后張法預應力T梁預制施工工藝

中鐵十局集團 西北工程有限公司 薛 超

后張法預應力T梁預制施工工藝

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一、工藝特點及適用范圍

1.后張法預應力T梁預制工藝特點。

（1）該工藝以混凝土臺座表層貼薄鋼板為底模，既保證了預制T梁底板底面的平整度和光潔度，又增加了預制臺座的可重復使用次數。

（2）采用大塊鋼模拼裝后吊裝，不僅保證了預制T梁的幾何尺寸和外部美觀，而且縮短了單片預制梁的作業時間。

（3）施工主要采用側振工藝，解決了T梁混凝土施工時漏振現象，避免了混凝土表面出現蜂窩、麻面現象。

（4）T梁預制、存放、架設等工序形成了流水線作業、工廠化生產，減少了臨時用地，縮短了施工周期，提高了機具設備使用效率。

2.適用范圍。該工藝適用于30～50 m跨徑的T梁預制。

二、關鍵技術措施

1.預制臺座處置。預制臺座由枕梁、臺座基礎和臺座3部分組成。考慮到項目所在位置為濕陷性黃土地基，并且T梁張拉時兩端地基受力較大，根據以往施工經驗，施工中特別設置了枕梁。枕梁設置在臺座基礎兩端，枕梁長12 m、寬2.5 m、深0.8 m（3個臺座共用1個枕梁）。臺座基礎混凝土設計為C25，基寬1.0 m，高0.3 m，在基底設間距為1.0 m的φ25預埋筋，以便與臺座更好地連接。臺座設計為C30混凝土，頂面用角鐵頂面焊接鋼板，寬度0.645 m，高度0.3 m，并按模板拉筋孔位置預設拉筋孔道，即預埋φ50 mmPVC塑料管。臺座兩端設吊裝孔，預制梁時用鋼板覆蓋。臺座之間設預埋鋼筋環，以便于調整模板，鋼板厚度8 m。此外，按照設計要求設置預拱度。根據JTJ041-2000《公路橋涵施工技術規范》，預制梁縱向預拱度可采用拋物線形。

2.組合鋼板設計及使用。設計時，根據實際情況確定模板的最不利荷載的組合，設計符合國家現行標準《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》（JTJ025）的有關技術要求。

模板制作時，在保證模板的強度剛度、穩定性的前提下選用合格的鋼材。組合鋼模的制作以及各種桿件、配件的加工，均符合現行國家標準《組合鋼模板技術規則》（GB214）的規定，以確保模板成型后質量達到相關要求。

模板及其配件按批準的加工圖加工，成品按國家有關現行標準檢驗合格后，方可投入使用，且模板厚度≥ 6 mm。

模板設計時，應保證不發生超過允許的變形，能夠承受施工過程中可能產生的各項荷載，不發生銹蝕，不受油脂及其他外界雜物污染，以免造成混凝土表面變色，影響梁體的外觀質量。

側模底邊加工成與底模一致的反拱，安裝前必須檢查模板面是否平整光滑，有無凸凹變形或殘存灰渣，特別是接口處及端模凹穴內應清除干凈；檢查模板連接端面、底部有無碰撞而造成不符合使用要求的缺陷和變形，振動器支架及其模板焊縫是否有開裂破損等，均應及時整修合格；在模板面仔細均勻地刷脫模劑或脫模漆，不得漏刷。

