桥梁上部结构空心预制板施工分析

李安

（湖南路桥建设集团有限公司，湖南长沙 410011）

0 引言

现浇混凝土施工技术存在施工周期较长、湿作业环节较多、环境影响较大的问题，同时施工中需要消耗大量的模板与支架，因此施工成本也比较高，还会导致施工区域的道路通行能力下降。面对当前的“双碳”与绿色工程建设需求，装配式桥梁施工技术得到重视。空心预制板由于应用时间较早，已经形成较为成熟的工艺。现探讨空心预制板在桥梁上部结构施工中的应用。

1 空心预制板的应用现状

公路桥梁工程中常见的预制结构形式主要包括T梁、小箱梁与空心预制板三种，其中空心预制板的实际应用时间更早，能够满足跨径为6～20m 桥梁工程的施工需求。空心预制板主要为多片板式结构，其具有较矮的梁高，中间设置了空腔（这有助于减轻其自身重量），横桥向采取铰缝进行连接，板顶则设计整体化现浇层。当前的空心预制板按照主受力钢筋类型以及跨径可分为预应力混凝土板与钢筋混凝土板。当前公路桥梁工程中空心预制板的底板宽度大多为1.59m、1.24m 与0.99m。基于缩减结构重量，跨径为13m 或者更小的桥梁大多选取预埋管成型或者橡胶气囊芯模，对于跨径在16m 及以上的桥梁则多选择钢内模成型的施工工艺[1]。

空心预制板更适合被应用到跨径相对偏小的公路桥梁工程中。由于桥梁上部构造多为密布结构，若跨径过大，则对于施工材料的需求量较大，桥梁基础以及下部结构材料的消耗量也会随之增加，进而造成工程整体造价过高。同时，由于空心预制板的梁高偏矮，因此也会被应用到桥下净高受到限制的桥位中。

相比T 梁与小箱梁，空心预制板还具有以下优势：由于空心预制板的梁高偏矮，因此可以适当降低公路桥梁工程路基的填土高度，缩减施工成本，特别是在净高受限的公路桥梁工程中。空心预制板之间紧密相靠，具有较为整齐的外形，能够形成良好的景观效果，且其具有明确的受力机理，配束与构造均比较简单，尤其是采用先张法进行施工时。空心预制板可在专业工厂中实现集中化预制，有助于降低工程造价，提升工程质量。空心预制板尺寸往往比较小，自重相对较轻，安装与运输都较为便捷。空心预制板还能够适应多种桥梁斜度。

2 桥梁空心预制板施工技术要点

2.1 设置空心预制板预制底座

选择长线墩式底座，将其设置成三槽台座，由台面、压梁、承力横梁、传力墩、灌注桩等部分构成，台座可选取C40 钢混结构。在经过平整压实处理的场地中浇筑C40 混凝土，形成20cm 的台座底板。将钢混锚梁设置到底板下方，从而使底板形成更高的强度。传力墩与灌注桩主要承受预应力钢绞线的张拉力，均选取钢混结构。台面为进行混凝土空心预制板梁制作的底模，采取现浇C40 钢混结构，其表面设置1cm钢板。承力横梁把预应力钢绞线处的张拉力向压梁以及传力墩处传递，同时可对钢绞线的位置加以控制。承力横梁采取钢轨焊制工字钢，结构尺寸为600mm×530mm×340mm，上下部与中间部位均焊接2.5cm 钢板，数量为4 块，确保强度与刚度满足要求，受弯挠度最大值需低于2mm[2]。

2.2 制作、安装、张拉钢绞线

钢绞线入场之后，需对其展开分批检验，从每一批次中任意选取3 盘，各截取其中一根，展开力学性能测试。确认测试结果符合标准后，结合每槽张拉台座的横梁宽度及具体长度、张拉所需长度、外露长度以及张拉伸长值等因素来明确钢绞线的具体下料长度。在铺设预应力钢绞线时，通过硬塑料管来套住预应力筋，完成张拉之后，结合设计方案的失效位置与失效长度对硬塑料管的位置进行重新固定，再通过钢筋将两头绑扎牢固，以免有混凝土浆液进入管内。

按照“整拉整放”的方法来进行施工，在张拉准备环节中，需要明确张拉程序及操作要点，并确保现场配备具有预应力施工经验的技术指导人员。确认锚具的安装情况，做好安全防护工作，确认预应力筋的轴线和张拉千斤顶装置的张拉力作用线是否实现了有效重合，同时检查张拉设备、承力横梁以及台座是否满足操作标准。调整预应力筋长度，确定所有预应力筋都能够实现均匀受力，先施加约10%的张拉力来拉直预应力筋，并做好标记，明确延伸量测量基点。选择其中一端进行张拉，另一端实施固定的张拉作业方式。完成张拉之后，需依照规范要求进行5min 的持荷，从而缩减锚固钢丝之后形成的应力损失。通过放松或者补足的方式来使预应力筋达到控制应力，对其延伸梁进行测量以及记录，核对理论计算值与实测值，误差不可超出6%。满足张拉要求之后，对预应力筋进行锚固，使千斤顶回油到零。

