預應力鋼筋混凝土箱梁施工與質量控制

張培峰，張春霞 ，張建軍

(1.菏澤市水利局，山東 菏澤 274000；2.菏澤市東魚河流域工程管理處，山東 菏澤 274000)

1 工程概況

菏澤市趙王河八一路橋，設計標準為城市B級。該橋位于菏澤市區趙王河濱水景觀帶上，為突顯景觀效果，采用等截面連續梁加懸索橋裝飾的結構形式。橋梁總長94.16m，橋孔布置為16+3×20+16m，下部結構采用輕型橋臺，實體式橋墩，鋼筋混凝土孔樁基礎，上部結構采用預應力鋼筋混凝土連續箱梁，全橋共一聯。箱梁為單箱八室斷面，頂面寬32.6 m，箱底寬26.8m，高1.5m。箱梁頂板橫坡與橋面橫坡一致，底板水平，在墩頂設1.2m寬橫隔梁。箱梁頂板厚220mm，底板厚200 mm，腹板寬580mm。箱梁采用C50混凝土，共1834m3，需鋼筋600t，該工程工期6個月。在此，僅就該橋預應力鋼筋混凝土箱梁的施工與質量控制作一總結，供類似橋梁施工參考。

2 施工方案

該橋樁柱高于設計河底1.2m，澆樁時已回填2m高土方作施工平臺，底板支撐選用筑土胎方案，在澆樁施工平臺上澆筑混凝土作為底模，箱梁內模選用木模。混凝土澆筑采用泵送混凝土一次連續澆筑成型的施工方法。預應力張拉采用后張法。

3 土胎填筑

設計要求，箱梁混凝土澆筑采用滿堂腳手支撐，為減少施工過程中的沉降量，支架基礎澆混凝土底梁加固，施工前以箱梁重量的80%對支架進行預壓，以消除支架的非彈性變形，預壓時間應大于7d，且最后3d的累計沉降量小于3mm。考慮到澆筑灌注樁基礎時土方已填筑到樁頂以上1m左右，并已壓實，繼續向上填筑形成箱梁澆筑的土胎，可以節省澆筑支架底梁和支架預壓的費用和時間，還可擴大上下游的填筑寬度，作為施工道路，方便施工，經設計方同意改用土胎填筑方案。土胎分層填土分層壓實，壓實度0.9，上鋪30cm厚2∶8灰土硬化層，澆筑10cm厚混凝土作為箱梁底模。經檢測，最后3d的累計沉降量為2mm，滿足設計要求。

4 混凝土底模澆筑

箱梁橫斷面中間部分為矩形，兩側為三角形，側面高245mm，外露面主要為箱梁底面。底模澆筑對箱梁高程控制及外觀質量有著重要作用，嚴格控制高程，掛線澆筑，仔細抹平壓光，并噴蠟作為脫模劑。

5 箱梁混凝土澆筑

箱梁澆筑一次成形，要求不出冷縫，澆筑強度大，配筋多，箱壁薄，易出現澆筑不實問題。施工方案采用泵送混凝土，要求和易性、泵送性好，因此要求通過試驗認真選定混凝土配合比，配備足夠數量的拌和和輸送設備，嚴格澆筑順序，加強振搗，確保混凝土強度符合設計要求，外表光潔，內部密實。

5.1 混凝土配合比選擇

混凝土配合比委托山東省水科院進行配合比試驗，選定配合比為：水∶水泥加粉煤灰∶砂∶石子∶NC-F2(高效減水劑)=0.346∶1∶1.26∶1.92∶0.025。 細骨料為中砂，粗骨料石子粒徑10～30mm，粉煤灰摻量為水泥的25%。每立方米混凝土材料用量為：水 180kg，水泥416kg，粉煤灰 104kg，砂 670kg，石子 1000kg,NC-F2 13kg。混凝土塌落度180mm。

5.2 混凝土拌和設備配置

根據施工方法、工程量、施工進度要求配置機械設備。先確定設備日工作量；再根據設備生產能力確定機械設備臺數。根據計算，配備兩套電子計量全自動混凝土攪拌輸送系統，包括JS-750型拌合機、PLDL200配料機和LSY160-4-5輸送器、BHF60輸送泵。

5.3 箱梁混凝土澆筑

混凝土澆筑前先進行模板、鋼筋、預應力筋孔道檢查，清理倉面，合格后方準澆筑。澆筑采用一次成型連續澆筑的施工方法，澆筑順序從跨中向兩端，最后澆筑墩頂兩側3m左右范圍內梁段及橫隔梁，以防止在澆筑過程中墩頂位置出現豎向裂縫。混凝土振搗采用混凝土與振動模板相結合的方式，仔細振搗，確保混凝土密實。箱梁頂面用平板振搗器振實拉平，在混凝土初凝前橫向拉毛，以利與鋪裝層的結合。

6 箱梁預應力施工

6.1 預應力筋制作與安裝

1）預應力鋼絞線材質與保管。預應力鋼絞線材質應符合GB/T5224-2003《預應力混凝土用鋼鉸線》質量要求。每批進場時，要仔細檢查出廠合格證、質量說明書，并進行抽檢，做強度、彈性模量、截面積、延伸量和硬度等性能試驗，不合格產品不準使用。鋼絞線進場后宜存放在室內，架空堆放，如放在室外應予以覆蓋，防止銹蝕。

