克塔高速公路箱梁預制施工工藝

范志偉

（中國水電建設集團十五工程局有限公司一公司，陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

克拉瑪依至塔城高速公路KT-1標段預制場位于K70+000處，共設預制臺座56座，其中30m箱梁預制臺座6處；25m箱梁預制臺座24處；20m箱梁預制臺座18處；所有箱梁在預制廠集中預制,采用后張法張拉工藝。箱梁預制工程量大，工期緊，必須對預制場科學規劃，加強現場管理，方可有序完成施工任務。

2 后張法預應力砼箱梁預制施工工藝

圖1 后張法預應力砼箱梁預制施工工藝圖

3 施工方法

3.1 預制臺座

（1）根據箱梁長度澆筑箱梁臺座，臺座頂面是3mm厚的熱軋鋼板，臺面要打磨平整后再涂抹一層石蠟或脫模劑以增強其光潔度。臺座頂面的平整度控制在2mm以內。臺座在使用前將其表面的雜物清理干凈，槽鋼表面用砂輪機將其表面的銹跡處理干凈。同時涂抹一層脫模劑。臺座外側角鋼貼橡膠條，便于外模與底模的拼縫處理。

（2）根據箱梁長度澆筑預制箱梁臺座，根據圖紙設計要求：30米預制箱梁設置-17mm的預拱度，25米預制箱梁設置-13mm的預拱度，20米預制箱梁設置-10mm的預拱度，預拱度按拋物線線型布置，完成后報監理組測量工程師復檢合格。

3.2 鋼筋制安及波紋管安裝

（1）鋼筋的保存和堆放

鋼筋經試驗合格后進入施工現場，分類掛牌架空堆放，并采取防潮、防雨、防污染等措施，確保鋼筋表面無銹蝕。

（2）鋼筋加工

鋼筋加工前必須進行調直和除銹，嚴格按圖紙要求下料。鋼筋制作采用機械和人工加工相結合。

（3）鋼筋安裝

鋼筋的綁扎工作直接在預制箱梁臺座上進行，綁扎分兩次，首先綁扎底板及腹板鋼筋，支外模，吊入內模，再綁扎頂板鋼筋。鋼筋綁扎應嚴格按設計圖紙要求并控制在規范誤差范圍之內。普通鋼筋若與通氣孔、鋼絞線位置發生沖突時，根據圖紙要求,可適當調整鋼筋位置。主筋縱向搭接采用電弧搭接焊，接頭雙面焊縫的長度應≥5d，單面焊縫的長度應≥10d（d為鋼筋直徑），且接頭不宜位于構件最大彎矩處，焊條應采用“E4303”。

鋼筋焊接或綁扎接頭設置在內力較小處且接頭應相互錯開布置，對于綁扎接頭應不小于1.3倍搭接長度，同一截面接頭個數受壓區≤50%，受拉區≤25%。

（4）波紋管的固定

波紋管定位筋直線部分間隔100cm一道，曲線部分按50cm一道，波紋管定位筋采用“#”字型φ8鋼筋，并與鋼筋網焊接牢固。波紋管道坐標在梁長方向偏差值不大于30mm，梁高方向偏差不大于10mm；管道同排間距偏差不大于10mm，上下層間距偏差不大于10mm。錨墊板安裝同波紋管垂直且位置準確。

（5）波紋管的檢查

波紋管在安裝好后逐根檢查定位鋼筋，確保波紋管軸心坐標偏差不超過5mm，檢查的方法是用尺量。波紋管破損檢查的具體辦法是：逐段、逐根察看并用手摸，當手觸摸時如感覺有利口，如有穿孔現象，立即用膠帶裹緊密封，在波紋管全部檢查完畢后，報現場監理工程師檢查合格，再吊入內模進行下道工序。

3.3 模板安裝

3.3.1 模板處理

模板使用前必須試拼，及時處理模板存在的缺陷。經檢驗合格后的模板要編號，以便于在施工時模板能夠快速準確的拼裝。

1）外模的處理

外模在安裝前應先用打磨機進行除銹然后用海綿擦去表層雜質，可涂刷一道新機油。

2）內模的處理

內模采用定型鋼模分段進行組合拼裝，先用打磨機進行除銹然后用新海綿擦去表層雜質，涂刷一道新機油。

內模的下口配置壓板。對澆筑好的底板混凝土進行封壓，以防止已經澆筑好的底板砼上因腹板砼澆注振搗而上涌。

3）底模（臺座頂）處理

每次綁扎鋼筋前應將臺座頂面上的塵土、水泥漿除干凈,保持預制梁底的光潔度。

3.3.2 模板安裝

箱梁預制立模順序：安裝底模→涂脫模劑→吊裝鋼筋骨架→安裝側模→貼接縫止水漿膠帶→安裝端模→進入下道工序

1）模板配置

根據澆筑箱梁的部位配置相應的模板，注意模板高低側、內外邊梁、堵頭板。

2）模板接縫處理

模板接頭必須光滑平整，不能有錯臺現象。模板連接縫間隙大于3mm的雙面膠帶密封，預應力管道錨墊板處，間隙大時用海綿塞緊，以防止漏漿。模板安裝的截面尺寸應嚴格控制在規范誤差范圍之內。

