵设计车辆荷载为公路-Ⅰ级；特大桥的设计洪水频率1/300，大、中、小桥、涵洞和路基设计洪水频率1/100。
设计有预应力空心板梁的结构物共34座，其中10m板380片、13m板573片、16m板234片、20m板380片，共计1567片。
序号
结构物名称
桩号
孔径（m）
10
13
16
20
1
20
2
20
3
20
4
20
5
60
6
60
7
20
8
20
9
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
60
20
25
21
98
22
8
23
80
24
60
25
20
26
22
27
60
28
20
29
60
30
60
31
114
32
60
33
120
34
260
合计
三、设计要点
1、预应力混凝土空心板按部分预应力混凝土A类构件设计。
设计计算采用平面杆系结构计算软件计算，桥面现浇层参与结构受力，荷载横向分配系数采用铰接板、刚接板法计算，并用梁格法进行检算。
空心板顶板计算按单向板和悬臂板计算。
并采用空间结构计算软件复核。
2、设计参数
（1）混凝土：
C50混凝土重度γ=26.0KN/m3,弹性模量EC=3.45×104MPa。
C40混凝土重度γ=25.0KN/m3,弹性模量EC=3.25×104MPa。
（2）预应力筋：
采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。
Ep=1.95×105MPa，松弛率ρ=0.035，松弛系数ξ=0.3。
（3）竖向梯度温度效应：
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定取值：
竖向日照正温差T1=14℃，T2=5.5℃,A=300mm；
竖向日照反温差T1=-7.0℃，T2=-2.75℃,A=300mm。
四、施工条件
1、临时供电
预制场西侧设置一台500kva变压器，并配备120kw发电机一台，可以满足拌合站及预制场用电需要。
2、施工用水
预制场、拌合站施工用水采用深井取水，水质已经送检测部门并检验合格，可以满足施工用水需要。
3、施工通讯
施工期间项目部和施工队主要以手机联系为主；项目部和业主、监理等通讯联络除采用手机外，还可以采用程控电话、互联网及传真机等联系方式。
4、临时便道
预制场、拌合站内全部用混凝土硬化，场区内设置多条施工便道，交通便利。
5、混凝土拌合站
施工用混凝土全部在拌合站内集中拌制。
所用砂石料均按不同粒径、不同品种分仓存放，粗集料采用水洗料。
6、先张法预应力空心板用C50混凝土配合比已经批复。
五、首件空心板安排
首件空心板的目的是检验施工人员、机械设备能否满足工艺要求，施工方案是否切实可行，是否具有可操作性。
首件空心板结束后及时对施工过程中的不足作出总结，并制定相应措施加以改进，完善施工工艺，以便指导后续空心板批量预制。
选取16米板#板作为首件施工。
六、施工组织及计划安排
计划安排47人进行先张法预应力空心板施工作业，于2012年10月1日开始首件空心板施工。
施工人员及设备配备表如下表1、表2、表3。
施工人员配置表表1
工种名称
人员
工种名称
人员
负责人
模板工
12人
安全员
钢筋工
14人
设备维修工
移梁工
4人
电工
张拉工
6人
领工员
龙门吊操作手
2人
杂工
3人
电工
1人
项目部管理人员配置表表2
职务
姓名
职务
姓名
现场负责人
技术负责人
马洪明
安全工程师
现场技术员
刘滨
现场试验员
现场质检员手
