试论简支后张法预应力预制小箱梁施工技术

发表时间:2020/9/1   来源:《城镇建设》2020年5月13期   作者:沈嘉斌
[导读] 预制小箱梁具有结构简单、受力明确、技术成熟、施工周期短
        摘要:预制小箱梁具有结构简单、受力明确、技术成熟、施工周期短、成本低等优点,在各类桥梁中得到了广泛的应用。本文依托某工程实例,分别从梁场布置、钢筋施工、混凝土浇筑及预应力张拉等方面详细阐述,可供类似工程施工参考。

        关键词:路桥工程;预制小箱梁;预应力筋张拉;孔道压浆
       
1工程概况
        该工程上部结构采用简支后张法预应力砼小箱梁结构。跨径10m、16m、18m小箱梁梁高1m,跨径21m、23m小箱梁梁高1.2m。本工程预制小箱梁共计328片,边梁宽主要2.9m、2.55m及2.138~2.55m变截面梁,梁长15.98至30m不等,梁高主要有1.2m、1.4m和1.6m三种,共计104片;中梁宽为2.4m,梁长15.98至30m不等,梁高主要有1.2m、1.4m和1.6m三种,共计224片。根据本工程的整体进度情况及工程征地拆迁情况,简支小箱梁可现场预制或采用工厂预制,运至工地现场吊装安装。
2预制小箱梁施工技术
2.1梁场布置
        根据工程的施工情况,小箱梁预制厂设置在潘泾路的西侧。小箱梁采用边预制边架设的方式,预制场区设置预制梁台座30个,存梁区可存梁30片,预制梁存梁区设置只限于周转箱梁的存放。预制场钢筋制作棚、木工车间、仓库等附属设施独立设置,设置在预制场西侧红线范围内。临时用电由315Kv的箱变接入,在梁厂的合理位置设置总分配电箱,再根据需要设置分配电箱。临时用水由给水总管接入梁厂一根50mm口径的水管,以保证砼的养护。
        小箱梁台座根据不同梁长设计,台座平面轮廓与需预制梁底板尺寸相同。在台座上每隔60cm设置预留孔做为模板对拉螺栓孔,预留孔Φ6cm。
        在台座上小箱梁吊点处设置底座开孔,以便以后吊梁,预留孔为Φ10cm。混凝土浇筑过程中用活动钢板覆盖。考虑到在对小箱梁进行施工操作期间,主要采取的是后张法来处理,这就意味着梁端台座承载了主要的小箱梁张拉后自重,为此,不仅需要该台座有着较强的刚度、强度,同时还要保证其承载力符合标准。在针对底座进行施工操作之前,需要对原本地面做出相应的平整、清理和压实干预,以确保路基基底处理能够达到要求,梁端部长4.5m范围需进行特殊处理,采用钢筋砼,厚度为50cm。
