谈市政桥梁工程中预应力箱梁施工工艺

2022-09-21 16:44:18 来源:写作指导

摘要:预应力箱梁常见于桥梁工程中,应用该结构十分有利于提高桥梁的承载能力,维持桥梁结构的稳定性。以某市政桥梁工程为背景,立足于现场施工条件,着重探讨预应力箱梁施工工艺,提出在实际施工中应注重的要点,以期给类似工程提供参考。

关键词:市政桥梁;预应力箱梁;箱梁施工

1工程概况

某城市主干道工程桥梁设置有预应力混凝土现浇箱梁,跨度(25m+45m+25m),中跨上跨A匝道及城步支线。箱梁采用二向预应力结构,单箱双室断面,底宽10.5m,顶宽15.5m,两侧翼缘宽2.5m,纵向、横向均设置预应力钢束。

2现场处理

在确定施工范围后,平地机和推土机联合作用,整平施工现场。用铧犁翻松表层土(厚度控制在30cm左右),再用压路机压实,直至实测压实度超90%为止。局部存在淤泥地段以及泥浆池,土层的稳定性不足,采用清淤换填的处理方法。此后填筑30cm厚毛砟石,设2%横坡,以利于排水。

3预应力箱梁施工工艺关键点

3.1支架搭设

根据现场施工条件以及建设要求,确定支架类型。满堂支架由Φ48mm碗扣式脚手管搭设成型。箱梁底板下脚手管横向布距,根据各板类型而定,其中底板及翼缘板处为0.9~1.2m,腹板处为0.6m,层高0.9m。分别在各立杆顶端设顶托,再于上方设I10分配梁(横向)。箱梁模板材料方面,底模面板采用12mm厚的竹胶合板,纵向次肋采用10cm×10cm硬杂枋木,按照30cm的间距有序设置到位。外侧模及翼缘底模所用材料均为12mm厚的竹胶合板,横、纵梁材料一致,即10cm×10cm木枋。内模采用12mm厚的竹胶合板,并配套同尺寸的木枋。

3.2支架预压

砂袋满铺压载,载重取箱梁自重的1.2倍,达到满载状态且维持48h后开始卸载。经过支架堆载预压,可有效消除支架的非弹性变形。检验支架的受力特性(承载能力、刚度以及稳定状态)。

3.3模板施工

3.3.1腹板侧模和翼缘板底模的安装

翼缘板底模和腹板外侧模均选用厚度为12mm的胶合板,配套规格为10cm×10cm的枋木,横桥向、顺桥向布设间距分别为300mm、200mm。翼缘底模竖向支撑、腹板侧模支撑,均采用脚手管和可调顶支托相结合的方案。为提高作业效率,采取以25t汽车起重机为主、人工为辅的安装方法,高效将模板安装到位,再检查模板的位置、稳定状态以及刚度,确保无误。

3.3.2内模安装内

模采用竹胶合板,并配套双拼[12框架。内模支撑结构选用脚手管与可调顶托相结合的方案,并设尺寸为10cm×10cm的枋木横向支撑。通过各构件的共同组合,构成结构完整、受力稳定可靠的井字框架支撑系统。为提升内模拆除及底板钢束张拉的便捷性,每跨施工过程中,分别在距梁端位置设置1.2m×1.2m工作窗,提供作业通道。内模结构如图1所示。

3.4钢筋施工

钢筋安装时,若与周边的预应力管道存在位置冲突,则遵循优先调整钢筋的原则,波纹管维持原位置不变。对于钢筋之间相互干扰的情况,按照“细让粗、构造筋让主筋”的思路予以调整。焊接是钢筋安装时的重点工作内容,其焊接具有一定的扰动作用。为避免焊渣烧坏底模,焊接前先在钢筋与模板间设置合适尺寸的铁皮,用于隔绝焊渣,减小焊接的不良影响。钢筋保护垫块型号一致,以保证钢筋保护层厚度的均匀性。防崩钢筋纵距0.5m,闭口端在腹板内弧方向,开口端在腹板外弧方向。配套定位钢筋,布设间距根据作业条件而定,直线段80cm,曲线段加密至40cm。钢筋绑扎接头如图2所示。

3.5塑料波纹管绑扎

在对塑料波纹管做连接处理时,需在封口处及接口处用三层封口纸。以图纸为准,确定塑料波纹管预应力坐标,做好标记,保证其具有醒目、清晰的特点。通常,在钢筋绑扎后即可安排塑料波纹管的绑扎作业,具体以定位网为主要参照基准。将塑料波纹管绑扎到位并保持稳定,由专员精确绑扎,尽可能减小偏差,否则会影响箱梁的制作,导致箱梁出现问题。针对绑扎偏差采取有效控制措施,要求实测偏差在4mm以内。然后对波纹管钢束孔穿孔情况进行全面检查,判断其是否有足够的准确性,确认无误后将塑料波纹管定位筋设置到位。

3.6混凝土浇筑

3.6.1施工前准备

浇筑前,根据施工要求准备汽车泵、振捣棒等施工设备,组织调试,保证设备的运行稳定性。配套备用发电机,有效应对施工过程中的突发状况。根据规划对员工进行分工,使各岗位工作人员均能够明确自身的工作职责,准确掌握工作方法。用空压机清理模板内附着的杂物,全面检查已经设置到位的支架、模板、钢筋及预埋件,其位置、稳定性均要满足要求。

