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预制小箱梁施工工艺探究

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1工程概况

某大桥引桥上部结构为30m跨径预制小箱梁,跨径组合为4×(5×30)m+(6×30)m,共计26跨,全长780m。上部结构30m小箱梁为先简支后连续等高度预应力混凝土连续箱梁,单幅每跨5榀小箱梁,共计260榀。

2预制小箱梁施工工艺及质量控制

2.1台座施工预制梁的加工制作过程全部在台座上完成,因此台座的设计及施工是否满要求将直接影响箱梁预制的质量。该项目台座中间部分基础宽1.5m,深0.2m,铺筑10cm碎石垫层,再浇注10cmC15混凝土。台座两端基础设置枕梁,高度0.4m,宽度2.5m,长度95m,让每排18个台座连成一体。台座及枕梁基础受力满足使用要求。台座宽度为0.922m,高度为30cm,浇注C30混凝土。台座顶面铺设10mm厚的钢板,钢板与台座上的预埋槽钢间断焊接,并预留捆绑吊装孔。底座内预埋Φ50mmPVC管作为拉杆孔,间距60cm,用于模板侧模下端的定位和加固。预制区台座纵断面图见图1。根据设计图纸,每个底座设置1.7cm反拱,并按照二次抛物线布置。

2.2钢筋工程钢筋工程分2个部分,分别为底腹板钢筋和顶板钢筋,均在胎膜上绑扎,见图2。底腹板钢筋胎膜用φ22mm螺纹钢制作,应对底腹板钢筋和腹板波纹管进行定位。顶板胎膜为梳齿状钢板制作,梳齿间距为横向环形钢筋的布置间距。胎膜通过与预埋钢筋焊接固定在水泥地面上。保护层垫块统一采用水泥垫块,梅花形布置,水平间距1m,竖向间距0.5m。每平方米不小于四个,对于箱梁底腹板厚度变化处及端横梁处适当加密根据钢筋直径的不同才别采用机械连接、焊接机绑扎的连接方式。对于搭接焊的钢筋端头提前作预弯处理,保证焊后钢筋轴线在一条线上。腹板钢筋及顶板钢筋绑扎完成,安装好保护层垫块,验收合格后,采用桁架式吊具整体吊装,见图3。吊具在使用前应对底腹板钢筋骨架经行试吊,检查变形情况。

2.3模板工程箱梁内、外模板均采用分片拼装式钢模板。模板在厂家加工成型,运至现场组拼,见图4-图6。模板初次使用时,应将表面锈迹清除干净,避免污染混凝土表面。模板表面涂刷优质机油作为脱模剂,涂抹均匀。以后每次脱模后应及时将模板表面清理干净,并涂上脱模剂,以备下次使用。外膜安装时,在台座预埋槽钢内设置橡胶管,下部采用φ16mm对拉杆固定,拉杆穿过台座预留Φ50mmPVC管。水平及高度通过模板背架底部楔形木块调整。安装过程中每个模板缝加垫双面胶带,对板面局部接口不平处进行打磨处理,确保接缝密实、平直、顺滑,外模安装完毕后检查验收模板,并采用固定角度的三角钢板检查外模倾角,保持位置和尺寸正确。箱梁内模依据拼装顺序依次拼装,两侧支护牢固,并检查内模尺寸符合设计要求。在端模与内外模拼接处设置竖向小内倒角,防止拆端模时破坏箱梁端部棱角。内模安装完成后在顶板上每5m设置一道反压梁,在两端和负弯矩处按2m加密设置,用花篮螺栓与箱梁外模拉紧,使内外模形成一个整体,防止底腹板混凝土浇注时内模上浮,待混凝土浇注完成后及时拆除。浇筑时,应派人专门检查,发现模板有变形、松动等异常情况时,应及时调整。模板安装和底腹板钢筋绑扎同步进行。

2.4混凝土施工箱梁混凝土的浇注顺序为:底板→腹板→顶板。混凝土浇筑时从梁的一端向另一端推进。两侧梁端5m内应按照从梁端向跨中方向的顺序浇注,防止浮浆汇集于梁端,影响锚固区混凝土质量。底板混凝土通过内膜顶板上的预留孔口放料,边浇注边用6mm钢板盖住底板混凝土,盖板通过三角楔形块顶压牢固,并用角钢在内膜腹板位置设置内支撑,防止腹板混凝土浇注时内模的左右移动。腹板混凝土分三层浇注,平均每层层高30~35cm,纵向连续不分段浇注。两侧腹板混凝土浇注需同步,减少混凝土不均匀侧压力引起内模的偏移。混凝土浇注应注意如下问题:(1)整个浇注过程中需对浇注顺序进行控制,局部重点部位如锚垫板附近、支座上方、箱梁倒角、负弯矩钢筋较密等处应优先放料,避免浮浆汇集于此处,影响该处混凝土强度。对以上重点部位加强振捣。(2)振捣棒不得触及波纹管、锚具及模板。(3)混凝土浇注前,对模板、钢筋、波纹管及其它预埋件进行认真检查。(4)箱梁顶面平整度应控制在±0.7cm。(5)在顶板用木板搭设浇注平台,整个浇注过程(腹板和顶板混凝土浇注)均在平台上进行。混凝土浇注完成后及时进行养护。夏季养护采取喷淋养生,在箱梁内仓及外侧腹板设置喷水管。顶板用土工布浇水覆盖,以保持混凝土表面经常处于湿润状态。冬季养护采用蒸汽养护。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)非承重模板应在混凝土抗压强度达到2.5MPa时方可拆除。预制箱梁侧模、内侧模属于非承重模板,当混凝土抗压强度达到2.5MPa时方可拆除。预制跨中横隔板及非连续端预制端横梁在模板拆除后需用方木支垫。

