浅析变截面预应力连续箱梁施工技术

张方

（中铁二十局集团有限公司，西安710016）

1 引言

根据交通运输部（https://www.mot.gov.cn/）数据统计，2021 年我国公路桥梁总数量超过96 万座，同比增长5.30%，接近7 400 万延米，同比增长11.34%。其中，特大桥梁数量超过7 400 座，拥有超过1 300 万延米，大桥数量超过13 万座，拥有超过3 700 万延米。 桥梁道路作为交通运输系统的重要组成部分，需要重视其施工质量，确保其可以达到应用预期效果。

2 工程概况

呼兰河呼口大桥位于松北区与呼兰区交界处的呼兰河河口，其负责连接呼兰区、松北区，是滨江大道重要沿江过河通道。 该大桥总长度为1 887.12 m，主桥长度为240 m，引桥长度为1647.12 m。 布置双向6 车道横断面，主桥为5 墩，上部采用单箱双室预应力混凝土连续箱梁模式，跨径组合为45 m+75 m×2+45 m；引桥为38 墩2 台，上部采用40 m 预应力混凝土简支转连续箱梁。 该大桥位于呼兰河区域，地势条件为东北略高、西南略低，海拔高度处于114～120 m。 该地区属于北温带大陆性季风气候，年平均气温为3.3 ℃。 7 月份为当地最热时期，月平均温度为23.1 ℃，1 月份为当地最冷时期，月平均气温为-19.4 ℃。 冻土深度可以达到197 cm，年平均降水量为505.4 mm。 该大桥处于地质条件为湿地，不会对路基、桥台造成过多影响。

3 施工顺序

在本桥梁工程中，施工顺序整理如下：通过反循环钻机对钻孔灌注桩进行钻孔处理，现浇承台、轻型台使用定型钢模支撑与钢支撑。 在拌和站对桥梁工程使用的结构混凝土做集中拌和处理，并使用混凝土输送泵进行混凝土灌注作业。 如果施工区域地势较为平坦， 可以直接通过吊车提升完成混凝土入模作业。 对于本桥梁工程所需的各类预应力混凝土梁，需要在预制厂完成预制处理， 并使用运梁车从预制厂将预应力混凝土梁运输到施工区域，使用架桥机进行架梁操作。

4 施工关键技术

本桥梁工程涉及大量施工技术， 为让本文内容更具有参考价值，仅以预应力混凝土箱梁预制、梁体架设、预应力混凝土连续箱梁挂篮施工等几项关键技术作为研究对象， 对这些内容进行详细分析。

4.1 预应力混凝土箱梁预制

4.1.1 基底处理

为提升梁场基底承载力，需要对其做充分处理。 本桥梁工程中采用片石换填方式，经检验梁场基地符合施工标准，开展后续的梁台座施工作业。

4.1.2 制梁台座施工

向地基浇筑20 cm 的混凝土垫层， 等到混凝土垫层凝固后，再浇筑25 cm 的底座混凝土。 等到底座混凝土凝固后，在其表面铺设8 mm 的钢板， 当作底模使用。 通过焊接操作，让底模构成一个整体，确保其和预埋角钢牢固焊接，形成制梁台座。 根据桥梁工程设计方案，预留一定的拱度，并在兜底吊梁位置设置相应的活动断口。 考虑到箱梁在承受预应力时，会产生一定的上拱度， 形成简支梁。 需要对底座两端的2 m 距离内，做好相应的加厚工作，将原本的25 cm 底座厚度逐步增加到50 cm， 并额外设置两层φ10 mm 的10 cm×10 cm 钢筋网片。 在对台座混凝土进行浇筑作业时，需要对侧模下拉杆管道的位置进行预留处理。

4.1.3 混凝土浇筑与养护

箱梁混凝土采用一次连续浇筑成型工艺， 从梁体一端开始，到另一端结束。 在完成底板浇筑任务后，对混凝土捣固处理，保持其表面平整后，及时安装内模，绑扎顶板钢筋，并从两肋下料，以对称方式对腹板做分层浇筑处理，每层厚度控制在25 cm 以内，通过插入式振动器对混凝土做捣固处理。 其端部通过附着式振动器复振，顶板通过平板振动器复振，对顶板做找平处理。 等到混凝土浇筑高度达到梁体末端3 m 处，从梁体末端到中间做下料处理， 保证混凝土在距离端部的3 m 位置收口。

