现场预制25m预应力组合箱梁工法.docx
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现场预制25m预应力组合箱梁工法
现场预制25m预应力组合箱梁工法
中铁十五局集团第四工程有限公司
[摘要]详细介绍25m预应力组合箱梁的施工方案、施工方法及施工工艺
[关键词]现场预制组合箱梁施工方法施工工艺
1．概述
由我部负责施工的浙江金丽温高速公路丽青段第十五合同段石溪大桥，采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。
左线桩号为K170+850.5～K171+080.5，长230m；右线桩号为K170+860.5～K171+090.5，长230m。
配跨为左线9-25m，右线9-25m，每断面为8片，共72片。
箱梁设计为纵向预应力。
纵向预应力分为顶板束和底板束两种，采用ASTMA4167-97标准的低松弛钢绞线，其标准强度Ryb=1860MPa，直径15.24mm，相应锚具为15-3型、15-4型、15-5型。
混凝土等级为C50。
梁体采用预制厂集中预制，制梁模具采用定型钢模板，混凝土由拌合站集中拌合，捣固采用插入式和附着式捣固器相结合的捣固方法。
2．施工方法及工艺
石溪大桥箱梁预制全部在预制厂预制，且本着方便梁体吊运及安装的原则，预制均设置在里程为K170+660～K170+840段路基上，箱梁的芯模、外模全部采用定型钢模。
2.1制梁台座
台座要求下层有足够的刚度，须置于良好的地基上，下沉量不超过2mm。
做法是首先将K170+660～K170+840段路基中央隔离带碾压密实并整平，然后设间距为6m的预制台座左、右共6个,用10cm厚C25混凝土找平，面层上设30cm厚C40混凝土。
由于箱梁在施加预应力后产生上拱度，形成两端点为支点的简支梁，因此在底模两端2m范围内进行加厚，厚度为50cm，并加设一层10×20的钢筋网。
台座尺寸为25×0.8m，自台座底上15cm每隔1m用Φ30PVC管设预留孔，用来加固外模时穿横向拉杆。
2.2模板
2.2.1底模：
由7mm厚的钢板加工而成。
直接安装在制梁台座上，与台座的预埋角钢焊接在一起。
由于梁体在施加预应力后产生上拱度，因此必须预先留出预拱度，根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和，为预拱度的最高值，应设置在梁的跨径中点。
其它各点的预拱度，应以中间点为最高值，以梁的两端为零，按二次抛物线进行分配。
移梁时，为了使吊具不至于破坏底座，在预制梁吊点对应底座处预留40cm宽的槽口，槽口用钢板垫平，便于吊装时抽出。
2.2.2内模：
内模分为上下两部分，即顶模和底模共14节，在顶模和底模的中部和拐角处均可活动，中间用可活动的横向支承连接，拆模时用横吊和卷扬机配合，拆卸方便。
2.2.3外模：
外模均由大块模板组成，25m分为两节，便于调头。
外模均由侧模、外模架、外模架纵、横向拉杆、外模斜撑、梭板及横向压模板组成，外模架为每米一个，上面留有缺口，便于安装横向拉杆。
另外外模架必须离开梭板不小于25cm，以保证顶板钢筋外露长度，横向压模板每2m设一根，主要作用是压住内模不上浮。
2.3震动器的选用与布置
为保证梁体混凝土的密实，采用插入式振捣器与附着式震动器相结合的施工工艺。
2.3.1插入式振动器采用ZN50型2台。
2.3.1附着式震动器设于外模两侧，每侧两排，底排距离底板35cm，上下两排间距50cm，纵向每米1台，上下承梅花形布置。
2.4材料：
2.4.1水泥：
选用浙江兰溪红狮P.042.5水泥，进料时，出厂合格证、试验报告必须齐全。
2.4.2砂：
细度模数为Mx=2.6～2.9，天然硬度洁净河砂。
2.4.3碎石：
质地坚硬的石灰岩、花岗岩，根据梁体不同部位钢筋及波纹管最小间距确定最大粒径和级配，其物理力学性能必须满足有关规范要求。
2.4.4外加剂：