蒲可轩
施工机械设备一览表表3
序号
机械设备名称
单位
数量
备注
1
龙门吊
台
2
70吨/台
2
运输车
台
2
3
电焊机
台
3
4
插入式振动器
个
10
5
平板振动器
个
2
6
气割设备
套
2
7
潜水泵
台
3
扬程30m,养护用
8
砂轮切割机
台
1
9
手扶砂轮机
台
3
10
发电机
台
1
11
弯曲机
台
2
12
切断机
台
2
13
磨光机
台
2
14
千斤顶
YDC270
1台
25T/台
15
千斤顶
YDD2500
2台
250T/台
16
整体张拉横梁
14个
钢横梁
17
整体放张横梁
1个
钢横梁
18
油表
6个
19
油泵
2B2×2/49
2台
20
工作锚具
OVM15.24
若干
21
工作夹片
φj15.24
若干
22
连接器
φj15.24
若干
七、先张法预应力空心板施工方案
先张法预应力空心板梁施工工艺流程图：
先张法预制板工艺流程图
1、施工设备
将张拉用的千斤顶及与之相配套的油压表预先送到监理部门认可的检验标定单位进行检验标定，测定油压千斤顶的实际作用力与油压表读数的关系，并根据标定证书计算张拉及放张各阶段张拉力和与之相对应的油压表读数，以供张拉时使用，在施工过程中张拉设备须配套使用，严禁任意调换。
张拉用的工作锚夹具须有出厂的合格证明，并按要求抽检合格经监理工程师同意后方可使用。
张拉移动横梁和固定横梁设计为钢横梁，根据传力墙的宽度采用2cm的钢板焊接而成，加工时采取可靠措施保证钢板在焊接时不发生变形。
根据钢绞线的排布位置在定位板上开孔，孔直径30mm，以利于Φ25精轧螺纹钢穿过。
在进行横梁安装时首先定出钢绞线的形心位置，以钢绞线的形心位置确定固定横梁的安装位置。
为保证空心板表面光洁度，采用大块定型钢模板作为空心板的侧模，内模采用抽芯式钢内模。
面板用5mm厚钢板，6#槽钢及8mm的扁钢作加劲肋，统一由模板厂加工，确保加工质量。
目前各种模板均以加工完成，经试拼检验可满足施工需要。
2、清理底模，涂脱模剂
清除底模上的铁锈及所有杂物，并擦拭干净，均匀涂刷脱模剂。
对于底模钢板缺损的部位（特别底模钢板接缝部位）应及时进行修补找平，以免影响梁体底板的平整度。
3、铺隔离膜、土工布，铺设钢绞线，穿失效管，摆放部分底板钢筋
预应力钢绞线下料铺设施工前应在涂抹脱模剂的底模钢板上首先铺设隔离膜（塑料布），再铺设一层土工布，避免脱模剂污染钢绞线和钢绞线铺设时因底板较滑而造成施工不便。
预应力钢绞线的下料
钢绞线下料长度的确定应考虑的主要因素包括预制板的长度、相邻预制板间预留的工作距离、同槽预制板的数量及张拉配套设施的长度等，具体长度应以现场实际量测张拉端与锚固端精轧螺纹钢连接器之间的距离为准。
采用切割机或砂轮锯切割进行钢绞线下料切割，施工时在每端离切口30～50mm处用铁丝绑扎，并包裹湿布，减少切割时高温对切割部位造成损伤，不得使用气割。
②钢绞线的铺设就位
钢绞线铺设前应先预穿PVC失效管，张拉完成后钢筋绑扎前进行失效管的定位。
定位时应根据预制板放样位置及设计图进行施工，为防止水泥浆流入管内，一端应伸出梁端2-3cm（此段长度应在PVC管下料时予以考虑），另一端用胶带包裹并用扎丝捆紧。
预应力筋的铺设应在底板预铺隔离膜和土工布后进行，隔离膜要求具有良好的隔离效果，防止脱模剂污染钢绞线影响砼与钢绞线的粘接力，如钢绞线遭受污染，应使用适当的溶剂加以清刷干净。
钢绞线的铺设和下料可同时进行，以提高工效。
在铺设过程中，时刻留意钢绞线外观状况，如发现有局部损伤、锈蚀严重的立即予以停用，并按要求重新下料铺设。
