浅谈分离式立交现浇预应力混凝土连续箱梁的施工方法

高书义

摘要： 通过对连霍国道主干线星星峡至哈密段公路改建工程，右k3537+763.18分离式立交跨线桥施工方法的简单介绍，加深了对现浇预应力混凝土连续箱梁施工工艺和施工方法的认识，更加全面系统地了解了该桥型的施工过程，提出了施工各环节质量控制要点。

关键词：现浇 预应力混凝土连续箱梁 施工方法

前言

现浇预应力混凝土连续箱梁，是近几年来设计上经常采用的一种新桥型和新结构，在高速公路和城市道路中运用较普遍，该桥型结构安全，外形美观，但施工工艺较复杂，本文通过对连霍国道主干线星星峡至哈密段公路改建工程，右k3537+763.18沁城分离式立交跨线桥上部梁体的施工经验，来进一步探讨现浇预应力混凝土连续箱梁的施工工艺和方法，借鉴和总结该工程的成功经验，不断提高对该桥型的认识和施工水平。

1.工程简介

沁城分离式立交右K3537+763.18

=BJXK0+467.36跨线桥桥梁全长为116.4米，上部采用20+30×2+20m四孔一联整体现浇预应力混凝土连续箱梁，箱梁采用单箱单室，梁体高度统一为1.5m，顶板宽8.26m、厚20㎝，腹板厚40㎝，底板宽4.46m、厚20㎝，翼板宽1.9m,双向1.5%横坡，箱梁梁体采用C50混凝土浇筑。预应力钢束采用φs15.20高强低松弛钢绞线，抗拉强度标准值为fpk=1860MPa，成孔材料采用φ70和φ80的金属波纹管，张拉控制应力为σcon=0.75fpk=1395MPa。下部采用圆形独柱式桥墩、肋式桥台、扩大基础。

连续箱梁采用满堂支架现浇，一次落架的施工方法，底模模板采用钢模板，翼板采用工程竹胶板，根据尺寸现场加工。现将该跨线桥的梁体施工工艺及梁体的预拱度设置作简单介绍。

2.支架施工(见图)

支架搭设简图

（1）间距单位为cm

（2）钢管直径单位为mm

2.1支架基础

地基处理方法如下：先清理地表杂物及松散土层后洒水碾压，再分层填筑，压实度控制在95%以上，最后整体浇筑一层6-8cm小石子砼，确保地基承载力达到架设满堂支架要求的450KPa以上（根据梁体总重量计算得到），并做适度的横坡以利于排水。对承台基坑处等软弱部位，回填天然砂砾，并进行夯实。整个处理层表面保证平整，无积水，两侧设排水沟，保持排水顺畅。

2.2支架搭设

采用Ф48×3.5mm?扣件式钢管支架，支架高度为6～8m。钢管支架由底座、立杆、纵横向扫地杆、纵横向水平杆、纵横向支撑、顶托及剪刀撑组成，各部分搭设要点如下：

（1）、底座：在小石子砼地面上撒少量细沙，刮平后垫20cm*20cm*5cm木板，木板上再垫150mm*150mm*5mm钢板，以便荷载能分散传递至地基。

（2）、立杆：采用直径Ф48 mm，壁厚3.5mm的钢管。立杆高度随梁的高度变化而决定，采用2.5m，3m，3.5m，4m，5m，6m的钢管选择组合，接长搭接，全部采用3?个扣件扣住。搭设时应注意立杆的接头不得在同一高度内，错开距离不得少于50cm。开始搭设时，应每隔6 m设置一根抛撑，起临时固定的作用，待基本固定后方可拆除。立杆在搭设过程中应用垂球随时检查其垂直度，偏差不得超过1/200。

（3）、纵横向水平杆：采用标准长度的钢管与立杆经扣件联接而成。其作用是约束立杆，使支架形成一个整体空间结构，也承受一定的水平力。水平杆间距为： 1.2 m。

（4）、纵横向扫地杆：连接立杆下端，距底座下端40cm处的纵横向水平钢管，用扣件与立杆连接，起到约束立杆下端在纵横向发生位移的作用。

（5）、纵横向支撑（剪刀撑）：起到增强支架的纵横向刚度，提高支架的承载能力的作用。两侧面及端面分别设置剪刀撑，每道剪刀撑跨越立杆的根数宜在6—8根之间。

（6）、顶托：立杆上设置可调高度顶托，主要是用来调整底模的高度和以后方便拆模。

顶托纵向布置双钢管间距为100cm，横向布置单钢管中心间距为30cm，其上铺设钢模板。

（7）、支架搭设

支架搭设时立杆横向间距为60-80-90-100cm，纵向间距100cm，在腹板处横向立杆加密，纵横向每5m在横断面设连续剪刀撑，水平杆每1.2m一道。扣件对接要错开，连接牢固，保证支架刚度。

