EPS內模裝配式PC小箱梁施工技術研究*

喬文庭，張經統，劉 磊，朱偉慶

(1.內蒙古自治區交通建設工程質量監督局，內蒙古 呼和浩特 010020；2.長安大學公路學院，陜西 西安 710064)

0 引言

近年來，隨著我國橋梁建設的快速發展，對橋梁結構的性能要求也越來越高[1]。裝配式預應力混凝土小箱梁因其受力合理、結構整體性好、耐久性好、施工高效、可大批量集中預制及造價相對低廉等優點，在我國20 ～ 40m 跨徑橋梁結構中的應用越來越廣泛[2]。

預應力混凝土箱梁的預制包括模板工程、鋼筋工程、混凝土工程和預應力工程等[3]。預制梁模板是施工過程中的臨時結構，不僅關系到預制梁尺寸的精度，而且對工程質量、施工進度和工程造價有直接的影響[3]。目前箱梁混凝土施工中外模一般采用鋼模板，內模主要采用鋼模板、木模板等[4]。傳統的鋼內模和木內模易造成預制梁底板漏振，出現蜂窩麻面和孔洞；拆除內模時可能對箱梁造成損壞，導致施工周期加長；且內模的重復利用對內模有持續的損耗[5]。

為解決傳統內模拆卸困難的問題，國內外學者均對永久性模板技術進行了相關研究。近年來，聚苯乙烯泡沫(EPS)作為新型建筑材料已普遍用于建筑領域，如墻體節能、臨時房屋設施等[6]。同時，因其抗壓性能和耐久性好、吸水性低、導熱系數低等優良特性，也被應用于處治公路軟基過度沉降，以及作為空心板永久性內模等工程中[5,7-10]。但目前鮮有關于在PC小箱梁采用EPS永久性內模施工技術的研究和應用。本文依托實際工程研究EPS永久性內模PC小箱梁在預制工藝、施工質量控制等方面的應用技術，以期推廣應用。

1 依托工程

本研究依托內蒙古阿拉善國道307線雅布賴至山丹(蒙甘界)段新建一級公路項目，起于雅布賴鎮西側30km處，終于山丹(蒙甘界)。該公路作為阿拉善盟“兩橫兩縱十二出口”公路網的重要組成部分，是實現阿拉善盟經濟快速發展，構建和諧社會的有力保障。現有道路為三級公路，路基寬8.5m，近幾年由于交通量逐步增大、重車多，舊路面結構層薄等因素，路面已出現坑槽、網裂、龜裂等病害，嚴重制約了區域經濟發展，道路升級改造已刻不容緩。該項目新建大橋3座，中橋8座，小橋19座，需采用20m跨徑裝配式預應力混凝土標準箱梁100片。

阿拉善地區為內陸高原，屬典型的中溫帶大陸性氣候，月均溫差最大可達50℃，全年干旱少雨，風大沙多，且當地水資源匱乏，木材緊缺，采用鋼內模和木內模會浪費寶貴的木材與水資源。因此，試驗將其中12片20m跨徑裝配式預應力混凝土標準箱梁改為采用EPS永久性內模的PC小箱梁，并以此研究EPS內模PC小箱梁施工技術。

2 EPS內模PC小箱梁施工技術

2.1 施工工藝流程

采用EPS永久性內模的箱梁預制施工工藝為：清理底模、施工放樣→安裝側模、端頭模板→安裝底板和腹板鋼筋籠→預埋預應力管道→澆筑底板混凝土→安裝EPS內模→吊裝頂板鋼筋籠→安裝內模限位裝置→澆筑腹板、頂板混凝土→梁體混凝土養護→拆除外模和端模→預應力鋼束張拉→孔道壓漿→封錨、養護→移梁→箱梁質量檢驗。

2.2 施工過程控制

小箱梁的EPS內模全長約20m，為方便加工、運輸和安裝，將內模分為9段加工，其中，梁兩端為2塊長3m的內模，其余7塊長度均為2m。加工制作好的內模運輸至預制場后，應盡量避免陽光照射。每次立模前檢查EPS內模是否變形或損壞，棱角是否分明，線形是否順直。

鋼筋籠分兩部分綁扎，底板和腹板鋼筋籠直接在安裝好的外模臺架上綁扎，頂板鋼筋籠則單獨綁扎。待底板和腹板鋼筋籠綁扎并安裝定位后，方可澆筑底板混凝土。底板混凝土應從梁端開始澆筑，振搗密實且保證混凝土表面達到設計高度，人工去除超出設計厚度的混凝土，然后安放內模。內模需提前編號，按編號順序立模，內模之間通過泡沫塑料膠水粘接，粘接應平順，無明顯錯臺，并在內模兩側提前安裝墊圈，以保證腹板混凝土的保護層厚度。澆筑底板混凝土、安裝內模、安裝頂板鋼筋籠，可大幅度提高施工效率。澆筑腹板混凝土時，可通過對稱分層澆筑、內模上部布設壓桿等方式防止內模偏位、上浮。采用EPS內模的PC小箱梁內表面如圖1所示，質量明顯優于采用傳統鋼內膜和木內膜的箱梁。

