某预应力箱型连续刚构桥施工技术分析

李鹏博

（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

随着区域经济的不断发展，我国的交通基础设施愈加完善，桥梁结构形式更加多样，跨度越来越大，并逐步向偏远山区推进[1]。为更好地适应道路线形设计，许多连续刚构桥逐步向大跨度、超宽方向发展，技术要求更为严苛[2]。基于此，该文结合某大跨度预应力箱型连续刚构桥施工案例，对其施工技术展开全面分析，总结了施工方法及技术控制要点。

1 工程概况

某桥梁工程上部结构为预应力混凝土连续钢构，共三跨，跨度形式（122+210+122）m，顶板宽度22.5 m，底板宽度11.0 m，基础形式为群桩薄壁墩结构。墩身壁厚2.5 m，宽12.6 m，净距7 m，高79.66 m。桥长约707.21 m，主跨跨径为210 m，是极具代表性的大跨度桥梁。

2 挂篮形式选择

悬臂浇筑最关键的环节是挂篮施工，其结构稳定性、设置合理性直接影响悬臂施工的质量和安全。挂篮选择时，应尽量选用结构简单、强度大、安全性高、重量轻、安拆方便的挂篮结构[3]。因此，该工程结合现场实际情况及施工特点，决定采用三角形挂篮，与其他形式挂篮相比，其优势较为显著，具体如下：

（1）结构简单、方便安拆。

（2）中间部位较低，能有效降低前横梁高度，提高挂篮移动的安全性、稳定性。

（3）移动精准、快速、效率高，并具有液压行走设施。

（4）平衡体系无压重结构，且能将成型部分的竖向预应力筋当作后锚点。

（5）应用范围广，对幅宽和梁高要求较低。

3 挂篮拼装、预压和移动

3.1 挂篮拼装

主体结构施工完毕，进行挂篮拼装：

（1）安装主构架体系：测量定位预设垫梁→安装导梁→安装主构架→安装前上横梁→安装横梁。

（2）组装底篮：在0#块托架上方布设前、后下横梁→安装纵梁→安装前、后吊带→收缩前、后吊带→起升底篮后锚固，同步安装底模→质量检验→测点布设，最后进行支架预压[4]。

（3）拼装模板：安装外滑梁→拼装外侧模→焊接外侧模及模架→安装内滑梁→安装内模及模架，并设置入模口。

3.2 挂篮预压

挂篮拼装完成后，应通过预压方式消除非弹性变形，并检测弹性变形量。

（1）全面考虑施工过程中临时荷载作用及混凝土浇筑时冲击作用，预压荷载采用1.3倍梁重。利用砂袋施加荷载，分为八个等级。其中：一级加载为0.1倍梁重；二级加载为0.3倍梁重；三级加载为0.5倍梁重；四级加载为0.8倍梁重；五级加载为1.0倍梁重；六级加载为1.1倍梁重；七级加载为1.2倍梁重；八级加载为1.3倍梁重。

（2）每加载一次，采用高精度水准仪对锚固点变形情况实施检测，并详细记录检测数据，然后进行后续加载。待完成全部加载后，应根据加载预压流程实施反向卸载，并记录保存相关信息[5]。卸载完成后，结合检测数据建立曲线分布图，作为后续施工依据。

3.3 挂篮移动

梁体预应力张拉完毕，应及时进行孔道压浆，待孔道内部浆体强度满足设计及规范标准后，方可进行挂篮移动施工：

（1）加长轨道，并实现与竖向螺纹钢筋的牢固连接。

（2）松开前、后吊杆，使钢模板在重力作用下实现自动脱模，并通过滑梁支撑保护。

（3）移除前、后吊带，使后方吊带支撑底篮。

（4）合理松动主桁架下弦杆锚固体系，并通过后扣轮实现与轨道的反向连接。

（5）对挂篮实施全面检测，保证各项指标满足规范及设计要求后，通过液压式千斤顶移动挂篮。

（6）挂篮移至标准位置后，分别进行各吊带点的连接与锚固，并严格控制其高程。移动时，应注意以下几个方面：1）挂篮移动时，实时监测吊带受力状况，保证处于安全、可靠状态；2）移动前，应对挂篮各项性能指标、临时连接、更换等情况实施全面检查，确保准备到位，从而保证移动过程左右同步、方向准确、安全稳定；3）主梁前、后科学采取加垫和锚固措施；4）挂篮移至设计位置后，应及时实施锚固处理，严格控制锚固顺序，先锚固底篮后吊带，然后依次完成其他锚固点锚固[6]。

