箱梁预制工程

PAGEPAGE25§目录§第一章工程概况2--3第二章施工前需测算的事宜4--7第一节制梁台座、模板数量的确定4--5第二节台座及芯模施工5--7第三章施工过程中的控制8--17第一节钢筋及模板8--10第二节梁体砼的浇注10-12第三节预应力施工12-14第四节孔道压浆、封端14-16第五节空心板梁预制施工工艺框图17第四章技术难题及解决方法18-24第一节施工中的技术难题18第二节技术难题的原因解决方法18-24第五章效益分析及不足25第一章工程概况哈尔滨绕城高速公路K63公铁立交桥，上交滨洲线K14+375米处，该桥位于平曲线和竖曲线内，与滨洲线交角55度，全桥长321.56m，上部为跨径40m预应力简支梁，全桥8孔，每孔10片箱梁，总计80片箱梁。该桥为分离式立交桥，分为左右幅，每幅有5片预制梁，梁与梁之间间距为2.9m，梁与梁之间通过厚度为19cm的横隔板及8cm厚湿接缝相连为整体。混凝土等级为C50，预制梁采用低松弛高强度φj15.24（270级）钢铰线，标准强度Rby=1860Mpa，锚具采用YM型夹片式锚具。附半幅平面图和梁的断面图。

中梁跨中断面

第二章施工前需测算的事宜第一节制梁台座、模板数量的确定箱梁预制前，必须先确定模板的形式、数量及台座的数量，否则是直接影响箱梁预制的施工进度。根据甲方进度要求、本单位施工能力、现场场地情况及现场实际施工过程中的主要影响因素进行确定。在施工中主要影响因素有：场地狭小、组装钢筋时间、立模时间、混凝土浇注时、拆模时间、混凝土强度达100%时间、张拉时间、预制梁类型（中梁和边梁）的分配。一、制梁台座数量的确定根据现场情况只能布置4—6个制梁台座，我单位的施工能力为3天2片梁。根据规范规定及结合实际施工经验，一片梁的钢筋组装需17小时，立内外模需10小时，浇注一片梁混凝土44m3需7小时，在外界温度25—30度及C50混凝土掺加高效减水剂的情况下，混凝土强度达100%的时间需3.5天，张拉一片梁时间需4小时，考虑一个制梁台座按6天一个循环计，为了连续施工不造成窝工现象，因此需9个预制梁台座，根据现场场地情况我们实际制作了6个台座。二、确定模板数量的因素有：模板循环使用周期、施工进度要求。模板循环使用周期指的是：模板安装、顶板的绑扎、混凝土浇注、混凝土养生至可拆模强度、模板至调运到下个台座旁所需时间，根据6个台座，细致计算各道工序的时间及多年的施工经验，模板循环一次所用时间约40个小时，若每天浇注1片梁，需两套模板，考虑到中梁48片，边梁32片，需补充半套边梁模板。第二节台座及芯模施工一、制梁台座的施工箱梁由台座（底模）、外模板、内模析组成几何图形，内部安装钢筋及预应力孔道，浇注50号混凝土。预制梁重量为120t，因此底座的加工要通过严格的计算。由于预制箱梁底板厚度只有13cm，并且又有外径为7cm的波纹管通过，混凝土能否充实底板、满足混凝土的密实度也是一个难题。底板混凝土的密实度主要通过两个方面来解决，一是在侧模上安装附着式震动器，二是底板材料采用弹性较好的钢板来加强底板的振动。通过强度校验以及多年的施工经验我们加工台座，见图（3）。台座制作过程如下：在原有地面下挖30cm、夯实，打30号素混凝土至地平面。在其上部，打27个小梁，在小梁上垂直铺上四条槽钢，5mm厚的钢板焊在槽上作为箱梁底模。槽钢规格为1300×60×5，加劲肋采用50×50×5的角钢。

台座模板图

