以某工程為例探討其預應力現澆箱梁施工工工藝

摘要：本文以某工程為例，主要介紹該工程預應力現澆箱梁施工工藝和荷載組合分析。

關鍵詞：澆筑混凝土；預應力現澆箱梁；荷載組合；施工工藝

1.工程概況

某立交橋處于東江北干流與南支流之間的河網內，地表水系發達，地貌屬于沖積平原。此橋處于地勢平坦，河渠縱橫，地層為第四系沖積淤泥、淤泥質亞粘土、砂土。施工天氣；該橋橋位處屬于南亞熱帶濕潤氣候，受臺風等影響，7～9月份降水較多。施工環境；大型設備及施工材料可直接拉到工地，交通方便。寶華路立交橋0#臺右側安裝一臺500KW變壓器，在施工中可保證生產用電。施工用水從鎮上接自來水，能滿足施工要求。施工所用的鋼筋，鋼絞線均已按要求進行了試驗檢測，各項指標滿足設計要求。

2.施工準備

2.1混凝土的選用

（1）為確保水泥混凝土施工質量，施工前由工地試驗室對各種材料進行檢查、試驗，符合規定標準后方可用于施工。施工期間，注意控制水泥存放期不得超過三個月。

（2）為保證混凝土底整體質量，兼顧到現場施工條件，此立交橋預應力連續箱梁混凝土采用東莞市東田商品混凝土，混凝土的質量滿足設計要求。

（3）在級配上采用了骨料粒徑較小、流動性大、和易性好的配比，混凝土摻適量外摻劑，使混凝土和易性提高并能夠早強。

預應力連續箱梁C50砼配合比為表1：

表1

材料

水泥

砂

碎石

水

粉煤灰

減水劑

重量配合比

1

1.50

2.67

0.40

0.07

0.024

每m3用料量

430

644

1146

170

30

10.12

材料規格、

產地、品牌

寧波P.Ⅱ42.5

寧波中河砂

寧波5～25mm

自來水

Ⅱ級粉煤灰

QL-2

2.2粗骨料

用于混凝土中碎石應質地堅硬、耐久、潔凈，有良好的級配。其最大粒徑不超過30mm，其技術指標需符合《水泥混凝土路面施工及驗收規范》及現行《公路工程集料試驗規程》要求。

2.3細骨料

采用天然河砂。使用前應對其進行有關試驗，確保其有關技術指標達到規定的標準要求方能使用。

2.4水泥混凝土的運輸

為了防止新拌水泥混凝土在運輸過程中產生離析和分層現象，采用攪拌車運輸，運輸的距離在15km以內。

新拌水泥混凝土在運輸過程中要防止漏漿、漏料和污染。混凝土卸料時要防止產生離析。新拌水泥混凝土一旦在車內停留超過了初凝時間，應采取緊急處置措施，清理車輛上少量殘留混凝土，嚴禁硬化在車內。

2.5機械設備

預應力連續箱梁砼施工期間使用的機械設備見表2：

表2

序號

設備名稱、型號

單位

數量

備注

1

振搗機具Φ50，Φ30

套

10

2

50KVA電焊機

臺

3

3

抽水設備

套

1

包括水箱、潛水泵等

4

空壓機

臺

1

備用

5

小型機具

批

1

電鋸、電刨、電鉆、切割機等

6

汽車泵

臺

1

7

張拉機具

套

1

3.施工工藝

3.1砼澆注順序

橋面縱坡為4%，箱梁澆注沿縱向由低向高處進行，即從0#臺開始向3#墩方向進行澆注。預應力箱梁混凝土同一截面澆注順序為：先澆注底板、腹板，再澆注冀板、頂板，并盡量減少前后澆注的時間差。本橋預應力連續箱梁分一個節段施工，施工節段長95.7米，包括0#臺～1#墩、1#墩～2#墩及2#墩～3#墩跨中的3條中橫隔板以及0#臺、1#墩、2#墩、3#墩位置的4條端橫隔板，每節段又分為兩層澆注，底板、腹板作為第一層澆注，頂板和翼緣板作為第二層澆注。以左幅第一聯為例，本橋單幅混凝土分段、分層澆注數量表3所示：