3）模板的固定

外模的下端采用φ20對拉模螺桿,按100cm間距固定在臺座預留孔中。螺栓不要一次緊到位，先檢查模板整體線型，若發現有過大的偏差應及時調整然后再鎖緊螺栓。

在外模上端兩槽鋼間φ20對拉模螺桿按間距150cm一道布置。

內模的底模定位：在底板鋼筋上焊接短鋼筋，鋼筋的長度根據圖紙底板砼的厚度設置。對鋼筋、模板自檢合格后，報經監理工程師復檢合格后，才能澆注砼。

3.4 混凝土施工

3.4.1 砼采用自動稱量系統在拌和站集中拌制，砼攪拌罐車水平運輸，5t龍門吊提升料斗入倉，插入式振搗器為主、附著式振搗器配合振搗。

3.4.2 箱梁混凝土澆筑順序是：先澆筑底板，后澆筑腹板，再澆筑頂板。

3.4.3 預制箱梁采用一次性澆注砼成型的方法。砼坍落度應控制在10～20cm之間，先將底板的三分之一段布滿砼，振搗后再對稱澆注兩側腹板，腹板澆注到梁長四分之一時開始從一端澆注頂板砼，如此使砼澆注成臺階式斜坡狀從梁的一端循環前進到矩另一端4～5m時。為避免端頭產生蜂窩等不密實現象，應改從梁的另一端向相反方向投料，在距該端4～5米處合攏。

3.4.4 砼的振搗方法采用插入式振搗棒振搗。底板砼振搗密實，后用建筑鋼模板壓封。腹板分四層階梯下料，每層必須搗實。對下層砼接合處振搗棒必須插入下一層砼5～10cm，有利于兩層砼融合在一起。

使用插入式振搗器時，做到快插慢拔，移動間距不宜超過振搗器的作用半徑的 1.5倍 (型號的8～9倍，Φ30mm棒頭R=240～270mm，Φ50mm棒頭R=400～450mm,)；澆筑上層混凝土時振搗要將振搗棒插入下層混凝土約100mm；不允許振搗棒碰撞模板、波紋管、鋼筋及其他埋件。振搗棒插入點要均勻排列，移動采用行列式或交錯式。

混凝土振搗密實的標志：表面停止下沉，不再冒出氣泡，表面泛漿。

施工時附著式振搗器布設于箱梁腹板模板外側，左右對稱安裝。具體安裝方法為距模板端頭0.5～1.0m處開始布置，安裝位置一般為預應力筋管道的外側；依次向橫隔板位置布設，布設間距為1.5m，延伸至起彎點處，安裝采用螺栓緊固連接。

附著式振搗器選用低頻高幅，功率在1.1～1.5kW范圍內。常規的插入式振搗器不能代替附著式振搗器振搗使用，在正常的振搗完成后打開附著式振搗器振搗5～10秒，禁止出現過振。

3.4.5 砼澆筑要求及注意事項

1）砼的澆注必須連續施工，不能間斷，應有備用機械和備用機具，在開始澆注砼前對施工機械必須檢查其性能是否完好。

2）為防止內芯模上浮和偏位，在內芯模倒角處的縱向槽鋼上加焊一根φ16鋼筋拉到底板鋼筋。并對內芯模底模板進行加壓。兩側腹板砼應對稱下料、對稱振搗。

3）砼振搗時，應盡量避免碰波紋管，以防止波紋管破損導致水泥漿進入造成管道不通。同時在澆筑過程中隨時檢查定位鋼筋的固定情況，防止波紋管發生偏位。尤其要注意錨墊板周圍的砼一定要振搗密實。在澆注頂板過程中，應配鋁合金刮尺刮平頂板砼。

4）混凝土入倉溫度不宜超過25℃，氣溫超過25℃時，箱梁混凝土澆筑應采取遮陽措施或避開高溫時段。頂板砼收漿前至少抹壓2～3遍，氣溫高時抹壓多次，收漿時再抹壓2～3遍，同時將混凝土表面拉毛，防止出現收縮裂紋。收漿后立即覆蓋土工布，梁板的養護采用噴淋養生方式，灑水養生時間不小于7d，壓漿后移梁區繼續灑水養護，時間延續至14d。混凝土強度達到2.5MPa以上（拆模時間判斷標準：以預制混凝土表面及其棱角部分不要因拆除模板而損壞為原則）才能拆除箱梁的非承重模板。