2.3支架预压

预压目的：为检验支架的整体稳定性及支架基础的实际承载能力和支架的弹性变形，克服混凝土浇筑过程中支架的不均匀沉降，避免箱梁混凝土因支架不均匀沉降而出现裂缝，测量出支架的弹性变形。

2.3.1预压材料：

用编织袋装砂对支架进行预压，吊车起吊就位来实现，预压荷载为梁体自重的80%。

2.3.2预压荷载重量：

箱梁砼454.42m3×2.4t／m3=1090.61t,钢筋荷载为82t、施工人员、机具荷载：3t， 总荷载为：1175.61t，预压重量为1175.61×80%=941t。

预压时应按实际施工时的压力的分布来预压，荷载主要集中在底、腹板位置，翼板位置适当减少。

2.3.3加卸载顺序及时间：

加载时，按照预压荷载的20%、40%、60%、80%分级进行，跟踪观测时间暂定为24h，若沉降量大时，则适当延长预压时间。卸载按预压荷载的80%、60%、40%、20%进行。

2.4沉降量观测

2.4.1沉降观测点设置：

沉降观测点设在支架顶，按离开0#台一定距离的断面左中右位置设置测点，根据加载情况实施全天候跟踪观测，同时记录下相关数据，发现异常情况（如沉降量较大、支架形变过大）时，应立即停止加载，调查其原因并采取相应的措施。

在底座附近设置测点，预压前测标高与卸载后标高比较，观测结果在5mm以内，则可认为地基沉降基本稳定。

2.4.2沉降量观测：

在预压前观测一次，在预压的过程中平均每2小时观测一次，观测至沉降稳定为止。将预压荷载卸载后再观测一次，从以上的观测资料中计算出支架的弹性变形及地基的下沉。

预压完成移除砂袋，根据箱梁线型重新放样，调整立杆顶托高度。

2.5施工预拱度的确定与设置

在支架上现浇上部结构时，在施工荷载的作用下，支架会产生一定的弹性和非弹性的压缩、地基会产生一定的沉陷、结构物在正常荷载作用下也会产生一定的绕度和徐变，为使箱梁在正常使用期限能获得满意的设计线形，须在施工时设置一定数值的预拱度。

综合考虑，预拱度的最大值设置为18.43mm，设置在梁的跨径中点。其它各点的预拱度，以跨中为最大点，以梁板的两端为零，按二次抛物线进行分配。根据计算出来的箱梁底标高对预压后的箱梁底模标高重新进行调整。

3.模板制作与安装

3.1模板拼装

底模采用钢模板，腹板、翼板采用工程竹胶板，按结构尺寸计算模数，尽量使用规格大的模板，在铺设底模前先放置好盆式支座。

3.2腹板侧模、翼板底模的安装

在底模铺设完成后，对箱梁的平面位置进行放样，在底模上标出腹板侧模、内腹模、翼板边线和钢筋布置的位置，施工时必须保证模板支架的强度与刚度，箱梁侧模与翼板底模须连成一体。

3.3内模拼装

内模采用竹胶板作面板，采用10Χ12方木条作肋加工木膜。内模板的紧固主要用对拉螺杆，并用脚手架连接。箱梁顶板采用钢管支架支模，支架直接支撑在底板。

3.4在安装模板时特别注意以下问题：

（1）模板之间应平整，接缝严密，不漏浆，保证结构物外露面美观，线条流畅。

（2）浇筑砼之前，模板应涂脱模剂，外露面砼模板的脱模剂应采用同一品种，不得使用废机油等油料，且不得污染钢筋。

（3）在梁端与横梁位置预应力锚头位置的模板和支座处模板，应按设计要求和支座形状做成规定的角度与形状，并保证锚头位置混凝土面与该处钢绞线的切线垂直。所有外露面模板接缝采用涂石腊新工艺处理，保证模板光洁、严密不漏浆。在中间靠近张拉端，顶板模板应设置适当面积的工作孔，以便进行预应力张拉工作。所有排气孔、压浆孔、泄水孔的预埋管及桥面泄水管按设计图纸固定到位，预埋件的预埋无遗漏且安装牢固，位置准确。