二、芯模施工因为梁少，排除采用气囊，只针对芯模是采用木模还是钢板，经过充分论证，采用木模，拆装不便，因箱梁10种规格，芯模有43种规格，中间5m室无加宽肋的为一种，10种规格梁的每片梁梁端室及相邻室的5m室（有加宽肋），即每种规格梁有四个室是变化的，为了保证梁的几何尺寸，加工起来规格多且数量大，因每个室只留1.2×0.6m的天窗,木模又必须拆除后再组装,损耗量也很大。

第三章施工过程中的控制该桥预制梁为40m预应力钢筋混凝土箱梁。梁体外模板采用定型加工钢模板拼装，梁模计划加工两套半，（两套中梁模板，半套边梁模板），梁内模采用气囊。绑扎钢筋、安设锚塞、锚圈等锚具及管道，经监理工程师检验合格后，灌注混凝土。采用砼输送泵运送混凝土，插入式振捣器振捣。为了保证工程进度和混凝土的质量,在混凝土中掺入FDN型高效早强减水剂。水泥采用普通硅酸盐42.5R水泥。混凝土配和比和减水剂用量配制方法，严格采用有关部门批准的配和比。拌制混凝土所用的各项材料的质量，应经过检验，必须符合《公路混凝土试验规程》的有关规定。第一节钢筋及模板一、钢绞线和钢筋绑扎：1、钢绞线必须有出厂合格证，进场后进行复试，合格后方可使用。钢绞线必须堆放在离地面高0.3m处，不受雨淋，加工时按不同梁的尺寸，按设计要求切割，必须用无齿锯切割。2、钢材进场必须有出厂合格证，进场后复试。每批到达工地的钢材，均向驻地监理工程师提供生产厂家的出厂质量证明书和二次复试试验报告。并按不同钢种、等级、牌号及生产厂家，分类堆放，并标识清楚。3、钢筋在使用前，进行调直和除锈，保证钢筋表面洁净、平直，无局部弯折。4、钢筋在钢筋棚下料加工，钢筋的加工制作在加工间严格按设计图及施工规范进行，成品分类编号堆码，以便使用。5、将加工好的钢筋运至台座，按设计图放样绑扎，在交叉点处用扎丝绑牢，必要时采取点焊，以确保钢筋骨架的刚度和稳定性。钢筋绑扎完毕后进行预应力管道安装，先按管道坐标焊制管道定位钢筋。为了保证预应力管道的通顺，适当增加定位筋，本桥采用波纹管制孔。波纹管在现场利用专用钢带加工，接头处利用透明胶布封死，避免漏浆。钢筋加工绑扎工艺标准项次偏差名称允许偏差值（mm）1+5-102±203箍筋，横向筋间距±104受力钢筋间距±105±56±57保护层厚度±5二、预应力管道采用镀锌波纹管成孔，严格按设计坐标准确安设，波纹管安装前做1KN径向力作用下不变形及灌水试验，确认无变形、无渗漏。每隔0.5m加设一道定位钢筋卡具，确保管道位置准确，不位移、变形。波纹管连接采用大一号同型波纹管作接头管，并在波纹管接头处用胶带包裹，保证接缝严密，防止管道漏浆。三、模板采用钢模板,拆除比较方便,根据梁体内室的结构,采用部分异型模板和标准模板联合组装。无加宽肋的5m标准室，端部加工部分异型模板,其余均用标准模板及部分改造的标准模板；其余40种芯模分成两组,分为左右半幅各一套芯模,每半幅梁的左、右端各有一个套餐，就是每半幅每片梁的梁端相邻两个室，只需增加或变换几块模板就可适用相应半幅的另一片梁，施工中就采用的这种方法加工了两套芯模，实际只加工异形模板2T，比用木模省工省钱。钢模板质量标准项次项目允许偏差mm1钢模板的长和宽0-12钢模板的肋高±53板端孔中心与板端的间距0-0.54板面局部不平1.05板面和板侧挠度±16模板的标高±107轴向偏位±108预埋件中心线位3第二节梁体砼的浇注一、施工准备1、所有砼材料必须合格。砂、石做筛分试验，符合级配要求，水泥做强度安定性试验。