3.6.2混凝土浇筑

混凝土浇筑工作量较大,采取的是水平分层、斜向分段的方法,并从低端开始逐步向高端推进。首先完成底板的混凝土浇筑作业,待该部分混凝土即将达到初凝状态时,开始浇筑腹板混凝土。密切关注桥梁施工现场的实际环境,动态化施工。加强对各类原材料以及混凝土的检测,检验配合比是否具有合理性以及拌和后的混凝土质量是否满足要求,通过此类措施保证材料的可靠性,充分发挥出混凝土的性能优势,提升桥梁工程质量。

3.6.3混凝土振捣

混凝土浇筑过程中采取振捣措施,提高混凝土的密实度和平整度。设备采用的是插入式振动棒,振捣时与侧模保持5~10cm的距离,否则在距离过近时易由于设备的振动作用而影响模板的稳定性,类似的,振动棒不可碰触预应力管道等已经设置到位的构件。单次移动距离取振动棒作用半径的1.5倍,待振捣部位无气泡、无明显下沉、有泛浆时,可结束该处的振捣,将振动棒转至下一点位,按照此方式有序施工。为保证整体结构的完整性,本层振捣时,设备适当向下层深入10cm左右,共同振捣。

3.6.4收浆抹面

混凝土浇捣后安排收浆抹面。抹面分阶段完成,第一次的主要目的在于找平混凝土面,后续随着混凝土状态的逐步变化,当其即将终凝时,开始二次抹面。在前述基础上,由员工用钢丝刷横桥向拉毛,深度2~3cm,拉毛应顺直,不可产生波浪形结构,否则会影响箱梁的表观质量。

3.6.5养护与拆模

待混凝土浇筑、振捣两项工作均落实到位后及时安排养护。以混凝土结构的实际状态为准,若其表面达到初凝状态可以向该处的覆盖膜喷洒水,并覆盖草帘或麻布袋。采取此方法的目的在于使混凝土表面呈湿润的状态,以便混凝土有效成型。通常洒水养护周期以7d为宜,具体可根据实际情况延长时间。预制箱梁得到有效的养护处理后,其强度有所提高,达到15MPa时方可依据规范拆除模板。拆模时加强防护,谨慎作业,不可由于拆模而导致预制箱梁受损(尤其是边角等偏薄弱的部位)。对于拆除后的模板,将其转至指定区域,分类堆放到位。

3.7预应力施工

预应力施工中,材料采用ΦS15.2mm的低松弛高强度钢绞线,抗拉强度标准值为1860MPa。以设计要求为准,利用切割机精细化下料,不宜采用氧焊或电焊的下料方法,否则会影响下料尺寸精度或损伤钢绞线材料。部分现浇箱梁的预应力筋长度较大、数量较多,为保证穿束效果,用专门的牵引装置完成。在此过程中人工辅助作业,将每束的钢绞线理顺,并有序绑扎成束。此外,考虑到预应力筋易相互缠绕的问题,提前将钢绞线穿入波纹管,在此基础下组织混凝土浇筑施工。张拉采用智能张拉设备,待混凝土强度达到90%且养护时间超7d时,安排张拉。张拉采用“双控方法”,以张拉应力控制为主,利用实测的伸长量校核,要求测定值与设计值的误差在±6%以内。

3.7.1初张拉

千斤顶主缸充油,调整钢丝束的状态,使其适度拉紧,与此同时对锚圈以及千斤顶位置做合理调整,直至孔道、锚具和千斤顶各自的轴线可重合为止。每股钢绞线的受力应均匀。待其达到初应力时,及时设置伸长量标记。期间对钢绞线做详细的观察,判断其是否有滑丝、断丝等异常状况[1]。

3.7.2正式张拉

分级有序加压,经检测后,若张拉端张拉力完全达到设计值,则维持该状态5min(持荷稳压),检测钢绞线的伸长量,判断其与设计伸长量的差值。若其在±6%以内,则满足张拉要求。若实际偏差超出许可范围,需查明原因,结合实际情况对初始应力做灵活调整,再次张拉,直至张拉应力、钢绞线伸长量均满足要求为止。

3.7.3锚固

张拉完成后,开启高压油泵截止阀,使张拉缸油压以较为缓慢速度逐步下降,直至降至零为止,此时锚具夹片自动跟进锚固。根据要求,确定超出锚具外的无用钢绞线,用砂轮切割机将该部分切除干净。通常,锚具外留钢绞线的长度为3~5cm。

3.7.4孔道压浆

此环节施工采用智能压浆设备,压浆时间安排在张拉锚固后48h内,避免延期压浆。否则钢绞线外露部分在与外界潮湿空气等环境因子接触后,易发生锈蚀。注浆施工材料为C50微膨胀水泥浆,注浆压力0.5~0.7MPa,全程连续推进,将浆液从一端压入,待另一端流出水泥浆的稠度

3.8支架拆除

预应力施工结束且浆液实际强度达到设计值85%后,可进入支架拆除环节。为保证支架拆除安全性,按照先跨中后两边、先翼缘板后梁底的次序有序操作。支架拆除分阶段完成:首先从中间开始向两端对称松开架体;随后从跨中开始,向两侧以同步对称的方式有效拆卸。拆除时加强防护,不可强制拆除,以免损伤已成型结构[3]。卸载后的支架构件按类别堆放到位,以便后续方便。

4结语

综上所述,预应力箱梁是一种完整、稳定的结构形式,其在桥梁工程中应用具有突出优势。预应力箱梁施工对质量要求较高,诸如支架搭设、支架预压、模板安装、钢筋施工、混凝土浇筑、预应力施工、支架拆除等均是重要的施工环节,有关工程人员应予以高度重视,采用科学合理的施工工艺,切实提高施工质量。

作者:刘光磊 单位:中铁十九局集团第二工程有限公司