3.5 預應力施工及壓漿

3.5.1 預應力張拉

1）張拉前的準備工作

（1）預應力筋要符合設計及規范要求，使用前對所用鋼鉸線應進行檢查，保證其無銹蝕、無硬傷，鋼鉸線下料時應先在切口兩側各5cm處用鉛絲線扎好，以防散開，穿索時采用單根穿索的方法。

（2）預應力鋼筋的張拉是保證預制梁質量的關鍵工序，張拉前需對試塊的強度進行檢驗，只有砼強度達到85%以上，且其具有7天以上的齡期方可進行張拉。

（3）在進行張拉作業前，對投入使用的張拉機具(千斤頂、油泵、壓力表)到國家技術監督部門進行配套標定，在張拉前專人檢查油表所對應的千斤頂，并每隔一個標定周期進行一次校驗（一般為6個月）。有幾套張拉設備時，對張拉設備進行編組，不同組號的設備不得混合。

2）錨具安裝

根據設計圖紙給出的位置，固定錨固端，張拉端的錨墊板、喇叭管、螺旋筋；注意錨具位置正確，且牢固；波紋管及喇叭管連接處用膠帶密封，以防止澆筑砼澆筑過程中堵塞波紋管。

3）張拉工藝

（1）鋼絞線和波紋管

預應力箱梁預應力鋼絞線采用φj=15.2，技術標準符合《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T224-2003規定，fpk=1860MPa，采用兩端同時張拉。

預應力管道采用高密度塑料波紋管，預應力1～4#束采用圓形波紋管，7#束和橫向預應力鋼束采用扁形波紋管，預應力鋼束直線段每1m設置一“#”字形架立筋進行固定；曲線段架立筋間距要適當加密，每0.5m設置一“#”字形架立筋進行固定。

（2）預應力張拉

箱梁鋼束張拉順序為：先張拉腹板束再張拉底板束，最后張拉頂板束。張拉時應以箱梁中心線為準對稱張拉。張拉機具與預應力筋要在一條直線上，保證張拉機具垂直于錨墊板。

砼澆筑完畢達到設計強度85%且齡期達七天后,搭設工作平臺支架，在張拉端采用YCN-25型穿心式千斤頂張拉，先中間后兩邊。

預應力筋張拉工藝：0→初應力15%σCON→σCON（持荷2分鐘）→錨固

鋼鉸線按照設計張拉力對稱進行，采用張拉力及引伸量雙控制的方法檢查張拉的質量，施工中做好各項記錄備查。

預應力鋼材張拉時的控制應力應以張拉時的伸長值進行校核。

（3）理論伸長值計算：

后張法預應力鋼絞線張拉伸長值計算公式如下：△L=p×[1-e-(KL+μθ)]/(KL+μθ)

Ay—預應力鋼絞線的公稱截面積mm2，取140mm2

ΔL——預應力筋理論伸長值（cm）

Eg——預應力筋彈性模量MPa（N/mm2），取2.03×105MPa

P——預應力筋平均張拉力（N）

L——從張拉端至計算機截面孔道長度（m）

P——預應力筋張拉端的張拉力（N）

θ——從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線夾角之和（rad）

K——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數，取0.0015

μ——預應力筋孔道壁的摩擦系數，取0.15

（4）實測伸長值：

在初始張拉力15%σK狀態下作出標記，鋼絞線張拉15%σK作為初應力，初應力伸長值采用理論推算伸長值，15%σK～100%σK的伸長值作為實測伸長值。

（5）偏差處理：

箱梁預應力的張拉采用雙控法張拉，即以張拉控制為主，以鋼束的實際伸長量進行校核，實測伸長值與理論伸長值的誤差不得超過規范要求，否則應停止張拉，分析原因，在查明原因并加以調整后，方可繼續張拉。

張拉完成以后，實際測量的伸長值與理論伸長值之差不應超過±6%，否則采取如下步驟予以調整。

①對千斤頂以及與之配對使用的壓力表進行重新校準

②對鋼絞線作彈性模量檢驗（注意：在每批次鋼絞線到場后，所用部位的理論伸長量，需經過該批次新的彈性模量值計算的理論伸長量）

③放松預應力鋼鉸線重新進行張拉

④預應力鋼鉸線用潤滑劑以減少摩擦損失

3.5.2 孔道壓漿及封錨

箱梁在預應力張拉錨固完成后48h內，及時進行孔道壓漿，以防止鋼絞線張拉后產生銹蝕現象。

1）前期準備

（1）壓漿前應首先用清水加壓沖洗孔道，以排除孔內粉碴等雜物，沖洗后用空壓機吹去孔積水。

（2）每個壓漿孔道兩端的墊板進出漿口均應安裝一節帶閥門的短管，以便壓漿完畢時封閉，保持孔道中的水泥漿在有壓狀態下凝結。

2）水泥漿的拌制

水泥漿的拌和時間不少于2min，水泥漿稠度宜控制在14～18S之間，灰漿存放于儲漿桶內，桶內灰漿仍要低速攪拌，并應經常保證足夠的數量，以保證每根管道的壓漿能一次完成。