        通常情况下,堆场区是存梁台座的基础,梁端所支撑的具体位置处于地面以下,预埋需要对钢筋混凝土的支承梁进行操作。小箱梁在堆放期间,必须确保其高度控制在2层范围内,同时还需要以隔板对上梁、梁用方进行处理。梁堆放时应根据中、边梁、不同长度、跨度编号进行分类。
        行车轨道的延伸及基础采用C30钢筋混凝土基础,基础上每隔120cm预埋钢板,轨道铺好后用钢片焊在预埋钢板上固定轨道,钢轨采用标准50钢轨。
        施工现场的水、电、排水均通过行车轨迹外侧来进行电缆、水管的敷设操作。每间隔20m的距离,就需要设置一个相应的电箱、水龙头,并在两端预留出相应的排水孔,同时在台座的四周设置相应的排水沟,两侧基座需要设置相应的集水坑,可借助水泵的方式来进行集中抽排处理。钢筋制作、钢筋堆放、仓库设置在梁厂西侧红线范围内。长60米,宽15米。制作棚及材料堆放场地内全部15cm C20砼硬化处理。
2.2箱梁外模
        采用定型钢模板,钢模面板选用5mm钢板,横向肋采用槽钢,竖向围檩采用2根[10槽钢组合,并在端部上、下设置M25对拉螺杆。
2.3箱梁内模
        内模采用定型钢模,其尺寸必须符合设计尺寸要求。模板固定采用定型型钢进行对角撑,同时在通气孔(预埋Ф50PVC塑料管)为防止漏浆,在钢模面上铺设油毡。考虑到混凝土浇注完后,拆除支架及内模板,在箱梁的每仓预留上人孔,孔大小为400*600mm。内模采用一次拼装成形整体安装。
2.4钢筋安装
        在进行钢筋安装过程中,先将底板以及腹板钢筋实施焊接或者绑扎处理,再为其配置相应的顶板钢筋。同时在底座边缘以油漆对具体的主筋间距做好明确标记,在对钢筋和箍筋的具体尺寸间距进行相应的标记,明确主筋上的具体标识。为了将底板、腹、顶板的混凝土浇筑时间进行控制,还需要考虑对单个钢筋构建做好相应的分批下料与成型处理,随后对成骨架和网片进行预制,再焊接或绑扎组装,以确保骨架与网片具有足够的刚度和稳定性。
        钢筋拼装焊接时先点焊两端固定,以防变形和扭曲,再施焊焊缝,骨架施焊时宜采用先中后边、先下后上的顺序。相邻焊缝采用分区对称跳焊。钢筋绑扎过程中应采用合格的绑扎钢丝进行交叉绑扎,绑扎钢丝应结实,绑扎钢丝应向内弯曲,不得伸入保护层。钢筋骨架外侧均匀而牢固的绑扎,用与板梁同标号的预制混凝保护层块或塑料垫块。梁板端部抗裂钢筋、锚端钢筋、支座钢筋、支座预埋钢板、伸缩缝预埋钢筋、护栏预埋钢筋严格按设计进行切割和布置。如果在施工过程中发现异常情况,应及时向项目经理部和监理报告,并提出相应的控制措施。
2.5预应力混凝土浇筑
        采用商品混凝土,用泵车运输到位。坍落度为16±2cm。拌制好的混凝土运到施工现场应及时进行浇筑并应检查其匀质性和坍落度。混凝土分两阶段浇筑。