4. 钢筋加工与绑扎

4.1钢筋制作、绑扎

按图纸要求选符合规格的钢筋，计算下料长度，成批配料、下料，并标注编号。钢筋布置按设计图纸，在底模上先绑扎底板钢筋，安装腹板外模和翼板底模，再绑扎腹板钢筋，最后绑扎顶板及翼板钢筋。为保证钢筋保护层的厚度，采用了标准尺寸的塑料垫块。为了便于操作及考虑到今后的内模拆卸，在张拉端开设人孔，在此处的顶板纵向钢筋、横向钢筋须断开，如果是箍筋，则调整为箍筋的环接处为断开处，此处几根断开的钢筋须考虑今后露出人孔边缘的搭接长度15cm，待内模拆出后再根据顶板的钢筋设计焊接钢筋网片或焊接断开处，焊接时要符合规范要求。

4.2预应力波纹管安装

波纹管按10m一节加工，连接用大一号波纹管连接，接头用胶带密封防止漏浆。预应力管道的埋置位置决定了今后预应力筋的受力及应力分布情况，因此要严格按照设计坐标安装波纹管，用Φ12的钢筋焊成“＃”架夹住管道点焊固定在箍筋及架立筋上，安装时要严格逐点检查、调整。浇筑前应检查波纹管的密封性及各接头的牢固性，用灌水法做密封性试验，用高压风把管道内残留的水吹出。浇筑前要仔细核对图纸，注意支座预埋钢板、预应力设备、泄水孔、护栏底座钢筋、箱室通气孔、伸缩缝等预埋件的埋置，按设计位置预埋，不可遗漏。

5.预应力钢绞线制作与安装

钢绞线下料长度时应考虑张拉端的工作长度，下料时，切割口的两侧各5cm先用铁丝绑扎，然后用切割机切割。将钢束端头做成圆锥状，用电焊焊牢，表面要用砂轮修平滑，以防钢束在波纹管接头处引起波纹管翻卷，堵塞孔道。每束内各根钢绞线应编号并顺序摆放，使钢绞线平直，穿束时应注意不要捅破波纹管，波纹管位置与钢筋位置有冲突时，可适当挪动普通钢筋或切断，并在其它位置得以恢复。钢绞线外露部分用塑料膜包缠，防止污染。

将钢丝绳系在高强钢丝上，用人工先将高强钢丝拉过孔道，然后将钢丝绳头用半圆钢环与钢束头经焊接而接在一起，开启卷扬机将钢束徐徐拉过孔内，在钢束头进孔道时，通过人工协助使其顺利入孔。如果在钢束穿进过程中堵塞，要立即停止，查准堵塞管位置，清除管道内的堵管杂物，然后继续用卷扬机将钢束拖过孔道。

6.混凝土浇筑、振捣、养护

6.1混凝土浇筑

混凝土浇筑的时间安排在温度较低的早晚进行，避开高温，并及时进行养生，以避免收缩裂缝的产生，控制混凝土水灰比，用水冲洗骨料以降低骨料温度，以减少模板与混凝土的摩阻力。

连续箱梁采用C50混凝土，坍落度控制在16-18cm，适量参加缓凝剂，浇筑混凝土前，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查，对模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢清理干净。箱梁混凝土采用泵送，浇筑拟两次浇筑，即：第一次，先浇筑底、腹板，第二次浇筑顶板和翼缘板。底、腹板浇筑完成后再绑扎顶板钢筋浇筑顶板和翼缘板混凝土。外模一次性安装，内模先安装内侧模板部分，底、腹板浇筑完成后再安装内侧顶板模板，这样，底板混凝土浇筑时振捣易操作，并能很好的保证底板混凝土的质量。

箱梁混凝土浇筑采用斜层法浇筑；浇筑顺序：先浇注底板，后腹板。由一端的底板—腹板，向另一端推进，底板浇筑到5～8米后由先浇筑的一端开始进行腹板的斜分层浇筑。底板和腹板的浇筑呈阶梯状推进。

6.2振捣

浇筑过程中，底板、腹板用插入式振捣器振捣，顶板部分用平板式振动器振捣，注意不要振破预应力束波纹管道，以防水泥浆堵塞波纹管。振捣时插入下层混凝土5～10cm，每一处振完后应徐徐提出振动棒，并避免振动棒碰到模板、钢筋等。

插入式振捣器一定要做到“快插慢拔”，沿腹板振捣时一般以箱梁纵向间隔30～40cm一个插点，每一插点要掌握好振捣时间，如果时间过短，不易振捣密实，时间过长可能引起砼的离析，同时要使砼表面出现泛浆、不冒气泡、不再下沉为止。浇筑过程中要经常来回地敲击钢绞束的两个端头，防止浇筑时漏浆堵塞管道。