3）壓漿的順序

孔道壓漿的順序是先下后上，要將集中在一處的孔道一次連續壓完。若中間因故停歇時，應立即將孔道內的水泥漿沖洗干凈。

4）壓漿

孔道壓漿采用真空壓漿的方法，具體步驟如下：

（1）張拉施工完成后，將外露的鋼絞線切除，錨具端部留有3cm左右長度，在壓漿前24～48h內進行封錨。

（2）檢查封錨及孔道密封工作，高壓水洗孔并用高壓風將孔內積水吹干，檢查攪拌機、壓漿泵、真空泵及附屬配件的性能，保證完好。

（3）嚴格按試驗室確定的水灰比攪拌水泥漿，現場測定水泥漿的稠度、泌水性，達到技術指標要求后正常攪拌，等拌漿量以及拌漿速度能滿足壓漿需要時，即開始對孔道進行抽真空。

（4）啟動真空泵開始抽真空，使真空度達到-0.06MPa～-0.1MPa并保持穩定。

（5）真空度穩定在-0.06MPa～-0.1MPa之間約 5min后（真空度穩壓時間可根據孔道長短而定），啟動壓漿泵，開始壓漿。壓漿泵的壓力維持在0.5MPa～0.7MPa內，壓漿過程中，真空泵要保持連續工作。

（6）待抽真空端的氣污分流器中有漿體經過，關閉氣污分流器前端的閥門，稍后打開排氣閥，當水泥漿從排氣閥順通流出，且稠度與灌入的漿體相當時，關閉抽真空端所有的閥門。

（7）壓漿泵繼續工作，在壓力 0.8MPa下，持壓1～2min后，將從錨板內引出的孔道排氣管折起。

（8）關閉壓漿泵，關閉閥門，折起從錨板內引出的孔道壓漿管，完成壓漿。

（9）完成當日壓漿后，拆卸外接管路及附件，將所有沾有水泥漿的設備及附件清洗干凈。

5）封錨

壓漿完成后，及時對錨固端按設計進行封閉保護或防腐處理，對于設置在伸縮縫處的箱梁要進行封端處理。對梁端混凝土進行鑿毛處理并沖洗干凈，設置鋼筋網澆筑封端混凝土，封錨采用與構件相同強度的混凝土并嚴格按照封錨后的設計梁體長度施工。

3.5.3 移梁

等孔道壓漿的漿液強度達到設計要求 （不低于設計強度的80%）后，即可用60t龍門吊起吊，移梁到存梁區分層存放，層數為兩層。所有預制好的箱梁都有標識，表明梁的編號、張拉日期和砼灌注日期，其標識在安裝后不外露。箱梁預制完成后存放期不得超過90天。

3.6 成品梁保護措施

（1）梁體在澆筑完成后及時進行收面拉毛并覆蓋養護，特別是在大風天氣，應采取邊收面邊覆蓋的施工工藝，避免頂板面失水形成裂紋。

（2）梁體強度達到設計要求且梁體與外界溫差滿足要求時方可拆除模板。模板在拆除時應嚴格按照施工工藝的要求進行，嚴禁生拉硬撬，造成梁體硬傷。

（3）預應力梁預初張拉必須達到設計強度后方可進行張拉；張拉應兩端兩側同步且分階段進行。在張拉完畢后應在最短的時間內將箱梁移出制梁臺座，防止因梁體受到預應壓力起拱，造成梁體端部局部受力開裂。

（4）梁體在移運時必須緩慢、平穩進行，嚴禁驟然升降或改變速度，避免四個吊點或支點受力不均。

（5）梁體在拆除模型后必須按照要求對梁體繼續進行灑水養護或噴涂養護劑，防止梁體表面產生干縮裂紋。

（6）梁體在移出制梁臺座后應對預應力鋼筋及錨夾具設置防水設施，防止預應力鋼筋及錨夾具應受雨水或養護用水澆淋而銹蝕。

（7）預制梁存梁臺座基礎定期檢測沉降，嚴格控制梁體四個支點的不平整量不大于2mm。

（8）梁體終張拉時在梁體抗壓強度、彈性模量以及混凝土的齡期全部達到設計要求的情況方可進行預制梁的張拉。

（9）預制梁終張拉結束之后，必須在48h內進行真空輔助壓漿。

（10）預制梁在存放期間嚴禁人為或機械對梁體造成破壞，嚴禁隨意涂抹梁體。

[1]JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范[S].

[2]JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規程[S].

[3]JTG F80/1-2004公路工程質量檢驗評定標準[S].