预应力混凝土变截面现浇箱梁施工技术方案

摘要：桥梁现浇混凝土技术已被广泛应用于城市公路、立交桥、高速跨线立交桥等工程中,其成熟的施工工艺已经成为预应力混凝土连续箱梁的主要施工方法。本文结合公司已完成的高速公路施工项目的桥梁建设工程段。对其所应用的预应力混凝土变截面现浇箱梁施工技术方案进行详细介绍。

关键词：预应力混凝土变截面；现浇箱梁；施工技术

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、工程概况

桥跨布置为（65+110+65）m预应力混凝土变截面连续刚构，桥梁全长246.66m。湾坝河桥是苗尾改线Ⅱ标的主要控制性工程，是按期完成本标段施工任务的关键.

二、箱梁施工方案

采用挂篮悬臂浇筑进行施工

主梁采用单箱单室箱梁，主墩顶梁高为6.3m,为主跨的1/17.5;跨中截面梁高为2.8m，为主跨的1/39.3。梁高沿跨径方向按二次抛物线变化。箱梁全宽8m，底宽4.5m，顶板悬臂1.75m，箱梁共分为55段，梁段沿跨中线左右完全对称，即1＃～12＃沿跨中对称，13＃梁段为合拢段。1＃、2#梁段长3m，3＃、4＃梁段长3.5m，5＃～7＃梁段长4.0m，8＃～10＃梁段长4.5m，11＃、12＃梁段长5.0m， 14＃梁段长分别为：4.5m和4.42m， 13＃梁段为合拢段，长2.0m。

顶板尺寸从50cm逐渐过渡到28cm厚，底板从90cm逐渐过渡到305cm，腹板厚度从65cm逐渐过渡到45cm，由于厚度的渐变使得每一梁段的内模都要重新单独制作，使施工变得繁杂，增加了施工成本。

箱形截面的抗扭和抗弯刚度都比较大，故箱梁只在0#梁段（主墩顶）设二道横隔板，其它部位不设横隔板，减轻了梁的自重，并在14#梁段和隔板设置了检修人孔，方便了施工人员的出入。箱梁顶面设0.326%的纵坡，桥面横坡为2.0％，由桥面铺装层厚度的渐变来实现，由17cm过度到10cm。

下部结构主墩（1#、2#）均采用双柱薄壁墩，尺寸为160cm×600cm，基础采用4棵φ200cm圆桩，上为780cm×830cm×300cm承台。

箱梁施工工艺：主墩顶的0#梁段，在用工字钢及槽钢拼装的托架上现浇，边跨14#梁段采用满堂支架现浇，其它梁段采用挂蓝悬浇施工，挂蓝重640KN，挂蓝施工最重梁段为1045KN，先合拢边跨再合拢中跨。

(一)总体安排

0#块采用在桥墩两侧的0号块件范围内设置支架，高度方向一次浇筑成型，1#和2#主墩共配备2套0#块现浇托架。

1#块～12#块采取挂篮悬臂浇筑，挂篮按节段最大重量设计，1#和2#主墩各配合1套挂篮。

边跨直线段采取搭设钢管支架现浇施工。钢管支架下设混凝土地坪，地坪采取C20混凝土，厚20cm。

合拢段采取吊架合拢，吊架由挂篮现场改制。按先合拢边跨，再合拢中跨的顺序进行。

(二)工艺流程

0#块浇筑：搭设现浇支架荷载试验立底模、外侧模安装底板、腹板、横隔板钢筋及预应力管道立内侧模、顶板模板绑扎顶板钢筋、安装预应力管道及预埋件检查签证浇注0#块混凝土养护张拉、压浆。

1#～12#节段悬浇：挂篮前移挂篮锚固、底篮提升立底模、外侧模绑扎底板、腹板钢筋及预应力管道、竖向筋安装内侧模及顶模绑扎顶板钢筋及预应力筋、安装预埋件、预留孔检查签证浇注混凝土养护预应力张拉。