钢绞线张拉前应按设计预先摆放空心板部分底板横向钢筋及预埋钢板等，防止张拉完成后部分底板筋和预埋钢板无法安装到设计位置。
4、调整张拉横梁，安放锚夹具、张拉设备，张拉
钢绞线铺设完成后，用线杆连接器对钢绞线和精轧螺纹进行连接，并调整横梁的位置，确保钢绞线位置准确。
连接器钢绞线端锚板端口要求清理干净，如已生锈则应进行除锈；工具夹片要求保持清洁和良好的润滑状态，新的工具夹片第一次使用前，要求在夹片背面涂上润滑脂，以后每使用5～10次，应将钢绞线端锚板连同夹片一同卸下，向锚板的锥形孔中重新涂上一层润滑剂，以防夹片在退楔时卡住。
在施工过程中应经常检查连接器锚板内的夹片，是否有损伤，如发现有损伤则立即更换以防钢绞线产生滑移飞出伤人。
张拉设备在使用前按要求进行检验标定，张拉机具派专人使用和管理，并按要求经常进行维护、定期校验，一般规定超过6个月或使用300次以上及使用过程中出现不正常现象都需要重新标定。
钢绞线张拉以张拉力控制为主，张拉伸长值做为校核。
张拉程序：
0→15%σcon→30%σcon→60%σcon→100%σcon（持荷5min，锚固）
25T千斤顶张拉力与油压表读数对应关系表表4
单根控制张拉力
182280
表12314.9N--顶3#
张拉力N
油压表读数
15%张拉力
27342
6.7
30%张拉力
54684
12.8
60%张拉力
109368
25.0
100%张拉力
182280
41.6
250T千斤顶张拉力与油压表读数对应关系表表5
16米中板
根数
14
单根控制张拉力
182280
总张拉力
2551920
单顶承受张拉力
1275960
张拉力N
表436--顶6839#
表647--顶6838#
15%张拉力
191394
4.8
2.7
30%张拉力
382788
8.3
6.3
60%张拉力
765576
15.4
13.5
100%张拉力
1275960
24.9
23.1
张拉过程：
a、初张拉：
在初张端用YDC270型穿心式千斤顶按对称张拉的原则从零应力开始，由内向外将钢铰线逐根调整到初应力15%σcon，并做好标识，再用两台YDD2500千斤顶顶推横梁将钢铰线整体张拉到30%σcon，及时量测此时钢铰线15%σcon至30%σcon的伸长量△L2（即初应力以下的推算值），并作好记录。
b、控制张拉：
控制张拉采用两台YDD2500型千斤顶顶推活动横梁进行整体张拉。
张拉过程中两台千斤顶施加荷载的速度应保持一致，使活动横梁与固定横梁始终平行状态。
张拉时，由初张时的30%σcon整体张拉到控制应力60%σcon稍停，量测出顶长度保证动梁平行于固定横梁后再整体张拉到控制应力100%σcon，持荷5min锚固，记录此时钢绞线15%σcon到100%σcon的伸长值△L1（即初应力至最大张拉控制应力间的实测伸长值）。
预应力筋张拉完毕后，计算理论伸长值并与实测伸长值进行对比校核，实测伸长值与理论伸长值之间的偏差应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施后予以调整，方可继续张拉。
张拉过程中应避免出现断滑丝，同一构件内断滑丝数不得超过该断面钢丝总数的1%，与设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。
为避免张拉过程中多根钢绞线不均匀张拉，施工中应确保张拉动梁跟固定横梁始终处于平行位置，可采取以下措施进行处理：
两台千斤顶的加载速度应匀速且尽量保持一致；
