預制T 梁鋼筋定位安裝與保護層控制技術

皮 秦

(中鐵十七局集團第六工程有限公司，福建福州 350000)

0 引言

福建省位于我國東南沿海，是個多山地區，地形起伏大，近年高速公路得到飛速發展，為保持良好的路線線形和經濟合理的成本，線路得頻繁地穿山跨谷，橋隧比例相當高;而預制T梁橋以其結構受力明確、施工進度快、造價低、工藝簡單成熟等優點，在山區高速公路修建中得到廣泛采用[1]。永寧高速公路就是典型的閩西山區高速公路，主線長123.5 km，橋梁20 991 m/76座，橋梁占主線17.0%，76座橋梁除2座主橋采用懸灌梁，其余全是預制T梁，共計7 973片T梁，每個標段均設置預制梁場1個～2個，T梁生產工期緊、任務重。T梁預制雖然已是很成熟的施工工藝，但在快速高質量施工要求下，一些工藝操作和質量控制措施仍需不斷改進，如鋼筋定位安裝、保護層厚度控制等;這是提高預制T梁安全可靠度和耐久性的需要，也是標準化施工的要求。永寧高速公路某標段項目部開展了《提高公路預制T梁鋼筋安裝準確率》QC技術攻關活動，取得良好的經驗和成果[2]。

1 預制T梁概述

T梁預制是將橋梁梁體工廠化或現場集中生產的一種梁體施工方法，然后運輸到橋位采用吊車或架橋機安裝就位，這可以大量減少支架模板的投入、縮短施工工期，減少跨越施工安全隱患，在特殊地形條件下也相對現澆梁降低施工成本[1]。預制T梁一般為預應力鋼筋混凝土結構，按施工方法分為先張法和后張法兩種，在施工現場集中生產時通常采用后張法，其施工流程為:預制梁場建設(準備工作)→鋼筋加工安裝→預應力管道安裝→模板安裝→預留預埋件安裝→混凝土澆筑→混凝土養生→拆模→鋼絞線穿束→預應力張拉→管道壓漿→端頭封錨→移梁出坑。正常施工情況下每個制梁臺座每月可以生產2片～3片T梁[3]。

2 鋼筋定位安裝

2.1 T梁鋼筋構件組成

預應力T梁鋼筋分為普通鋼筋和預應力筋，普通鋼筋由梁肋鋼筋、翼板鋼筋、橫隔板鋼筋、封端鋼筋、張拉楔形塊鋼筋構件和其他鋼筋組成，主要構件體是梁肋和翼板鋼筋，只要這兩項安裝準確，其他鋼筋安裝質量控制較容易。

2.2 梁肋鋼筋定位安裝

傳統梁肋鋼筋安裝工藝是在預制梁臺座邊臨時固定幾根立架，在立架上先安置幾根水平鋼筋，多人協助跳距安放綁扎一定數量豎向鋼筋，這樣就組成骨架雛形;然后按底模上標記的設計間距安裝綁扎其他豎向鋼筋和馬蹄鋼筋;再綁扎其他水平筋，穿綁梁底水平主筋，最后按圖紙綁扎鉤筋。這種安裝工藝費時耗工，對鋼筋工人技能熟練程度要求高，普通工人很難準確操作，綁扎的鋼筋間距合格率偏低，一般合格率水平在70%左右，特別是豎向筋間距偏差較大，還容易發生錯、漏鋼筋，而且安裝鋼筋占用預制梁臺座時間至少2 d，造成預制臺座投入加大[2]。

通過研究和不斷完善，設計制作專用固定的梁肋鋼筋安裝臺座和推拉活動式鋼筋定位架，在鋼筋安裝臺座上綁扎好梁肋鋼筋整體吊裝到預制臺座上，拼裝上其他鋼筋構件和預埋件，就可及時安裝模板，這樣只需占用制梁臺座半天時間，加快了制梁進度，更重要的是提高了鋼筋安裝質量。鋼筋安裝臺座和定位架如圖1所示。

圖1 鋼筋定位架和綁扎臺座示意圖

安裝臺座是用Φ16鋼筋和∠50角鋼焊接而成，角鋼上刻有豎向鋼筋和馬蹄筋放置槽，通過預埋鋼筋固定在混凝土硬化場地上，臺座高宜控制在100 mm～200 mm;定位架分節組成，每節長5 m左右，具體根據預制T梁長度確定節長和節段數，定位架由豎向鋼筋限位卡槽、水平鋼筋定位桿、架體和行走系組成;定位架每節底部安裝4個滾輪，采用槽鋼固定在地面作為定位行走軌道，這樣定位架不僅活動靈活，而且相對安裝臺座位置是固定準確的，不需要每次使用前調整定位架，只需推移就位就可開始快速而準確的安裝鋼筋，綁扎完后拉出定位架，梁肋鋼筋構件即可吊開[2]。

梁肋鋼筋定位安裝操作步驟:

1)如圖1b)所示，將定位架向綁扎臺座推移靠近，鋼筋加工準備就緒;

