南靖县九龙江大桥现浇预应力连续箱梁施工技术浅析

摘 要:介绍了预应力连续箱梁现场施工技术,从支架搭设、模板施工、钢筋及预应力钢束的制作与安装、预应力砼工程、预应力钢束张拉及压浆等方面阐述了箱梁现场施工的工程实例,并提出了一些施工要点。

关键词:单箱双室箱梁、预应力、钢绞丝、张拉、压浆

1、南靖县九龙江大桥工程概况

九龙江大桥走向与九龙江河流呈15度斜交，全桥分三联，跨径组合为2×23m+(35+4×55+35)+3×23m，桥墩采用正交布置，全桥长409.58 m。其中第二联为变截面连续箱梁，其余各联均为等截面连续箱梁。

主梁采用现浇预应力砼连续箱梁结构。第一、第三联引桥主梁采用单箱双室等截面箱梁、斜腹板形式，箱梁断面顶宽13.99 m，箱底宽8.223 m，跨中处斜腹板宽0.4 m，至支点处加宽至0.8 m，悬臂各宽2.5 m，梁高1.6 m，中支点处横梁宽2 m，端横梁宽1.5 m。第二主桥联主梁为变高度连续箱梁，主跨梁高由1.6 m（跨中）变化至3.0 m（根部），箱梁顶板厚0.25m，底板厚0.25～0.8 m，边腹板宽0.55～0.8 m，中腹板宽0.55～0.9 m，主梁中支点处横梁宽2.5 m，边支点处横梁宽1.5 m（未计后浇封锚端厚度），跨中横隔板宽0.3 m。

主梁采用纵向预应力结构，预应力钢绞丝主要布置在腹板内。预应力材料采用钢绞丝和配套锚具和塑料波纹管。引桥主梁设计按搭支架现浇施工考虑，主桥按分节段搭设支架现浇施工。

2、预应力连续箱梁工艺及施工顺序

2.1总体施工工艺流程如下: 支架搭设及底模施工、梁体钢筋的制作及安装、塑料波纹管及预应力钢束的制作与安装、箱梁腹板与顶板底模板安装、预应力砼工程、预应力钢束张拉及压浆、卸架。

2.2施工顺序：先施工第一联（2×23m）、再施工第二联(35+4×55+35 m)、最后施工第三联（3×23 m），其中第一、三联不分段整体施工，第二联分节段施工。第二联在完成支架搭设及预压后，安装第1跨底模及钢筋至第2跨8m处（施工缝宽2m），浇捣预应力砼，待砼强度达到设计强度的85%以上，单向张拉相应预应力钢束，接长腹板钢束至第3跨8m处（施工缝2m），进行第2跨施工，依次逐跨施工。2m施工缝为全断面断开。

3、支架搭设及底模施工：

支架地基处采用扩大基础，清除支架所在位置河底的杂草、杂物、腐植土，将基底整平碾压，铺筑30cm砂碎石并夯实，测定地基承载力，使满足允许承载力，然后浇筑45cm厚基础混凝土，严格控制顶面标高并做好预埋件的埋设工作。当基础混凝土强度达到80%以后进行预压，具体作法是：将预制的压块用吊车吊放在支点上，压载量约为支点受力的80%，以1d为一个观测单位，若连续3d观测结果在5mm以内，则可认为地基沉降基本稳定，压载时以一排支点同时预压为宜。基础顶放置15×15cm厚10mm钢板做为立杆支垫，再搭设满堂扣件式钢管支架（钢管为Φ48，δ=3.5mm）。立杆采用对接扣件，布设间距沿桥纵向60cm、横向60cm，横杆步距120cm。立杆顶端安装顶托，在顶托凹槽内搁置15×15cm方木或I20a工字钢，其上安放箱梁底模。在模板上堆放预压材料，预压重量为箱梁自重和施工荷载之和的85%，对于整体现浇的箱梁支架采取一次性预压，对于分节段施工的箱梁支架先两跨再逐跨预压1个月以上，在预压期间，需对支架基础上横向3m纵向4m设观测点，每天进行观测。架体卸载后，对各点进行一次观测，得出支架卸载后的回弹量，从顶托调整回弹量，同时将预拱度考虑在内，此时的标高即能满足梁体设计要求。同时观察支架，并修复支架缺陷。