②张拉人员固定，张拉设备固定到人，非张拉操作手不允许张拉；
张拉过程中张拉辅助人员时刻量测张拉出顶长度，两顶出顶长度偏差超过5mm时应及时调整；
张拉动梁底两侧滑动装置必须保证高度一致，保证张拉过程动梁滑动方便且水平。
图13张拉工作原理图
c、钢绞线的理论伸长量和实测伸长量计算：
①理论伸长量△L=PpL/（Ep×Ap）
式中：
L—钢绞线计算长度（mm）；
Ep—钢绞线实验弹性模量（N/mm2）；
Pp—张拉端张拉力（N）；
Ap—钢绞线截面积（mm2）；
16m中板张拉槽理论伸出值=1302N/mm2×140mm2×（90-3m）/（2.00×105N/mm2×140mm2）=0.5664m≈566mm。
按实测伸长值与理论伸长值偏差在±6%内，实测伸长值应控制在532mm-600mm。
②实测伸长量△L=△L2+△L1（施工中精轧螺纹钢的伸长量与张拉锚固后的回缩量均比较小且相互折减，可不予考虑）。
5、绑扎底腹板钢筋，立侧模、端模，浇注底板混凝土
（1）钢筋加工及安装
钢筋绑扎工作宜在钢绞线张拉结束8小时后进行，以策安全。
绑扎过程中应尽量避免踏踩和碰撞张拉好的钢绞线，非预应力筋绑扎要牢固，不得有松脱变形，空间尺寸严格按照施工图纸执行。
钢筋加工及安装要求：
①钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分别验收，分别堆存，不得混杂，且应设立识别标志。
各种型号普通钢筋按照规范要求取样进行力学试验，并采取下垫50cm顶面覆盖遮雨布等措施，防止钢筋锈蚀。
钢筋在钢筋场集中下料，统一弯制成型，现场绑扎。
②钢筋表面应保持洁净，使用前将表面油渍、漆皮、鳞锈、泥巴等杂物清除干净。
钢筋应平直，无局部弯折，成盘钢筋和弯曲的钢筋均应调直后使用。
③必须使用正规厂家生产的不低于502型焊条。
钢筋焊接工必须持证上岗，无证人员不得施焊。
④钢筋焊接接头截面面积不得超过总截面面积的50%，接头的净相错量为35d（d为钢筋直径），且不小于100cm。
⑤采用搭接焊时，钢筋搭接端部应预先折弯，角度统一（偏差不超过4度），使两结合钢筋轴线一致，轴线偏移不得大于2mm。
接头双面焊缝长度不应小于5d，单面焊缝长度不应小于10d。
⑥焊缝表面应平整，不得烧伤主筋，不得有较大的凹陷、焊瘤，接头处不得有裂纹，在长2d的焊缝表面上不得超过2个6平方毫米的砂眼，横向咬伤深度不大于0.5mm。
⑦钢筋与模板之间放置高强度砂浆垫块，以保证钢筋保护层厚度满足设计。
⑧板端外侧边板应预埋护栏钢筋，伸缩缝两侧的梁板预制时应预埋伸缩缝钢筋，交角大于25°的预制板按设计绑扎板底加强筋。
底腹板钢筋绑扎完成后应及时绑扎内模定位支架，特别底板定位支架除固定内模位置外还是底板混凝土浇筑时厚度的控制线。
（２）外侧模板、端模拼装及加固
立模前先将模板表面刨光，并涂刷脱模剂。
脱模剂采用纯净的柴机油混合物，掺和比例为1：
3，涂抹时应做到薄且均匀，不得污染钢筋及钢绞线等。
凡与混凝土接触的模板面，均应涂刷脱模剂。
脱模剂应采用同一品种，不得使用使砼变色的油料。
模板拼接处不得出现错台，拼装时板缝间填塞双面胶条，防止漏浆。
双面胶的边与模板内边平齐，不得伸入模板或远离模板边，个别伸入内侧的应用割刀割除。
模板侧面采用自制的可调支撑或丝扣在侧模与传力墙之间加固，保证模板边线顺直及断面尺寸符合设计及规范要求。
端模支立时，严格保证角度及垂直度。
外模立模完毕后，应对其平面位置、顶部标高、几何尺寸、纵横向稳定性等方面进行自检，模板支设完毕，如果不立即进行混凝土浇筑时，应用蓬布等将模板上口覆盖，防止灰尘等污染模板。
