南水北調中線跨渠橋預制梁施工工藝及技術要點探析

李 威

(河南水利建筑工程有限公司 鄭州 450008)

1 前言

南水北調中線一期工程跨河建筑物眾多，跨總干渠橋梁工程作為其中最多的跨渠建筑物，是南水北調工程建設的重要組成部分，跨渠橋梁不僅是聯系渠道兩岸公路交通的樞紐工程，也是保證南水北調總干渠2014年汛后全線通水的關鍵節點工程。目前跨總干渠橋梁施工已進入全面實施階段，預制梁生產是橋梁工程施工中的一個重要環節，其整體質量和生產進度直接對整個工程質量和工期有著重要影響。本文結合目前公司在建的南水北調中線一期工程跨渠橋梁的施工實踐和經驗總結，著重對上部結構的預制梁施工質量控制和技術要點進行了探討與分析。

2 準備工作

2.1 梁場選址

首先根據施工項目所在地的現場交通條件、材料運輸供應、地形地理位置等多方面進行預制梁場選址，選址確定后進行方案規劃設計。預制梁場作為南水北調工程施工中投入較多的大臨設施，場地方案規劃設計須結合工期和工程實際統籌考慮，如何做到經濟合理適用是必須考慮的問題，避免缺乏統籌規劃的粗放型管理而導致臨時調整實施方案，造成資源浪費或施工管理的混亂，影響工程進度，增加工程施工成本。

結合本公司項目施工經驗，考慮便于安裝和節省臨時征地臨建費用，較常采用的預制梁場一是在橋頭已填筑成型的路基上或地質條件較好的引道位置布置預制梁場;二是采用集中預制梁場，選擇適中路線，進行集中布置。

2.2 場區總體規劃布置

預制梁場的規劃與布置的好壞在整個工程中是一項重要的工作。較為典型的預制梁場一般分為生活辦公區、混凝土生產區、預制梁施工區、生產輔助區和存梁區。各個施工功能區設施要本著經濟、合理、安全的原則根據各自的情況進行生產優化，以滿足施工過程中質量和工期的要求，起到避免浪費降低成本的目的。

2.3 制梁臺座

制梁臺座是為梁預制提供鋼筋安裝、模板安拆、預應力張拉等基本工序的平臺功能構件，其強度、剛度、穩定性等技術指標直接影響到預制梁的質量和效率，南水北調工程對制梁臺座的承載能力和不均勻沉降提出了很高的要求。目前公司在建南水北調項目較多采用混凝土墻式臺座，在有條件且預制梁通用性強的項目部推廣使用組合鋼模特殊形式臺座，均取得了較好的效果。

在施工過程中，經常會遇到箱梁底板與臺座接縫不嚴而形成跑漏漿現象的情況，影響到預制梁外部觀感。常規處理方法是在混凝土臺座兩側增加鋼護角，在實際施工中發現效果不理想。為避免出現這種問題，經細部工藝改進，將臺座兩側角鐵護角改為［3槽鋼護角，與面板鋼板焊接打磨順直而成，槽鋼內扣入直徑φ3cm橡膠條，有效解決了臺座邊沿與鋼模板“硬接觸”造成的接縫不嚴密、跑漏漿和線條不順直現象。

臺座預拱度設置，應結合設計圖紙要求，通過計算預制梁張拉后上撓度值以得出較為精確的數據，并考慮實際預留壓縮量，最終確定預拱度數值，預拱度設置按二次拋物線型式進行臺面布設。

2.4 模板選擇

模板在預制梁施工中的使用頻率最高，其質量好壞直接影響預制梁的實體質量和外部觀感。模板選擇專業廠家生產的定型鋼模，模板設計以剛度控制為主，用型鋼作骨架加工成整體桁架結構，結構形式上力求操作簡單，裝拆倒運方便，以節省工序時間。基于以上原則，對模板進行三個方面的工藝改進(見圖1～圖2)。

