高速公路工程预制箱梁施工技术探讨

2017-07-06李季佩周冬青张宝良

赤峰学院学报·自然科学版 2017年12期

关键词：波纹管钢绞线张拉

李季佩，周冬青，张宝良

（安徽建筑大学，安徽合肥 230601）

高速公路工程预制箱梁施工技术探讨

李季佩，周冬青，张宝良

（安徽建筑大学，安徽合肥 230601）

本文以省道S205天长至东阳段高速公路工程预制箱梁施工为例，介绍了预制箱梁施工原理、质量要求、技术特点、操作要点，预应力管道及锚垫板安装以及压浆及封锚等施工流程和步骤.通过现场组织优化管理和主要工序工艺的严格把控，大大提高了预制箱梁的灌注质量和施工进度.

公路工程；预制箱梁；施工技术

省道S205天长至东阳段工程,线路起自安徽省界东阳接江苏金湖县，经乌龙水库,新白塔河，施工的总长度约为25km.跨越的中小桥为15座，需要生产中小型的桥梁箱梁共计188片.箱梁中使用的反拱厚度应制造为1.0cm.生产过程中使用的箱梁底板、顶板、腹板厚度为16cm左右.

1 技术原理

高速公路工程预制箱梁[1]是指通过张拉法首先对钢筋进行张拉，张拉时除了设置横向预应力外，还有些纵向预应力；然后经过钢筋工程，预应力工程，混凝土工程等而事先预制的受弯构件；再运送到施工场所进行稳妥安装.这样既不用受现场条件的约束，又可以一次性浇筑成型，还能保证构件的刚性.在施工现场之外的独立厂房内预制的箱梁就可以结合架桥机[2]在高速公路工程施工途中遭遇河流建造桥梁的下部工程完成后再进行架设箱梁施工.在安装其钢筋、内模时通常是以绑扎进行为主，再用混凝土浇注而成，确保施工的顺利进行.

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 箱梁预制施工工艺流程

台座清理→加工安装腹板钢筋及底板→锚垫板、波纹管安装→模板安装→顶板钢筋安装→混凝土浇筑→养护混凝土→拆除模板→安装、加工钢绞线→张拉、压浆钢绞线→封锚、存梁.

2.2 操作要点

2.2.1 钢筋制作

（1）为了减少钢筋在制作过程中的损耗和摩擦损失，钢筋弯曲的加工宜从中间部位对称有序地向两端推进.在钢筋加工之前，应根据不同种钢筋的型号、数量、规格分门别类地展开配筋，不同类别的钢筋应设有专人负责管理，不得利用交叉配筋.逐步弯向两端，焊接接头必须按要求进行抽检做拉伸试验，合格后才可使用，弯钩一次弯曲成型.

（2）采用电弧焊接钢筋，钢筋双面缝焊的长度为5倍的钢筋直径，且焊缝要饱满.在处理钢筋的弯制和弯钩时应满足下列要求：钩端应设有直线段且其长度应不小于钢筋直径的3倍，直角弯钩直径宜大于钢筋直径的5倍.

2.2.2 钢筋加工

钢筋务必要严格按照经审核通过了的设计图纸上的准确位置进行绑扎.绑扎时，若交叉点处有钢筋则宜采用直径较小的铁丝绳绑扎牢靠，必要时主受力筋及承重部位的交叉点筋绑扎时可以采用电焊机点焊焊接牢固.绑扎的交叉点宜占全部交叉点的40%以上.一般钢筋绑扎宜采取依次逐个改变绕丝方向的8字型上下筋固定方式进行扎绑，对于直径比较大的钢筋（d≥25mm），宜采用对角线式加固绑扎[3].

2.3 预应力工程

2.3.1 预应力筋制作安装

（1）钢绞线在料场进行下料制作，操作现场应整理平整，不得使用电焊机焊割宜采用砂轮切割机磨割钢绞线，切口应平整，无乱杂毛头.钢绞线制作前应使用铁笼，将钢绞线罩住，以防钢绞线在快速旋转的砂轮下被带出.

钢绞线制作延米长度公式：

式中：E—钢绞线制作延米长度；E1—孔道总长度；E2—工作锚锚台高度；E3—施工千斤顶延米长度；E4—操作锚高度；E5—钢绞线长度富余量.

（2）钢绞线操作完成后才能进行编束、编号工作，不仅要保证钢绞线直挺，而且要确定钢绞线不会因为外力作用而发生扭曲形变导致后续工作无法开展.按照要求制作好的钢绞线应先分类编束整理然后再用一定量的适当钢丝进行扎结工作，每箍扎结钢丝绳之间的间距宜为1～1.5m，以防密扎和松扎.在钢绞线两端编号标识，钢绞线采用人工整束安装，钢绞线待砼浇注完毕后再进行穿束，在穿束以前保证孔道内畅通，无水和其他杂物，并且要将钢绞线杂乱的端头肃清并用工程用胶布包裹完好，以待备用.