在側模安裝前，還要檢查底模是否有下沉，以及反拱是否符合設計的要求。應特別注意的是，梁體的4個支座板安放處的相對高差不得大于2 mm。

3.預應力數據處理。預應力部分的數據處理包括鋼束理論伸長量的計算和確立千斤頂張拉力與張拉機油表讀數的對應關系。

（1）鋼束理論伸長量計算。鋼絞線的理論伸長值ΔL的計算公式為

式（1）中，PP為預應力鋼絞線的平均張拉控制力。

兩端張拉的曲線筋計算公式為

式（2）中，L 為預應力鋼絞線的有效長度（mm）；AP為預應力鋼絞線的截面面積（mm2），一束中有多根鋼絞線時，AP為面積之和；EP為預應力鋼絞線的彈性模量（N/mm2）；X為從張拉端到計算截面的孔道長度（m）；K為孔道每m 局部偏差對摩擦的影響系數；μ為預應力筋與孔道壁的摩擦系數；θ為張拉端到計算截面曲線孔道部分切線夾角和；P為預應力筋張拉端張拉力（N）。則

式（3）中，ΔK為預應力筋張拉K控制應力（MPa）。

利用式（3）計算鋼束理論伸長量各參數取值時應注意以下幾點：一是L為鋼束的有效長度及工作錨與工具錨之間的鋼絞線工作段長度之和；二是AP，EP的取值必須是進場鋼絞線隨機抽樣的實測值；三是對于兩端張拉鋼束，計算截面取跨徑中心；四是根據規范規定K取值0.001 5；五是根據施工圖紙設計μ取0.25；六是帶入公式時，θ值換算成弧度制。

（2）確立千斤頂張拉力與張拉機油表讀數對應關系。首先應由國家認可的有相應資質的權威檢測部門檢測所用千斤頂及油表，確立千斤頂壓力與油表讀數之間的匹配關系并給出線性方程；然后根據圖紙設計控制應力推算出張拉各階段（初張拉、控制張拉、超張拉）張拉力P值；最后將P值帶入檢測單位給定的線性方程計算出各階段油表讀數，以便實現張拉過程雙控的目的。

三、施工過程

1.預制場地布置。預制場地必須平整、堅實，避免低洼或積水。必要時，可將場地整平硬化且設置橫坡及排水溝。根據地基及氣候條件，采取必要的排水措施，排除雨期積水及養生積水，防止場地松軟沉降。同時，考慮構件場內、外運輸裝卸、混凝土運輸等因素，沿預制場、存梁區設置便道，以滿足施工方便。整個場地應安排合理，避免過分擁擠和占用不必要的土地。需要注意以下幾點：

（1）臺座間距的確定以T梁面板寬度加2～3 m為適宜。

（2）臺座縱向間距不小于8 m。

（3）注意臺座和軌道之間的距離，并充分考慮龍門吊是否影響提梁。

（4）布置養生用水管道應考慮布置在軌道外側，并在每排制梁區設置水龍頭，以方便養生使用。

2.門吊安裝。龍門吊是預制場內必不可少的設備，其主要作用是用作場內移梁、模板拆裝、倒運、混凝土入模等。龍門吊機的承載結構由萬能桿件組拼，下部支撐于型鋼底座平車上，每臺底座平車設4軸共8個鋼輪（直徑80 cm）。龍門吊機走行由軌道兩頭2臺電動卷揚機牽引底座平車實現。龍門吊安裝順序：首先進行地基處理，鋪設軌道；然后組拼塔柱和天梁；最后吊裝底座平車、塔柱和天梁。在設計區域內處理地基直到滿足承載力要求，先鋪設碎石或低標號混凝土墊層，再鋪設枕木和鋼軌。天梁及塔柱組拼完成后，吊裝底座平車、塔柱和天梁。最后用高強G 型螺栓將天梁固定在塔柱上。需要強調的是，龍門吊拼裝完成后、正式啟用之前，必須對各部件進行檢查并進行走行及吊重試運行，經過安全檢查部門檢查合格后方可投入使用。此外，龍門吊設計時還要考慮兩個方面，一是根據預制場寬度要求設置龍門跨徑，二是根據每片T梁自重設計龍門吊起重重量。