选用NF高效减水剂，目的是延缓混凝土的初凝时间，提高梁的早期强度以利于早张拉。
2.4.5高强碳素钢丝：
根据设计要求选用高强低松弛预应力钢绞线，控制张拉力为1395MPa，钢绞线应无损伤、无死弯、无锈蚀，有出厂合格证和试验化验单。
使用前逐盘抽样作抗拉、抗弯试验，性能符合预应力规范者方能使用。
2.5工艺流程（见图一）
2.6施工方法
2.6.1立模
顺序为：
安装底模→安装侧模→涂脱模剂→贴接缝止浆胶带→吊装腹板钢筋→安装端模→吊装内模→吊装顶板钢筋→安装横向拉杆及横向压模板→浇筑砼→养生
预应力箱梁预制施工工艺流程框图（图一）
立模时要注意：
（1）模板必须有足够的刚度，接缝紧密，不得漏浆。
（2）如发现漏浆现象要用海绵胶条贴于接缝处挤紧并及时修整模板。
（3）注意核对结构交角是否与该型号梁相符，方向一致。
（4）模板底部支撑一定要牢固，防止跑模、胀模。
（5）脱模剂涂刷要均匀，以免梁体表面颜色不一致。
（6）模板安装质量要求见下表：
模板安装质量要求表
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查频率和方法
1
相邻两板表面高差（mm）
2
每套模板用直尺检查5点
2
表面平整度（mm）
5
每套模板用2m直尺检查5点
3
模板内部尺寸（mm）
+5，0
每套模板的长度、宽度、高度各量一处
2.6.2钢筋加工及连接
（1）钢筋要调直、除锈，下料、弯制要准确，加工好的半成品钢筋要分类挂牌存放。
（2）钢筋连接，钢筋直径≥12mm时，如设计图纸中未说明，钢筋连接要采用焊接，搭接焊接头采用双面焊接时，焊缝长度≥5D，搭接焊接头采用单面焊接时，焊缝长度≥10D；钢筋直径＜12mm，如图纸中未说明，钢筋连接可采用绑扎，绑扎接头I级钢筋搭接长度≥25D，Ⅱ级钢筋搭接长度≥35D。
2.6.3混凝土施工
（1）配合比
水泥
中砂
碎石
水
高效减水剂
5-16
5-25
489
628
467
700
176
3.42
1
1.284
0.955
1.431
0.360
0.007
梁体混凝土为C50级，梁体薄，腹板厚为18cm，加上双层Φ8钢筋网和三层重叠波纹管，混凝土保护层厚度仅有2.5cm，在满足和易性、强度、耐久性及尽可能经济等条件下，经优化试验，选定配合比见下表，坍落度为8～11cm。
在拌合梁体时混凝土应严格控制原材料的质量，以免影响梁体的内在质量和外观质量。
（2）浇筑
模板、钢筋及锚具经监理工程师检查和批准后方可浇筑砼。
砼在拌合站集中拌和，采用龙门吊和料斗进行砼浇筑。
由于加了缓凝剂，推迟了砼初凝时间，且单片梁的最大方量为28m3，浇筑时间一般在3个小时左右，故分为两次浇筑：
先浇底板和腹板，再浇顶板，分别采用不同的坍落度控制。
在浇筑腹板时，在顶板上放置钢板，避免砼落到顶板钢筋上影响砼的质量。
（3）捣固
腹板捣固以附着式震动器为主，插入式震动器为辅。
附着式震动器必须两边对称振动，严格控制振动时间，并观察有无水、泥浆溢出；只能在灌注部位振动，不得空振模板。
振完后再采用插入式振动棒整个振捣一遍，插入式振捣棒插点间距不得大于20cm，严禁漏振、过振；振捣棒每次振捣均应伸到底部，但不能触及波纹管，以免波纹管被振破漏浆，影响张拉。
振动棒振至砼不下沉，表面泛浆，不冒气泡为宜。
然后浇注顶板砼，振捣密实后立即收浆，且顶板砼坍落度要适当大于腹板砼，以便于收浆。
梁体顶板在浇筑后要二次收浆，抹面拉毛，以防止出现沉陷裂纹。
梁体顶板收浆时应按2%横坡严格控制，且顶板负弯矩处齿板的尺寸符合设计要求。
（4）养护
当砼浇筑完成并初凝后，应立即盖土工布洒水养护，拆除内、外模后要不停的洒水，应保持砼表面绝对湿润，防止时干时湿，往梁体箱内注水不低于箱高的2/3。
针对工地不同气候变化采用不同的养护措施：
高温季节在拆除外模后立即将梁体表面用土工布包起来，且保持梁体及土工布湿润，低温季节在浇完混凝土后立即用保湿块把梁体包围起来，保持梁体湿度，保湿块用塑料布夹稻草制作。
养护时间一般为10～14天。
2.6.4预应力施工
