预应力混凝土连续箱梁施工质量控制要点

预应力混凝土连续箱梁施工质量控制要点

预制混凝土连续梁具有结构压力好、外形简洁、驾驶舒适、抗疲劳防滑等优点。这是当前桥梁建设中使用最多的一种类型。但它同时也有施工工艺复杂、技术要求高、质量难以控制等特点,一旦某一个环节的施工质量控制不当,都可能影响到整个桥梁的质量,留下安全隐患,甚至导致桥梁垮塌而造成人员伤亡和重大的财产损失。下面笔者结合工程实例来探讨预应力混凝土连续箱梁施工质量控制要点。1建设主体K25+637.5澹水特大桥、K27+099津澧大桥、B匝道桥为二广高速湖南段东岳庙至常德高速公路第四合同段湖南常德路桥建设有限公司承建的几座桥梁。因三座桥均与津澧互通相衔接,为适应线型及跨张津一级公路需要,K25+637.5澹水特大桥40～42跨全幅,43～48跨右幅、K27+099津澧大桥左幅9～22跨,右幅8～11跨,B匝道桥1～11跨均采用预应力现浇连续箱梁。下构为柱式桥墩、桩基础,上构为预应力砼现浇连续箱梁。箱梁纵向预应力钢束设置采用фi15.2钢绞线,fpk=1860Mpa,Ep=1.95×102基本处理2.1填筑地基面先将原地面的杂物、杂草等清理干净,桩基施工时的泥浆坑采用分层回填砾石土并整平压实。在整个支架搭设区填筑30cm石渣土,处理后的地面标高高出原地面标高,利于排水。地基面形成2%左右的排水横坡,两侧顺桥向开设排水沟,防止雨水对支架底部的浸泡,使地基变软。由于支撑立杆承载力较大,在支撑立杆底部用5×5cm钢垫板作为应力扩散体,采用C15砼基础作扩大基础,分散立杆对地基的压应力。2.2k5+2暗管排水为避免支架基础受水浸泡发生沉降,在支架两侧各1m以外,开挖40×30cm的排水沟,并设集水坑,有水及时排出。以两幅桥面中心线为界,向外侧按2%放坡,做到雨停场地干。配备二台潜水泵,水管和作业人员及时排除坑内积水。3满厅支线3.1结构组合装置的确定如采用传统的支架方式,则均为Φ48×3.5mm钢管配扣件,为了保证承载能力则需采用对接扣件相连接,稳定性相对较差;如采用搭接立杆,则承载能力不够。经多方调查,进行技术经济性比较,决定采用北京盛明建达公司的碗扣式支架系统,腕扣式支架分为30型、60型、90型、120型、180型、240型、300型、360型几种立杆,横杆分为30型、60型、90型、120型,搭设、拆卸方便可根据结构的受力状况布置其组合型式,其坚向受力刚度及横向稳定性均优于传统的钢管配扣件组合方式,且单根立杆承载能力高,根据北京盛明建达在2010年8月份在清华力学研究所按不同的组合方式所得的试验结果表明,其单根立杆的承载能力大于4.5吨,满足各种现浇箱梁的结构支撑型式,据此,我们决定采用立杆纵向间距90cm,翼板位置横杆间距90Cm,底板位置立杆间距60cm,横杆步距120cm。为便于调整高度,每根立杆顶、底部配可调伸缩撑,可调范围为20cm。伸缩撑上纵向布设口10×15cm的方木,上面横向铺设口6×12cm的方木,间距为40cm。3.2脚手架的搭接部位先挂好每孔的纵、横向中心线,按施工图提供的尺寸对称搭设支架。为增强支架体系的整体稳定性,顺桥向每4.5m设置1道落地剪刀撑、横桥向每6空设置1道剪刀撑。在竖立杆时,杆件长短搭配使用。根据各种型式的杆件相连,采用立杆上的腕扣旋固定,然后逐层上立杆与横杆。纵向的剪刀撑与地面夹角宜在45°～60°范围内。搭设时应将一根斜杆扣在立杆上,另一根斜杆扣在横杆伸出的部分上,这样可以避免两根斜杆相交时把钢管别弯。斜杆的扣件与脚手架扣紧的连接头两端距脚手架节点不大于20cm,除两端扣紧外,中间需增加2个扣点。斜杆的最下面一个连接点应落地,以保证支架的稳定性。斜杆的接长宜采用对接扣件的对接连接,当采用搭接时,搭接长度不小于40cm,并用两个旋转扣件扣牢。