2）鋼絞線制作。鋼絞線切斷采用圓盤鋸切割，不得采用電弧切割，且使鋼絞線的切割面為一平面，以便于張拉時檢查斷絲。預應力筋下料長度應考慮結構的孔道長度、錨夾具厚度、千斤頂長度、冷拉伸長量、彈性回縮量、張拉伸長值和外露長度等因素計算。

3）預應力管道安裝。預應力管道采用鍍鋅雙波絞管，鋼帶厚度不得小于0.3mm；管道安裝位置要準確牢固，沿長度方向每80～100cm設一“∪”字形定位鋼筋，并點焊在主筋上，鋼束曲線部分加密至50cm間距，在曲線最高點設排氣管；管道與管道的連接及管道與喇叭管的連接應平順，并用膠布纏牢，確保密封良好，防止水泥漿進入；在施工縫處預應力管道連接時，不允許被接管外露，只允許接管外露。

4）預應力筋安裝。將每根鋼束的全部鋼鉸線編束理順后整體穿入管道中，不得有纏絞、扭麻花現象，表面不應有損傷；穿束前應檢查孔道，孔道內應暢通、無積水和其他雜物，錨墊板應位置準確；鋼束安裝在管道內以后，管道端部應密封，以防止濕氣進入。

6.2 預應力張拉

預應力張拉采用后張法，兩端雙向張拉，張拉力和延伸量雙控，混凝土強度≥混凝土設計強度80%時，方可進行預應力張拉。

1）預應力錨具和張拉設備。張拉設備選用YCW150、YCW250B千斤頂及配套高壓電動油泵、錨具與張拉設備配套使用。張拉設備進場應按規范要求檢驗，錨具、夾具和連接器應檢查出廠合格證、質量證明書、錨固性能類別、型號、規格，還應驗收外觀質量、硬度，并作靜載錨固性能試驗。張拉設備應按張拉布置詳圖規定位置準確安裝，與預應力筋的重心誤差不超過6mm，且每個橫斷面保持側向對稱。

2）鋼束張拉力計算

式中：Py為預應力束張拉力,kN；δk為預應力筋控制應力,MPa；Ay為鋼絞線截面面積,mm2；N為鋼束鋼鉸線根數。

理論張拉伸長值計算：

式中：ΔL為張拉伸長值,mm；Py為預應力筋張拉力,N；L為預應力筋的長度,m;Ag為預應力鋼絞線截面面積，mm2;Eg為預應力筋的彈性模量 1.95×105,MPa；K為孔道偏差對磨擦的影響系數；μ為預應力筋與孔道的磨擦系數；θ為孔道曲線部分切線的夾角，rad；理論伸長值分段計算，各段相加即為該條鋼束的理論伸長值。

3）張拉順序：箱梁腹板鋼束張拉→底板鋼束張拉→頂板鋼束張拉。

張拉程序：0→初應力→δk(控制應力)→持荷 2min錨固。

4）張拉操作。兩臺千斤頂由一人統一指揮，每臺千斤頂配備操作、檢尺、記錄3人，達到每級應力都要測一次伸長值。a.錨具安裝：錨環內涂黃油，將清洗過的夾片按順序依次嵌入，用手錘輕輕敲擊，使其夾緊預應力鋼絞線，夾片外露要整齊一致，標下夾片尾部鋼絞線的初始位置標記，然后嵌入限位板。b.千斤頂安裝：將千斤頂套入鋼絞線內，使其端部頂緊限位板。c.施加張拉力：開動高壓油泵，使千斤頂活塞伸出，開始張拉鋼絞線，油表讀數達到初應力10%δk時，記錄千斤頂油塞伸長讀數和油表讀數，繼續張拉至20%δk時，記錄千斤頂伸長讀數，兩者讀數之差作為鋼絞線初應力的推算值 ΔL1。 繼續張拉至 δk，記錄活塞伸長值讀數，與 10%δk活塞伸長值之差即為實際伸長值 ΔL2，ΔL1+ΔL2即為鋼絞線的實際伸長量。實際伸長量與理論值比較，差值在±6%以內為合格，持荷2min錨固(千斤頂輸出力與油表讀數關系根據廠家提供的回歸方程計算)。如果超過±6%，應分析原因，采取調整措施。預應力張拉鋼絞線束斷絲滑絲數不得多于1根，且每斷面不得超過鋼絲總數的1%。

6.3 孔道壓漿

壓漿須在張拉后24h內進行。壓漿標號不得低于結構自身混凝土標號，水灰比不大于0.4，不允許摻氯鹽，可摻減水劑，為減少收縮，可摻入0.0001倍水泥量的鋁粉或0.02倍水泥用量的膨脹劑，管道壓漿必須密實。壓漿前用壓力水沖洗濕潤孔道，并用空壓機吹除孔內積水及雜物。按從下至上的順序，用活塞或灰漿泵壓漿。當孔道另一端與排氣排水孔有水泥原漿溢出后用木塞壓緊，再繼續打壓，最大壓力控制在0.7MPa左右，穩壓不小于 0.5MPa。壓漿溫度控制在 5～35C°，低于 5C°要采取防凍保溫措施。

6.4 封錨

孔道壓漿后先將其周圍沖洗干凈，鑿毛后設置鋼筋網立模澆筑封錨混凝土。