合拢次序：边跨合拢中跨合拢。

(三) 0#块施工

1、0#块件范围内支架搭设

为了尽量消除支架的非弹性变形，应在支架搭设完毕，底模安装前，进行分级加载压重，以基本确定其弹性变形值和非弹性变形值，同时应加强对支架结构及各个连接部位进行检查。

2、模板、钢筋、预埋件

模板：外模采用轻型钢骨架，竹胶合板作面板，模板通过钢管支承架支于底模支架上，侧向通过塑套管拉杆与内模及另一侧外模对拉固定；底模采用竹胶板；内模采用轻型钢骨架，优质木板作面板，模板通过钢管支承架及钢凳支于底模上；

钢筋工程：钢筋材料及加工符合技术要求，钢筋安装顺序为“梁体底板腹板、隔墙顶板”，采用现场散扎的方法。横隔板与腹板的钢筋与墩身伸入0#块的钢筋焊接连接。

预埋件：预埋件安装前应检查其结构尺寸，焊缝等连接是否满足设计要求。挂篮主梁后锚固筋为粗钢筋，预埋时应检查粗筋本身是否有电焊等损伤；预埋件设置时应与周围钢筋和模板予以固定，以防混凝土灌注时位置错动。

制孔与予应力筋安装：纵向预应力体系采用真空压浆施工工艺，采用相配套的塑料波纹管制孔；竖向、横向预应力采用镀锌波纹制孔。波纹管使用前，应按规定进行抽样检验，其各项技术性能满足相应技术标准后，方可投入使用。

预应力设备：根据各类钢束的张拉控制力和引伸量，分别采用YCW系列穿心式油压千斤顶进行预应力张拉，相应油泵采用ZB型。张拉前必须对油泵、千斤顶、油压表进行校验，并进行定期检查，保证设备处于良好工作状态。压力表精度不得低于1.0级，表面最大读数应为张拉时实际值的1.5倍。张拉机具应经常维护，定期检查，张拉机具长期不使用时或拆除修理后重新校验，正常使用时一般超过6个月或使用200次后均需重新校验。

钢绞线及锚具：钢绞线公称直径15.24毫米，质量应符合施工规范规定。锚头应进行裂缝检查,夹片进行硬度检查。钢绞线进埸后，必须对其强度、弹形模量、外形尺寸、初始应力等有关材料指标进行严格检测，经监理工程师确认同意后方可使用，钢绞线应室内存放，施工期间的外露钢绞线应进行防锈处理。钢绞线的下料长度根据预留孔道长度以及千斤顶、工具锚、工作锚的尺寸及外露工作长度计算确定，下料在平整清洁的槽钢台座上进行，保证下料尺寸准确,切割采用砂轮切割机，不得使用氧气切割，严禁使用电弧焊，切断后的梳整编束，每隔1～1.5米绑扎铁丝一道，编束分类存放，并进行支垫遮盖防绣。

预应力波纹管应严格按照给定的坐标或曲线要素定位，定位网按照直线段每延米一个，曲线段适当加密原则设置，波纹管的水平向偏差不得大10毫米，竖向偏差不得大于5毫米，波纹管接头应紧密杜绝漏浆。

穿束前清除锚垫板上及喇叭口内的混凝土，并用检孔器检孔，发现异常情况及时处理，钢铰线穿束采用穿束套进行，先穿一根高强钢丝，高强钢丝牵引钢丝绳，再将钢丝绳与穿束套接好，用卷扬机牵引钢丝绳穿束。

3、混凝土灌注

材料及混凝土配合比符合技术要求，混凝土坍落度（指混凝土到达作业点时）采用12～14cm，混凝土初凝时间不少于10小时。因混凝土强度达到设计强度的90%以上且龄期达到7天后，才能施加预应力，为加快施工进度，争取工期，要求4天强度达到设计强度的90%。

