陶 勝 劉家銘

五冶集團(tuán)上海有限公司 上海 201900

1 工程概況

春風(fēng)路一橋位于河南省汝州市春風(fēng)路，全橋為4×25 m預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋，共一聯(lián)，全長113.16 m，橋?qū)?5 m，箱梁單幅寬12.5 m，高1 600mm，翼緣板寬2 250mm，腹腔最大凈高1 100mm，側(cè)壁及腹板厚700mm，底板及頂板厚250mm。鋼筋強(qiáng)度等級均為HRB400，基礎(chǔ)、墩身、蓋梁混凝土強(qiáng)度為C40，箱梁混凝土強(qiáng)度為C50，預(yù)應(yīng)力鋼絞線直徑為15.2mm，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，彈性模量為1.95×105MPa。

2 主要工藝流程

施工準(zhǔn)備→支架基礎(chǔ)施工→支架搭設(shè)→安裝箱梁底模→預(yù)壓→安裝箱梁側(cè)?！装濉⒏拱?、隔板、橫梁鋼筋安裝→預(yù)應(yīng)力鋼絲束管道安裝及鋼絞線穿束→腹板、隔板、橫梁側(cè)模安裝→箱梁底板、腹板、隔板、橫梁混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→箱梁頂板及翼緣板鋼筋綁扎→箱梁頂板預(yù)應(yīng)力鋼絲束管道安裝及鋼絞線穿束→箱梁頂板、翼緣板混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆側(cè)模和內(nèi)?！A(yù)應(yīng)力張拉、注漿、封錨→拆除底模及支架[1]

3 關(guān)鍵工序施工方法

3.1 地基處理

支架基礎(chǔ)施工是現(xiàn)澆混凝土箱梁施工控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。支架基礎(chǔ)的地基承載力需滿足設(shè)計要求，能夠承受橋梁上部結(jié)構(gòu)所傳遞的所有荷載，以確保地基不出現(xiàn)沉陷。根據(jù)計算，支架基礎(chǔ)均采用C30鋼筋混凝土的條形基礎(chǔ)，1#、2#、3#支架基礎(chǔ)尺寸均為13.6 m×4.0 m×1.0 m，0#橋臺上、4#橋臺上、1#墩臺上、2#墩臺上、3#墩臺上的支架基礎(chǔ)尺寸均為8.5 m×1.0 m×1.0 m（圖1）。

圖1 墩臺及支架基礎(chǔ)立面布置示意

1#、2#、3#支架基礎(chǔ)采用自然地基承重，土方開挖至風(fēng)化巖（承載力≥300 kPa），若不能挖至風(fēng)化巖則地基承載力要求達(dá)到200 kPa以上，采用換填級配砂石處理，處理寬度為8 m、長度為14 m、深度為2 m。換填時，當(dāng)換填深度大于2 m時，則采用C15素混凝土進(jìn)行換填。橋墩及支架基礎(chǔ)的回填土要回填密實，密實度不小于93%，挖填深度大于2 m時采用級配砂石進(jìn)行換填處理，擴(kuò)散角不大于45°。換填后夯填碾壓密實，最后在其表面鋪筑厚10 cm的C25素混凝土進(jìn)行場地硬化。在硬化的地基兩側(cè)做雙向1%橫坡，并沿橋向兩側(cè)設(shè)300mm×300mm矩形排水溝，表面抹砂漿，排水溝縱坡為2%，防止雨水浸泡條形基礎(chǔ)底部。為防止雨水浸泡，方便施工，在橋的上游距離橋墩20 m處筑頂面寬5 m的攔水壩，攔水壩內(nèi)的雨水可以回收利用，多余雨水采用暗埋直徑不小于150mm的硬塑料管，使多余雨水有組織地排到下游（圖2）。

3.2 支架施工

3.2.1 支架底模搭設(shè)

采用φ609mm×16mm焊接鋼管、20#槽鋼剪刀撐、雙拼40#工字鋼及貝雷梁式支架形成整個箱梁的主要承力支撐體系。以2#支架基礎(chǔ)支架搭設(shè)為例來說明（圖3），其余搭設(shè)步驟及方法與之類似。

