預制小箱梁施工工藝及質量控制研究

1 引言

隨著我國基建水平的提高，公路橋梁工程越來越多。 在實際應用過程中，受使用材料及技術影響易出現質量問題，為消除質量通病，需加大控制力度。

2 工程概況

本文結合房山區良常路南延項目， 開展預制小箱梁施工工藝研究，并歸納施工要點。 房山區良常路南延項目中常舍村大橋長405 m， 橋梁上部結構為裝配式預應力混凝土小箱梁，下部結構為樁柱一體墩、柱式墩。 該工程中共有160 榀預制小箱梁，采用后張法建設預應力混凝土結構。 其中混凝土強度等級C50，實際用量3 564 m3，預制小箱梁長20 m，工期要求4個月。 為使該工程如期竣工，專門在現場建設預制場地，實現預制小箱梁及時加工。 在實際施工中，為使預應力混凝土結構與預制小箱梁結構順利建成， 還需配備充足的人力與設備資源，包括混凝土工20 名，鋼筋工80 名，模板工60 名，電工與機修工2 名；張拉設備2 套，壓漿機及龍門式起重機（跨度46 m，15 t）1 臺，插入式振動棒10 個，3 kW 鋼筋切斷機及5.5 kW鋼筋調直機。

3 預制小箱梁施工工藝關鍵點

3.1 臺座施工工藝

在預制小箱梁實際施工中，需先行在預制場地生產臺座，為模板等結構提供可靠依據。 結合模擬仿真算法，以Revit 工具、REX 可延展編輯插件等軟件系統繪制臺座施工圖，進而在圖1 所示的模型圖展示中掌握結構細節。 為保證該工程在多工藝輔助下有序完成階段性施工任務，要在每次構圖、建模后，注重模型信息的保存，以RFA 格式為主，繼而達到留存目的。

圖1 預制箱梁模型演示圖（來源于廣州君和）

在臺座施工環節，依據臺座模型圖紙加強荷載控制，保證臺座施工后無開裂風險。 需將該工程中臺身及其基礎部分建成鋼混結構，保持其處于均衡張拉狀態。 上下兩個部分需加強鋼板材料的合理布置，鋪設寬度進行“等梁”處理，并使用直尺、水準儀等工具檢測平整度，若臺座鋼板施工后與梁體底端寬度一致，且未出現不平整現象，表示該結構相對穩定。 施工人員需增設拉桿孔， 起到規范臺座作用范圍及固定模板結構的作用。 另外，需保證鋼板厚度保持10 mm，以500 mm 距離布置拉桿孔，以楔形槽口為預制箱梁構件提供所需連接空間[1]。

3.2 鋼筋連接工藝

在開展鋼筋連接工藝前， 需將加工好的鋼筋半成品進行分類，設標記牌進行有序存放。 再將臺座面打磨平整，涂上脫模劑，鋼筋在綁扎時需在臺座上進行作業，其具體綁扎步驟為底板鋼筋→腹板鋼筋→布置底、 腹板束波紋管→制作安裝芯模→綁扎頂板鋼筋→布置頂板束波紋管。

在綁扎小箱梁預制鋼筋過程中， 施工人員應充分考慮現場梁的布設形式， 合理安排綁扎區域， 利用胎膜進行精準定位，再使用底腹板和頂板鋼筋骨架進行綁扎作業。 當通過龍門式起重機后，需對鋼筋整體進行吊裝入模安裝作業。 為保證綁扎鋼筋在運輸過程中不受外力等不確定因素影響， 需為其設置相應的保護層墊塊，墊塊規格為標準混凝土墊塊，可有效避免梁體外觀出現變形與磕碰等問題， 在設置過程中需調整墊塊間距，使其始終保持在1.0 m，并采用梅花狀布設。

在綁扎鋼筋的同時，還應考慮相關構件的預埋問題，在預應力孔道預留過程中，可采用后張法鋼波紋管成孔技術，并要注意縱向及橫向曲線參數，必要時進行鋼筋優化布置，如圖2所示，以此滿足設計要求。

圖2 鋼筋布置連接優化前后對比效果圖

3.3 模板安裝工藝

小箱梁施工工藝對模板質量要求較高，模板設計必須具有較強的剛度，以保證在安裝過程中不出現變形，同時方便施工人員拆卸。 模板制作通常使用鋼材，其側模應采用大塊定型鋼模，平整度與光潔度需達到設計標準。減少焊縫數量，部分表面焊縫可通過后期打磨，拋光平整。當不同模板之間連接時，可將接縫做成平縫或企口縫狀，以提高美觀度與連接質量。 模板質量檢測完成后，具體安裝步驟為：底、腹板鋼筋綁扎成型→預應力孔道穿入支立→預應力孔道布置、檢測完成→芯模支立。

如果在拼裝過程中模板出現生銹、 變形及缺損等情況應及時更換，避免在吊裝過程中出現二次污染，最大程度上保證梁體外觀質量。 當外側模板安裝完畢后，需將底部模板及外側模板打磨平整，均勻涂刷相應的脫膜漆，切忌使用廢機油或柴油，當模板板面產生一定的油感，說明達到既定標準。 拼裝模板時可以借助卷揚機等設備吊運模板及所需材料， 如圖3 所示，保證拼裝結構與施工方案一致。