4 悬臂浇筑施工

4.1 钢筋施工

挂篮移动至设计位置并完成锚固后，对模板实施清理，适当调整其轴线与高程，达到设计标准要求后，即可进行钢筋施工。

（1）该桥梁工程悬臂段施工需要钢筋种类多、数量大，需安排专业人员进行加工制作，并采用塔吊完成钢筋吊运，现场施工人员利用施工平台完成钢筋施工。

（2）模板安装采用先底模和外侧模、后内模的顺序进行施工，底模和外侧模安装完成后，在底板位置安装钢筋网片并开始底板钢筋施工，并预留下横梁吊装孔道。

（3）分别安装腹板内纵横向预应力管道，若钢筋与管道位置出现冲突，应对钢筋位置实施科学调整。

（4）抗裂钢筋网片应提前在钢筋料场制作完成，然后利用塔吊将其吊装至桥面直接安装，并严格控制钢筋保护层厚度。

（5）钢筋安装完毕，应准确检验模板轴线及高程，确保符合设计要求，该工作应在温度较低的环境下完成。钢筋焊接采用单面焊，焊接时严格按照操作规程进行。

（6）钢筋施工时，若钢筋位置、预应力管道、吊装预留孔三者发生冲突时，应适当进行位置调整，必要时可对钢筋实施切除，并采取补强代换保证结构受力满足要求。由于该桥梁内部预应力管道较多，结构受力较大，因此应科学布设加强筋，在预应力筋密集位置，结合具体状况合理缩小加强筋间距。

4.2 混凝土浇筑施工

桥梁工程悬臂段钢筋全部安装完成，且模板轴线、高程检验合格后，便可进行混凝土浇筑。

（1）为最大限度保证混凝土具有较强的整体性，各节段应一次性浇筑成型。该工程采用的混凝土由拌和站统一拌制，并由混凝土运输车运至施工现场，然后通过输送泵泵送浇筑。

（2）正式浇筑前，应对挂篮各项指标性能实施全方位检查，确保具有足够的安全性、稳定性，避免发生安全事故，重点检测项目包括承重件、锚固点、吊带等。同时，还要合理配置施工机械，并确保运行状况良好。

（3）混凝土浇筑时，应严格控制振捣环节。因预应力箱梁中钢筋间距较小，预应力管道、预留孔、预埋件较多，振捣时应小心、细致，防止触碰、扰动，造成位置发生改变。同时应加强倒角位置混凝土振捣，确保其密实度满足要求[7]。

（4）依靠输送泵完成混凝土输送。混凝土浇筑时应严格控制水灰比和坍落度，保证其流动性满足设计要求，并保证输送泵管道稳定、牢固，严禁与模板直接连接。

（5）悬臂施工各节段应一次性浇筑成型，浇筑时采用对称浇筑的方式，保证悬臂结构受力平衡。

（6）混凝土养护是保证混凝土质量的关键因素，因此施工中应加强养护工作。若养护缺失，势必会造成混凝土表面产生裂缝，降低构件强度和承载能力。因此，混凝土浇筑完成后，应及时安排专人进行洒水养护，确保连续养护时间不低于7 d。

4.3 预应力施工

4.3.1 预应力筋下料

预应力筋下料时应注意以下几点：

（2）竖向预应力筋采用单根切割方式进行，并采用砂轮机清理表面毛刺。

（3）保持各预应力钢束平顺、整齐，避免出现交叉、缠绕、扭曲现象，并禁止踩踏和挤压。预应力筋安装完成后应作好标记。

4.3.2 预应力管道安装

预应力孔道利用金属波纹管成孔工艺，波纹管采用现场加工制作成型。预应力管道安装应严格控制以下几个方面：

（1）按照设计位置准确定位安装，若管道长度超过40 m，应按40 m间距预留排气孔。

（2）波纹管安装前应进行全面检查，若存在破损应及时修补或更换。

（3）将波纹管准确穿入定位钢筋网片中，并采用扎丝固定牢固，同时保证波纹管不得出现弯曲。

（4）针对直径较大的竖向预应力筋，应先将其穿入预应力管道，然后再通过锚固端螺母固定牢固，并依次焊接下垫板及底板位置的受力钢筋，确保波纹管顶部及下部实现紧密接触，并用胶带封闭[8]。

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（5）波纹管接头位置应采用专用套管连接，套管直径应超过波纹管管径2~3 mm，并严格控制接头位置位于管道中心。接头位置可采用胶带进行密闭处理，避免漏浆。