4、梁体钢筋的制作、安装

根据施工图进行钢筋制作和安装。安装箱梁底板、腹板、横隔梁钢筋和预应力钢束，经验收合格后浇捣砼，安装顶板模板，然后安装顶板钢筋及预应力钢束。

5、塑料波纹管及预应力钢束的制作、安装

5.1塑料波纹管严格按施工图提供坐标安装，每隔1m将Ф12定位钢筋（马凳支托）焊接一组在箍筋上，将塑料波纹管用ф6倒U型筋点焊在定位筋上，防止波纹管偏移或上浮。检查波纹管位置、曲线形状、管壁有无破损等缺陷，予以及时修复。波纹管安装与钢筋施工同步进行，电焊时防止火花烧伤管壁。波纹管安装完成后，安装张拉端的锚具的锚垫板，同时在固定端波纹管或连接器外罩上设置PVC压浆排气管，排气管露出梁外。

5.2 预应力钢束制作与安装

钢绞线加工：采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径15.2mm，公称面积140mm2，标准强度fpk=1860MPa。钢绞线下料时，焊接一个专用的钢筋笼，将一盘钢绞线放入笼中，然后开卷从中央逐步抽出，用电动圆盘砂轮切割机切割下料，在下料及堆放时其下垫方木以防止钢绞线污染、生锈、磨损等。

固定端挤压头制作：挤压器型号GYJA型，配用油泵ZB4-500型。挤压头制作是将异型钢丝挤压簧（弹簧状）套在预应力钢绞线上，再套上挤压套（断面为圆环）一起被挤压器顶杆推入挤压模锥孔中，由于模孔直径小于挤压套外径，挤压套被牢牢地压缩在预应力钢绞线上，异形钢丝挤压簧内侧锋利刃卡住钢绞线，外侧刃嵌入挤压套，制成固定端挤压头。此挤压头与连接器中挤压头的制作相同。挤压套涂有防锈油，保证无污染。如污染，则用柴油清洗后再用。挤压时，将挤压机顶杆凹槽内残留的异型钢丝挤压簧清除干净。

钢束制作：编束时，逐根理顺，防止相互缠绕，每隔1m绑扎一道20号铁丝，铁丝头弯进钢丝束里，编好的钢束编号堆放在方木支垫上，并予以覆盖。带固定端的钢束每根钢绞线先穿过固定锚板锚孔，挤压头靠紧锚板，然后再编束绑扎。

钢束安装：钢束前端扎紧并裹胶布由人工穿入波纹管中。因固定端埋入砼中，因此钢束在灌注砼前完成穿束。穿束时采用导链将钢束吊起，工人站在脚手架上逐步穿入，完成穿束工作。

采用连接器接长腹板钢束：OVM15L-15型连接器为周边悬挂的挤压式连接器，位于第二联箱梁腹板第2～6跨8m施工缝处。钢束张拉后由连接体先行锚固，完成压浆，然后将接长钢束的15根钢绞线分别卡入连接体周边对应的凹槽内，由挤压头卡住，安装外罩、约束圈等，在外罩上安装PVC压浆排气管至梁外，将各接合处用胶布裹紧，防止水泥浆渗入，完成了钢束接长工作。

6、 箱梁腹板模板、顶板底模板安装

安装箱梁腹板及横隔梁钢筋，同时将腹板预应力钢束按设计安装完成后，即可进行模板安装，模板采用工厂加工定型钢模板。

6.1 箱梁腹板外模为了安装、固定方便和保证模板平整度，同时便于汽车式起重机吊装，将750×1500mm钢模板拼合成3×6m整体式模板后再行安装；腹板内模采用1500×1500mm为主的组合钢模板。腹模采用方木及钢管脚手架固定，同时在腹模之间用Ф16钢筋作为拉杆连结，纵横间距60cm。模板工程完成后即可进行砼浇注。