圖3 預制小箱梁模板拼裝示意圖（來源于路橋隧干貨渠）

3.4 混凝土施工工藝

安裝模板后，還需應用澆筑、振搗、養護等混凝土施工工藝。 在工程澆筑混凝土環節，需要先行從攪拌站運輸商用混凝土，以專用泵車為主，待順利運輸至現場后，借助龍門式起重機，將其吊運至材料暫放區，等待施工人員進行澆筑。 為促使該工程預制小箱梁形成整體結構，理應進行一次性澆筑，在12 cm 或16 cm 高度下澆筑混凝土， 按照底板四邊→底板中間→腹板的順序進行。

需注意： 施工人員于腹板澆筑作業期間應按50 cm 層距加以布置，盡量嚴控不同層級澆筑時間，若環境溫度高于30 ℃，需在1 h 內完成澆筑；若環境溫度低于30 ℃，可考慮在1.5 h內完成澆筑（見圖4）。

圖4 腹板施工時間距參數控制示意圖

澆筑后，施工人員還需預留寬5 mm 左右的接縫，并應用插入式振動棒實施振搗處理， 以梅花點分布方式按30 cm 間距對預制小箱梁底板加以振搗，以快插慢拔標準，觀察振搗后氣泡是否完全消除，直到表面未見明顯不均勻或氣泡現象，即可進入養護環節。

選用的養護技術以灑水養護與蓋膜養護為主。 環境溫度不低于5 ℃時，可在其表面進行灑水作業，以此維護混凝土表面濕潤度，并可借助塑料薄膜進行遮蓋，要求在相對濕度低于60%情況下，養護28 d 以上，反之養護14 d，每隔0.5 h 測溫一次，以測溫結果控制養護水量，便于優化預制小箱梁結構性能。于養護作業中，養護人員還要準確記錄混凝土表面測溫結果，并在現場執行責任制，督促相關人員認真履行養護職責。 而且在橋梁高處予以養護時，養護人員要身穿防滑鞋、佩戴安全防護帶，以免出現安全事故。 在選擇養護方案時，注重其適用性，多選用自然養護法，如若應用蒸汽養護，還需將混凝土溫度上升速度控制在每小時10 ℃以下，對應的濕度要求在90%以上，且內外溫度不可超出20 ℃差距，便于在養護技術的輔助下，澆筑后混凝土裂縫病害發生風險可得到有效控制，保障施工質量。

3.5 張拉灌漿工藝

養護后預制小箱梁需應用張拉灌漿工藝。 施工人員在拆模后使用張拉設備將該結構張拉至指定位置， 并結合預應力筋伸長值（ΔL）控制張拉力道。

式中，Np為平均張拉力，N；L 為曲線長度與直線段長度和，mm；Ep為彈性模量，N/mm2；Ap為鋼筋截面面積，mm2。

平均張拉力則需要借助式（2）求值：

式中，σcon為張拉控制應力，N；k 為孔道局部偏差摩擦影響系數， 取0.015；L 為預應力筋曲線段水平投影長度，mm；μ 為預應力筋同孔道壁摩擦系數，取0.25；θ 為曲線轉角，（°）。

在綜合分析上述數據后，借助千斤頂等輔助工具，在預應力鋼絞線助力下張拉預制小箱梁。 要求逐漸增加張拉力，并根據ΔL 數值確定張拉狀態，在滿足±6%條件時持續張拉。 在灌漿操作中，施工人員需保持0.5 MPa 灌漿壓力，且泥漿材料不宜高于3%泌水率，持續攪拌120 s 后將其用在孔道內，促使灌漿后整個孔洞結構抗壓強度在30 N/mm2以上[2]。

4 預制小箱梁施工質量控制措施

4.1 加強材料質量檢測

為保證上述施工工藝在預制小箱梁中體現出應用優勢，充分提升施工質量， 項目經理等負責人需從材料質量檢測環節給予密切關注。 特別是混凝土質量檢測，要求攪拌站內配制的混凝土材料，保持2∶5~9∶20 的水灰比。 確保混凝土材料符合既定要求后，可在進場后建設實驗室，用于檢測預制小箱梁各預制構件的尺寸、規格及其相關性能參數，以同批次抽樣檢測方式維護產品質量，促使各施工工藝均能得到可靠保障[3]。

4.2 注重完整性檢驗

將預制構件拼裝成箱梁結構后需展開完整性檢驗， 以模板安裝工藝為例，相關人員需對模板浮沉、拉桿緊固度、混凝土坍落度及澆筑質量進行逐項檢查， 尤其是對模板進行澆筑時，其材料凝結狀態及其后期張拉拱起現象均為檢驗重點，自此在全面檢驗中提升結構完整性。

4.3 規范施工工藝步驟

在采用模擬仿真分析法構建預制小箱梁結構模型時，還需對照模型細節指引施工人員嚴格遵照標準步驟完成施工任務。 一方面，從臺座施工開始，需結合模型參數映射現實施工活動，并在底端2m 左右位置拓展基礎結構，用于改善臺座穩固度。 另一方面，依照模型可對實際施工行為進行碰撞檢測，從預防碰撞層面使各構件以相對協調的狀態準確分布在箱梁結構上，體現箱梁耐用性價值，每項施工工藝均需注重仿真模型，以此優化施工效果。

5 結語