混凝土采用现场拌制，用输送泵送至箱梁顶端，再向悬浇两端用斗车运送，灌注速度要求达到15～20m3/h。

混凝土灌注前，对模板、钢筋、预应力管道、支座板、预埋件及挂篮后锚固孔、筋位置进行详细检查，模板内的杂物应清理干净；混凝土入模、腹板、底板采用设置串筒的办法，防止混凝土自由下落和与钢筋、管道碰撞发生离析，底板串筒穿过顶板“天窗”；混凝土振捣以内部插入振捣为主，混凝土灌注采用斜向分段、水平分层，底、腹板分层厚度30cm，由于管道密集，纵横交错，应避免管道底部漏振。

混凝土养护用水为湾坝河内流水、顶板混凝土收浆后2小时左右，即铺草袋并洒水养护，在有风天气，覆盖物要防大风刮跑。

4、预应力施工

②使用塔吊吊装菱形桁架，吊装时先吊一片对好位置并临时支撑牢固，再吊另一片，调正后安装横向联结系，将二片桁架联成整体；然后用Φ32精轧螺纹钢筋及扁担梁将桁架后端锚固在轨道下方的钢枕上。

③梁体底模和外模均使用专门加工的钢模。梁体底模与底模架在梁下拼装成整体，在前横梁、前吊杆及后吊带安装后，整体吊装就位，然后吊装梁体外模。

④悬臂施工开始前对安装好的挂篮进行试压，试压采用水箱法（或砂袋法），分级加载，最大荷载等于最大梁段重量。在顶横梁上部设测点，这样可以消除非弹性变形，测出弹性变形值。在梁体底模和外模就位后即可进行底、腹板的钢筋绑扎，同时安装波纹管并固定螺旋筋、喇叭管等预埋件。

⑤内模采用专门加工的钢模板，在底、腹板钢筋绑扎后吊装就位，然后绑扎顶板钢筋、安装波纹管及有关预埋件。

⑥在梁体混凝土灌注前，要再次校正挂篮的中线位置及高程，在确认无误后，方可灌注梁体混凝土。为了保证梁体混凝土的质量，悬灌段的梁体一次灌注，并在底板混凝土凝固前浇筑完毕。混凝土在拌合站集中拌合，混凝土输送泵泵送入模。在梁体悬灌过程中，根据混凝土作业量，将挂篮弹性变形值分次调整，每次调整量为4-6mm。

⑦梁体混凝土灌注后要严格按要求进行养生，当梁体混凝土达到设计要求的强度后，即可拆除梁体端模和顶板侧模，并凿毛梁端接触面混凝土，使用穿束机穿入纵横向钢绞线，按设计及规范要求进行张拉和压浆。

⑧完成2#梁段施工后落模，挂篮前移，进行下一个梁段的施工。菱形挂篮的移位顺序为：

a在刚完成施工的梁段顶面找平、铺设轨道；

b放松底模架的前后吊杆和吊带，将底模架后横梁用5t倒链悬挂在外模走行梁上；

c拆除后吊带与底模架的联结；

d解除桁架后端锚固螺栓；

e在轨道顶面安装5t手拉葫芦，并标好前支座应到的位置；

f用倒链牵引前支座，使菱形桁架、底模、外模一起向前移动，两边的挂篮要保持与之同步前移；

j移动到位后，安装后吊杆，将底模架吊起；

h解除外模走行梁上的一个后吊杆，将吊架移至下一梁段顶面的预留孔处，再与吊杆连接，另一侧的挂篮用同样的方法移动；

i调整挂篮位置和标高，进行下一梁段的施工。

3、施工要点

为了能正确合理地控制梁体挠度，在每梁段前端底板横向布设三个测点。实际施工中，及时观测挂篮走行前、挂篮走行后、浇筑前、浇筑后、张拉前、张拉后6个时态的挠度变化，将实测值及时反馈给计算机进行分析，以便调整计算参数，推算下一个梁段的预留量。

