基于共用预制平台折线配筋先张T梁施工技术研究

龚 霞

(四川交投建设工程股份有限公司,四川 成都 610000)

折线配筋预应力混凝土先张法简支梁结构的预制施工工艺是实现梁体各项设计指标和结构耐久性目标的关键环节,也是折线配筋预应力梁体研究和应用中的重要内容[1,2]。本项目以遂广高速工程为依托开展相关研究,针对7片(其中一片用于静载试验研究)跨径30m的简支T梁结构预制施工,专门制定施工技术方案,既保证施工过程安全,又能满足各项工艺要求。

折线配筋先张法预应力预制标准梁体的施工涉及T梁台座、张拉反力系统设计、弯起器基础设计、预应力筋转向系统、普通钢筋和预应力筋的绑扎、模板制作和安装、混凝土施工、预应力筋的张拉和放张、弯起器的解除等诸多重要环节[3]。考虑先张法张拉反力台座系统一次性投入成本较高,为降低工程造价,采用钢结构支架与传统重力式台座相结合的方法,其中,钢支架拆装方便、可重复利用,而且,钢支架对不同跨径和截面高度构件预制施工的适应性好。

通过折线配筋先张法预制标准梁体现场施工关键技术和经验总结、技术交流、现场推广、编制技术手册等环节,在扩大折线配筋先张法应用的基础上形成一套适合四川省高速公路预制折线配筋预应力混凝土先张法简支梁施工的施工方法,从而进一步完善折线配筋预应力混凝土先张法预制标准梁体的成套施工技术研究。

1 工程概况

遂广高速是《四川省高速公路网布局规划(2008～2030)》调整方案中新增的十条联络线之一,起于与绵遂高速公路相交的过军坝枢纽互通,由西向东经蓬溪县、武胜县,跨越嘉陵江后,止于枣山枢纽互通式立交,于2012年6月开工建设,2015年底建成通车,该项目的建成将进一步完善四川省高速公路网,同时也将成为国高网主干线G42沪蓉高速遂宁至广安段快捷通道,具有长远的社会效益。遂广高速全线全长97.701公里,其中特大桥870m/1座、大桥14040m/66座、中桥1469m/20座、人行天桥及渡槽29座、分离式立交54座、涵洞及通道225道、互通式立交12处,其中大部分桥梁结构的设计采用了后张法预应力混凝土简支梁结构,该结构形式受力明确、构造简单、施工方便,其结构尺寸易于设计成系列化、标准化,便于梁场集中预制,有利于提高施工效率,因此在中等跨径的桥梁结构中得到了广泛应用。

为推动技术创新,探索新工艺、新设备的研究和应用,选定某大桥右幅第10跨的6片跨径30m的简支T梁(4片中梁,2片边梁)作为试验梁,其结构设计探索性地采用了单折线配筋和直线配筋相结合的先张法预应力混凝土简支梁结构进行工程试点,通过试验梁的设计、试制和专题研究,进一步总结经验,为单折线配筋先张法预应力混凝土预制梁结构的推广应用提供依据。

2 关键施工技术研究

2.1 施工工艺

折线先张法T梁的施工工艺流程为：施工准备→底板整修→安装支座钢板、弯起器→绑扎底板及腹板钢筋→安装梁端封头模板→穿预应力钢绞线→单根张拉预应力钢绞线到10%δk(δk为张拉控制应力)→绑扎横隔板及腹板架立钢筋→整体张拉预应力钢绞线到20%δk→整体张拉预应力钢绞线到50%δk→安装模板→安装顶板钢筋→整体张拉预应力钢绞线到100%δk→浇筑混凝土→混凝土养护→拆模→混凝土达到强度后放张→移梁出坑[4]。