脚手架搭设的顺序是:做好搭设的准备工作→按支撑施工图放线→按立杆间距横向放置枕木→逐根竖起立杆→安装第一步大横杆(与各立杆扣牢)→安装第一步小横杆→第二步大横杆→第二步小横杆→第三、四步大横杆和小横杆→接立杆→加设剪刀撑。顶托调整高度严格控制在20cm以内,以确保架子顶自由端的稳定。底托安放时必须用硬木契垫平,以保证立杆的稳定。当架子搭设至设计标高后,按作业要求设置防护栏,挂好安全网及连接和加固杆件,然后在顶托上铺设横向和纵向的方木。通过放样,在方木上用油漆做好标记,铺设底模。待底模全部铺设完毕后,通过上顶托精确调整底模面板至设计标高,同时要保证每个顶托与方木顶紧、受力,当方木与顶托之间有空隙时,用硬木楔楔紧与顶托之间的缝隙。4模型施工4.1顶、侧模和倒角模⑴底、外侧模采用15mm厚的镜面竹胶板,再用方木做成骨架作为支撑系统。内部顶、侧模和倒角模全部采用12mm厚普通竹胶板。⑵箱梁的端模采用6mm的钢模,并设计成齿板的形状,按设计图纸上标示的预应力管道位置,开设圆孔。⑶翼缘模板,外侧模板和内侧模按20m和35m长配置模板,底模按75m长配置模板。4.2确定发合梁的截面尺寸,确定面模的制作⑴支架搭好之后,根据桥轴线对支架进行调整。支架顶托上横向放置口10×15cm的松木作为承重梁,顺桥方向间距为90cm,在上面放置口6×12cm的松木作为分配梁,横桥方向间距为40cm。在粗调好方木标高后,铺钉底模前,必须挂线找平纵横向方木,以确保方木顶面在同一平面内,对于不平整的方木应用手提刨刨平。然后,在上面铺设15mm的镜面竹胶板,作为底模,并进行轴线与标高调整。⑵在安装底模时,底模竹胶板的纵向拼缝下面设置通长方木,以确保模板拼缝质量。承重梁与与分配梁之间,采用10寸元钉连接,底模与分配梁之间用2寸元钉连接,板缝之间用双面胶贴封。4.3竹胶板面板的施工⑴由于箱梁处于平曲线内,如果外侧模采用大面积整体钢模,则模板自重太大,不便于施工,纵向移动比较困难。采用竹胶板作为面板,也能满足砼的平整度和美观,同时施工比较方便,有利于施工进度。⑵外侧模面板采用15mm厚的镜面竹胶板,用口6×12cm的松木作为模板的横肋,再用口10×15cm的松木作为背带和骨架,间距为90cm,作为支撑系统。4.4次浇注时的浇注情况⑴内顶模采用6×10cm方木作为分配梁,用10×8cm方木作承重梁,项托配合Φ48×3.5mm焊接钢管作支撑的内模支撑系统。⑵由于箱梁砼浇注分三次浇注,第一次浇注横梁、底板及腹板倒角部分,第二次浇注腹板,第三次浇注顶板。前两次不用考虑内模支撑的问题,第三次浇注顶板时,在钢管上放置顶托,用来调整顶模的标高和拆模。⑶内侧模采用l2mm厚的竹胶板,用方木作为横肋和竖肋,并用钢管加顶托作为支撑系统。安装内模前,用长度与腹板宽度相同的Φ16钢筋,间断地放在腹板的钢筋上,作为撑子,以保证腹板的厚度,同时在腹板钢筋上放置梅花型塑料垫块,并与钢筋绑紧,以保证钢筋的保护层。5模板安装高的控制为了检查支架的安全性,消除地基非弹性变形和支架的非弹性压缩,进行支架预压。预压方法是在底模板上布设砂袋,通过砂袋装砂对支架进行预压,预压荷载为箱梁施工荷载的1.2倍。现浇箱梁标准断面顺桥向每延米荷载为31.4t。加载分四级进行,荷载值分别为箱梁重量的50%、75%、100%、120%。荷载布置应基本按照实际施工时的压力分布来进行预压,荷载主要集中于底板、腹板位置。砂袋预压前以及加载至50%、75%、100%、120%时分别测量支架的顶面标高,并在满载预压3天后再次测量支架顶面标高。通过对支架顶面标高的测量,可以判断支架变形是否正常,支撑体系是否安全。卸载按照加载的逆过程进行测量监控。通过对预压前、满载预压和卸载后支架标高的对照,计算出支架的弹性变形及不可恢复变形,以此作为模板标高调整的依据。堆砂袋后与堆砂袋前两次标高的对比反映了支架的弹性形变和非弹性形变总和,堆载后与撤载后两次标高的对比反映了支架的弹性变形量,堆载前与撤载后两次标高的对比反映了支架的非弹性变形量。