2.3 制作与安装钢筋

清洁钢筋表面，去除其表面存在的鳞锈、漆皮以及油渍，按照施工图纸以及规范要求来制作钢筋。启动切割机依照设计尺寸来完成下料操作，而后将处理好的材料转移到钢筋弯曲机设备上，开展弯制钢筋工作以及制作处于末端的弯钩。可将两个长工作台设置到钢筋弯曲机前方与后方，并确保钢筋弯曲机与工作台台面处于同一水平面上，从而为钢筋制作提供更好的条件。采取电弧法来焊接钢筋，面对II 级钢筋需选择双面焊接技术，其长度需要与规范标准及设计方案的要求相一致[3]。根据设计图纸来安装钢筋，涂抹脱模剂后再安装钢筋。先利用油漆在空心预制板底板上标出钢筋的具体位置，按照箍筋、骨架筋、底板钢筋、顶板钢筋的顺序进行安装，最后安装角隅钢筋与胶囊定位筋。

另外，需要在安装底板钢筋后直接安装钢绞线，张拉钢绞线后，再安装其他钢筋。为确保张拉锚固施工达到良好的规格化、标准化水平，需要将预应力钢筋之间的距离控制为5cm 的倍数。在张拉作业完成8h 后可绑扎钢筋。为避免骨架出现侧翻的情况，在进行骨架筋安装时，先用钢筋支撑骨架两侧，完成底板钢筋与顶板钢筋的安装后，再将支撑钢筋拆除。安装过程中，必须通过扎丝绑牢钢筋之间的相互接触部位，避免出现漏扎或者松动的情况。利用水泥垫块来为钢筋骨架制作保护层，设计的保护层距与垫块厚度相同。通过扎丝来为钢筋定位，每平方米可设置6 个垫块即可满足施工需求。

2.4 安装模板

完成钢筋安装作业任务之后，需要上报监理工程师来对钢筋安装情况进行检查，达到合格标准后即可安装模板。模板同样需要符合设计方案及技术标准中对于梁体提出的尺寸及各保护层等要求。外模采取钢模板，芯模可选择充气胶囊与内关档形式的档模，在侧模内部安装档模。安装模板前，以机油作为脱模剂涂抹到模板内壁，校正所有钢模板，剔除变形程度较大并且校正难度高的模板，确保拆模之后，空心预制板能够具有准确的平面尺寸以及美观顺直的线形[4]。连接模板时选择螺丝铆接的方式。侧模板处可选择圆钢作为拉杆实现连接，上层拉杆应设置到模板顶部。整体校正空心预制板平面尺寸时，可借助处于松紧模板处的拉杆来完成。通过填塞海绵或者封贴双面胶来处理模板之间的缝隙。底座与模板之间的缝隙则需要借助海绵来进行填塞。若在浇筑作业中，模板超出允许的范围，则应立即进行纠正。安装模板作业前需要对充气胶囊进行检查，确认其是否有漏气的情况。安装过程中，需要预先缝制足够大的薄膜塑料袋，从而为脱模做好准备，同时查看钢丝头是否存在向内侧弯曲的情况，依照预设气压进行充气。确保从浇筑直至最后的放气环节，充气气压都维持稳定。

2.5 浇筑混凝土

完成张拉之后，还需确认模板之中的各处钢筋是否存在问题，确定合格之后再针对梁体灌注混凝土。选择C50 钢筋混凝土以及P·O42.5 水泥材料，选取碎石与中粗砂为粗骨料与细骨料，全部原材料都需要先通过工地试验室进行质量检测，监理单位需对其实施抽检，确认达标之后再进行使用。将所要使用的混凝土运输到工地现场之后，通过滑槽来完成对混凝土的转运。浇筑之前，需要将处于模板内部的附着物、施工碎屑以及积水等杂物清理干净。在未获得审批前，不可在结构的任何部位进行混凝土浇筑工作。同时，还需对底座受力情况、张拉吨位、预应力筋所在位置以及使用数量再次进行确认。