（1）预应力孔道成孔
采用预埋金属镀锌波纹管成孔工艺。
腹板采用Φ50、Φ56两种；顶板采用Φ70、Φ90两种。
波纹管进场后，应置于现场的存放棚内，下部每隔2m设一方木，使其离地面30cm以上，并在四周设排水沟，防止波纹管进水锈蚀。
因所进波纹管为9m长，而预制梁体所要用长约26m的波纹管，故需接长。
用Φ56的波纹管长约20～30cm，将待接的两根波纹管从两端对称地拧入套管后，再用胶带缠绕，密封好，以防止制梁时水泥浆进入管内。
在绑扎钢筋骨架时，用长12cm的Φ8钢筋弯成半圆形定位骨架。
定位架沿梁长方向每50cm设一道，焊在构造钢筋上，使波纹管在浇筑混凝土时不上下左右移动，保证波纹管位置准确。
在浇筑梁体混凝土前，腹板及顶板预埋波纹管内均应穿入塑料管及Φ20钢筋以防止波纹管被捣坏，水泥浆进入，影响孔道注浆。
（2）钢绞线的下料和穿束
钢绞线进场是用铁皮缠绕的。
下料前应先将钢绞线卷放在自制的放线架中，再将铁皮剪断，然后抓住钢绞线一端，将它缓缓拉出。
钢绞线抽拉时一定要注意安全，防止钢绞线弹出伤人。
钢绞线下料用砂轮切割机。
钢绞线下料长度既要满足使用要求，又要防止下料过长造成浪费。
由于预制箱梁采用两端张拉，故每根钢绞线的长度按下式确定：
L=L0+2（L1+L2+L3+L4）式中
L0——孔道净长
L1——工作锚长度
L2——千斤顶长度
L3——工具锚长度
L4——预留量，取10cm
将下好的钢绞线每隔0.5m用铁丝捆扎在一起，形成预应力钢丝束，编束一定要绑紧，钢绞线要顺绕，根与根之间不得相扭。
钢绞线在穿束前应用扎丝将端头绑扎好，且用胶带包好即可穿束。
（3）预应力钢束的张拉与锚固
设置张拉操作架和防护板
制作铁架，张拉前把铁架紧靠在梁两端，千斤顶用倒链悬挂在铁架上，并在距离千斤顶1.5～2.0m处设防护板，以防锚具夹片弹出伤人。
张拉机具的检验
在张拉作业之前应对千斤顶、油压表及油泵进行标定，并绘制标定曲线，张拉时按标定曲线配套使用。
检查预应力钢束及锚具
检查内容有：
预应力钢束与锚具布置有无错误和较大的误差；压浆嘴是否畅通；锚具安装是否正确，是否落槽；梁端钢筋是否影响张拉。
张拉作业
砼强度达到设计强度的90%时进行张拉，张拉时两端对称进行，步骤如下：
千斤顶就位：
安装工作锚，用铁管将夹片轻轻地打入锚环，然后安装限位板，千斤顶及工具锚，并用铁管将夹片打入工具锚内。
在此之前，必须先用塑料布将夹片裹紧，然后再打入，这样有利于夹片的取出，调整锚圈、垫板及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者轴线吻合。
张拉：
千斤顶充油实施张拉，当两端拉至初应力（达到10%бk）时，静停3分钟，使钢绞线受力调整均匀，然后用钢尺测量活塞伸出量，再张拉至20%бk，量活塞伸长量，之后两端对称张拉至103%бk，稳压2分钟，测量两端伸出量，计算实测伸长量与理论伸长量之间的误差是否符合要求，若不符合要求（不大于±6%），应查明原因予以处理。
张拉开始后，应松开倒链，回油时，应拉紧倒链。
锚固：
张拉完毕，一端千斤顶先回油打缸，进行锚固。
然后另一端张拉，使油表补至张拉控制读数，回油打缸进行锚固，整机复位进行下一束张拉。
张拉注意事项：
对钢绞线认真编束，并尽可能在预拉前张拉钢绞线；使工作锚与锚垫板贴紧，并且夹片安装均匀，打紧；加载卸载时要平稳、缓慢，不可过快，防止产生冲击力；两端、两侧同步张拉，防止梁偏压。
（4）孔道压浆
预应力张拉后，应在24h内完成孔道压浆，其目的一是保护钢绞线不被锈蚀，二是使预应力钢绞线与砼有效地粘着，三是减轻梁端锚具的负荷。
压浆前用水冲洗孔道，借以除尘和湿润孔壁，除掉孔内的杂质，便于灰浆流动及孔壁有良好的粘着性。
浆液水灰比为0.39，采用P.042.5水泥配制。
并在水泥中掺加NF高效减水剂（0.9%）和膨胀剂。
水泥浆强度为C40。
并应有较好的流动性，其泌水率不超过3%，膨胀率小于10%，稠度在14～18s之间。