圖2 排水溝示意

圖3 箱梁支架及底模搭設(shè)示意

在支架基礎(chǔ)混凝土澆筑時，預(yù)埋709mm×709mm×20mm鋼板預(yù)埋件。在預(yù)埋鋼板的每邊將2根φ20mm的鋼筋埋入混凝土內(nèi)（作為安裝鋼管支撐臨時固定焊接用），鋼管支撐的底板盤與鋼管之間焊接加勁肋，安裝時底板盤與預(yù)埋鋼板之間采用中粗砂找平（圖4）。

圖4 底板盤與預(yù)埋鋼板側(cè)面

各鋼管柱之間采用20#槽鋼作為剪刀撐或水平撐（圖5），使鋼管支撐連成一個相對獨(dú)立的整體，在鋼管柱與槽鋼焊接部位焊接加強(qiáng)短鋼筋，共同承受豎向和水平荷載。鋼管柱頂部設(shè)置活絡(luò)端（圖6），以便調(diào)整標(biāo)高及拆卸橋梁底模。活絡(luò)端上面沿垂直于橋長向鋪設(shè)長度為14.5 m的40#雙拼工字鋼，工字鋼兩側(cè)與活絡(luò)端之間焊接側(cè)向定位短鋼筋（φ25mm鋼筋），防止工字鋼產(chǎn)生滑移。在雙拼工字鋼上沿順橋向鋪設(shè)10道貝雷架（由2片貝雷片拼裝組成），在工字鋼與貝雷架之間，采用U形卡扣進(jìn)行固定連接。沿貝雷梁上橫橋向鋪設(shè)間距為600mm的40#工字鋼。在工字鋼上順橋向鋪設(shè)規(guī)格為5 cm×10 cm木方，間距20 cm（腹板及橫梁區(qū)）/30 cm（腹腔區(qū)），木方上鋪設(shè)厚15mm竹膠板作為箱梁底模。

圖5 鋼管支架大樣

圖6 活絡(luò)端示意

3.2.2 支架垂直度和水平度的調(diào)整

在搭設(shè)箱梁支架前應(yīng)先測設(shè)出跨中線位置并引出控制樁，同時還應(yīng)在箱梁兩側(cè)的端部及跨中部位布設(shè)標(biāo)高控制樁，以此來監(jiān)控支架的搭設(shè)高度。為保證橋梁外觀質(zhì)量和防止支架傾斜，使支架充分發(fā)揮其承載能力，在施工中需保證支架的垂直度和水平度滿足規(guī)范要求。這就需要在搭設(shè)過程中對支架的垂直度和水平度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，需要對鋼管柱安裝的垂直度進(jìn)行逐根調(diào)整，同時在施工中要防止雙拼40#工字鋼梁與鋼管柱支撐活絡(luò)端頂板之間縫隙過大，以免導(dǎo)致荷載受力不均勻，造成鋼管柱承受線或點(diǎn)荷載，從而使工字鋼梁產(chǎn)生較大的彈性位移，如果有縫隙要采用薄鋼板墊實并點(diǎn)焊防滑落；在貝雷梁安裝時，貝雷梁的連接插銷要與貝雷梁片配套，防止因貝雷梁的連接插銷不配套而使貝雷架產(chǎn)生較大變形。

3.3 預(yù)壓施工

在箱梁施工前，為減少支架體系的非彈性變形，消除地基沉降，并測量出支撐體系彈性變形的豎向數(shù)值，在箱梁底板鋪設(shè)后需對支架體系進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓荷載大小可按箱梁自重的1.2倍取值。

在加載前須分別在箱梁橋每跨的端部、1/4跨、跨中、3/4跨部位設(shè)置沉降觀測點(diǎn)?？紤]橋梁翼板危險性較大，以及有些部位貝雷梁為懸挑，故在翼緣板和貝雷梁懸挑部位也同時進(jìn)行預(yù)壓，并在模板上設(shè)置相應(yīng)的觀測點(diǎn)，并測量出觀測點(diǎn)標(biāo)高H1。

在施工中采用裝砂袋法進(jìn)行預(yù)壓。箱梁預(yù)壓加載分別按荷載值的60%、80%、100%、110%、120%逐級加壓，施加下一級荷載時須待前一級荷載穩(wěn)定后方可進(jìn)行。在預(yù)壓加載到最后一級荷載時，采用多繩吊砂袋法，禁止用單鉤吊砂袋，防止單鉤下鉤過快對支架產(chǎn)生沖擊荷載而導(dǎo)致支架坍塌，加載完成后測量觀測點(diǎn)標(biāo)高H2。