借助自动化计量搅拌设备来对梁板混凝土实施集中化拌制，对侧板混凝土进行浇筑时，采用两边对称浇筑的方式，以免造成充气胶囊位置偏离的问题。浇筑人员需注意规范操作，确保砂浆可以紧贴模板，从而提高混凝土表面的光滑程度，避免出现蜂窝、气囊以及水囊等质量缺陷[5]。浇筑期间需控制混凝土材料的温度，应处于10～32℃之间。连续进行浇筑作业时，尽量不出现间断，若无法避免间断，则应使间断时间长于前层混凝土的重塑时间以及初凝时间，否则需进行返工重新浇筑。应安排专门人员负责在浇筑作业实施过程中查看模板的实际情况，一旦有移位、变形或者松动，需立即处理。混凝土初凝还未满足拆模强度要求时，不可振动模板。浇筑顶板后，应当及时整平并抹面收浆。为了使空心预制板和现浇桥面混凝土能够有效成为整体，可综合应用人工凿除与凿毛锤施工技术，在空心预制板顶面区域形成凹凸在6mm以上的粗糙面。

振捣混凝土时主要采用插入式振捣棒，以侧板两侧为起点实施振捣，避免芯模出现左右移动的情况，侧板与顶板混凝土皆通过此方法进行振捣。可配备多套能够正常使用的振捣棒。以垂直的方式将振捣棒插入混凝土中，并确保插入到前一层混凝土中，使先进行浇筑的混凝土与新浇筑的混凝土能够有效结合，插入深度应控制在50～100mm。拔出与插入振捣棒时，动作应尽量缓慢，移动振捣棒时的间距应低于振动半径数值的1.5 倍。振捣棒端头部位不可与橡胶芯模以及力筋相互接触，还要预防发生穿孔漏气的情况。必须充分振捣混凝土，尽量减少麻面等质量通病。灌注期间应先制作混凝土试件，当混凝土不再继续出现泛浆、气泡以及下沉等现象并且表面形成较高的平坦度时，可确定振捣至密实程度。捣实之后的1.5～24h 之内，不可使其再出现振动。

2.6 拆除模板

拆除空心预制板的钢模时，需要避免损伤混凝土棱角部位，严禁作业人员出现抛掷、猛烈敲打以及强扭等错误操作。拆除充气芯模时，要注意不可使混凝土表面出现塌陷或者裂隙，具体拆除时间需要结合现场情况进行选择，确保混凝土强度能够满足条件再进行拆除，强度应在2.5MPa 以上。完成拆除模板的作业任务后，还应有效去除表面残存的浮浆，均匀涂抹机油，并对模板继续分类存放，尤其要妥善保存芯模，避免其发生老化、破损以及被污染等情况。

2.7 养生

浇筑作业结束且表面收浆完成后，需尽快针对混凝土进行养生。在混凝土进行初凝之后，采取洒水养护的方式，使混凝土表面保持相对湿润的状态。覆盖时也要注意不可污染或者损伤混凝土表面。对于模板内侧可先对一侧进行封堵，以存水的方式来养护底板，封端之前将水放出并浇筑混凝土。

2.8 安装空心板

检测梁板混凝土强度能够达到设计强度数值的95%以上，同时养生时间已经超过7d 后，可将预应力钢绞线放松。借助千斤顶来实现整体放张作业目标，以均匀、对称的方式来分多次实施放张，期间不可骤然放松预应力钢绞线。预应力钢绞线放张结束后，对其实施切割和防腐保护。可借助轨道小车与龙门吊来使梁体实现纵向出槽，堆放板梁时，需要支撑好空心预制板的端部，针对各个端部以横向设置的方式增设两个支点，避免出现上下倒置的情况。运输空心预制板时需保持匀速缓慢的行驶节奏，使其在运输过程中保持筒支状态，吊装前需对支撑垫石的实际质量、平整度、标高与位置等信息进行检查，并开展测量放样。将临时支座设置妥当后，再对永久支座进行安装，并使梁底面钢板与支座上下表面保持平整贴合，不可出现脱空的情况。汽车吊处于待架孔位处，技术人员需对起重设备的工作状态进行检查与确认。架设空心预制板过程中，需先确保空心预制板一端完成就位，并预先准备木楔与撬棍，在板梁与墩台帽或者盖梁之间的距离较近时，立刻使用撬棍顶好并塞好木楔，借助撬棍以相对较慢的速度来移动空心预制板，使其在移动过程中始终保持良好的平稳性，支点接触部位应稳固、严密。再按照同样的要求降落另一端。

对空心预制板混凝土进行浇筑之前，应先全面检查包括支座、护栏、湿水管以及伸缩缝等附属设施所用的预埋件是否已经齐全无误。考虑到空心预制板可能出现上拱度过大，桥面现浇层与空心预制板因龄期方面的差异会出现较大的收缩差等问题，因此存梁期需要控制在90d 之内，并对空心预制板所形成的累积上拱值进行计算，如果超出设计值允许范围，则需及时进行处理。

3 结语

现代桥梁工程项目对于施工工期、工程质量以及建设成本都有较高的要求，空心预制板在桥梁上部结构的施工建设中有着较好的应用效果。施工单位需要按照标准作业流程与正确操作方法，合理使用空心预制板，把控关键作业工序，以此来为桥梁工程创造更高的建设收益。