2、砼配合比通过设计和试配确定。考虑到施工条件与试验条件的差别，砼配制的标号比设计标号提高10～15%，以保证配制的砼满足施工所需的和易性、流动性，砼强度达到设计标号和满足耐久性等技术要求。施工中不任意加大水泥用量，防止因砼水化热过高引起收缩。3、浇注混凝土前对模板、钢筋、预埋件进行检查，清理模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢，模板如有缝隙，应填塞严密。模板内面涂刷脱模剂，浇注混凝土前检查混凝土的均匀性和坍落度。模板、钢筋、管道、锚具和预应力钢材经驻地监理工程师检查认可后，进行砼浇注。二、砼的浇注砼由拌合站拌合，砼输送泵输送，按斜向45°分层依次浇注，一次浇注完毕。d、在砼浇筑过程中，派有经验的砼工负责振捣，捣固采用插入式捣固器与附着式捣固器相结合。使用插入式捣固器振捣时，移动间距不超过其作用半径的1.5倍，并与侧模保持5～10cm的间距，插入下层砼5cm左右，每处振捣完毕，慢慢提出振动棒，避免产生气泡及碰撞模型、套管、钢筋和其它预埋铁件，保持锚具位置的正确和稳固。端部锚固区，为保证混凝土密实，使用外部振捣器加强振捣，集料尺寸不超过两根钢筋或预埋件间净距的一半。三、养生、拆模砼浇筑完毕，派专人洒水养护，并用塑料布覆盖砼表面，保证砼质量，并对为预应力束所留的孔道加以保护，严防水和其它物质灌入孔道。同体养生试块强度达到200MPa后拆模，然后继续覆盖养生。第三节预应力施工一、采用符合国家标准《预应力用钢绞线》（GB5224-85）规定的预应力钢绞线。使用前按规定分批抽样进行检验，钢绞线的表面无润滑剂和油渍，允许有轻微的浮锈，但不得锈蚀成可见的麻坑。钢绞线内无折断、横裂和相互交叉的钢丝。钢绞线直径偏差不超过规定。钢绞线的捻距为钢绞线公称直径的12～16倍。如抽样检查不合格，则对该批钢绞线逐盘检查。二、锚具和夹具的类型符合设计规定，并抽样进行外观尺寸、硬度及锚固力检查和试验。检查结果如有一套不合格，则另取双倍数量进行检查，如仍有一套不合格，则逐套检查，合格者方可使用。三、预应力钢筋、锚具和夹具储存在清洁、干燥的地方，加以遮盖，并定期检查有无损坏和腐蚀。在混凝土浇筑和预应力张拉前，对锚具的所有支承表面（如垫板）进行清洗。四、张拉机具应与锚具配套，使用前对张拉机具进行检查和校验。校验时，千斤顶与压力表配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线，张拉时进行调整。五、钢绞线的下料预应力钢绞线严格按设计长度及根数进行下料编束，采用砂轮切割机进行切割，编束时，梳理顺直，绑扎牢固、防止互相缠绞紊乱。编束后，编号堆码，妥善保管，防止在储存、运输和安装过程中损坏、变形或锈蚀。六、张拉1、人员选派富有经验的技术人员指导预应力张拉作业，所有操作人员均通过培训、训练。2、张拉准备张拉前对预制梁的外观尺寸、锚垫板位置及孔道内杂物等进行清理检查。梁的混凝土强度达到了图纸规定的传力锚固强度后进行张拉，将钢绞线运至梁位处，进行穿束、装顶及张拉工作。3、张拉预施应力采用控制应力和伸长值(应变)双控法、互相校核。张拉千斤顶选用YCW200/250型千斤顶，按规范经校核后使用。每组钢束采用两端张拉，严格按设计给定的程序，对称、均衡进行。张拉过程中绘制张拉管理曲线图，对张拉全过程进行监控，确保有效应力达到设计的100％。当实际伸长值与理论伸长值之差大于6％时，立即停止张拉，查明原因并采取措施调整后，再继续张拉。