（３）底板混凝土的浇筑
混凝土由拌和站集中拌和，混凝土罐车运输和龙门吊吊装入模，采用插入式振捣器振捣。
底板混凝土浇筑时，振动棒振捣采用先周边后中间的原则，移动间距不得超过30cm，对每一振动部位，必须保证振动到该部位混凝土密实为止，即混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面平坦，泛浆。
振捣时应尽量避免振动棒碰撞模板、钢筋及其预埋件。
浇筑厚度以内模定位支架为准。
混凝土振捣工要求固定，不得随意更换。
6、安装钢内模，绑扎顶板钢筋，安装内膜压杆
图14钢内模断面图
内模采用抽拉式钢内模，统一由模板厂加工。
端面形式如上图，考虑钢内模的重量及吊装、抽拉方便，10米内模分两节，16米和20米内模分三节。
吊装时采用钢带捆绑组装、龙门吊吊装入槽。
安装完成后应在两两对接接口处采用先缠绕油毡、再包裹塑料薄膜、然后20#扎丝牢固绑扎的方法确保接缝严密，不漏浆。
为防止钢内模在施工中位置发生变动，采用下垫钢筋支架上安内模压杆防止内模上下移动左右增加钢筋支撑或垫块防止左右移动的方法。
施工中内模与端模交叉部位采用在钢内模上缠绕4层双面胶带的方法避免漏浆。
内模入槽后即开始顶板钢筋绑扎、内模压杆施工，此道工序要求由熟练工人操作，并应在底板混凝土浇筑完成后最短时间内完成，确保预制板底板与腹板结合密实。
顶板钢筋在绑扎台座上加工完成，然后采用吊装支架整体吊装入模。
7、浇注腹板及顶板混凝土
腹板及顶板砼浇筑应对称均匀且分层浇筑，采用插入式振动棒进行振捣，振动棒要插入下层砼5cm～10cm，振动棒移动间距不得超过30cm，对每一振动部位，必须保证振捣到该部位混凝土密实为止，即混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面平坦，泛浆。
振捣时应避免振动棒碰撞模板、钢筋及其预埋件并应随时调整顶板预埋钢筋位置，确保施工完成后顶部预埋筋位置准确。
应特别注意预制板侧面倒角部位混凝土的振捣。
因侧面倒角部位钢筋较多，HZP50振捣棒较难插入，应采用HZP30振捣棒振捣，并辅以橡胶锤或木锤在模板侧面倒角位置敲打，使空气排出顺畅，保证振捣密实，表面无气泡。
顶板混凝土浇筑时，对于表面浮浆应及时清理并补充适量混凝土重新振捣。
混凝土终凝前必须收面，且收面至少两遍。
收面后，当用食指稍微加压按下能出现2mm左右深度的凹痕时，即为最佳拉毛时间，拉毛时采用自制的拉毛器沿横桥向进行，每次拉毛时，中途不得停留，拉毛深度3～5mm。
同时每片先张板需制作5组试件，2组随板同条件养护，以作为放张的控制依据；另外3组拆模后送标准养护室养护28天，其强度作为板体砼质量检验评定的依据。
8、养护，拆内模、侧模、端模
混凝土浇筑完后即开始养护，养护用水采用深井水，张拉台座施工前将水管预埋在台座底部，阀门设置在张拉槽外边缘。
覆盖采用白色土工布。
施工时采用土工布整体覆盖，塑料软管由阀门引水喷洒土工布至其湿润，每两小时喷洒一次，保证养护7天内梁体始终处于湿润状态。
内模的拆除根据以往施工经验、抽拉钢内模的特点，安排专人控制拆模时间。
施工时首先松掉钢内模抽拉槽钢的定位螺杆，使抽拉槽钢处于自由状态，再采用5吨卷扬机抽拉槽钢，使内模板面脱离混凝土面，再把内模从预制板内箱中拖出。
因各预制板内模分2-3节，且10米、内箱不能进人操作，考虑施工方便，若从一端抽出时，第二节或第三节应在抽拉槽钢上预穿钢丝绳。
侧模、端模拆除时的混凝土强度不应低于5MPa。