圖1 T梁模板

圖2 箱梁模板

2.4.1 利用對拉螺桿

在模板滿足剛度的前提下，充分利用外側模上螺杠對拉、底座預留通長螺桿對拉、模板豎向防上浮調節螺桿(與底座固定裝置連接)三大螺桿體系，保證梁體混凝土一次澆筑成型和整體施工質量。

2.4.2 改進內模工藝

內模采用龍門吊整體吊入施工，預制箱梁內模的裝拆利用可調節絲杠頂托進行加固、支撐與調節，有效保證了箱梁的(特別是腹板)厚度控制和結構尺寸的施工質量，同時大幅提高了內模安拆效率。

2.4.3 增加端頭模板

在施工中發現端頭模板安拆效率低和損耗量過大，按模板數與端頭數1∶3比例進行配置，端模采用可整體拆裝栓接工藝，有效提高了利用率并縮短了施工周轉時間。

3 工藝流程

預制梁的工藝流程一般為:準備工作→制梁臺座→臺面處理→鋼筋及波紋管的安裝→預應力束孔道檢查→安裝側模→頂板鋼筋綁扎→預埋筋及預埋件設置→檢查簽證→混凝土澆筑→試件制作→拆模→養護→鋼絞線穿束→預應力張拉→壓漿、封端→運輸架設或移梁存放。

4 施工各工序技術要點

4.1 鋼筋制安

鋼筋在加工場集中加工，在臺座上一次綁扎成型。在臺座上用紅油漆標記出設計圖紙中的鋼筋間距，先綁扎底板和腹板鋼筋，采用特制模具控制腹板鋼筋的角度、間距及穩定性。鋼筋綁扎時按設計要求設置波紋管定位網片，確保預應力孔道位置準確。鋼筋綁扎施工中重點對保護層厚度、接頭質量、鋼筋間距、翼緣板與端頭預埋筋、邊梁防撞護欄預埋筋、螺旋筋與錨頭位置、預應力束坐標等要點進行質量控制。

4.2 波紋管及預埋件安裝

綁扎鋼筋時同步安裝預應力波紋管，采用定位鋼筋網片和U形筋固定，確保預應力孔道位置準確、管形平順、管內通暢、接頭嚴實、無破損等。預應力管道在梁端管口位置與端頭模板固緊，無相對錯動。

澆筑前波紋管內穿入比內徑小10mm的塑料軟管，負彎矩波紋管穿入與預應力筋等數量的細塑料軟管，防止混凝土澆筑時波紋管被擠壓變形而漏漿，塑料襯管應在混凝土初凝后及時抽出。

預埋件的預埋作為施工控制的一個重要環節，重點做好支座預埋鋼板和吊裝孔預埋、測量控制點、應力測點、通風孔、泄水孔等功能性設施的準確安裝和定位。在施工中發現，支座預埋鋼板與U形錨筋直接平焊極易平面變形，施工中采用夾具焊接并預留反拱，待焊接完成拆除夾具，鋼板即可恢復平直形式。

4.3 模板安裝

模板安裝采用“對立法、側包底”由龍門吊提升吊裝，人工配合安裝就位，安裝由一端向另一端進行，注意跨中位置位于臺座反拱中心。模板安裝需考慮先架設的梁體先行預制。

模板的表面光潔度是影響預制梁外觀質量的重要因素之一，應特別注意模板的表面處理和細部設計。通過采用模板漆代替傳統脫模劑(如清機油或色拉油等)提高混凝土的外觀質量。采用模板漆的鋼模板表層自然形成瓷釉不僅表面光潔度較高，易于脫模和清理，能夠多次周轉使用，而且脫模混凝土外觀平整光亮，顏色一致，無銹斑，盡顯混凝土本色，達到清水混凝土效果(見圖3)。

圖3 使用與未使用模板漆的鋼模板外觀質量對比

對易跑漿的梁端模板及梁上部翼緣預留筋模板部位細部進行設計和處理，采用梳子形開口鋼模板，強力膠皮帶堵漿與泡沫填縫劑止漿結合使用，經實踐檢驗止漿效果好，且易于拆卸，預制梁端頭和翼緣板外觀質量較好。

