淺析公路橋梁工程建設中的預應力箱梁施工技術

賈林鵬，陳俊霖，解舟，張志，趙云肖

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 101100）

1 引言

隨著我國經濟的不斷發展和城市化進程的加速，公路橋梁工程建設越來越受到廣泛關注。預應力箱梁施工技術作為公路橋梁工程建設中的重要技術之一，在提高公路橋梁工程質量和使用壽命等方面發揮著重要作用。預應力箱梁施工技術是指在公路橋梁工程建設中，通過設置預應力鋼筋，使梁體在受拉區形成一個較大的受力空間，從而提高梁體的抗剪和抗彎能力，增強梁體的穩定性和耐久性。預應力箱梁施工技術具有結構簡單、受力明確、施工速度快、成本低等優點，因此，在公路橋梁工程建設中得到廣泛應用。此次研究將從預應力箱梁施工技術的原理和特點等方面進行分析，探討其技術水平。

2 工程背景概況

此次研究以S305 渠縣三匯至鐵牛段改建工程中的預應力箱梁施工建設為例進行探討。該工程施工環境主要以槽型丘間地形為主，路線總長度為12.7 065 km，其中，橋梁總長度為1 238.36 m。該項目擬建橋梁7 座，每座橋梁分上下行兩幅并列獨立橋梁，單幅橋梁寬度為12.25 m，橋面凈寬為2×10.75 m，并設定橋梁與路基寬度相同，路基寬24.5 m。在施工過程中，為了確保橋梁結構的穩固性，將在橋梁上部結構中建造單跨跨度為25 m 和30 m 的預應力混凝土（后張）簡支小箱梁及50 m 鋼箱梁。

3 公路橋梁建設中的預制箱梁施工技術研究

3.1 預應力箱梁施工流程

3.1.1 箱梁支架構建

預應力箱梁建造技術主要應用于公路橋梁工程中，該技術的應用可以降低施工荷載力，大幅度提升橋梁結構的穩固性，加快施工進度。該技術的實施主要以混凝土和鋼筋為基礎材料，通過向建造材料施加預應力以達到提高橋梁建造質量的作用[1]。

圖1 為預制箱梁的施工流程。為了高度實現預應力箱梁的應用價值，施工人員需要按照如圖1 所示流程嚴格進行施工。從圖1 中可以看到，主要施工步驟分為7 步，分別是箱梁支架構建、支架預處理、支架預拱度設置、模板與預應力管道的制作安裝、混凝土選取和澆筑、預應力施工和箱梁落架。

圖1 預制箱梁施工流程

開始箱梁建造的第一步，便是在橋梁上的安裝區域安裝好底座，構建箱梁安裝支架。底座選用的材料是厚度為25 cm的混凝土層。為了提高底座的耐損性，還將在混凝土層上增加一個厚度為10 mm 的定制鋼板，為后期箱梁的搭建奠定堅固的基礎。在完成底座建造后，箱梁支架采用底桿長度為45 cm，直徑為15 mm 的螺旋鋼筋底桿進行搭建，按照箱梁的底部、頂部和腹部的結構要求設定一個科學的搭建間距，確保箱梁的各個面可以有效結合為整體。在搭建過程中，要注意鋼筋平彎處的施工工藝，確保其焊接程度符合安全施工要求。

3.1.2 支架預處理

在構建好箱梁支架后，還要對支架進行預處理，以提高箱梁的抗變形性。預處理過程選取與擬建箱梁等重量的沙袋為材料，對支架進行施壓，穩定鋼筋支架的非彈性變量。待鋼筋支架穩定后，移走沙袋，減輕鋼筋支架承重力，并進行科學防護。

3.1.3 支架預拱度設置

支架預拱度是根據支架在預處理過程中的非彈性變量進行設置的。在進行預應力箱梁施工時，需要根據非彈性變量確定合適的預拱度值，以保證支架結構在使用過程中不會受到過大的應力作用。同時還要考慮環境因素對箱梁預拱度的影響，以保證結構在低溫和高溫時的收縮和膨脹不會過大。工程人員通過拋物線的算法對箱梁支架邊緣和中跨間的預拱度進行控制，預拱度的長度為3 cm，并要保證中間位置的拱度值最高，兩端的拱度值為0。

3.1.4 模板和預應力管道的制作安裝

箱梁的模板選用規范制作的定型鋼模，并以底模、頂模和側模的順序進行安裝。為了提高橋梁的穩定性，還要以鋼膜為基準線，沿著橋梁四周搭建方木。為了后續混凝土澆筑的順利實施，在完成模板制作后，需要對其表面進行清潔。

圖2 為箱梁模板示意圖。可以看到鋼模覆蓋在箱梁結構的內部。在完成模板制作后，要按照施工要求對波紋管和錨墊板的位置進行確認并固定。以8 mm 的鋼筋作為定位鋼筋，采用U 形架的形式對定位鋼筋和波紋管進行焊接，并用膠帶對波紋管進行外包，以避免漿液從波紋管泄漏。錨墊板需要借助螺旋筋將板面固定在鋼筋的垂直方向，并用螺栓進行固定。除此之外，還要安裝多根間距為0.5 m 的鋼筋，以確保預應力管道的穩定性。