圖1 將EPS內模去除后的小箱梁內表面

3 EPS內模PC小箱梁施工質量控制措施

3.1 EPS內模質量要求

為確保EPS內模PC小箱梁的施工質量，須采取一系列質量控制措施。EPS內模應由專業生產廠家嚴格按設計圖紙加工、制作。EPS是由聚苯乙烯(PS)經加熱發泡后形成的具有微細閉孔結構的泡沫塑料，為保證其力學性能，表觀密度一般不得小于15kg/m3；同時，須對EPS作阻燃處理，以保證其耐久性。EPS密度較小、質量較輕，采用EPS制作永久性內模，使小箱梁的質量增加約 12.5kg/m， 但對小箱梁自重影響不大，且EPS內模可與箱梁一起工作承受外荷載，一定程度上有利于小箱梁的受力。

3.2 內模定位、變形控制

為保證箱梁的幾何尺寸，在內模頂部布設混凝土墊塊，側面布設墊圈，以保證EPS內模的定位。由于EPS材料的強度較低，若直接將墊塊和墊圈與EPS內模接觸，澆筑混凝土產生的側壓力會將混凝土墊塊和墊圈壓入內模中，引起內模偏移，從而無法保證混凝土保護層厚度。因此，加工EPS內模時，在兩側及頂面設置間距為1m的小凹槽，且凹槽在頂面與側面交叉間隔布置；內模加工完成后，在凹槽內粘貼木板，使內模頂面的混凝土墊塊和側面的混凝土墊圈直接與木板接觸，從而通過增大作用在EPS內模的面積、減小壓強來防止墊塊和墊圈的內陷，限制內模偏移(見圖2)。

圖2 凹槽木板交錯布置

3.3 內模防上浮措施

剛澆筑的混凝土在振搗時具有良好的流動性，會對模板形成側壓力和上浮力，因此，需采取措施限制內模上浮。可通過控制混凝土澆筑和在EPS內模頂部加壓的方式實現。

澆筑腹板混凝土前，需在內模頂部設置工字鋼壓桿，壓桿沿箱梁縱向每2m布置一道，以保證其剛度。壓桿兩端通過可拆卸螺桿固定于外模板兩側，并在壓桿與內模間設置“門”形傳力裝置，使壓力均勻傳至內模板(見圖3)。

圖3 防內模上浮的壓桿裝置

澆筑腹板混凝土時，要保證兩側混凝土同步分層澆筑、平行振搗，且澆筑速度不能過快，防止內模瞬間承受較大浮力而上浮。同時，底板、腹板混凝土的澆筑間隔不得超過混凝土的初凝時間，需嚴格控制振搗時間。澆筑前應進行坍落度試驗，確保混凝土的和易性滿足要求，防止混凝土振搗后石子下落漿體上升，使底板、腹板交接位置混凝土密度增大，對內模產生更大的浮力。

3.4 設置消能槽

為保證箱梁的施工質量，在EPS內模下部中心線處設置U形消能槽，沿梁長通長設置(見圖4)，消能槽主要作用如下。

圖4 消能槽

1)通氣排氣 澆筑腹板混凝土時，振搗產生的小氣泡會進入內模底部，如不及時排出，一方面會引起內模上浮，另一方面會引起腹板與底板結合部位產生局部空洞。設置消能槽后，可及時排氣通氣，消減澆筑混凝土時產生的擠壓、上浮力。

2)排出侵入內模底部的水泥漿 在澆筑腹板混凝土的過程中，存在水泥漿侵入內模與底板之間縫隙的情況。設置消能槽可及時排出侵入內模底面的水泥漿，從而消除內模底面浮力。

3)觀測作用 由于底板、腹板混凝土分開澆筑，因此，可借助能否在消能槽觀測到水泥漿排出，間接判斷腹板混凝土振搗是否密實，進而保證腹板與底板結合處混凝土的澆筑質量。

4 結語

本文結合工程實例，系統分析和闡述了EPS內模PC小箱梁的施工工藝及技術要點，并提出施工質量控制措施。研究結果表明，與采用傳統內模的小箱梁施工工藝相比，EPS內模小箱梁無需拆除內模，施工工藝簡潔、可流水作業、施工效率高，不會因拆除內模而對箱梁混凝土造成損傷，能較好地保證箱梁施工質量。