4.4 混凝土澆筑

預制梁混凝土澆筑采用一次澆筑成型，根據不同部位采用插入式、附著式、平板式振動器進行振搗施工。混凝土澆筑采用局部分層、由一端向另一端整體推進的順序澆筑，每段控制2～3m長;頂板澆筑要平振又要點振，點振間距控制在20～30cm之間。混凝土拌和物嚴格控制好混凝土的坍落度和易性，并對粗骨料的粒徑嚴格控制，由于箱梁腹板鋼筋、中下部波紋管密集，粗骨料易堆積，在該部位要采用附著式高頻振動器配以小振搗棒輔助振搗，至混凝土停止下沉，不再冒出氣泡、泛漿為止。

澆筑混凝土過程中，應隨機取樣制作標準養護和同條件混凝土試件，應從箱梁底板、腹板及頂板處分別取樣，作為梁體拆模、張拉、吊裝等工序檢驗的依據。在模板拆除后，要及時對梁端、橫隔板、翼緣板濕接縫進行鑿毛，以確保新舊混凝土結合的質量。

4.5 養生

養生采用自動噴淋養護和棚蓋法蒸汽養護相結合的方式。常溫條件下特別是氣溫高的季節采用自動噴灑養護裝置，預制梁表面用濕潤棉氈覆蓋貼緊，利用簡易自動噴淋裝置進行箱梁養護，既保證了養護質量又節省了勞力，預制梁養生期不小于14天。冬季施工時采用蒸汽養護，搭設防水帆布篷，使暖棚內溫度維持在45℃左右(溫度升降速度不得大于10℃/h)，濕度大于90%，養護時間不少于3天。

4.6 后張法預應力張拉

箱梁混凝土強度達到設計強度或規范要求后，即可施加預應力。預應力筋的張拉應遵循同步、對稱的張拉原則，張拉采用應力控制與伸長值校核的“雙控”措施，張拉力與壓力表之間的關系曲線通過校驗得出，分級張拉測定預應力束實際伸長量，預施應力過程中應保持兩端的伸長量基本一致。

預應力施工中有時會出現鋼絞線斷、滑絲現象和理論伸長值與實測伸長值相差超過±6%的情況，出現此種情況要認真分析原因制定措施。對不符合規范要求的斷、滑絲預應力束要及時進行更換并重新張拉;對每批鋼絞線要取樣進行彈模試驗，及時調整鋼絞線理論伸長量。施加預應力所用的機具設備以及儀表應由專人使用和管理，千斤頂及其配套的油汞、油壓表應配套標定和定期校驗。

4.7 壓漿

預制梁張拉后，為避免預應力損失，應盡早進行孔道壓漿(在建南水北調項目均控制在24h以內)。預應力管道壓漿采取真空輔助壓漿工藝，漿液配比按照設計要求由試驗室確定摻量，現場集中拌制，壓漿料采用純水泥漿摻入緩凝、減水作用的無腐蝕性外加劑，水灰比宜為0.40～0.45。

4.8 封錨

孔道壓漿完成后，按設計要求進行梁端封錨，先對梁端混凝土進行鑿毛并將周圍沖洗干凈，嚴格按設計要求設置封錨鋼筋網，經現場監理簽認后，澆筑與梁體同品種水泥、同強度等級的封錨混凝土。封錨使用鋼模和自制加力架固定，澆筑前應嚴格控制封錨后的梁體長度。

4.9 移梁存放

制梁完畢后，將生產日期、張拉日期、適用部位和編號標注于梁體上，防止架設時發生混亂。待水泥漿及封錨混凝土達到規定強度后，方可移梁，然后架設或放于存梁場。

5 結語

南水北調中線一期工程中跨渠橋預制梁施工的實踐經驗和技術應用告訴我們，只有建立專業化、標準化、程序化的橋梁預制施工體系，采用新技術、新工藝、新材料，才能更加有效地確保工期和質量，起到提高施工效率，合理控制工程造價，降低成本的目的。■

1 JTJ 041—2000公路橋涵施工技術規范［S］.

2 肖建平.橋梁工程施工［M］.北京:機械工業出版社，2007.