根据对支架加载时的变形和卸载后的回弹量进行的测量,确定支架本身弹性变形值,在模板的高程控制时予以充分考虑。预压施工时,应注意天气的变化,下雨前应对己加载的荷重物采用防雨布进行覆盖防雨,以利于施工安全的保证和增加预压荷载数据的准确度。6术后活动改造支架安装支座安装前对支座垫石及支座进行检验,合格后方可安装支座。安装前在垫石表面铺一层环氧砂浆,再安放支座,检验轴线偏位及四角高差,符合要求后向预埋孔内灌注砂浆,人工插捣密实即可。支座安装前应检查支座内部滑板是否污染,硅脂是否涂抹均匀,如出现污染的情况,应将各相对滑移面用丙酮仔细擦拭干净,重新涂抹硅脂。安装纵向活动支座时,支座上下导向挡块必须保持平行,交叉角不得大于5°。支座中心线与主梁中心线平行,为方便检查,在支座板轴线刻上永久性印记(一般情况下支座生产厂家会刻下明显的标识)。支座轴线误差±2mm,底板标高误差±2mm,底板平整度误差1mm。活动支座安装就位后,将上、下支座板之间用钢板临时连接定位(支座出厂时有螺栓定位),以防施工过程中发生错位,待梁体施工完毕后,立即拆除。支座上调平层砼与箱梁砼同时浇筑。注意预埋筋埋设及砼的振捣,专人负责。7钢筋绑扎、安装7.1钢筋的制作、安装施工准备阶段,对进场材料要检查合格证是否齐全,抽样送检是否合格。钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂分批验收、分别堆放,且应立牌以便于识别。钢筋储存时采用枕木在底部垫起0.5m以上,并及时进行覆盖防护,避免钢筋受到机械损伤及由于暴露于大气中产生锈蚀。钢筋的加工,严格按设计图纸的形状、规格、起弯点及角度加工。钢筋分类制作成成品和半成品,并进行分类标识与堆放。钢筋制作好以后,通过汽车运输到墩位安装。钢筋在加工场制作完成后,现场安装绑扎一次成型,在绑扎时以普通筋让预应力筋为原则,先安装底、腹板钢筋,然后安装横隔梁及梁端钢筋,待内模和波纹管安装后,最后安装顶板钢筋和预埋件。钢筋安装与波纹管、模板安装交替进行。钢筋的搭接及焊接须满足规范要求,箱梁外(底)模钢筋保护层垫块采用C50砼垫块,箱梁内模位置采用砼垫块,并绑扎牢固,以防露筋。钢筋保护层厚度的误差在±5mm以内。钢筋绑扎要求横平竖直、间距均匀,严格按设计、规范要求施工。按设计图纸要求预埋附属件包括护栏、伸缩缝等,位置应准确。钢筋焊接时,应采取防护措施防止损伤模板。钢筋的焊接接头应符合《钢筋焊接及验收规程》(jIGJl8-96)的规定,单面搭接焊焊缝长度应大于等于10d,双面搭接焊焊缝长度应大于等于5d,焊缝宽度应大于等于0.7d,焊缝深度应大于等于0.3d。钢筋接头要按规范要求错开,在同一水平面上的钢筋接头不得超过全部主筋钢筋数量的50%:钢筋安装时为保证足够的保护层厚度,在钢筋与模板的接触面绑扎一定数量的混凝土垫块。保护层垫块间距在纵横向均不得大于1.2m。7.2钢筋的制作安装精度要求(见表1)8波纹管和预制梁的制造和安装8.1预应力管道的安装预应力管道共有三种规格分别为内径Φ77mm、Φ87mm、Φ102mm圆塑料波纹管,波纹管进场时,生产厂家应提供试验报告、质量保证书和合格证,并应对其外观形状、主要尺寸进行检测。安装前,按设计规定的管道坐标进行施工放样,设置定位筋。直线段定位钢筋最大间距不大于100cm,在钢束弯曲段加密定位筋,其间距要求不得大于50cm。波纹管注意接头部位的密封性,避免浇筑砼时水泥浆渗漏,堵塞波纹管,影响预应力施工。预应力管道的尺寸与位置应正确,孔道应平顺,端部的预埋钢垫板应垂直于孔道中心线。管道在模板内安装完毕后,应将其端部盖好,防止水或其他杂物进入,锚固端必须要密封,防止砼水泥浆渗入。8.2预应力束制作⑴钢绞线下料,应按设计孔道长度加张拉设备长度加余留锚外不少于100mm的总长度下料。