2.5预应力工程波纹管采用金属波纹管,钢带厚度0.3mm,在现场制作成型。正弯矩钢束波纹管在布管安装前,应按设计规定的管道坐标在胎膜上进行放样,设置定位钢筋,定位筋采用φ8钢筋,并使用倒“U”字型钢筋与钢筋骨架焊接牢固,使其在混凝土浇筑期间管道不产生位移,见图7。为确保水泥浆不渗入波纹管内,需采取如下措施:(1)波纹管与锚垫板或接头管的连接处,需用胶带缠绕,以防水泥浆渗入波纹管内;(2)接头管末端也要用胶带封堵好;(3)在进行焊接操作时,尽量不要让焊渣溅到金属波纹管上;(4)在浇筑前需仔细检查波纹管的完好性,发现小孔或破损处,需用胶带缠绕或进行更换。为防止波纹管在混凝土压力下变形的现象,在波纹管内穿内撑管,并在混凝土浇注过程中及结束后,及时串动内撑管,见图8。负弯矩处波纹管采用3根直径为2cm的PVC管作为内撑管。在预制区内设置钢绞线的下料场地。将单根钢绞线用砂轮切割机下料,以保证切口平整、线头不散。再根据图纸上的钢束编号对号穿入波纹管内,纵向束应整束穿入,负弯矩束则单根穿束。整束穿入时应先编束,编束时钢绞线顺直,不得交叉扭转。同时每隔2~3m用透明胶布绑扎一道。全束穿好后应保证端头与设计位置平齐,以利于下一步张拉。预制箱梁混凝土强度达到设计强度90%后,且混凝土龄期不小于7d时,方可张拉预应力钢束。张拉前应对同条件试块进行试压,确定混凝土的实际强度。预应力施工的智能张拉设备采用DDZL-3816型智能预应力同步张拉系统,系统可通过分析实时采集的张拉压力值和预应力筋伸长量值,调节两端对称张拉的速率,实现单束钢绞线两端张拉的同步性、多束钢绞线对长张拉的同步性、张拉过程的同步性和张拉停顿点的同步性。张拉力同步精度可控制在±1%,伸长量同步精度可达±1mm。较好的满足规范两端对称张拉的要求。同时,整个张拉过程实现多级别报警,可手动立即停止张拉,检查问题。实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6%以内,滑丝或断丝数每束1根、且每断面不超过钢丝总数的1%。如不符合该要求,应停止施工查明原因妥善处理后方可继续施工。在控制张拉应力达到稳定后方可锚固,锚固完毕后并经检验合格方可用砂轮切割多余的钢绞线。预应力孔道压浆的目的在于通过凝结后的水泥浆将预应力传递至混凝土,并防止预应力钢绞线的锈蚀。预应力筋张拉结束并经检查合格后,应在24h内尽快压浆。压浆前用高压水冲洗孔道,以冲走杂物并湿润孔道内壁,防止干燥的孔壁吸收水泥浆中的水分而降低浆液的流动性,清洗完后,可用不含油的压缩空气排除管道内的积水。水泥浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,水泥浆强度不低于50MPa。水泥浆应搅拌均匀,先加水后加水泥,拌合时间不少于90s,水泥浆自调制到压入管道时间不得超过40min,水泥放入压浆罐时,应经过滤,过滤网格不得大于2.5mm×2.5mm。压浆顺序宜先压注下层孔道。压浆应缓慢、均匀地进行,不得中断。压浆使用活塞式压浆泵,压浆的最大压力控制在0.5~0.7MPa,从一端向另一端压浆,直至被压端冒出浓浆后堵塞压浆孔,稳压2分钟,再向另一孔压浆。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆,并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆,关闭出浆口后,应保持不小于0.5MPa的一个稳压期,该稳压期不宜少于2min。压浆过程中池内水泥浆要保持循环,不得发生沉淀,压浆工作连续进行,中途不得停止。当气温高于35℃时,压浆在夜间进行。压浆后应及时封锚,先将其周围冲洗干净并对梁端混凝土凿毛,然后设置钢筋网浇筑封锚混凝土,封锚混凝土的强度应符合设计规定。浇筑时要加强振捣,要求混凝土密实,无蜂窝麻面,与梁端面平齐。

3结语

经过多次现场工程实践表明:后张法制作预应力小箱梁施工环节较多,任何一个环节都直接影响到箱梁质量。虽然近些年随着交通行业的大发展,预制小箱梁得到了普遍的应用,但预制小箱梁施工质量一直没有显著提高。只有提前明确施工工艺、制定合理施工方案、注重施工过程细节、加强施工工序控制,才能确保小箱梁预制施工质量。

作者:沈项斌 单位:安徽省交通勘察设计院有限公司

预制小箱梁施工工艺探究责任编辑:杨雪    阅读:人次

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