3.模板安裝。采用廠制特大型組合鋼模板，模板加固使用拉筋，模板頂口設置口撐，側模底側采用可調支座調整模板水平高度，以保證梁體尺寸準確性，必要時外加斜拉和支撐，保證模板不松動、不脫模、不下沉。各塊模板之間用螺栓連接，板縫中均嵌入固定式彈性嵌縫條，防止漏漿影響梁體美觀。立模時用龍門吊逐塊吊到待用處，再用32 t螺旋千斤頂將模板逐塊頂升就位，最后上緊可調絲桿豎向支撐。

4.骨架制作。該工藝鋼筋骨架分兩階段成型，一是初始階段，在該階段，將底模鋼板打磨干凈，均勻涂刷脫模劑，按設計圖紙綁扎底板、腹板鋼筋，焊接預應力管道定位筋，安裝正彎矩預應力管道穿預應力筋，安裝外模。在第二階段，綁扎頂板鋼筋，安裝負彎矩預應力錨具、預應力管道并穿預應力筋，此時要記預留防撞護欄、伸縮縫預埋鋼筋。對于泄水孔、支座鋼板，預埋時必須保證其位置正確。

5.混凝土工程。

（1）材料及配合比的選定。預應力混凝土所使用的原材料均要經過試驗，碎石粒徑控制在4.75 ～ 19 mm。石料壓碎值≤12%。砂采用由顆粒堅硬、強度高、耐風化的中粗砂。本工程中須采用經檢驗合格的飲用水。水泥應采用品質穩定、強度等級為52.5級的硅酸鹽水泥。

選定配合比時，根據不同的含砂率、水灰比、外加劑等因素進行多組設計比較。除滿足混凝土強度和彈性模量要求外，還要確保混凝土澆筑順利和外表質量，盡量減少表面氣泡。配合比須經監理同意批準后，方能使用。

根據T梁鋼筋和管道密集、斷面尺寸較小，振動難的特點，坍落度宜控制在100 ～ 140 mm，攪拌出和易性較好的混凝土，并隨時進行坍落度測定。同時對粗、細集料進行嚴格控制，保證粒徑不超。

（2）混凝土拌和、運輸及澆筑。混凝土拌和采用強制式攪拌機自動計量配料進行拌和，應滿足拌和時間及澆筑要求。混凝土的運輸采用混凝土輸送車、龍門吊等運輸工具運至現場，卸入吊斗，然后由龍門吊或其他起吊設備提升吊斗進行灌注。澆筑時根據時間的長短，可采用分層澆筑法或組合式澆筑法，并按規定在現場制取混凝土試件。

（3）混凝土振搗。混凝土的振搗以附著式振搗為主，振搗棒振搗為輔，主要采用側振工藝。梁體兩側的附著式振動器要交錯布置，以免振動力互相抵消。附著式振動器要集中控制，灌什么部位振什么部位，嚴禁空振模板，附著式振動器與側模振動架要密貼，以便使混凝土最大限度地吸收振動力。振動時間以混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿為度，具體步驟如下。

①混凝土入模時，相應位置的馬蹄、腹板上的振動器全部開動，混凝土邊入模邊振動。

②待混凝土全部進入馬蹄部位后，停止腹板部位振動，只開馬蹄部位振動器，震至混凝土密實。

③振動器開動的數量以灌注混凝土長度為準，嚴禁空振模板。

④灌注腹板部位混凝土時，嚴禁開動馬蹄部位的振動器。

⑤灌注上翼板混凝土時，振搗以插入式振動器為主，用平板振動器將混凝土面整平。

⑥梁端混凝土振搗采用直徑為30 mm的振搗棒搗固，以保證梁端混凝土密實。在鋼筋較密及波紋管密集處，或其他插入式振動器難發揮作用的地方，用搗固鏟人工搗固，并配合附著式振動器振搗，然后對梁頂面混凝土收平拉毛。