第一阶段由底板浇注到腹板顶部。第二阶段浇注到顶板及悬臂板。浇注顺序由低处向高处方向进行。第一阶段浇注时,先浇底板后分层浇筑腹板(厚度控制在30cm),振捣时注意预应力管道,不接触波纹管,保持一定距离,并注意不可过振。同时每隔45min逐孔抽动二端外露的钢束,防止孔道漏浆堵塞。当人力无法拔动时可运用0.5~1T手拉葫芦进行抽动作业。
        在针对底板砼进行浇筑操作期间,工人可随后进入到梁内做好相应的振捣操作。在对腹板砼实施浇注处理之前,可借助侧膜内插入式振捣器以及侧模外附着式振动器实施联合振捣操作。在这个过程中,需要引起重视的是,必须严格控制梁端与底侧板交界不稳的振动操作。考虑到端头钢筋相对较为紧密,可以借助小口径φ25mm来做好相应的插入式振捣器,并配置相应的模板外部和人工插捣来实现敲击振捣操作。
        针对砼振捣操作情况,可对振捣的间距进行非常严格的控制:将插入式振捣器插入到相应的点间距,且必须控制在50cm或者45cm范围内;附着式振捣器的具体安装距离必须保持在100cm范围内。插入式振捣器在进行操作过程中,需要对其振捣方法进行重点控制,上下抽动的间距尽量保持在5-10cm范围内。
2.6预应力钢束张拉
        预制箱梁混凝土强度达到85%以上且龄期不少于7天后,方可张拉预应力束。张拉之前将内外模全部拆除,同时搭设宽度不小于1.5米荷载不小于700kg张拉操作平台。
预应力筋张拉顺序为先张拉腹板钢束再张拉底板束,采用双端对称张拉,应力控制,伸长量校核,实际伸长值和理论伸长值之差控制在6%左右。进行安装张拉设备时,直线预应力筋应使张拉作用线与孔道中心线重合,曲线预应力筋应使张拉作用线与孔道中心线末端切线重合。
        张拉程序:0→初应力(持荷5min,画标线)→控制应力(持荷5min,测伸长量)→锚固。预应力钢筋张拉过程中,应避免滑丝、断丝以及断裂。发生这种情况时,要暂停张拉,查明原因并采取纠正措施后,方可恢复张拉。预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。锚具外多余预应力筋在孔道灌浆后再割除。
2.7孔道压浆
2.7.1制浆要求
        水泥浆水灰比采用0.26—0.28。水泥浆流动度(25℃),初始流动度应控制在10~17s秒、30min流动度10~20s、60min流动度10~25s。水泥浆24小时泌水率为0。搅拌采用速度不低于1000r/min的搅拌机,拌好的水泥浆必须通过不大于3mm滤网过滤。
2.7.2灌浆操作
        ⑴试抽真空:起动真空泵,使系统负压达到-0.1MPa。管道真空度稳定后,停泵1min。如果压力降至小于0.02MPa,可以认为孔道已达到真空。如果不符合此要求,则说明孔道没有完全密封,需要在灌浆前进行检查和纠正。
        ⑵拌浆:搅拌前加水旋转几分钟,以充分湿润搅拌机内壁,将积水倒出;将称好的水倒入搅拌机中,边搅拌边倒水泥,搅拌3-5min至均匀为止;将水溶性外加剂倒入搅拌机中,搅拌5-15min,然后倒入浆液容器;倒入浆液容器的水泥浆应尽快泵送,否则应连续搅拌。
        ⑶灌浆:起动真空泵,当真空达到并保持在0.08mpa左右的负压时,打开阀门,启动灌浆泵开始灌浆;当浆液通过透明的高压管道并准备到达三通时,打开排浆阀,关闭负压容器阀门,关闭真空泵。透明高压管应控制在10m左右,观察废泥浆桶的泥浆排放情况。当浆液光滑稳定,稠度与浆液容器内浆液的稠度基本一致时,关闭灌浆泵和另一端的阀门,重新启动灌浆泵补压,使灌浆压力达到0.5MPa~0.6MPa下持压2分钟,最后关掉灌浆泵,关闭灌浆端的阀门;压浆的最大压力不宜超过0.6MPa。接通水,打开阀门清洗,拆下透明高压管;水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40分钟。⑷当气温高于35℃时,灌浆操作应放在夜间或清晨气温较低时进行。⑸压浆每班应制作70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm标准水泥浆试件3组,用标准养护28天来评定水泥浆强度。
2.8封锚
        压浆完毕24h后用切割机切断,露出锚具外的钢绞线不小于30mm,严禁电弧切割。
封锚前,应清除锚具四周浮浆,将构件混凝土表面凿毛,然后设置钢筋网(竖向钢筋按图纸要求焊接于锚垫板上,后绑扎水平筋),支模板浇筑封锚混凝土,混凝土应振捣密实,同时做好封锚试块二组(一组备用)。封锚混凝土强度同梁体(C50)。
3结语
        简支后张法预应力小箱梁施工过程相对复杂,任何一个环节出现问题对箱梁的质量都有着一定的影响。随着交通运输业的发展,预制小箱梁得到了广泛的应用,但预制小箱梁的施工质量并没有得到明显的提高。只有提前明确施工,制定合理的施工方案,注意施工过程的细节,加强施工过程的控制,才能保证小箱梁预制施工质量。

参考文献:
        [1]《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T 14370-2007);[S]
        [2]《后张法预应力施工规程》(DGTJ 08-235-2012?);[S]
        [3]《公路桥涵施工技术规范》(JTG TF50-2011);[S]
        [4]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008;[S]
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