6.2 当腹板及横隔梁砼浇注完成24小时以上后，可拆除模板，然后安装顶板及翼板的模板支架，安装顶板及翼板底模，模板以1500×1500mm为主的组合钢模板。

6.3 将施工缝处的钢筋焊接，然后安装施工缝处的腹板和顶板模板，施工缝处的腹板、顶板砼与下节顶板砼一起现浇。

7、预应力砼工程

混凝土浇捣前应进行隐蔽工程验收，要检查模板尺寸是否符合要求，支撑是否牢固。钢筋、预埋件检查包括：型号、大小、数量是否正确；安装偏差是否满足要求（特别是节点处）；钢筋接头位置及搭接长度是否符合规定；混凝土保护层是否符合要求；钢筋绑扎有无松动、变形等。

预应力连续箱梁混凝土采用C50泵送浇捣，由于箱梁跨度大，又是连续预应力张拉，因此对混凝土级配的要求很高。为了减少混凝土的收缩徐变，水泥用量不得超过440 kg/m3，水灰比小于0.42。浇捣混凝土时先浇横隔梁，然后对称向两侧浇筑，浇捣腹板时沿整个横断面分层分段以斜坡层向两侧推进，斜坡层倾角20～25度，浇筑砼每层厚度30cm以内。腹板采用插入式振动器，底板和顶板采用平板振动器。振捣时防止振动器触及波纹管，避免波纹管破裂漏浆。

混凝土养护是一项不可忽视的工作，它对混凝土强度的增长起到很重要的作用，因此应有专人负责且养护时间不少于14天。

8、预应力钢束张拉及压浆

8.1 预应力张拉与锚固：

①预应力张拉时混凝土实际强度不小于砼设计强度的85%，且张拉时混凝土龄期不小于10天，施加预应力采用张拉应力控制和延伸量。单根钢绞线施工张拉应力（考虑1.025的锚口摩阻损失系数）：

σcon1=1860×0.7×1.025=1334.55MPa（各联首、末跨0.7fpk）；

σcon2=1860×0.75×1.025=1429.88MPa（其余各跨0.75fpk）。

张拉程序：00.1σcon（开始量伸长量）1.03σcon（持荷2分钟锚固）。

②钢束张拉顺序遵循同步、对称原则：中腹板钢束（中间束最上端束最下端束）边腹板钢束（两腹板中间束两腹板最上端束两腹板最下端束，即对称张拉）顶板钢束（中间束对称向两端束）底板钢束（中间束对称向两端束）。张拉钢束严格按顺序进行，按规程操作，张拉正面严禁站人。张拉达到控制应力，量测伸长值进行校验，全部符合要求后，持荷2分钟锚固。

③滑丝处理：在施工中也出现滑丝现象，一般更换夹片后，使用小型千斤顶重新张拉锚固。

8.2孔道压浆及梁端封锚

预应力钢束张拉后，应尽快压浆（48小时内）。压浆嘴和排气孔可根据施工实际需要设置，压浆前应用压缩空气清除管道内杂质。管道压浆要求密实，压浆材料为50#水泥浆，采用最优配合比。不得掺入各种氯盐，28天强度要求达到50MPa，可掺入0.0001水泥用量的铝粉或其它膨胀剂以减少收缩。压浆从梁的张拉端的锚垫板注浆孔连续、缓慢、均匀地注入，直至从梁的另一端预留的排气孔冒出浓浆后封闭，继续加压0.5～0.6MPa约2分钟，立即封闭注浆孔。

预应力钢束张拉完毕压浆后，严禁碰撞锚头和钢束，钢绞丝多余的长度应用切割机切割，严禁电焊切割，切割后留下的长度50-60。

梁按上述步骤逐跨施工到末端，在压浆后将封锚处混凝土冲洗干净并凿毛，焊接封锚钢筋，安装模板，尽快浇捣封锚处梁体砼。箱梁端部钢筋密集，施工时要求采取适当措施，使端部砼密实，确保砼质量。至此，预应力连续箱梁施工全部完成。

9、卸架

当第1、3联箱梁或第2联每跨混凝土施工完成并达到拆模强度时，可以开始拆除支架和模板进行周转使用，支架的拆除应对称、均匀有顺序地从跨中向两端进行。

10、结语

连续箱梁采用预应力技术，可以节省钢材，减小几何截面尺寸和自重，经济效益好，而且后张法张拉工艺易于操作和安全，适应性强。