在預(yù)壓過程中需安排測量人員對所布設(shè)的監(jiān)測控制點(diǎn)進(jìn)行地基沉降量及支架沉降量監(jiān)測，須每天觀測1次，持續(xù)觀測7 d，當(dāng)觀測結(jié)果在2mm以內(nèi)，則表明支架沉降基本穩(wěn)定，測量出此時觀測點(diǎn)標(biāo)高H2。

支架沉降基本穩(wěn)定后方可進(jìn)行卸載。預(yù)壓卸載后，測量出支架體系標(biāo)高H3，從而計算出彈變形值Δh，從而調(diào)整箱梁底模安裝時起拱高度f。卸載后每跨箱梁中間應(yīng)調(diào)整底模標(biāo)高H'。即：

式中：H'——預(yù)壓卸載后箱梁底模標(biāo)高；

H——橋梁設(shè)計標(biāo)高；

f——設(shè)計預(yù)拱；

Δh——彈性變形值；

H2——預(yù)壓穩(wěn)定后箱梁底模標(biāo)高；

H3——預(yù)壓卸載后箱梁底模標(biāo)高。

箱梁其他部位預(yù)拱度沿跨度方向可按二次拋物線進(jìn)行分配，從而確定支架底模高程。

3.4 箱梁側(cè)模、翼緣板底模及內(nèi)模板施工

箱梁翼緣板底模、外側(cè)模及內(nèi)模板均采用厚15mm的竹膠板，翼緣板模板支架采用16#槽鋼及φ48mm×2.7mm鋼管組合滿堂架搭設(shè)支撐體系，槽鋼垂直于工字鋼順橋向布置，布置間距為1 m。

為防止?jié)M堂架水平側(cè)移偏大，在最外邊緣16#槽鋼的外側(cè)處，于雙拼工字鋼上焊接鋼擋板。

箱梁側(cè)模板加固時，在豎向設(shè)置規(guī)格為10 cm×10 cm、間距為30 cm的木方作為加勁楞。水平向則設(shè)置通長鋼管2排固定木方，鋼管上下排間距為40 cm。并在通長鋼管上同時設(shè)置側(cè)向水平支撐，水平支撐利用翼緣板滿堂支架作為固定點(diǎn)，在立桿上用扣件連接水平鋼管及頂托頂緊上下排通長鋼管。水平支撐順橋向間距同滿堂腳手架立桿縱向間距（圖7）。

圖7 翼緣板底模及箱梁側(cè)模搭設(shè)示意

模板間的縫隙需用膩子或雙面膠帶堵塞，保證嚴(yán)密不漏槳。從模板底部仔細(xì)檢查底模與木方間的縫隙，使二者之間嚴(yán)密接觸，保證木方處于全部受力狀態(tài)。側(cè)模及內(nèi)模與底模之間須相連緊密，并做好二者之間的接縫處理，防止漏漿。側(cè)模板及內(nèi)模的位置及線形必須符合圖紙設(shè)計要求，平順美觀。在澆筑混凝土前清除模板內(nèi)雜物，并涂刷隔離劑。

3.5 鋼筋、波紋管、鋼絞線安裝

3.5.1 鋼筋安裝

箱梁鋼筋的加工，須嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求在鋼筋加工棚集中配料，制作成半成品，運(yùn)送至現(xiàn)場后進(jìn)行綁扎安裝。綁扎過程中采用自下而上的工藝流程，按照先底板鋼筋，后腹板鋼筋，最后翼緣板及面板鋼筋的原則安裝。鋼筋數(shù)量、位置及直徑等需滿足設(shè)計圖紙要求，鋼筋交叉點(diǎn)必須綁扎結(jié)實，必要時可進(jìn)行點(diǎn)焊。綁扎中嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度，在鋼筋與模板間加設(shè)塑料墊塊，墊塊與鋼筋綁扎牢固，相互呈梅花狀錯開。

3.5.2 波紋管的安裝及鋼束等制作

預(yù)應(yīng)力鋼絞線管道安裝必須嚴(yán)格按設(shè)計坐標(biāo)進(jìn)行布置。管道彎起點(diǎn)要平滑，無較明顯彎折，連接處用膠布纏繞緊密，避免漏漿。在安裝過程中要確保管道完好無破損，管道內(nèi)不存在雜物、嚴(yán)重銹蝕、脫口、折皺以及空洞等現(xiàn)象。在安裝預(yù)應(yīng)力波紋管時，要確保管道軸線垂直于錨具端頭鋼板，所用端頭鋼板要保證有足夠強(qiáng)度和剛度，能有效抵抗外荷的作用，防止端頭鋼板在后期張拉過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形。