表3

序號

結構部位

砼數量（m3）

1

左幅第一聯底板、腹板、中橫隔板、端橫隔板

280

2

左幅第一聯頂板、翼板、

281

由于本橋施工面較大、混凝土澆注數量較多，分層澆注混凝土時，必須合理布置機械設備和規劃澆注順序，根據本橋的混凝土供應能力、坍落度、初凝時間和澆注部位分布情況，計劃先澆注滿底板混凝土，待底板振搗密實靜止一段時間后開始灌注腹板混凝土，并在初凝之前完成腹板混凝土澆注。左幅第一聯分層澆注混凝土第一層施工順序平面布置圖：如圖所示 ：

第二層砼待冀板、頂板鋼筋綁扎完成，且第一層砼強度達到設計強度的75%后方可開始澆筑，其順序從0#臺開始向3#墩方向連續澆注。

3.2混凝土輸送

箱梁混凝土采用輸送泵泵送施工，混凝土輸送泵管道順兩側翼緣板布置，管道下鋪麻袋和木楞，避免管道與翼緣板直接磨擦，損傷模板表面光潔度。若管道需要在箱梁中間經過時間，要搭設獨立的支撐架，同時注意混凝土輸送管道不能與綁扎好的鋼筋、模板支撐連接。輸送泵管道出口采用軟管連接，以便于施工過程中調整澆注方向。

底板和腹板混凝土澆注時需要準備一些輔助材料進行灌注，如：出料時不得直接卸在腹板、端橫梁的頂層鋼筋上，，需要使用薄鋼板、木板或竹膠板等材料支墊，然后人工送料入槽，一方面減少污染，另一方面避免混凝土直接沖擊鋼筋和模板。

3.3混凝土振搗

混凝土振搗采用插入式振搗器振搗。寶華路立交橋預應力連續箱梁在腹板、端橫梁處布筋較密，操作空間較小，且波紋管底層之間的凈距小。根據這一情況對底板和腹板都采用分批澆筑和振搗的辦法。混凝土澆注時先采用φ50mm插入式振動器振搗，再用φ30mm插入式振動器振搗對錨固區、波紋管較密處進行重點振搗，但要注意振搗器不得橇動鋼筋。振搗過程中盡量避免振動器與波紋管或波紋管定位鋼筋碰撞，若因振搗使波紋管定位鋼筋松脫，要立即采取措施將波紋管重新定位，確保波紋管定位準確。在施工時振搗移動半徑不得超過振搗器作用半徑的1.5倍，每個部位必須振搗到混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面平坦、泛漿。

頂、底板混凝土澆注后，要及時收漿抹平，并檢查其厚度是否達到要求，厚度不夠之處要補充混凝土。

3.4施工縫處理

由于采用分層澆注混凝土，因此第一層混凝土強度達到75%以上后，要對附著在鋼筋、模板上的混凝土殘漿使用人工清刷。第二層混凝土施工前，還要對分層施工接縫進行鑿毛處理，并用干凈的高壓空氣將表面浮漿、雜物吹干凈，而且要求灑水保持施工縫混凝土表面保持濕潤直到澆筑新混凝土。鑿毛處理與第二層混凝土澆注時間要緊密銜接，以確保混凝土整體質量。

3.5養生

澆注完成后，使用麻袋或薄膜覆蓋灑水養生，并注意保持砼表面濕潤。

4、荷載組合

根據實際施工要求，現澆連續梁在橫截面分底板和腹板、頂板和翼緣兩次澆注完畢。澆注底板和腹板后，頂板和翼緣的重量由已經澆注好的底板和支架共同承擔。因此，本橋支架分兩種工況計算.