发生滑丝或断丝超过规范要求时，进行更换后重新张拉。张拉顺序严格按设计规定，使张拉的合力作用处在受压区截面以内，边缘不产生拉应力，避免构件截面出现过大的偏心受压。张拉采取两端同时张拉，张拉时，两端千斤顶升降压、划线及测量伸长值等工作应基本一致。张拉应力控制以张拉力和伸长值双向控制，但以张拉力控制为主。预应力钢束张拉完成后，测定回缩量和锚具变形量，检查是否有断丝、滑丝现象，在征得监理工程师认可，然后用砂轮切割机切割钢绞线多余长度。4张拉程序：0→10%σk（划线）→105%σk（量伸长值）持荷5分钟→σk（锚固）5、质量要求后张法预应力筋断丝、滑移控制类别检查项目控制数钢绞线束每束钢绞线断丝或滑丝1丝钢绞线拉断不允许每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%第四节孔道压浆、封端所有钢铰线束张拉锚固及放张完成后，进行孔道压浆，以防止预应力筋锈蚀或松驰，压浆是现浇梁施工的关键工序，直接影响着连续梁的使用寿命。通过试验，压浆采用活塞式压浆泵，灰浆拌制采用灰浆搅拌机。在压浆前先用高压水冲洗孔道，然后用空气压缩机吹干孔道内的积水。再采用压浆泵压入水泥浆，水泥浆采用水泥净浆，水灰比选用0.4～0.5，水泥浆中掺入适量减水剂、膨胀剂以减少收缩，增加孔道内的密实性。水泥浆的稠度14～18s。以0.5～0.7MPa的恒压，一次注浆完毕，压浆完成后及时封锚。为了确保压浆、封锚质量，防止压浆后灰浆收缩出现空隙，在施工时，严格控制水泥浆的水灰比及压浆压力并作好压浆记录。1、压浆操作程序如下：①清洗孔道：锚外多余预应力筋割掉后，观察确无滑丝等常现象后，先用将孔道冲洗干净、湿润，如有积水用吹风机排除。同时检查灌浆孔、排气孔是否畅通。②安装压浆器具：依次安装密封盖、压浆嘴、压浆阀，并将压浆管道与压浆机、进浆阀连接在一起，使进浆阀和出浆阀为开通状态。③拌制灰浆：水泥浆采用水泥浆拌和机拌和，拌和时先放入水泥，再放入水，然后放外掺剂。拌合时间不少于3分钟。水泥浆从调制至灌入孔道的延续时间，视气温情况而定，一般不超过30～45min，水泥浆在使用前和压注过程中经常搅动。④启动压浆泵开始压浆。压浆时，从低一点的压浆孔缓慢、均匀地压入，比较集中和邻近的孔道，压浆连续完成，以免串到邻孔的水泥浆凝固，堵塞孔道。待出浆阀溢出的水泥浆变成原浆时，关闭出浆阀，并保持0.4—1.0Mpa的压力3—5分钟，然后关闭进浆阀（对于长度大于70m以上孔道此时在出浆端补压一次，以保证孔道灰浆密实度），最后压浆泵回浆，卸掉压浆管。每次压浆后，从检查孔抽查压浆的密实情况，确保孔道压浆饱满、密实。⑤拆卸压浆器具：待灰浆初凝后，拆除压浆阀、压浆嘴、密封盖等，并清洗干净以备下次使用。2、压浆时，每一工作班留取3组7.07×7.07×7.07cm立方体试件，养护28天，检验其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。3、每片梁压浆后，将梁端冲洗干净、凿毛、浇筑封锚砼。封锚砼的强度与梁体砼相同。浇筑砼时，严格控制好浇筑砼的配合比，同时控制好封端模板的几何尺寸，保证梁体长度，防止封锚砼造成预制梁超长或缩短现象发生。浇筑后，进行养护，当砼强度达到设计50%后，进行拆模。所有钢丝束张拉锚固完成后利用大龙门吊机将梁移至存梁场，等待架梁。预制梁工艺标准检查项目允许偏差检查方法砼强度（Mpa）在合格标准内试件强度长（mm）梁-10，+5用尺量，按预制数量30％抽查梁湿接缝±20用尺量两端及中间，按预制数量30%抽查宽（mm）梁顶面宽±20每跨长用尺量5处高（mm）梁±5用尺量两端梁肋厚度（mm）0，-10用尺量两端及跨中各1点