2)靠近定位架側的水平鋼筋安放在定位桿上;

3)按順序安放豎向鋼筋和馬蹄筋，立于綁扎臺座刻槽和定位架卡槽內，見圖1a)，圖1c);

4)穿放底部內側水平主筋，安放上另側水平鋼筋;

5)用扎絲綁扎鋼筋各節點，并按圖綁扎拉結筋;

6)拉出定位架，梁肋鋼筋構件完成。

2.3 翼板鋼筋定位

翼板鋼筋構件剛度小不便綁扎后吊裝，而且操作簡單，數量少，安裝速度快，不會占用臺座和模板太多時間，所以直接在模板安裝定位后綁扎。翼板邊模必須在模板廠加工，機械切割成梳形板，梳形槽間距和深度嚴格按翼板鋼筋設計間距控制，禁止采用乙炔隨意燒割[3];并在模板外側欄柱上螺栓固定角鋼作為鋼筋預留定位卡，通過角鋼可方便控制預留長度和防止混凝土澆筑過程中鋼筋爬升，使得預留外露鋼筋整齊符合要求，如圖2所示。

圖2 翼板鋼筋定位示意圖

梳齒板卡槽不但間距控制準確，而且深度也應精準，其預留底部高度剛好是底層鋼筋保護層厚度。安裝鋼筋只要將鋼筋放置在卡槽內，外端頭緊頂角鋼，即鋼筋間距、底板保護層厚度、外露預留鋼筋長度均符合要求，如圖2c)所示。

2.4 橫隔板和其他鋼筋定位

橫隔板和其他鋼筋數量少，結構簡單，可以采用簡單的辦法直接定位安裝，構件相對獨立的也可綁扎成小構件組裝。如橫隔板鋼筋可以在平整的場地按設計網格間距預埋定位鋼筋，這樣不需要每次尺量控制間距，綁扎好待梁肋鋼筋吊裝到臺座就位后組裝即可。

3 保護層控制措施

結構物鋼筋保護層過大，可能降低其受力抵抗距，降低實際承載能力;相反保護層過小，可能由于鋼筋過早暴露產生銹蝕，將縮短鋼筋混凝土結構使用壽命。因此鋼筋保護層厚度控制好壞直接影響到鋼筋混凝土結構物的可靠性和耐久性。

3.1 保護層墊塊材料與發展

保護層墊塊是按設計尺寸墊楔鋼筋距模板一定距離的小型楔塊，簡單理解只要能控制鋼筋距模板距離滿足設計即可。保護層墊塊最早是施工人員根據設計保護層厚度模筑砂漿或細石混凝土而成，這種墊塊主要存在四大缺陷:

1)由于使用量少，砂漿或混凝土往往人工自拌，強度無法保證，包裹于結構物內降低其強度;

2)模具簡單，人工制作尺寸難以確保精確，自然降低保護層合格率;

3)人工制作效率低，成本高;

4)經常是制作墊塊時間短，強度未達到就使用，破損浪費嚴重，而且達不到墊塊控制效果。

所以也有為了急用，采用細小鋼筋切成尖頭焊接在鋼筋上，尖端抵住模板控制保護層厚度，可是由于焊點多，費時費工，且拆完模后鋼筋頭容易外露，銹蝕污染混凝土表面色澤，更因電解氧化引起主筋早期銹蝕嚴重影響結構物耐久性。后來建筑市場開始快速發展塑料墊塊，它主要有形狀各異、尺寸準確、操作簡單、實用性強、工廠化生產成本低、脫模后混凝土外觀效果佳等優點，但是作為化工塑料產品包裹在混凝土結構中，其粘結效果較差，可能影響混凝土結構的受力性能，而且可能隨時間推移塑料老化或與混凝土發生化學反應，危害混凝土結構壽命，所以近年來逐漸退出市場。

近年來隨著混凝土壓制機械和模具的發展，壓制高強砂漿墊塊逐漸取代了其他墊塊產品，它集中了塑料墊塊和混凝土墊塊所有優點;最重要的是強度得到根本性的保障，經檢測其強度可達到C50混凝土同等抗壓強度，其表面粗糙，澆筑后完全與結構混凝土融合，無任何負面影響，所以在近年高速鐵路和高速公路中都得到推廣使用。

3.2 墊塊的選擇和安裝

預制T梁主要有梁底、肋板側面和翼板底面與模板接觸，由于部位不同一般設計保護層厚度也不盡相同，需根據圖紙交底清楚，選用不同厚度的墊塊。開始均使用四角形墊塊(如圖3a)所示)，底部墊塊可以直接坐放模板上擱置鋼筋，側面則采用扎絲綁扎固定在鋼筋上，控制不少于4個/m2，底部根據鋼筋構件重量適當加密。經過使用和檢驗，發現結構物側面保護層控制效果差，檢驗成品T梁保護層厚度合格率偏低，大約在70%，個別抽檢甚至更低。經研究主要存在以下問題:1)四角墊塊綁扎不穩固，在關扣模板時容易發生擠壓破損、歪斜或脫落;2)綁扎麻煩，費工費時，綁扎數量經常達不到要求;3)在混凝土傾倒和振搗時，因混凝土的沖擊力或振搗碰觸，墊塊扎絲斷裂，墊塊脫落。