2.2 操作要点

(1)张拉反力台座的施工。折线先张梁张拉台座的主要施工过程包括基坑开挖、浇筑混凝土垫层、预埋焊接钢箱柱的定位、钢筋绑扎、浇筑台座混凝土、安装钢支架、场平等,由于场地条件差异、预埋钢箱柱的定位要求较高、尺寸较大、构件制作上存在一定误差等原因,因而施工难度较大。经过不断探索、制定技术处理方案,有效地解决了施工中遇到的各类问题,满足了构件的施工安装和定位要求,主要体现在以下几方面：施工中发现1号基础下方地基为近期回填土质,2号基础下方地基为坚硬岩石层,对软弱地基进行换填,并对岩石地基进行机械破碎,处理完成后浇筑混凝土垫层。为满足预埋钢箱柱的定位要求,采取在场地适当位置建立控制轴线及高程点,并在各钢箱柱底板四角分别焊接可调节螺杆等措施。在建设基础及台座时,严格按照设计要求和标准进行材料的采购以及安装过程,项目管理人员妥善管理及协调,确保各工序井然有序的进行,无出现任何的安全事故,并于2015年在6月底初步完成30mT梁先张法基础、台座、场平建设,可用于T的预制。

(2)预应力筋转向系统。折丝先张法的弯起器基础既要承担在张拉施工过程中的折线预应力筋所产生的上拔力,同时也要考虑在预应力放张过程中可能产生的纵向移动以及在更换弯起器过程中安装和解除锚杆螺栓所需要的操作空间要求等,因此,弯起器基础的合理设计是折线先张法预制梁安全施工和预应力筋弯起点准确定位的重要保障。目前,弯起器基础常采用抗拔桩的形式,由于所选梁场所在地的地基主要为回填土,且缺少地质勘探资料,采用抗拔桩设计难度较大、周期长。考虑该弯起器所受竖向峰值荷载相对较小,因此,经综合比较,决定采用重力式基础的设计方案。

(3)预应力筋施工：①钢绞线下料。钢铰线下料前,应安排技术人员认真熟悉图纸,并根据施工具体情况计算好下料长度。钢铰线下料时,不能用电弧、气割割断,而需切割机割断。将台面清理干净,刷上隔离剂。先绑扎固定腹板钢筋,再铺放钢铰线,施工时应注意防止钢铰线粘污；②预应力筋的张拉程序和施工过程。钢铰线在张拉时实行双控张拉(控制张拉应力,同时将伸长量与理论伸长值进行校核)。

(4)普通钢筋制作及安装。T梁所用材料检测合格后才能用于箱梁钢筋制作及安装施工,合格材料应分类放置,做到标识标牌明确,钢筋堆放必须要做到“下支垫上覆盖”[5,6]。同时还应按厂家、批次、钢种、等级、牌号抽取试样进行力学性能检验。T梁钢筋应做到“下支垫上覆盖”,T梁纵向钢筋采用错头搭接(或对焊)。在先张预应力筋张拉完成后,进行普通钢筋的安装,其中,腹板部分的钢筋在预应力筋初张拉之后、正式张拉之前进行安装,而翼缘板分布钢筋则在模板拼装完成后进行绑扎施工[7]。

(5)模板制作及安装。预应力筋张拉完成后绑扎腹板钢筋,然后进行T梁侧模和端模安装,所有模板均为定型钢模板。在钢模板安装前将板面用手动打磨机除锈,用钢筋纱布擦除干净,并用手动滚筒薄而均匀地涂上脱模剂,不能有流挂现象。安装采用人工配合龙门架进行,从T梁中间开始,上、下用对拉杆栓紧固定。先张T梁端头模板,在预应力筋端头和下拉转向器处加工1～2cm凸型垫块,切割预应力筋和转向器后,用高标号砂浆封闭,确保钢筋不被锈蚀。拆模时先松掉对拉杆,然后再利用螺旋千斤顶将模板分段松下,之后再用龙门架将模板移开,人工清扫干净,涂脱模剂,准备下一次安装[8-10]。