切割时,应在每端离切口30～50mm处用铁丝绑扎,钢束平放后,用砂轮锯切割。⑵钢绞线编束时须将各束理顺,每隔1～1.5m用铁丝捆扎,铁丝扣应向内,绑好的绞线钢束,应编号挂牌按要求存放。⑶钢绞线应对号穿入波纹管内,同一孔道穿束整束整穿或将钢绞线逐根穿入。孔道内应畅通,无杂物。⑷预应力筋安装完成后,对于波纹管的接头部位以及破损处必须采用防水胶带密封。并进行水密性试验以检查管道的密封性。⑸任何情况下,当在安装有预应力筋的构件附近进行电焊时,对全部预应力筋和金属件均应进行保护,防止溅上焊渣或造成其他损坏。9箱梁混凝土施工和维护9.1箱梁施工过程箱梁浇筑施工工艺流程如图1所示。9.2混凝土浇筑及养护⑴配合比及原材料。箱梁混凝土采用C50混凝土,混凝土配合比由试验室进行配比试验确定。用于混凝土的水泥、集料及外掺剂等,在进场后,均应由试验室按规定的试验项目、试验方法、检测规则进行取样检测,检测结果报监理工程师批准,批复合格后方可投入工程中使用。水泥运至工地后主要采用水泥罐进行储存。集料应清洁、坚硬、耐久,不含结块,无粘土、有机物等有害杂质。必要时进行清洗和过筛,去除有害杂质。集料的储存应分类堆存,且不同集料严格分开,严禁出现集料混杂现象,各种集料设置醒目标示牌。⑵砼运输。砼浇筑计划采用混凝土搅拌运输车和泵车泵送,运输方式采用混凝土搅拌运输车运输至墩位施工位置,再由泵车输送至浇筑口浇筑。混凝土运输过程中应确保不渗漏,防止水泥浆的流失。浇筑混凝土过程中要做好运输的组织工作,混凝土从加水搅拌到入模时间应控制在60分钟以内。⑶塌落度。混凝土入模塌落度宜控制在10～14cm之间。混凝土塌落度太低则流动性差,难以灌注到位。混凝土塌落度太高,则易在底板与腹板交界处翻浆。⑷浇筑顺序。(1)纵向砼先从前端墩柱开始,两边对称浇筑,完成对称浇筑后,向已完成跨浇筑直至完成;横向以桥梁中心线为轴对称浇筑,同时浇筑腹板。(2)底板砼先浇注靠近腹板两侧砼,砼从腹板进入。(3)腹板砼浇筑采用斜向分段、水平分层连续浇筑,水平分层厚度不得大于30cm,先后两层混凝土的间隔时间不得超过初凝时间。一般区域使用50型振动棒振捣,钢筋密集区采用35型振动棒。浇筑砼进行振捣时,应注意不能破坏波纹管,且不允许管道移位,尤其应避免管道上浮,以达到预应力的预期效果,防止破坏性的局部应力产生。⑸顶面标高控制。在浇筑顶板砼时,由于箱梁顶面设置有横坡,故施工时应设置标高控制标志。并在完成一段顶板浇筑后,采用震动梁整平,确保平整度。在振捣时,随时测量,以保证横向线形。顶面砼初凝后用扫把拉毛,要求线条粗细均匀、顺直。⑹凿毛养生。为保证新老混凝土的整体性,在浇筑箱梁新砼前,将旧混凝土的按触面凿毛洗净。混凝土浇筑完成后,要及时养护,防止砼表面失水出现裂缝;终凝后用土工布或麻袋覆盖保湿养护,箱梁内部采用洒水的方式进行养生,箱梁斜腹板外侧在拆模后洒水养生。混凝土养护不间断进行7天,专人负责。养护水要保持清洁,不得被水泥浆污染,确保砼外观美观。9.3当前框架的检测项目见表210预制张拉施工10.1钢束张拉控制箱梁为预应力混凝土结构,纵向预应力均采用16Φs15.24、9Φs15.24、7Φs15.24钢绞线,标准强度为1860Mp,预应力钢束设计张拉控制应力为0.75fPK,每束锚下控制张拉力分别为3124.8KN、1757.7KN和1367.1KN以张拉力为主,张拉力与伸长量双控。纵向预应力的张拉顺序为先张拉腹板束,后张拉底板、顶板束,腹板束由腹板中间高度处钢束开始向上、向下对称顺序同时张拉,即先长束后短束,顶、底板束先中间后两边采用对称张拉,左右腹板束要对称张拉。钢束张拉时,砼强度达到不低于设计强度的90%。预应力钢束在同一截面上的断丝率不得大于1%,且不允许整根钢绞线拉断。10.2设备选择10.2.