在砼施工过程中，T构两边要注意均衡作业，严格控制不平衡弯矩的产生，悬臂两端混凝土的累计浇筑量相差不得大于设计限定数量。挂篮移动同时、同步进行，施工机械不得任意放置，尤其到最大悬臂时，非施工人员上桥也需严格控制。

合拢前，相邻的两T构的最后2段，在立模时进行联测，以便互相协调，保证合拢精度。

悬臂施工在质量检查上，要着重注意以下几个方面：检查竖向预应力钢束的埋置位置、数量是否符合设计要求，特别注意后吊带、内外模后吊架预留孔洞位置是否正确，孔洞是否垂直。施工中按规定频率观测标高、轴线及挠度等。并分项作好详细记录，每段箱梁施工后，要整理出挠度曲线。浇筑前后，吊带一定要用千斤顶张紧，且三处要均匀，以防承重后和已成梁段产生错台。

4、施工注意事项

（1）挂篮悬臂灌注施工属高空作业，必须遵守《桥梁施工安全技术规则》的有关规定。

（2）位于同一T构上的两套挂篮，拼装、移位均需同步对称进行，位移差不得大于40cm，移动速度不得超过10cm/min。挂篮后部应设保险倒链。

（3）两侧编号相同的梁段施工必须对称进行，确保T构两侧的重量差不超过5t。

（4）严格控制各个梁段的中线和高程，每梁段在施工中着重作6次观察，即：灌注混凝土前后、张拉前后、挂篮移动前后。要根据观察及时调整，确保最后的顺利合拢。

（5）为防止梁段之间新旧混凝土衔接处产生裂纹，可在灌注混凝土前预留沉降量，另外每个梁段混凝土采用一次灌注，灌注时要加快速度，并在底板混凝土凝固之前浇筑完毕。

（6）悬灌过程中，必须安排专人经常检查挂篮的锚固螺杆、前后吊带（杆）等关键受力杆件的使用情况，加强对起重用的千斤顶、倒链、钢丝绳等的维修保养，发现问题及时处理。

（7）挂篮施工所用的动力、照明线路必须由电工按规定敷设，并经常检查，消除漏电、短路隐患，同时，每套挂篮都要配备消防器材。

（8）挂篮安装前，对挂篮进行试压，试压在地面上进行，采用千斤顶法，分级加载，最大荷载等于最大梁段重量。在顶横梁上部设测点，消除非弹性变形，测出弹性变形值。

（五）边边跨现浇段施工

边跨现浇段采取搭设钢管支架现浇施工。钢管支架下设混凝土地坪，地坪采取C20混凝土，厚20cm。

施工步骤为：扩大基础施工钢管立柱安装贝雷梁桁架安装支架压重安装模板及钢筋浇注混凝土养生合拢张拉及压浆落架。

支架拼装完成后，对支架进行压重，消除结构非弹性变形、压重重量为箱梁重量加上施工荷载重量，压重时监测托架变形情况，作为立模时预抬量依据。

压重完成后安装底模和支座，支座安装严格按厂方工艺要求操作，安装精度满足规范要求，并根据施工顺序、合拢时间计算出支座预偏量。

（六）合拢段施工

挂篮悬臂浇筑施工完毕后，要尽快进行合拢段的施工，以缩短箱梁最大悬臂的持续时间，避免风载对悬臂T构的风险。合拢按先边跨后中跨合拢的顺序进行。

合拢时在主跨合拢端的另一悬臂端应设置平衡重，在浇筑合拢段混凝土边浇筑边减载，使合拢段在不变的荷载下完成混凝土的浇筑。

安装合拢段劲性骨架，张拉顶底板各4根最短的预应力束，形成刚性连接，进行临时锁定。合拢段混凝土必须控制在15℃～21℃之间进行，最佳合拢温度为18℃，且在较短时间内浇注完毕。

在进行在进行悬臂施工的过程中必须严格控制主桥线形与应力，防止箱梁发生横向翘曲，影响合拢段施工及桥美观。