為防止波紋管在澆筑混凝土過程中產(chǎn)生移位，選用U形鋼筋托架進(jìn)行固定，間距為600mm，并將鋼筋托架和結(jié)構(gòu)筋進(jìn)行焊接牢固。在波紋管上需設(shè)置排氣孔兼泌水管，排氣管伸出橋面高度不宜小于300mm，通常將排氣管設(shè)置在管道波峰位置。

待波紋管安裝完畢后，進(jìn)行鋼絞線的穿束。鋼絞線施工前需對鋼絞線進(jìn)行相關(guān)力學(xué)性能的測試及質(zhì)量檢測，滿足要求后方可使用。施工中將每束鋼絞線端頭焊成一個錐形整體，用塑料膠帶包裹圓滑穿束，以利于減少穿束過程中的摩阻力。待鋼絞線穿束完畢，需認(rèn)真復(fù)核管道的位置，若發(fā)生偏移或破損須及時校正和修補(bǔ)。當(dāng)綁扎鋼筋與預(yù)應(yīng)力束二者位置相沖突時，在優(yōu)先滿足鋼絞線圖紙中位置的情況下，適當(dāng)移動普通鋼筋位置。

3.6 混凝土澆筑

在上道工序驗收合格后，方可進(jìn)行箱梁混凝土澆筑。考慮箱梁所在位置特殊，澆筑過程中需配備2臺泵車，分設(shè)在靠近橋的兩端。箱梁混凝土分2次澆筑成型，在橫斷面上分2次澆筑：第1次先澆筑箱梁的底板和腹板，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，第2次完成腹板、頂板、翼板混凝土的澆筑。前后2次澆筑的分界線設(shè)在頂板下50 cm處。箱梁整體澆筑順序由低跨向高跨方向進(jìn)行，從而有效地避免水泥漿出現(xiàn)流失。箱梁底板、腹板及頂板澆筑均由兩側(cè)向中間依次澆筑，當(dāng)澆筑至泵車最大澆筑范圍時，開始由另一臺泵車接續(xù)澆筑，直至完成整個澆筑施工。在澆筑混凝土?xí)r，其入模溫度應(yīng)控制在5～30 ℃之間，同時要避免箱梁混凝土產(chǎn)生較大溫差而產(chǎn)生裂縫。澆筑需分層進(jìn)行，且每層澆筑厚度需要控制在30 cm，要對上層和下層前后澆筑的距離進(jìn)行有效控制，避免出現(xiàn)過大或是過小的情況。且要控制好上下層混凝土澆筑的時間間隔，應(yīng)在下層混凝土尚未初凝前完成上層混凝土的澆筑。澆筑振搗過程中要特別注意振搗棒的振搗位置，以免破壞波紋管而導(dǎo)致混凝土堵塞孔道，影響后期的注漿工序，同時防止波紋管上浮。振搗時以混凝土不再出現(xiàn)沉降、表面溢出泛漿為度。混凝土施工完成后，應(yīng)及時進(jìn)行鑿毛，避免產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫，同時及時覆蓋土工織物，并派專人24 h灑水養(yǎng)護(hù)，確?；炷琉B(yǎng)生質(zhì)量。

3.7 預(yù)應(yīng)力施工

3.7.1 預(yù)應(yīng)力張拉

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后，且齡期不少于7 d，方可進(jìn)行張拉。本工程采用千斤頂進(jìn)行張拉。在張拉前，需對千斤頂進(jìn)行檢測。依據(jù)設(shè)計圖紙張拉力要求，分別計算出設(shè)計張拉力為15%、30%、100%、103%時對應(yīng)的油表讀數(shù)，貼在油泵上以方便作業(yè)人員張拉時控制張拉力。在張拉施工前，應(yīng)對壓力表和油泵實施對應(yīng)，認(rèn)真調(diào)試壓力表并確定靈敏度是否正常，防止隨意拆卸的情況發(fā)生。在啟動油泵張拉時需檢查油泵儲油量是否充足，以及進(jìn)油和出油管是否存在漏油現(xiàn)象，避免張拉過程中出現(xiàn)故障而影響張拉效果[2-3]。