2.3.2 预应力张拉

（1）当预制箱梁混凝土强度随着时间的延长逐渐增长且达到了其满载强度要求的75%以上，且混凝土强度保持连续不间断增长时间≥7d时，才可以进行钢绞线的张拉.张拉时应严格按照设计顺序两端同时张拉，以应力控制为主，同时辅以伸长值校核[4].

（2）伸长值计算.

预应力筋延伸理论计算公式为：

式中：△L—理论伸长值（mm）；PP—预应力筋平均张拉应力（N）；L—预应力筋延米（mm）；AP—预应力钢筋截面的面积（mm2）；EP—预应力钢筋弹性模量（N／mm2）；P—预应力筋两端的应力（N）；k—每米偏差对摩擦的影响；x—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；u—孔道壁与预应力筋的作用系数；θ—从端部到孔道部分切线夹角之和（rad）.

实际伸长量计算公式为：

式中：L1——10%σcon对应的延米（mm）；L2——20%σcon对应的延米（mm）；L3——σcon对应的延米（mm）.

（3）预应力筋张拉时做到减少孔道摩阻损失，千斤顶，锚板与孔道对中.预应力筋制作时，工作人员禁止在工作平台正前方活动，不得使用重物或随意敲打正在施工的钢绞线或锚具，以免脱落造成不必要的危险.本公路工程根据工程特点及工法要求宜采用后张法[5]，具体施工技术参数如下表所示.

表1 后张法预应力筋技术参数一览表

2.3.3 垫板及预应力管道安装

（1）预应力波纹管须采用磨砂切割机打磨切割，接头由专用的接头连接，不可随意替代接头，以免影响其严密性.波纹管安装时宜采用定位筋固定，在弯曲处每间隔100cm一次，在直线段每间隔100cm一次，在曲线段每间隔50cm一次，采取胶带缠牢措施，以免管道堵塞，造成混凝土浇筑时滴漏.

（2）锚垫板[6]应固定安装在端模上，以便稳定操作.为了保证波纹管的完整性，凡是有焊接工序的务必在波纹管深埋前完成，安装后的管道不应再续进行焊接.波纹管按照设计要求准确施工安装完成后应立即回查预应力管道是否有破损，如有破损，宜马上使用胶布包裹密封，务必确保与波纹管连接处密封完好，以免影响其密封性.为了防止混凝土等杂物颗粒进入，压浆孔应进行封堵，混凝土浇筑前在波纹管内套塑料管，以防漏浆堵塞管道.

2.4 混凝土工程

2.4.1 混凝土拌制

（1）拌制时间是控制混凝土成品质量的重要参数，搅拌时间的多少决定了混凝土的优劣.延续搅拌的最短时间如表2所示.

（2）开时前应首先抽出搅拌机中的水分，对外加剂进行二次搅拌，以待备用.首先向搅拌机中加入骨料、矿物掺和料水泥等.混凝土搅拌物成色时不得有离色现象，不可泌水.待搅拌混合后，再加入拌合水和外加剂，并继续搅拌至均匀.

表2 混凝土最短拌制时间表

2.4.2 混凝土浇筑

（1）混凝土的振捣也是影响其成品质量的一道重要工序，振捣混凝土时要以“快插慢拔、深入透层、二次振捣”为原则[7]，采用高频振捣和可进入式振捣方式.混凝土采用龙门吊进行一次浇筑成型，浇筑时斜面分层，先底板及腹板根部，后腹板，再顶板.浇筑前及时将底板顶固定、封闭，梁端钢筋集中的地方用φ30可进入式振捣.防止浇筑腹板混凝土上翻.

（2）混凝土在人工振捣时禁止振动棒接触模板、预应力管道、钢筋，应使用悬浮触探振捣法.同时还要加强垫板混凝土的振捣，以防止混凝土在相同时间内持续增长强度不够而出现张拉崩裂碎块现象.若混凝土体积较大或者有一定的厚度则混凝土应分段分层浇筑，分层厚度为30cm，且要注意混凝土内外的温差，防止漏振、过振或欠振现象，以免造成开裂现象，由上层插入到下层时的振捣厚度为5～10cm.

2.4.3 混凝土养生

混凝土养生采用自动淋喷养生，养生时间不少于7d，梁顶面进行覆盖洒水[8].

2.4.4 存梁

当水泥浆强度升至40MPa时，采用龙门吊移动预制箱梁存放.预制箱梁采用捆绑式吊装，吊起点位置至桥墩的中心线大概90cm，起吊器械下面严禁站立行人，进行试吊后再整体进行吊装，横向距离悬臂根部10cm左右.存梁区设条形混凝土台阶基础，最多堆置二层.起吊时孔口的钢丝绳要被橡胶皮包裹，以免钢丝绳对箱梁产生严重磨损.