预制边梁作业时， 需要划分出主梁的1/3 跨径外侧位置，将悬臂板横向80 cm、纵向50 cm 区域，纳入暂缓浇筑混凝土范围中，并对这个范围中的纵向钢筋做剪断处理。 等到完成预应力钢束张拉作业后，再将纵向钢筋进行焊接，完成该区域的补浇作业。

预制箱梁作业时， 需要在箱梁顶板负弯矩预应力筋锚固位置预留足够大小的张拉槽。 边梁混凝土浇筑作业时，需要预留泄水管的安装位置。 箱梁浇筑顶板时，需要在顶板的上方，通过插进2～3 个硬塑料管，对顶板的浇筑厚度进行检查。

完成梁体混凝土浇筑工作后， 需要向混凝土表面覆盖麻袋片，通过洒水进行养护。 即便是拆模处理后，也需要继续养护混凝土，保证混凝土符合本桥梁工程设计方案标准。 如果当地气温下降至5 ℃，仅通过覆盖麻袋片覆盖，进行混凝土保温处理即可，不允许洒水养护[1]。

4.1.4 预应力施工

在施工现场建设预应力钢绞线下料场， 根据下料单内容进行下料、编束等操作。 对预应力孔道进行充分检查，利用通孔器做初步清孔处理，再通过高压水对孔道仔细冲洗，最后利用高压风将孔道残存的水全部吹出， 保证孔径、 孔道内部清洁。 使用钢绞线主要使用人工穿束，可以使用卷扬机进行辅助作业。等到梁体混凝土达到设计标准的90%强度后，着手钢绞线张拉作业。 利用两端对称同步张拉技术，同时控制张拉力、钢绞线伸长量。 将初应力施加到钢绞线上， 达到1.02σcon后（σcon为张拉控制应力），保持2 min 的持荷处理后，做锚固操作。 在做孔道压浆操作时，根据本桥梁工程建设需求，选择普硅525#水泥，并将具有减水、微膨胀功能的外加剂添加到水泥浆中，水灰比要保持在0.4～0.45，水泥浆强度超过40 MPa。

4.2 梁体架设

在本桥梁工程中，梁体通过运梁车进行运输，使用架桥机进行架设。 在开展梁体架设作业前，需要做好以下准备工作：确定各个片梁的拱度值、梁顶板厚度、墩顶支承垫石高度等数据，孔梁的配置活动。 根据预先设置的梁体序号，逐步完成架设工作。 对于台顶盖梁，需要根据施工标准设置桥的中心线、边线、每个片梁端线、边线，保障架梁获得预期的施工质量。 需要在台后路基上，架设架桥机。 使用吊车拼装架桥机，并在拼装后对架桥机使用功能进行调试。 在确认架桥机的基础功能使用正常后， 将施工现场的梁体移动到具体位置。 遵循先边梁、后中梁的顺序，完成梁体的架设工作。 对于边梁安装工作，可以细分为两个环节， 先将边梁放置在距离最近的片中梁位置，再使用边梁挂架起吊，将边梁整体移动到架设具体位置。等到所有梁体完成架设作业后， 架桥机再次移动到最开始的安装位置，通过吊车对架桥机进行拆机处理。

4.3 预应力混凝土连续箱梁挂篮施工

4.3.1 挂篮制作与拼装

根据本桥梁工程需求，选择自锚平衡式菱形挂篮。 针对底模前后横梁上的吊带、菱形桁架等位置，需要进行严格的焊接处理， 并对焊接位置做探伤检查， 通过加载试验达到应用标准，才允许投入使用。 本桥梁工程的0#段长度为15 m，需要通过搭设满堂支架进行施工、预压处理，进行相应的浇筑操作。使用桥墩侧的塔吊做挂篮吊装作业。 在挂篮安装时，需要做到桥墩两侧挂篮保持对称同步安装，科学控制不均衡荷载。