第五节空心板梁预制施工工艺框图钢筋进场及试验钢筋进场及试验台座施工钢筋下料及弯制绑扎钢筋骨架混凝土拌制及吊运灌注梁体混凝土混凝土养护拆除模板制作试件支立模板穿钢绞线、安装工作锚张拉压浆压试件封端移至存梁场

第四章技术难题及解决方法第一节施工中的技术难题在预制40m预应力混凝土箱梁过程中，所遇到的技术难题主要有:芯模上浮;翼缘板裂缝（与腹板交接处）；形成波形条纹、蜂窝、麻面。一、芯模上浮在混凝土振捣过程中，腹板混凝土在震动器及自重作用下，大量涌入底板，使底板混凝土给芯模很大的浮力，致使芯模上浮。芯模上浮有很大的危害性，使预制箱梁的顶板厚度小于设计尺寸，无法达到设计强度，有时芯模升起，抬起外模，迫使预制梁的高度增加，给桥面施工带来不便。二、翼缘板裂缝翼缘板是预制梁与湿接缝连接部分，该处混凝土出现裂纹，给整个桥都会带来不良的安全隐患。三、波形条纹在距梁底40cm左右时断时续出现波形条纹，严重影响预制箱梁的外观质量。该问题是绕城高速公路西段建设项目全线的通病。四、蜂窝、麻面蜂窝、麻面不但影响预制梁的外观质量，更重要的是降低了混凝土表面的密实度，从而使梁内钢筋抗腐蚀性难以保证。第二节技术难题的原因解决方法针对第一节中所列的施工中所产生的技术难题分析原因及解决办法论述如下：一、控制混凝土浇注时芯模上浮采取用槽钢作为压杠来加以控制。其方法为：在芯模上方用槽钢与侧模连为整体，侧模与台座再加以联接固定，在槽钢与芯模之间安装好高度为11cm（顶板厚度为10cm）的混凝土垫块（强度用C50）以压住芯模，施工顺序是先放好垫块，再安装槽钢。开始时，用单片槽钢，一个芯模上方布置4个槽钢，但未能有效地控制芯模上浮，原因是槽钢刚度不够，受力变形及垫块受振动后移位，后来我们采用了双片槽钢，增加了槽钢刚度，同时将垫块内布置铁丝，将垫块绑在槽钢上来固定垫块位置，采取这些措施才控制住了芯模上浮。二、翼缘板与腹板交界处产生裂缝处理措施1、根据裂缝的特点分析产生裂缝的原因如下：拆模时工序不妥，先拆压杠再拆除芯模支承所致；拆侧模时，龙门吊垂直提升模板，受冲击力损伤翼缘板；养生不及时，造成局部裂缝，因为翼缘板与腹板交接处比较薄弱，因而易出现收缩裂缝；混凝土强度不够，过早拆侧模。2、解决办法根据翼缘板受芯模支承及压杠顶压的情况下，应先拆除芯模支承，再拆除压杠。在安装芯模时，为防止芯模变形难以拆除以及严重损坏，在芯模内安装了钢架支承，混凝土浇注产生的冲击力及振捣时形成对芯模产生很大的浮力，由于钢架支承的存在，芯模变形很小，由于槽钢压杠的顶压，致使钢架支承产生很大的内应力，首先拆除压杠，芯模的钢架支承就要恢复变形，产生很大的变形应力，从而箱梁顶板受力，使顶板与腹板连接处，腹板与翼缘板连接处产生裂缝，影响了预制梁的质量。为防裂缝要加强养生，控制拆模时的混凝土强度，根据试块预压强度及多年的施工经验，决定是否可拆模，允许拆模强度一般大于设计强度的30%为好。另外拆模时，人工给侧模侧向力，龙门吊拆模时给予斜向力。