（6）以0.5 m间距在定位钢筋网上安装纵向预应力管道，并将其焊接在梁体钢筋上。为防止管道漏浆堵塞孔道，应在纵向管道中增设硬质塑料管，确保孔道畅通。

（7）混凝土浇筑完成且达到一定强度后，应先取出管道内的硬质塑料套管，并检查管道漏浆情况。若出现漏浆，应及时进行清理。

（8）混凝土浇筑时，应严格控制混凝土浇筑速度，防止管道位置变动，同时防止振捣棒触碰管道。

4.3.3 预应力筋穿束

预应力筋穿束时，应严格控制如下几点：

（1）模板拆除后，应及时清理孔道及锚垫板周边混凝土残渣。

（2）穿束前，先通过人工穿束方式穿入牵引线，待其从波纹管穿过后，再通过卷扬机从管道穿过，并利用穿束器实现与预应力筋的可靠连接，最后开启卷扬机进行纵向预应力穿束施工[9]。

（3）采用卷扬机为主，人工为辅的方式，完成预应力穿束。穿束过程中应实时监测卷扬机工作状态，如出现卡顿现象，应及时分析原因并科学处理，避免受力异常造成钢丝绳断裂。

（4）严格控制预应力束外露长度，确保穿束完毕两端长度相同。

4.3.4 预应力筋张拉

预应力筋张拉时，应严格控制以下几个方面：

（1）当预应力箱梁混凝土强度达到设计值的85%，放开进行预应力张拉。如锚垫板区域混凝土有质量缺陷，则应在拆模后采取必要的补强处理措施，待强度满足要求后，再进行预应力张拉。

（2）张拉具体步骤如下：1）先安装工作锚，并轻轻敲击夹片，保证其与钢绞线牢固连接，且保证钢绞线外露长度相同；2）对称安装千斤顶和工具锚；3）启动油泵，逐步加压，保证千斤顶状态同步；4）张拉完毕，严格按照顺序依次锚固两端锚具，锚固时应保证油压持续稳定；5）拆除千斤顶和工具锚，开始进行后续预应力筋张拉。

（3）纵向预应力筋张拉，千斤顶规格为YCW520，油泵规格为ZB4/600，严格控制张拉力，确保最大拉力不高于5 028 kN。

（4）竖向预应力筋张拉，千斤顶规格为YCL70，并配带扭矩扳手，油泵规格为ZB4/500，张拉力不得超过542 kN。机械张拉完毕，锚固前应通过扭矩扳手进行二次重复张拉，以确保张拉力满足规范要求。

（5）横向预应力筋张拉，千斤顶规格为YCL22，油泵规格为ZB4/500，张拉力不得大于201.2 kN。

（6）预应力束张拉过程中，应特别注意以下几点：1）采用双控张拉，待张拉达到设计吨位时，应对钢束伸长量实施检测，确保处于设计值95%~106%范围内；2）锚垫板、孔道、锚具、锚垫板、千斤顶中心均应位于同一直线上；3）根据规范要求对张拉设备实施标定和校正，并确保千斤顶和油表配套；4）张拉完毕，应在和锚圈等距位置作好标记，并在24 h后检查钢束回缩量，经确认符合标准要求后，采用水泥砂浆封堵端部，作好孔道压浆准备[10]。

4.3.5 压浆

孔道压浆的主要目的是通过向孔道内注射水泥浆，使浆液与混凝土形成整体，共同承担预应力筋产生的压力，增大结构受力面积，并显著提升预应力筋与混凝土黏结度，减小预应力损失同时能有效防止预应力筋锈蚀。

该桥梁主跨长度210 m，压浆存在较大难度。因此，先采用真空泵对孔道实施排气处理，然后通过孔道负压完成压浆施工。具体实施时，采取持续抽气和压浆保证孔道内浆液饱满。

孔道压浆注意事项如下：1）选用42.5普通硅酸盐水泥制备浆液；2）真空度应超过0.06 MPa；3）水灰比控制在0.3~0.4范围内；4）泌水性应控制在泥浆初始体积的2%；5）初凝时间6 h；6）合理添加膨胀剂，保证体积收缩率低于2%；7）28 d强度不小于30 MPa；8）确保无腐蚀性。

5 结论

预应力箱型连续刚构桥跨度和宽度的逐渐增大，使得施工技术及质量要求更为严苛。目前该大跨度预应力箱型连续刚构桥已顺利竣工，且经质量检验各方面性能均满足规范及设计要求，充分表明所采用的施工技术具有可行性，值得积极推广和应用。