6.3混凝土的养护

砼的养护采用节水养生保湿膜和毛毡覆盖相结合的养生的方法，每次洒水以保持混凝土表面经常处于湿润状态为宜，养生时间为10d以上。用于控制拆模，落架的混凝土强度试件放置在箱梁室内，与之同条件进行养生。

7.箱梁预应力施加

7.1张拉设备选择及标定

根据设计用锚具、最大张拉力及钢绞线伸长值，选用YDC－2000穿心式千斤顶及配套油泵，千斤顶最大行程200mm。设备进场前须委托具有相应资质的检测单位对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。张拉前，由技术部门根据千斤顶检定报告，编制张拉对照表，张拉设备的使用和保管由专人负责，要经常维护并定期标定。

7.2材质检验

预应力钢绞线进场后分批验收（每批不大于60t）。验收时检验其质量证明书、包装方法及标志内容是否齐全、正确，并按取样标准对其抗拉强度、伸长率等力学性能进行检验。锚具必须有出厂证明书，进场时按规定取样，进行外观检查和硬度检验。钢绞线与锚具组装件的锚固效率应大于95%。

7.3施加预应力

箱梁砼施工完毕，当强度达到100%设计强度时，方可进行预应力张拉。张拉采用应力、应变双控。以应力控制为主，以钢束伸长量进行校核，预应力钢束采用一次张拉方法，按照设计程序为0→10%δcon →100%δcon（持荷5min）→δk（锚固）。张拉顺序：Ny2→Ny1,5→Ny3,4,6。张拉顺序严格按设计预应力钢束布置图，同排的钢绞束同时张拉，张拉时两端同时进行。初张拉时预应力钢绞束张拉端先对千斤顶主缸充油，使钢绞束略为拉紧，同时调整锚圈及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者之轴线互相吻合，注意使每股钢绞线受力均匀，当钢绞束达初应力10%δcon时两端作伸长量标记，并借以观察有无滑丝情况发生。张拉采用逐级加压的方法进行，当张拉达到设计控制应力(100%δcon)时，继续供油维持张拉力不变，持荷5分钟，同时在两端分别测量实际伸长量，比较是否与计算值相符，计算伸长量和实测伸长量误差应在±6%以内。张拉过程中如有滑丝、断丝、伸长量不够的情况发生，则需分析原因并处理后重新张拉。

7.4预应力孔道压浆。

当预应力张拉完成并经监理工程师检查合格后，则可割丝封头。割丝以钢绞线伸出锚具外部3~5cm为宜，割丝应用砂轮切割机，不得使用电弧或氧割。用环氧树脂砂浆封头，封头一定要密实，无气孔、无裂纹，要经常检查，以确保压浆的顺利进行。孔道压浆顺序是先下后上一次压完，孔道压浆后，应立即将梁端水泥浆冲洗干净，同时清除支承垫板、锚具及端面砼的污物，并将端面凿毛，设置端部钢筋网，立模浇注砼封端完成。

压浆完毕，应尽快封锚。封锚前，先将锚具周围冲洗干净并凿毛，然后安装模板，浇筑砼时要振捣密实，封锚部位砼要和梁体砼保持整体美观、协调。

8.支架拆除

为保证结构物安全性，防止过早拆除支架造成结构开裂等，要求结构强度达到100%时方可进行支架拆除。在支架拆除前应作好以下工作：

（1）对支架进行安全检查，确认不存在隐患。如存在影响拆除支架安全的隐患，应先对支架进行修整和加固，以保证脚手架在拆除过程中不发生危险；

（2）严格遵循拆除顺序，由上而下、后搭者先拆、先搭者后拆，同一部位拆除顺序是：剪刀撑→大横杆→小横杆→立杆。

（3）拆除时在坠落范围明显“禁止入内”字样的标志，并有专人监护，以保证拆脚手架时无其他人员入内。

9.结束语

现浇预应力混凝土连续箱梁的施工工艺较为复杂和繁锁，支架的搭设和预压时间长，对支架地基要求严格，这就要有严谨的工作精神，科学的工作方法和完善的管理，使施工中各个环节联系紧密，环环相扣，其中任何一个环节出现问题都会影响到下一步施工。经过星星峡-哈密段立交工程的施工，让我更深入、更全面地了解了现浇预应力混凝土连续箱梁施工全过程及各阶段的施工要点，加深了对该桥型的认识和施工水平的提高。◆

参考文献：

1.公路桥涵施工技术规范 JTJ041-2000 2000-08-24

2.预应力混凝土桥梁施工技术要点 蔚建华、柴金义 人民教育出版社2003.10

3.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001 2001-02-09