圖2 箱梁模板示意圖

3.1.5 混凝土選取和澆筑

當監理工程師檢驗通過箱梁支架和模板的固定及安裝質量后，便可以進行混凝土澆筑。混凝土的配合比要根據投量材料進行計算，骨料用量誤差應小于1.8%；水泥等材料用量誤差應該小于1.0%。在制備混凝土時，需要注意是否有離析現象，顏色是否均勻，如果發現異常，應當避免使用此混凝土。除此之外，在正式施工前，應對其進行抗滲透性、抗凍性等基本性能檢查。澆筑的溫度需要控制在5～25 ℃，并按照一定的順序進行澆筑。

圖3 為澆筑順序示意圖。按照圖中數字序號完成澆筑。底板的澆筑需要從箱梁雙側和頂部的天窗進行，采用振搗設備對混凝土進行振搗，要避免對鋼筋支架的損壞。腹板的澆筑從兩側天窗進行，采用分層作業的形式，將每層厚度控制在28 cm左右。最后對頂板進行澆筑作業，并采用振搗設備進行振搗。在完成澆筑后，需要對混凝土提供適當的水分以進行養護，使混凝土順利成型。一般養護周期為2 個星期，養護溫度需要控制在5 ℃以下。等到混凝土的強度達到95%后，要對頂部表面進行拉毛處理，檢查裂縫情況。

圖3 澆筑順序示意圖

3.1.6 預應力施工

箱梁定型完成后，需要對其進行預應力張拉作業。采用智能張拉設備對箱梁的伸長量進行控制，完成預應力的測試。預應力測試選用兩端對稱的鋼絞線，在測試前應當檢查鋼絞線的質量情況，判斷其可承受壓力值是否超出測試范圍。如果測得實際伸長量對理論值的誤差大于6%，應當立刻停止測試，并對異常原因進行確認，然后重新進行測試。在張拉完成后的2 d 內，需要完成箱梁的孔道壓降工作。首先需要采用真空泵吸取出孔道中的積水，然后在孔道中利用微膨脹灌漿進行壓降，直到灌滿整個孔道。

3.1.7 箱梁落架

箱梁的落架需要先進行升吊測試，等到測試通過后才可以進行安裝落架。試驗時施工人員需要對箱梁坐落位置的表面以及橋墩進行清理，并對其進行標高。采用龍門吊將箱梁運輸到橋梁上，先進行簡支T 梁的澆筑，待其達到強度后再進行連續箱梁的澆筑，同時在新老混凝土接合處設置臨時連接裝置，待新老混凝土的接合處達到設計強度后再拆除臨時連接裝置。

3.2 施工技術注意點

預應力箱梁是一種常見的橋梁結構，其特點是可以有效提高橋梁的剛度和穩定性，并減小其在長期使用過程中出現變形和裂縫情況的概率。前文介紹了預應力箱梁的施工技術，然而在實際施工過程中，仍有許多要注意的要點，只有采用科學的施工方案才能最大限度地使預應力箱梁發揮作用。

第一，要注意材料選擇，選擇高強度、低彈性模量的混凝土材料是預應力箱梁施工的關鍵。因為混凝土材料具有較高的抗壓強度和彈性模量，能更好地抵抗外力作用，所以，合適的混凝土材料可以提高箱梁的使用周期，從而影響橋梁的穩定性。為了保證混凝土材料的性能，需要根據實際設計要求進行配合比設計，以確保混凝土材料能夠滿足預應力箱梁施工的要求[2]。

第二，需要注意的是施工工藝，預應力箱梁施工需要采用正確的施工工藝，以確保其質量和效果。比如，采用合適的壓漿、張拉等技術手段可以有效地控制混凝土材料的強度和彈性模量。

第三，要注意壓漿質量，壓漿是預應力箱梁施工中非常重要的一個環節。壓漿劑、壓漿設備、壓漿管等都需要嚴格確保其質量，以保證壓漿劑和壓漿設備能夠將材料充分混合，形成均勻而飽滿的漿體。

第四，要注意張拉力的處理，在張拉預應力箱梁時，需要將混凝土澆筑到適當位置后再進行張拉。如果混凝土澆筑過早，會導致混凝土不夠密實，從而影響預應力效果。因此，在張拉端處理時需要注意以下幾點：首先，是要及時清理橋梁表面雜物。如果雜物過多或者清理不及時，會導致混凝土不密實或者產生裂縫[3]。其次，要合理安排張拉點。在進行預應力箱梁施工時，需要根據設計要求確定合適的張拉點位置。如果設置不合理或者位置選擇不當，會導致混凝土強度不足或者產生裂縫。再次，注意控制施工溫度，在進行預應力箱梁施工時，需要注意控制溫度變化對預應力效果的影響。如果溫度過高或者過低都會導致混凝土收縮或膨脹不均勻，從而影響預應力效果。最后，要定期檢查預應力效果。進行預應力箱梁施工時，需要定期檢查預應力效果，如果發現問題需要及時處理，以確保混凝土材料能夠滿足預應力施工要求。

綜上所述，預應力箱梁施工需要注意材料選擇、配合比設計、施工工藝、張拉壓漿質量、溫度控制等多個方面的問題。只有嚴格控制這些細節問題，才能確保橋梁的質量和穩定性。

4 結論

本文對箱梁的施工流程進行了細化分析，將其分為箱梁支架構建、支架預處理、支架預拱度設置、模板與預應力管道的制作安裝、混凝土選取和澆筑、預應力施工和箱梁落架7 個步驟，并分步對其施工工藝進行技術探討。除了規范施工流程外，實際施工中還要注重材料選擇、施工工藝、壓漿質量和張拉力的處理。只有按照實際情況制訂科學的施工方案，才可以最大限度地發揮箱梁的穩定性作用，提高橋梁的承載性能。