(6)混凝土施工。折线配筋先张法预应力混凝土简支T梁的混凝土设计强度等级为C50,混凝土技术要求除了满足普通混凝土技术要求之外,还要符合有关高标号混凝土规范要求。为保证振捣效果,在梁体两侧的各模板外表面分别附着8个高速附着式振动器。梁体混凝土终凝后开始养护,养护时采用覆盖无纺布浇水的方式,养护期间必须保证梁体处于湿润状态(冬季施工应采取保温措施),同时在混凝土浇筑时,制作3～4组试件,其中一组试块与梁体同期养护,作钢铰线放松时间依据。

(7)预应力筋放张。当同期养护混凝土试块强度达到85%且龄期不少于7天后,方可以进行预应力筋的放张。在预应力放张时,不可采用骤然切割方法,需要使用千斤顶使预应力筋的拉应力逐渐减少,然后用砂轮锯断[11]。

(8)成品出坑及堆放。预应力筋全部放张后将梁体统一编号,使用龙门吊设备移梁出坑,将梁体提升至适当高度后,采用氧气焊切割弯起器留在预制梁体外的部分,并采用砂浆抹平孔洞,然后堆放、排列整齐。

3 结论

(1)按照梁体台座共用化的设计思路,为简化设计和施工过程,针对单折线配筋先张法张拉台座的设计,提出了一种预应力筋张拉施工反力台座的模具化和工具化设计方案,即“钢支架+重力式台座(配重)+水平支撑梁+重力式弯起器基础”,该张拉反力系统传力明确、构造简单,其中钢支架部分可重复利用、拆装方便,特别是在长线张拉台座预制施工中具有明显优势。为明确该研究成果的创新性,进一步加快单折线配筋先张法技术的推广应用,针对该弯起器已成功申请了实用新型发明专利一项,并已获得批准授权。

(2)针对单折线配筋先张法预制标准梁施工中的关键技术问题进行了专门研究,结合跨径30m单折线配筋先张法预应力混凝土简支梁体的预制施工,介绍了施工工艺流程、预应力筋的张拉程序、混凝土施工技术要点以及预应力筋的放张程序。

(3)以一片标准跨径30m预应力简支梁为例,将折线配筋先张法与后张法进行了经济性比较分析,本文所设计的反力系统建造单折线配筋先张法梁体用于批量化施工时具有较好的经济性,同时该反力系统还能生产不同跨度以及不同截面高度的T梁,因此还具有很强的适用性。

[1]童琪,郭志奇.先张法折线布束预应力桥梁设计实践[J].山西建筑,2010,36(19)：332-333．

[2]李广慧,张存超,王东炜,等.先后张预应力混凝土箱梁对比设计与分析[J].河南科学,2005,33(6)：839-842．

[3]王海良,王慧东.折线布束先张法预应力梁技术的探讨[J].铁道标准设计,2002(4)：24-26．

[4]盛兴旺,王荣华.高速铁路先、后张预应力混凝土简支箱梁力学效应对比分析[J].中国铁道科学,2004,25(4)：100-104．

[5]欧阳克武.35m折线配筋先张梁施工技术研究和应用[J].公路,2010(4)：94-98．

[6]王艳,赵志有,章建平.先张法折线配筋预应力混凝土箱梁施工技术.铁道科学与工程学报,2013,4(10)：100-105．

[7]王邦贵.浅谈50m先张法折线配筋预应力钢筋混凝土T梁施工技术[J].黑龙江交通科技,2013(4)：111-112．

[8]王亚辉.折线配束的先张预应力混凝土50mT梁的施工技术[J].公路,2007(5)：61-66．

[9]徐占国,温江涛.青藏铁路24m折线配筋先张梁施工及监理要点[J].铁道建筑,2005(10)：13-15．

[10]欧阳克武.35m折线配筋先张梁施工技术研究和应用[J].公路,2010(4)：94-98．

[11]李良成.后张法预应力T梁在施工中的质量控制[J].江西建材,2014(15)：89-89．