大跨度预应力混凝土支架现浇连续箱梁施工

闫 威

(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041000)

0 前 言

在社会经济良好发展的背景下，各界对桥梁建设质量提出了更高的要求，同时桥梁的建设规模也在逐步扩大，传统的预制箱梁难以适应于大跨度的建设环境，普遍采用的是大跨度现浇预应力箱梁，其对于增加桥梁的跨度、保证全桥稳定性、提高车辆通行能力而言均有重要的作用。此外，大跨度现浇预应力箱梁施工便捷，配套设备简单，有利于箱梁施工进程的高效推进。

1 工程概况

某高架道路，主线高架为变高度混凝土连续箱梁，大桥长729 m，6车道，其中：跨汾河主桥为37.5 m+3×65 m+37.5 m=270 m/5孔变截面预应力连续箱梁，桥面宽40.5 m；跨引河引桥为2×27.5 m+2×29 m+5×27 m=248 m/9孔变截面预应力连续箱梁，桥面宽度40.5～53 m；跨滨河西路引桥为3×29 m+34 m+56 m+34 m=211 m/6孔等截面预应力连续箱梁，桥面宽为24.5 m，一联建设3跨或4跨。主线箱梁标准段箱梁跨径布置为37.5 m+3×65 m+37.5 m=270 m，主梁采用直腹板单箱四室箱型断面，顶板宽20.24 m，底板宽14.74 m，悬臂长度外侧3 m，内侧2.5 m，中支点梁高5 m，边支点梁高2 m，跨中梁高1.8 m，纵横均按预应力A类构件设计。

主梁采用C50混凝土，顶板厚度220 mm,底板厚度220 mm,跨中截面腹板厚度450 mm,边横梁厚度1.6 m，横梁厚度2.5 m。

2 大跨度预应力混凝土支架施工

2.1 测量放线

1)仪器采用的是全站仪或JPS，由专员操作，复测坐标点，测设桥梁中心线，测放支架搭设边线。对支架做合理的分区处理，并拴桩，形成标记。需要将水准点复测工作落实到位，实测结果无异常后测出原地面标高，根据掌握的测量数据确定支架搭设高度。

2)全面检查各项施工材料，要求其证件齐全，有必要针对材料做复检，在多重措施并行的模式下，全面保证材料的质量。

3)加强对机械设备的检查，以试运行的方式判断其工作状态，若有异常则予以调整，保证设备的正常运行。

2.2 支架基础的施工

按流程有序施工，首先检验地面道路路基，待该部分满足质量要求后，再铺设砾石砂和水泥混凝土(各部分的厚度均按15 cm的要求予以控制)，形成平整、稳定可靠的支架基础。根据要求组织箱梁施工作业后，对水泥混凝土做详细的检查，若无明显的破坏和变形,按预先经过评审的施工方案搭设支架。

2.3 支架的搭设

箱梁顶板底标高为+17.98～21.51 m，地面标高为+3.30～4.70 m，排架搭设高度12～17 m，绝大部分采用的是碗扣式支架，局部予以调整，选用的是钢管扣件支架。以箱梁荷载及施工荷载为主要参考，据此合理控制碗扣支架的立杆布设间距。支架在不同设置区域的纵横向间距不尽相同，例如在箱梁渐变段腹板处时纵横间距均为600 mm,在墩柱梁段处时纵向300 mm×横向600 mm。

支架高度最大约为14 m，考虑到支架的稳定性要求，在底部、中间、顶部三个区域分别设一道水平剪刀撑。钢管扣件支架结构有突出的灵活性特征，可根据实际需求对立杆、横杆的布设间距做合理的调整，但受制于扣件，具备的承载性能有限，建设耗费的时间较多。相比之下，碗扣支架的立杆、横杆间距保持固定，从灵活性的角度来看钢管扣件，但不存在扣件所带来的制约问题，因此，承载性能大幅提高，且搭设便捷，能够以较高的效率完成搭设工作，是大跨度连续箱梁施工中的优质支架形式。

碗扣支架的优势主要体现在如下方面：接头构造合理，结构组成稳定可靠；便于拆装，提升了施工的便捷性；抗剪、抗弯性能均较为突出；施工工作量得到有效的精简，螺栓作业对人员的需求量较少，能够高效完成支架的搭建工作，有助于实现提质增效的目标。

2.4 支架预压及预拱度的设置

支架预压荷载应为支架承受的全部荷载的1.1～1.2倍，加载物选用的是砂袋或预制混凝土块。有关支架预压沉降控制等要求按现行《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650—2020)以及《钢管满堂支架预压技术规程》(JGJ/T 194—2009)执行。以梁底标高为主要的参照基准，加强对连续梁线形的有效控制。预压时间至少达到24 h，为及时掌握支架在预压期间的实际情况，在腹板、箱梁翼板处设7个观测点，同时，还在支架基础对应区域设测点，联合观测。