⑴計算第一層砼荷載由底板寬度4.5m范圍內的支架全部承擔；

⑵澆注第二層砼后，均布荷載分布寬度9.0m。

4.1豎向荷載

（1）單位長度內砼重量為：

a：澆注第一層砼：（26×280）/（95.7×4.5）=16.90KN/m3

b：澆注第二層砼：（26×561）/（95.7×9.0）=16.93KN/m3

（2）竹膠板：0.2KN/m2

（3）施工荷載：按照1.0KPa考慮，即1KN/m2

（4）混凝土傾倒產生豎直荷載：按照2.0KPa考慮，即2.0KN/m2

（5）混凝土振搗產生豎直荷載：按照2.0KPa考慮，即2.0KN/m2。

單位長度內豎直荷載合計：

a：22.1KN/m2 b：22.13KN/m2

4.2水平荷載

（1）模板側壓力

混凝土澆注速度：v=0.5m/h，考慮到夏季施工溫度較高的情況，入倉溫度按照30℃計算，混凝土容重按照26KN/m3計算。使用外部振搗器施工。

v=0.5m/h<4.5 0.5m/h時，

側面模板壓力：

（2）混凝土振搗產生的側壓力

按照Pm2=4.0KPa考慮。

水平荷載合計：Pm1+Pm2=17KN/m2。

5.張拉工作

根據張拉力計算公式：Nk=N×A×σk=12×1395×140=2343.6KN，考慮超張拉及保證系數，采用300T千斤頂進行張拉。

設計圖紙已給出各鋼絞線伸長值，鋼絞線伸長值計算是按以下公式進行驗算。

理論伸長值：△L=PP×L/AP×EPPP=P（1-e-（KX+μθ）/（KX+μθ））

式中P-預應力筋張拉端的張拉力通過計算為2343.6KN

X-從張拉端至計算截面的孔道長度（取跨中）

θ-從張拉端至跨中曲線孔道部分切線的夾角之和（弧度）

K-孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數，取值0.0015

μ-預應力筋與孔道壁的摩擦系數，取值0.25

L-預應力筋的長度（mm）

Ap-預應力筋的截面積（mm2），取值140

EP-預應力筋的彈性模量，取值1.95×105

通過驗算，所得數據與施工圖紙所給數據基本吻合。

實際張拉時采用圖紙給出的伸長量進行張拉。

實際伸長值：100%伸長量-[30%伸長量-（30%伸長量-15%伸長量）×2]

準備工作有：安裝錨具、安裝頂壓器和千斤頂、接油路、安裝工具。在正式張拉前，先進行試張拉。試張拉時，只安裝工作錨上夾片，不安裝工具錨上夾片。張拉為15～30%，最大可達到90%。目的是使鋼絞線處于自由松馳狀態。試張拉后放張，進行正式張拉。

張拉采用超張拉，其兩端需加強聯系，保持同步。張拉順序為：0～15%初應力（初應力值作延伸量的標記）-30%控制應力-100%控制應力-103%（持荷5min，測伸長量）-錨固。

當混凝土強度達到設計值的100%時，方可進行張拉預應力鋼束。預應力鋼束采用張拉力與伸長量雙控施工，鋼束在同一截面上的斷絲率不得大于1%，在任何情況下一根鋼束不得斷絲2根。錨固順序為：打開高壓油泵截止閥，張拉缸油壓緩慢降至零，活塞回程，錨具夾片自動跟進錨固，錨具外多余的鋼絞線可用砂輪切割機切除，禁止用電焊焊割。

孔道壓漿前應用清孔器檢查及用水沖洗管道，沖洗后用不含油的壓縮空氣將孔道內的所有積水沖出。

壓漿必須在張拉后24小時內進行，水泥漿的水灰比采用0.45，抗壓強度R28=50Mpa。不得摻入各種氯鹽，但可摻入減水劑，摻入量由實驗室決定。為減少收縮，可摻入適量膨脹劑如鋁粉，摻入量約為水泥的0.01%。壓漿用50級水泥漿，用42.5級普通硅酸鹽水泥配制。根據孔道過長的施工特點，壓漿采用一臺高壓壓漿泵和一臺真空泵在兩端同時進行的方法。高壓壓漿泵最大壓力8Mpa，以保證孔道壓漿飽滿。

6結論

通過此立交橋預應力現澆箱梁的施工，我們積累了預應力現澆箱梁施工的經驗，精度達到了設計要求，順利完成了大橋的施工任務。