圖3 保護層墊塊及安裝效果圖

根據以上分析原因，結合樁基、墩柱保護層習慣用圓餅形墊塊(如圖3a)所示)，經研究梁肋側面保護層改用圓餅形墊塊。又通過多次現場操作實驗，開始和樁基鋼筋籠墊塊一樣，穿短鋼筋軸綁扎或焊接在梁肋豎向鋼筋上(如圖3b)所示)，因墊塊數量多，比綁扎四角墊塊費工耗時還多，工人不能接受，安裝數量不達標，焊接還有燒傷主筋的現象;最后QC小組研究將圓餅墊塊串在水平分布筋上，分好間距整體抬放在定位桿上，只要綁扎好水平分布筋即保護層墊塊也就完成安裝，經實踐效果非常好[2]。圓餅墊塊安裝效果如圖3b)，3c)所示。

4 鋼筋加工

要保證鋼筋安裝準確、保護層控制合格率高，鋼筋下料和加工的精度不容忽視。傳統的鋼筋切割機和彎曲機(如圖4a)所示)無高精度定位裝置，全靠人工操控，精度基本取決于操作工人的質量意識、認真程度和技能水平，往往加工的鋼筋長短不一，彎曲角度有大有小。而新型數控鋼筋加工設備正好解決了這一難題，只要將圖紙設計鋼筋參數輸入控制電腦，機床就可準確按參數值高精度彎曲和裁切，加工的成品鋼筋精度高又節約材料。通過改變參數設定就可滿足各種規格鋼筋的加工需要，預制T梁鋼筋加工只需1臺彎箍機和1臺彎曲機(如圖4b)所示)。

圖4 鋼筋加工機械

5 鋼筋構件的吊裝與組裝

梁肋鋼筋在綁扎臺座上完成后，通過自制吊裝提籃用龍門吊吊裝到預制臺座就位，然后組裝好橫隔板和負彎矩張拉楔形塊鋼筋構件，安裝預應力管道等;關扣T梁模板，再綁扎翼板鋼筋，安裝預留預埋件，就完成了整片T梁鋼筋的加工與安裝。自制鋼筋吊裝提籃要有一定剛度，確保吊裝過程不發生明顯彎曲變形，吊鉤間距宜控制在1 200 mm左右，以吊裝時鋼筋構件不扭曲變形和綁扎扎絲不滑移或崩斷為準。

6 效果檢查

6.1 質量效果

在開展QC活動前后，活動小組進行了質量檢查，包含鋼筋間距和保護層厚度主要指標在內，鋼筋安裝合格率由活動前的77.5%提高到94.0%，達到合格率大于92.0%的活動目標值，T梁鋼筋施工質量得到明顯提高[2]。另外業主各次T梁出坑質量檢測抽檢鋼筋間距和保護層合格率情況見表1。

表1 鋼筋間距和保護層抽檢情況匯總表

6.2 經濟效果

經調查核算，當前建筑市場鋼筋工工價為熟練鋼筋工18元/h、普通鋼筋工12元/h、普工8元/h，之前完成1片25 m T梁鋼筋加工和安裝人工費約904元，采取數控鋼筋加工機、鋼筋定位架和圓餅形墊塊后大約只需402元，即每片梁鋼筋加工安裝可節約502元人工費。

6.3 工期效果

原在預制臺座上綁扎鋼筋需占用臺座時間2工天，而采用鋼筋綁扎臺座綁好整體吊裝到預制梁臺座上只需占用半天時間，節約1.5工天臺座時間，每個臺座每個月可以增產0.5片T梁。

6.4 其他效果

工藝措施改進后，不僅降低了操作技能要求，也減少了勞動量，在一定程度上緩解了用工荒和技術工緊張的社會矛盾，同時技術的進步也帶來施工的標準化和規范化。

7 結語

1)預制T梁鋼筋定位安裝和保護層厚度控制的QC技術攻關活動是非常成功的，使T梁鋼筋施工質量達到了優良目標。

2)活動式鋼筋定位架和安裝臺座的配套使用、圓餅形高強砂漿墊塊的科學安裝，都是操作簡單、實用性強、質量控制有保障的工藝和方法，具有技能水平要求低、用工少、施工進度快、節約成本等優點，這在公路預制T梁施工方面取得了重大的科技進步。

3)通過作業工廠化、工藝簡單化、操作機械化、控制規范化，實現了鋼筋集中加工，推進了標準化施工進程。

[1]黃繩武.橋梁施工及組織管理(上冊)[M].北京:人民交通出版社，1999:201-218.

[2]永寧高速A8項目QC小組.提高公路預制T梁鋼筋安裝準確率(QC 成果)[Z].2011.

[3]福建省高速公路建設總指揮部.福建省高速公路施工標準化管理指南(橋梁)[M].北京:人民交通出版社，2010:28-36.