張拉方式采用兩端同時對稱張拉，在專業(yè)工作人員的指揮下進(jìn)行，張拉前需認(rèn)真做好技術(shù)安全交底工作。張拉時先將鋼絞線進(jìn)行預(yù)張拉，這樣可有效避免鋼絞線處于松弛狀態(tài)，張拉前，需對孔道中軸線進(jìn)行仔細(xì)復(fù)核，以確保管道軸線、千斤頂以及錨具三者均處于水平線上，并保證預(yù)應(yīng)力束中所有鋼絞線達(dá)到均勻受力狀態(tài)。當(dāng)張拉到103%時，張拉控制力宜持荷2～5 min，主要是由于鋼絞線受拉不均勻，并且存在管道摩擦，導(dǎo)致部分鋼絞線尚未達(dá)到張拉要求。持荷能使各鋼絞線受力均勻，達(dá)到張拉的目的。張拉過程中采用張拉應(yīng)力及伸長量雙控，以前者為主，后者為輔。在張拉過程中需詳細(xì)記錄每個張拉階段的伸長量，并將計算的伸長量與理論值相比較，用以確定誤差是否在允許范圍內(nèi)。當(dāng)伸長量存在較大偏差時，找出張拉過程中存在偏差的影響因素，以待采取改進(jìn)措施，提高張拉效果。張拉過程中，當(dāng)壓力表指針出現(xiàn)來回抖動等現(xiàn)象時，操作人員應(yīng)立即完成油封作業(yè)。油封操作前先應(yīng)對壓力表進(jìn)行調(diào)試和維修，并認(rèn)真檢查限位板的頂頭，以確保此部位完好而無坑槽等現(xiàn)象，這樣能有效避免張拉時錨固夾片被損壞。張拉結(jié)束后，用砂輪切斷過長的鋼絞線。

3.7.2 注漿

在完成張拉工序后，需在24 h內(nèi)完成注漿?？椎缐簼{能夠有效地提高預(yù)應(yīng)力筋和橋梁結(jié)構(gòu)二者共同的承載能力，同時還能避免鋼絞線產(chǎn)生銹蝕。注漿前需通過實驗室計算漿體相關(guān)配合比，采用砂漿對張拉兩端的夾片進(jìn)行封堵，封堵需嚴(yán)密，以防漏漿。注漿前，檢查封錨砂漿是否達(dá)到強(qiáng)度要求，并清理壓漿孔周邊及孔道里的雜物。為了防止在注漿過程中堵塞，保證注漿通道的暢通，注漿前先用空壓機(jī)注清水，通過排氣管的溢水情況，排查波紋管是否堵塞。注完清水后，采用壓縮空氣清孔。拌和注漿料時應(yīng)在旁邊設(shè)置小水桶，方便控制加水量。漿液稠度宜控制在12～20 s，在拌制過程中通過設(shè)置稠度儀進(jìn)行控制。波紋管注漿時要連續(xù)進(jìn)行，注漿前要大致估算所用量，以預(yù)應(yīng)力孔道能被注滿為準(zhǔn)。注漿時由低到高，一端注漿，若排氣孔和另一端溢出水泥漿則表示注滿。注漿完后，待漿體達(dá)到一定強(qiáng)度后，最終封錨[4-5]。

4 結(jié)語

本文結(jié)合具體工程實例分析了預(yù)應(yīng)力箱梁施工過程中的主要施工技術(shù)和質(zhì)量控制要點(diǎn)。在當(dāng)今預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)和新型材料持續(xù)創(chuàng)新的情況下，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為一項新技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，但預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在混凝土橋梁應(yīng)用過程中依然存在一些問題和不足之處。為此，施工單位在施工中必須嚴(yán)格控制每道工序中的關(guān)鍵控制點(diǎn)和主要材料性能，規(guī)范施工操作，不斷提高和改進(jìn)該施工技術(shù)的適用性，避免橋梁施工過程中產(chǎn)生的安全和質(zhì)量隱患。對施工單位而言，不僅需嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求，還應(yīng)使理論與實際相結(jié)合，積極將新技術(shù)推廣、應(yīng)用到橋梁施工中，使其最大程度地實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，從而加快我國橋梁建設(shè)的步伐。