预拱度取梁体挠度、地基弹性变形、支架弹性变形三者之和。预拱度最大值规划在梁的跨中部位，呈抛物线分布形式。通过对支架顶部调节杆的有效调整，来保证底模精准就位。

3 大体积混凝土施工

严格控制各类原材料的用量，例如水泥用量≥200 kg/m3，胶凝材料用量以400～500 kg/m3为宜，粉煤灰掺量10%～18%。加强对混凝土性能的检测，要求坍落度不小于180 mm,水胶比为0.35～0.40，水灰比为0.38～0.50。以规范的检测方法判断各项指标与设计要求的关系，识别出质量不达标的材料，禁止不达标材料投入至工程施工中。

3.1 混凝土浇筑与振捣

混凝土浇筑工作量较大，组建2个班组，加强沟通，同步推进混凝土浇筑作业进程，期间尽可能保证支架受力的均衡性。从边跨开始浇筑，逐步向中间区域推进。底板混凝土一次施工成型，横梁部分则以分层的方法有序浇筑，注重前后浇筑两部分的搭接，需在5 h内完成，保证相邻两部分的稳定结合。对于底板混凝土的浇筑，遵循连续作业的原则，不可产生冷缝。混凝土浇筑期间采取振捣措施，以提高混凝土的密实性，设备采用振捣器，由专员操作，不可碰触波纹管以及模板等既有构件，并保证振捣时间的合理性，避免过振、漏振。

3.2 施工缝的处理

箱梁混凝土浇筑分两次完成，由此产生施工缝，宜将其设置在顶板倒角部位。按如下方法处理各节段的施工缝：先全面清理残留在接缝表面的杂物，例如油污、薄膜、松散砂石等，若钢筋存在锈蚀现象，则清理锈斑；对旧混凝土做适当的凿毛处理，再清理干净(需要保持湿润的状态)，以便该部分能够与新浇混凝土稳定结合；注重施工缝周边混凝土的振捣处理，践行精细化作业的理念，保证振捣效果。

3.3 混凝土养护

混凝土初凝后，进入养护环节，以蓄水养护的方法为宜，由于某些条件的限制而无法采取该方法时，可在表面覆盖土工布，以此进行养护。冬季环境温度较低，为避免低温对混凝土成型造成不良影响，混凝土拌制时需用热水搅拌，同时取合适尺寸的彩条布，将其覆盖在顶托上，并辅以蒸汽养护的方法。养护期间加强对混凝土成型状态的观察，以现场实际情况为准，灵活调整养护方法。

4 现浇箱梁预应力施工

主线标准段采用双向预应力体系，材料选用的是φs15.20高强度低松弛预应力钢绞线，其中横向预应力包含桥面板横向预应力和墩横梁预应力，纵向预应力束则有顶底板的钢束和腹板钢束。要求各预应力钢绞线的质量均满足要求，断丝或是其他异常状况均要得到有效的控制。

4.1 波纹管及预应力筋的安装

1)根据设计要求，严格控制钢绞线的下料长度。下料不得使用电焊或氧弧切割，应采用圆盘锯冷割，且应使钢绞线的切割面为一平面，以便在张拉时检查断丝。为保证切割效果，准确确定切割口的具体位置，在其两侧各5 cm用铅丝绑丝，在此基础上，方可组织切割作业。钢束端头宜设置成圆锥状，在此前提下，用电焊焊牢。

2)穿束时，用胶带纸缠绕波纹管连接部位的缝隙，以免由于施工的进行而出现水泥浆渗入的情况。管道各接头长度以5 d为宜，用胶带纸缠好接头，保证该部分的严密性。妥善协调管道与非预应力钢筋的位置，若两者存在空间冲突，则在条件允许时优先移动钢筋，确保钢管的位置具有准确性。

3)待波纹管安装到位后，检测螺旋筋和锚垫板两部分，对其做灵活的调整，确认无误后，采取点焊处理措施。对于张拉端锚垫板的预埋，需以设计要求为准，提前制作合适尺寸的端头模板，将准备好的锚垫板固定在该处(为保证稳定性，可采取螺栓固定的方法)。

4)前述提及的几项工作均完成后，进入钢绞线穿束环节，此阶段要谨慎作业，不可捅破波纹管。穿束后，用“井”字定位钢筋固定波纹管，使其能够稳定在搭建好的钢筋骨架上，并且无论是平面位置还是高度，均要满足工程要求。经过穿束后，进一步处理钢绞线外露的部分，以缠绕塑料膜的方法加以防护，避免其受到污染。

4.2 预应力张拉

以张拉力为主要的控制对象，用伸长量校核，即遵循的是“双控原则”。张拉时间以箱梁混凝土的强度为准，待实测值完全达到设计要求后，方可安排张拉，于两端操作，分多个批次有序完成。每束钢绞线的张拉均分阶段完成，即：0→10%σk→103%σk→锚固(持荷5 min)→回油锚固。张拉全程加强对钢绞线束的检查，判断有无异常。张拉流程见图1。