⑦澆筑時應派專人檢查模板和所有的堅固件。

6.預應力工程。

（1）材料及機具的選定。選用設計或業主指定規格型號的預應力管道、預應力筋和錨具等材料。進場材料必須附有出廠質量保證書或試驗合格報告單；進場后嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》JTJ041-2000抽樣檢測，檢測合格后方可投入使用。千斤頂、油泵、油表等用于張拉的設備儀表選取時，應根據工作錨型號、預應力的類型、控制應力的大小、理論伸長量選用配套千斤頂；由千斤頂的最大張拉力及額定油壓配備比千斤的額定油壓高5 MPa ～ 10 MPa的油泵。油壓表的正常允許使用范圍為靜載下不應超過測量上限的75%，動載下不應超過測量上限的67% 。使用前，應對千斤頂、油表、油泵配套進行校檢。

（2）預應力鋼束定位。定位方法為首先焊接定位筋，然后布置預應力管道，最后穿預應力筋。對于曲線布置的預應力鋼束，采用坐標法焊接定位筋，具體方法為從一端開始，以1 m 間距按曲線方程算出該點鋼束中心距底模、側模距離，精確量測并作標志，在標志點上焊接定位筋。預應力鋼束定位應做到不偏、不沉、不浮、不破、平順圓滑，位置準確。

（3）張拉控制技術。T梁混凝土達到設計張拉強度時開始張拉，張拉過程中要控制好張拉操作、伸長量量測和錨固3個重要環節。在張拉準備階段，要清理錨墊板及鋼束工作段表面的灰漿，安裝錨環及工作夾片。在設備就位階段，要安裝限位板、千斤頂就位對中、安裝工具錨。在張拉階段，兩端對稱同步進行，應控制好加載速度；油表讀數達到初始應力對應質量測初伸長量；達到控制應力對應讀數量測伸長量；按規范要求持荷，達到持荷時間量測回縮量；打開截止閥張拉油缸緩慢歸零，千斤頂活塞回程工具夾片跟進錨固。伸長量測量時應注意，不同的千斤頂錨固工藝不同，伸長量測量方法也不盡相同，因此在張拉前要弄清楚所用千斤頂錨固工藝；3次測量選取同一基準面；切忌只測量伸長值而忘記測量回縮值。

（4）孔道壓漿。張拉完成14 d內務必孔道壓漿，管道壓漿采用真空輔助壓漿。采用真空泵抽吸預應力孔道內的空氣，水泥漿拌制均勻后，須經2.5 mm×2.5 mm的濾網過濾方可壓入管道。管道出漿口應裝有三通管，并確認出漿濃度與進漿濃度一致后，方可封閉保壓。壓漿前管道真空度應穩定在– 0.06 ～ – 0.10 MPa；漿體注滿管道后，在0.50～0.60 MPa的壓力下保持2 min，以確保壓入管道的漿體飽滿密實；壓漿的最大壓力不得超過0.60 Mpa。管道真空壓漿如圖1所示。

各管道壓漿應按先下后上的順序進行，每個管道的壓漿應一次完成。如有串孔現象，應對串孔的有關管道同時進行壓漿。待管道水泥漿初凝后，方可拆卸壓漿閥等密封件。此時，管道水泥漿不應有任何外溢現象。拆卸后的壓漿閥等配件應及時清洗，其中不應留有水泥漿。

7.移梁、存梁作業。T梁壓漿達到規定強度和齡期后，用2臺龍門吊吊出臺座橫移在運梁平板車上；移走龍門吊，將梁運至存梁區。再用2臺龍門吊將T梁吊起，橫移至存梁臺座上儲存。移梁、存梁時采用兩點支撐，支點距梁端頭≤1 m，并在兩側用方木支撐，或梁與梁之間采取臨時固結的辦法，防止傾覆。

四、結論

通過對后張法50 m T梁預制施工工藝特點的闡述，掌握T梁預制過程中的模板拼裝、混凝土振搗、張拉等關鍵施工技術，積累相關經驗，對今后類似條件的T梁預制有較多的借鑒意義。