三、波形条纹的处理措施1、产生原因在距梁底40cm处产生时断时续的波形条纹，经过认真分析研究后，认为由以下几条原因：1）附着式震动器振捣时间过长，造成挂附着式震动器的箱梁位置过振而泌水，脱模后箱梁外观产生局部缺水水泥砂浆而出现水波纹现象；2）箱梁腹板薄，钢筋又密集，又有多层波纹管通过且保护层小，振捣棒在振捣过程中多部位无法插入，尤其是波纹管下面，如图（波纹管位置图）；3）在预制梁浇注过程中，采取了从梁一端向另一端推进浇注混凝土方式，这样浇注混凝土竖向面坡度大，在附着式震动器振捣时水泥浆容易流入底板，使局部少浆；4）混凝土坍落度跳跃有时过大2、针对上述原因，通过多方论证解决办法如下：（1）、将原根据R·雷尔密提出的混凝土拌和物粒径与振动器频率的关系及侧振力的计算公式：d≤14×106/f2P=4.9（Q2+0.2Q3+Q4）式中d—碎石粒径f—震动器频率P—每m2模板的震动力（N）Q2—每m侧模和震动器的擀量之和（KN）Q3—每m梁段混凝土的重量（KN）Q4—每m梁段钢筋和制孔器的重量之和（KN）对计算结果分析后，决定采用两种附着震动器：ZW—7型（激振力700kgf/台），ZW—10型（激振力980kgf/台），两种附着振动器的频率均为2840HZ，考虑到梁底宽且无底震的情况下，ZW—10型布置在梁体下部，ZW—7型布置在上部，采取梅花布置，相邻的两个振动器的间距为1.2m，在使用的过程中发现效果不太良好，因此后来采取了减少振动器个数及震动器的布置方式，为防止振捣不足及底板漏震产生空洞，在距底板40cm处布置4个震动器，间距为1.4m，靠近横隔板的震动器由ZW—10型改为ZW—7型。在每次振捣时间控制在15—50S，一个震动器振捣不超过5次的情况下做了以下试验。在芯模底板下面沿梁长方向钻了4个等间距的直径为2cm的小眼来观察底板混凝土是否密实，如若小眼处有许多水泥浆冒出，即确定底板混凝土基本密实，立即停止下部附着式震动器振捣。上部混凝土振捣采取附着式震动器振捣的情况下，辅助直径50mm振捣棒振捣，这样既能防止振捣不足，造成底板产生空洞，又能控制由于过振而产生“波形条纹”现象。（2）、根据现场观察发现，波形条纹处缺少水泥砂浆，粗骨料较多，而内模相应的位置却表面光滑且水泥浆饱满。与设计单位联系后，略改变一下钢筋尺寸，使直径30mm的振捣棒能下到箱梁腹板下部，振捣棒沿芯模下到距底板30cm处，将部分水泥砂浆冲击到梁腹板外侧，经施工检验，效果非常良好，从而彻底消除波形条纹现象。（3）、改变了浇注方式，由一端推进变为两头堵截浇注，5米为一浇注单元，即以箱梁两个横隔板间为一个单元，这样避免了水泥浆流向它处，从而保证了该段的水泥浆量。该种浇注方法技术控制要点为：保证混凝土供料及时，浇注振捣顺畅，防止时间过长，造成下个浇注单元与该浇注单元交界处出现施工缝。（4）、派专人多频率抽查混凝土的坍落度，特别是搅拌手要认真负责，技术员根据砂、石料的含水量及时确定砂、石料量，才能避免坍落度跳跃过大，造成整体的颜色明显不同，影响箱梁的外观质量。四、处理蜂窝、麻面的技术措施为打出外美内实的预应力混凝土梁，施工前做了高度重视，但在实际施工中也出现了蜂窝麻面现象，尤其气泡太多，影响了梁的外观质量，针对以上问题进行认真细致的分析原因，采取了一系列措施。1、预应力混凝土梁表面出现蜂窝麻面和气泡现象的主要原因如下：1）混凝土一次下料过多，振捣不实或下料与振捣配合不好，因漏振造成蜂窝；2）混凝土流动性差，造成混凝土不易到达边角等特殊部位；3）混凝土水灰比偏大，在混凝土振捣完后，表面滞留较多的液态水，拆模后水分蒸发；4）混凝土所含气体，在震动器振捣过程中被驱逐到混凝土和模板之间，或在气泡水