拆模过程中应尽量避免碰撞混凝土。
拆模后及时凿出绞缝钢筋，在梁板的端头（非连续端除外）及侧面（边板外侧除外）及时凿毛，以利下一步施工中新旧砼的结合。
9、预应力的放张
将与梁体同条件养护试件送中心试验室进行压力试验，当混凝土龄期不小于7d，且同体养护试件强度达到设计强度85%时可放张，不足85%时应继续养护，用第二组试件再做压力试验。
放张采用千斤顶法进行，应分阶段进行。
放张时，安装活动横梁及螺丝端杆锚具，先调整千斤顶应力至稍大于100%σcon，放松锁紧螺母，然后缓慢分阶段调整千斤顶应力，直至钢绞线应力全部消除。
放张时千斤顶应力可按如下程序控制：
100%σcon→75%σcon→50%σcon→25%σcon→0
为避免放张过程中多根钢绞线不均匀放张，施工中应确保张拉动梁跟固定横梁始终处于平行位置，可采取以下措施进行处理：
两台千斤顶的减载速度应匀速且尽量保持一致；
②张拉人员固定，张拉设备操作固定到人，非张拉操作手不允许张拉；
张拉过程中张拉辅助人员时刻量测张拉出顶长度，偏差超过5mm时应及时调整；
张拉动梁底两侧滑动装置必须保证高度一致，保证张拉和放张过程动梁滑动方便且始终处于水平状态。
放张完毕，将钢绞线切割至与混凝土表面平齐，并涂防锈漆，准备吊运。
切割钢绞线用切割机或砂轮锯，不得用电弧焊或氧炔焰。
由于钢绞线的失效长度不一致，部分经失效处理的钢绞线在构件放张后仍处于紧绷状态，且失效长度越大，应力越大。
因此切断钢绞线时应注意避免施加的瞬间预应力较大，造成梁板骤然滑动及构件端部钢绞线外缘砼及构件棱角破坏严重。
所以切断钢绞线时由放张端向另一端切断，且先切失效长的，后切失效短的。
放张后对梁板进行以下观测：
a.预应力板的上、端部及其他部位是否发生裂纹；
b.预应力失效措施是否可靠；
c.钢绞线有无滑动迹象；
d.放张时的上拱度值。
10、移、存梁
钢绞线放张完毕，利用龙门吊将预制板吊运至存梁区。
存梁区在存梁支点位置处浇筑混凝土带，以防存梁时基底不稳、下沉。
梁体堆放时应考虑板梁架设顺序，先吊装的应在上层。
各层垫木的位置应在吊点处，上下层垫木必须在一条竖直线上。
存梁时应在梁体上标识好预制梁的浇筑日期、使用部位等，以便查找。
板梁两端应立模浇筑封堵混凝土，外侧抹平压光。
梁体存放时间不得大于90天，以防产生过大的反拱度。
九、先张法预应力空心板施工质量控制要点
1、预应力施工
（1）张拉设备经监理单位认可的检验标定单位标定出具标定证书后方可使用。
使用时应按标定证书注明的千斤顶和油压表组合配套使用，不能随意组合。
张拉和放张均应专人操作，加载和减荷速度均匀且出顶长度一致，使得张拉动梁和张拉端固定横梁始终处于平行状态，确保多根钢绞线均匀张拉和放张。
（2）张拉横梁及张拉动梁应保证相应预留孔轴心在同一直线上且按设计布置，保证钢绞线张拉完成后与设计位置的偏差不得大于5mm。
为保证钢绞线位置准确，除张拉横梁及动梁按设计布置外，因钢绞线长度过长存在下挠情况，在每片预制板板端位置设置木条或小槽钢支垫，一方面可以避免钢绞线下挠，另一方面还可以做为预制板端模的一部分。
（3）钢绞线铺设时应提前预穿失效管，并在钢绞线张拉完成后底腹板钢筋绑扎前进行失效管的固定。
失效管两端封闭严密、牢固，避免混凝土浇筑时水泥浆进入失效管内。
2、钢筋绑扎应在钢绞线张拉完成后8小时以上方可进行，尽量避免电焊及气割操作，如不能避免的应在操作范围内的钢绞线上进行
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