4.3.2 混凝土悬灌施工

在已灌梁段混凝土的强度、 弹性模量符合本桥梁工程的设计标准后，对张拉纵向预应力筋，做压浆处理，对于垫梁、轨道进行铺设作业。 完成轨道的锚固操作后，对于底模架的前后吊带进行放松处理， 使用2 个10 t 倒链把底模架后横梁进行悬挂，并将其移动到外模走行梁上[2]。 先后放松后吊杆、前吊带，使用2 台5 t 倒链，对前支座进行牵引，让菱形桁架联动底模侧模，向前移动到指定位置后，对底模后吊带进行安装，并起吊底模。 解除外模后，将走行梁吊带移动到预留孔上，对立模标高度进行调整。本桥悬灌作业使用泵送混凝土模式。考虑到混凝土泵送期间可能会出现堵管现象， 拥有较大的能源需求，在选择混凝土生产原材料时，需要对骨料级配、含砂率等进行充分考量，适当添加外加剂，确保混凝土拥有良好的流动性，提升其和易性。一段梁体以7 d 作为一个施工周期，并将混凝土配合比坍落度保持在12～16 cm。

对于本桥梁工程的梁体纵向、横向预应力筋，需要在开展穿束作业之前，通过通孔器对预应力管道进行疏通[3]。 对于竖向预应力筋，需要根据施工设计需求进行下料，直接开展加工成型作业即可，并在梁段混凝土灌注之前，将竖向预应力筋预埋到指定的梁体中。 在结束预应力张拉、 前移挂篮之前的期间， 开展相应的孔道压浆作业。 使用真空吸浆法进行压浆处理，选择525#普通硅酸盐水泥，将水灰比控制在0.4～0.45。 可以向水泥浆中添加0.6%的FDN-5 高效减水剂， 但是要将水灰比调整到0.35。

5 质控措施

开展变截面预应力连续箱梁施工技术， 需要落实各项质量控制措施，保证桥梁工程的施工质量。

第一，在安装现浇混凝土支架后、混凝土浇筑前的这段时间内，需要对现浇混凝土支架做充分检查，例如，支架扣件、螺栓连接是否紧固，并对支架做预压处理，科学消除支架的非弹性变形。 设置模板高程，保证梁体线形和设计线形保持一致。

第二，在混凝土浇筑期间，需要对支架、模板系统等充分检查。 在检查过程中发现支架沉陷、模板跑位等异常情况，需要根据具体情况采用合适措施进行处理， 继续进行混凝土浇筑作业。

第三，考虑到混凝土外观质量，在设计结构外露面时，需要使用大块整体钢模， 有效处理模板接缝问题， 预防漏浆情况。 将模板与支架紧密连接，避免混凝土浇筑期间，模板出现变形、跑模情况。

第四，如果钢筋和预应力管道出现位置冲突，需要对钢筋位置进行移动。 既要保障预应力管道符合桥梁工程设计需求，也要确保钢筋拥有足够数量，避免钢筋截断。 同时，预应力管道定位钢筋还需要和其他构造钢筋进行可靠焊接， 不能对焊接点踩踏、挤压，避免出现脱焊现象，造成预应力管道走位。 在钢筋焊接过程中，需要做好保护措施，避免焊渣烧伤预应力管道。

第五，保证混凝土拌和时间足够，避免在混凝土运输期间出现离析情况，适当添加泵送剂，预防出现堵管情况。 落实混凝土振捣处理，额外注意应力锚垫板下方、箱梁倒角等位置，避免出现漏捣、蜂窝等情况。 在振捣过程中，不能对应力管道直接振捣，预防预应力管道漏浆、变形。

第六，预应力张拉遵循“对称、同步”两个原则，并且在张拉过程中，千斤顶前方不允许有人。 在使用张拉千斤顶之前，还需要做好校定工作，以油表工作标准进行匹配使用。 完成钢纹线张拉处理后，需要尽快开展压浆作业。 对压浆水泥进行过滤操作，预防较大规格粒料堵塞管道，影响压浆质量。

6 结语

本文仅对变截面预应力连续箱梁施工中几项重要内容进行分析，在具体应用时，仍需要以实际施工条件为准，合理选择施工技术，设计一套更完整的施工方案，提升桥梁工程的建设质量。