钢束:5.21.2顶为保证张拉的安全可靠和准确性,千斤顶的吨位数宜控制在设计张拉力的1.2倍以上:⑴16Φs15.24钢束采用3124.8kn×1.2倍=3749.76kN(选用400t千斤顶)⑵9Φs15.24钢束采用1757.7kn×1.2倍=2109.24kN(选用250T千斤顶)⑶7Φs15.24钢束采用1367.1kn×1.2倍=1640.52kN(选用250T千斤顶)10.2.相拉油缸面积,nk,au实际压力表读数Pu=(1.5～2.0NK/AU),其中AU为张拉油缸面积,NK为张拉力,通过计算可得出压力表的读数。通过千斤顶和油表在标定后的线性回归关系,一一计算出对应关系。10.2.伸长值的检测⑴第一步,先将钢绞线略微张拉以消除钢束松弛状态,并检查孔道曲线,锚具和千斤顶是否在一条直线上,要注意钢束中每根钢绞线受力均匀。⑵当钢绞线束初应力达到l0%δk时,再开始正式张拉和量测伸长值。并检查钢丝有无滑动,实际伸长值除量测值外,还应加上初应力时推算的伸长值。以避免虚位移对量测的准确性产生影响。⑶张拉程序应遵循以下原则:横向对称分批张拉,均匀分级张拉。0→初应力l0%δk-100%δk(持荷2分钟自锚)如果锚具出现滑丝、断丝或锚具损坏应立即停止操作进行检查,并做好详细记录。每次张拉后应将下列数据如实记录:油表、千斤顶及油压泵的型号;分级张拉应力值及伸长值读数;在张拉完后的应力及伸长值读数;回缩量;千斤顶放松后保留的伸长值。10.2.锚具的安装工作锚板、工作夹片与工具锚板、工具夹片不能混用,工作锚板、工作夹片不能作为工具锚重复使用。安装锚具时,锚板应支垫板齿口对正,夹片安装后要齐平。施加预应力到锚固后期间,除非采取有效屏蔽措施,操作人员不得在锚具正前方活动,不能重力敲打钢丝或锚具。用砂轮切割多余钢丝,禁止用电焊切割。10.2.5.5后续方案的测量如表311预测孔道压力本工程采用真空辅助压浆工艺进行孔道压浆。11.1工具的张拉和封锚⑴应能制造出胶状稠度的水泥浆,压浆机必须能为0.7mp的常压连续作业。压力表在首次使用前必须及时检查,及时校准。⑵检查确认材料数量、种类是否齐备;检查机具是否完好;⑶张拉完成后,切除外露的钢绞线(外露量≤30mm,连续束应考虑连接长度),将密封工具罩安装在锚垫板上进行封锚。工具罩在灌浆后3小时内拆除并清洗。安装时检查橡胶密封圈是否破损断裂,将密封罩与锚垫板上的安装孔对正,用螺栓拧紧,注意将排气口朝正上方。11.2试抽真空将灌浆阀,排气阀全都关闭,抽真空阀打开,启动真空泵抽真空,观察真空压力表读数,当管内的真空度维持在0.08Mpa时,停泵约1min时间,若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。11.3搅拌水泥浆水泥浆的配合比及有关性能应符合规范要求,水泥浆经过3小时泌水量不应超过2%。搅拌水泥浆之前,加水空转数分钟,将积水倒净,使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做到基本卸尽。在全部灰浆泵出之前不得再投入未拌和的材料,更不能采取边出料边进料的方法。11.4严格控制试抽过程⑴将水泥浆加到储浆罐中引到灌浆泵,灌浆泵高压橡胶管出口打出浆体,待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时,关掉灌浆泵,将高压橡胶管此端接到孔道的灌浆管上,扎牢。⑵关闭灌浆阀,启动真空泵,当真空值达到并维持在-0.06～0.1Mpa值时,打开灌浆阀,启动灌浆泵,开始灌浆,灌浆过程中,真空泵保持连续工作。⑶待抽真空端的透明塑料管内有浆体经过时,关闭真空机前端的真空阀,关闭真空机,水泥浆会自动从“止回排气阀”中顺畅流出,且稠度与灌入的浆体相当时,关闭抽真空端的阀门。⑷灌浆泵继续工作,压力达到0.7Mpa左右,持压2min完成排气泌水,使孔道内浆体密实饱满,完成灌浆,关闭灌浆泵及灌浆阀门。11.5洗过拆卸外接管路,