图1 预应力张拉流程图

初张拉时，对千斤顶主缸充油，目的在于调整钢绞线束的状态，使其略微拉紧，并在此期间对千斤顶位置、锚圈两部分做合理的调整，直至孔道、千斤顶、锚具各自的轴线相吻合为止。尽可能做到均匀张拉，避免某股钢绞线受力异常的现象，待张拉力达到初应力后，分别在两端设置伸长量标记，同时全方位观察钢绞线束，判断是否有滑丝问题。以分级的方法有序张拉，待实测张拉力达到设计值时，仍需供油，以保证张拉力的稳定性(持荷5 min)，此时测量伸长量，将实测结果与理论计算值做对比分析，判断两者的误差是否在±6%以内，若超出该范围，需随即对伸长量做合理的调整，并再次安排张拉。张拉期间若有断丝、滑丝或其他异常状况，随即暂停作业，深入现场分析原因，妥善处理。例如，滑丝、断丝数量超出许可范围内，则抽换钢束。张拉完成且经过24 h后，在确认无质量问题的前提下，可切断钢绞线。对于外露的多余钢绞线，用砂轮切割机予以处理，有效保证切割精度。切口安排在夹片外侧约3～5 cm的位置，并加强防护，以免造成损伤(尤其是两端锚具和切割周边的钢丝)。

4.3 孔道压浆

预应力张拉后，若条件允许，尽快安排管道压浆，合理协调现场作业条件，在28 h内将压浆作业落实到位。压浆前一天做好各项准备工作，例如封堵两端锚圈、钢绞线与锚塞的缝隙；详细检查球阀，判断其是否有受损的情况。水泥浆拌制阶段，按照“水→外加剂→水泥”的顺序依次掺料，搅拌时间不少于1 min，以便得到均匀性较好的浆液。在进口处设滤网，作用在于拦截杂物，以免因杂物的混入而导致管道堵塞。

按自下而上的顺序安排压浆，一次作业需具有连续性，尽可能避免中断。出口有冒浆现象并且该部分的稠度与压入料一致时，可结束压浆，而后对各出浆口、孔眼做有效的封闭处理。遵循水泥浆随拌随用的原则，拌和至开始压浆的时间不超过40 min，否则不予以使用。经过压浆后，管道应保持饱满的状态，若对局部的压浆质量存在疑问，可逐孔检查，判断各段的浆液填充情况，若有异常则采取针对性的处理措施。管道压浆后，安排封锚混凝土灌注，在此项施工前，需冲洗锚槽，而后以灌注混凝土的方式有效封闭(材料需要与梁体同强度等级)。

5 施工控制措施

1)支架搭设前，先检测地基承载力，待其满足要求后方可搭设。以分层的方式回填土，要求压实度不小于95%，以免支架沉陷。支架顶托外露长度不大于30 cm，否则需增设横向连接，提升稳定性。上碗扣必须打紧，立杆的长度根据支架高度做合理的调整。

2)施工采用的模板必须满足刚度要求，无变形、受损现象。根据设计要求，将模板安装至指定位置，接缝部位保持严密，模板到位后采取固定措施。腹板模板施工时，设置刚度适宜的丝杠，以此来保证模板的稳定性，避免其出现变形现象。

3)混凝土浇筑时，加强对各项参数的控制。以底板、腹板两处的混凝土浇筑作业为例，坍落度以10～15 cm为宜，入模温度需合理。底板混凝土浇筑后，经过1 h即可组织腹板混凝土的浇筑作业。以振捣的方法提高混凝土的密实度，但不可碰触波纹管。

4)钢绞线必须完整，穿束由专业的穿束机完成，遵循匀速的原则，穿束全程不可随意加速。

5)钢绞线张拉前，标定穿心式千斤顶和液压表，保证仪器的精度。张拉采取的是以应力控制为主、伸长量校核的方法。张拉后，做详细的检查，例如是否有滑丝、断丝、夹片破裂的情况，若有则予以处理，例如滑丝则需补张拉。

6)孔道灌浆环节，保证各类原材料的质量，严格控制水灰比，以便灌注后的浆液能够有效填充钢绞线孔道。做到随拌随用，尽可能缩短拌制后、浇筑前的间隔时间。

6 结 语

在现代桥梁建设领域，大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁取得广泛的应用，其施工具有复杂化、难度大的特点，但在前期合理规划、中期规范作业、后期全面管护的系统化工作模式下，能够有效保证箱梁的施工质量。作为施工单位，仍需持续加强技术探索，推陈出新，为大跨度预应力混凝土现浇连续箱梁提供更为可靠的技术支撑。

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