水泥浆从配制到入管，需控制在40min以内，水泥浆要经过Φ1.2mm的塞子再进入料斗，以防止大颗粒进入压浆泵造成堵管。
压浆用活塞式压浆泵，从一端向另一端压浆，当另一端冒出浓浆时，关闭出口阀门继续压浆，压力控制在0.6～0.8MPa，保压3分钟，关闭阀门。
至此，压浆工作完成，凝固10分钟后，方可拆除注浆嘴。
压浆时注意：
水泥浆自调制至注入孔的延续时间，不超过半小时；水泥浆在使用前和注浆过程中经常搅动；当气温高于35℃时，压浆工作放在夜间进行。
（5）封锚
封锚时先割去多余的钢绞线，切割时不得使用热切割，清除锚具表面的水泥浆，凿至湿润砼表面，然后立模浇筑砼。
封端混凝土为C50级。
（6）移梁
在完成压浆后的箱梁，需及时从制梁台座上移至存梁场存放，让出台座再次制梁。
在梁侧面标记生产日期、梁号，在梁两端下垫枕木、钢板、滚轮、在千斤顶顶梁时须两端同时起落，以免造成梁体变形，放好滚筒后，两端同时采用手动葫芦或卷扬机，将梁移至存梁场。
3．机具设备（见表一）
4．劳动组织
预制厂共53人，其组织情况见图二
5．质量检验和砼防裂措施
5.1产品试验技术标准
序号
设备名称
规格型号
数量
1
钢筋调直机
ф40
1
2
钢筋切断机
GJ-41
1
3
钢筋弯曲机
WJ-40
1
4
交流电焊机
QS-33
2
5
砼搅拌站
JS1000
1
6
砼输送泵
HBT60A
1
7
砼输送车
CWB520
2
8
发电机
200KW
1
9
附着式振动器
1.5KW
40
10
插入式振捣器
D775MH
2
11
轮胎汽车吊
QV20H
1
12
龙门吊
75t
2
13
千斤顶
50t
4
14
千斤顶
150t
2
15
压浆机
11Kw
1
16
抽水机
4KW
2
机具设备（表一）
劳动组织（图二）
5.1.1《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
5.1.2《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）
5.1.3《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）
5.1.4《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》JTJ023-85
5.2砼施工防裂措施
5.2.1产生裂纹原因分析
（1）收缩裂纹
砼的收缩裂纹主要是由于砼失去凝胶水和毛细水而引起。
失去凝胶水而引起裂纹称沉陷裂纹，失去毛细水而引起的裂纹称干缩裂纹。
防止收缩裂纹的原则是，选择合理的配合比和坍落度，加强早期砼的养护，改进浇筑、振捣方式。
（2）温度裂纹
水泥进行水化反应时会放出较多热量。
砼是热的不良导体，散热慢，新浇筑的砼中不断产生热量，一定时间内内部温度高，表面温度低，导致梁体表面产生裂纹。
防止温度裂纹的原则是选择最佳拆模时间，防止拆模后梁体温度骤变。
（3）预应力裂纹
主要出现在端块锚下应力区。
锚头局部应力由泊松效应产生横向环状拉应力，拉应力可以导致开裂，其程度与钢束张拉力、砼强度、锚下螺旋筋的配置及其强度、端部横向竖向普通钢筋设置有关。
5.2.2防裂措施
（1）确保顶板横向钢筋的砼保护层厚度不小于3cm，并在浇注后立即用扫帚将砼表面拉毛，以增加顶板表面的水分。
在炎热季节应特别注意早期养护。
（2）腹板砼浇筑严格按斜向分层，并保证全部砼在3h内浇筑完毕。
（3）严格控制骨架钢筋的相对位置，使其确实起到阻止砼裂纹发展的作用。
6．安全措施
6.1场内的电路布置要规范化，电器开关设在防雨防晒的电器箱柜内，距离地面不小于1.5m。
6.2张拉时，严禁非工作人员进场。
操作人员不得站在千斤顶后面，以防止预应力筋拉断或锚具、锲块弹出伤人。
高压油管接头要紧密，要随时检查，防止高压油喷出伤人。
6.3压浆人员操作时要戴防护眼镜、口罩和安全帽。
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