浅析公路桥梁工程建设中的预应力箱梁施工技术

贾林鹏，陈俊霖，解舟，张志，赵云肖

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 101100）

1 引言

随着我国经济的不断发展和城市化进程的加速，公路桥梁工程建设越来越受到广泛关注。预应力箱梁施工技术作为公路桥梁工程建设中的重要技术之一，在提高公路桥梁工程质量和使用寿命等方面发挥着重要作用。预应力箱梁施工技术是指在公路桥梁工程建设中，通过设置预应力钢筋，使梁体在受拉区形成一个较大的受力空间，从而提高梁体的抗剪和抗弯能力，增强梁体的稳定性和耐久性。预应力箱梁施工技术具有结构简单、受力明确、施工速度快、成本低等优点，因此，在公路桥梁工程建设中得到广泛应用。此次研究将从预应力箱梁施工技术的原理和特点等方面进行分析，探讨其技术水平。

2 工程背景概况

此次研究以S305 渠县三汇至铁牛段改建工程中的预应力箱梁施工建设为例进行探讨。该工程施工环境主要以槽型丘间地形为主，路线总长度为12.7 065 km，其中，桥梁总长度为1 238.36 m。该项目拟建桥梁7 座，每座桥梁分上下行两幅并列独立桥梁，单幅桥梁宽度为12.25 m，桥面净宽为2×10.75 m，并设定桥梁与路基宽度相同，路基宽24.5 m。在施工过程中，为了确保桥梁结构的稳固性，将在桥梁上部结构中建造单跨跨度为25 m 和30 m 的预应力混凝土（后张）简支小箱梁及50 m 钢箱梁。

3 公路桥梁建设中的预制箱梁施工技术研究

3.1 预应力箱梁施工流程

3.1.1 箱梁支架构建

预应力箱梁建造技术主要应用于公路桥梁工程中，该技术的应用可以降低施工荷载力，大幅度提升桥梁结构的稳固性，加快施工进度。该技术的实施主要以混凝土和钢筋为基础材料，通过向建造材料施加预应力以达到提高桥梁建造质量的作用[1]。

图1 为预制箱梁的施工流程。为了高度实现预应力箱梁的应用价值，施工人员需要按照如图1 所示流程严格进行施工。从图1 中可以看到，主要施工步骤分为7 步，分别是箱梁支架构建、支架预处理、支架预拱度设置、模板与预应力管道的制作安装、混凝土选取和浇筑、预应力施工和箱梁落架。

图1 预制箱梁施工流程

开始箱梁建造的第一步，便是在桥梁上的安装区域安装好底座，构建箱梁安装支架。底座选用的材料是厚度为25 cm的混凝土层。为了提高底座的耐损性，还将在混凝土层上增加一个厚度为10 mm 的定制钢板，为后期箱梁的搭建奠定坚固的基础。在完成底座建造后，箱梁支架采用底杆长度为45 cm，直径为15 mm 的螺旋钢筋底杆进行搭建，按照箱梁的底部、顶部和腹部的结构要求设定一个科学的搭建间距，确保箱梁的各个面可以有效结合为整体。在搭建过程中，要注意钢筋平弯处的施工工艺，确保其焊接程度符合安全施工要求。

3.1.2 支架预处理

在构建好箱梁支架后，还要对支架进行预处理，以提高箱梁的抗变形性。预处理过程选取与拟建箱梁等重量的沙袋为材料，对支架进行施压，稳定钢筋支架的非弹性变量。待钢筋支架稳定后，移走沙袋，减轻钢筋支架承重力，并进行科学防护。

3.1.3 支架预拱度设置

支架预拱度是根据支架在预处理过程中的非弹性变量进行设置的。在进行预应力箱梁施工时，需要根据非弹性变量确定合适的预拱度值，以保证支架结构在使用过程中不会受到过大的应力作用。同时还要考虑环境因素对箱梁预拱度的影响，以保证结构在低温和高温时的收缩和膨胀不会过大。工程人员通过抛物线的算法对箱梁支架边缘和中跨间的预拱度进行控制，预拱度的长度为3 cm，并要保证中间位置的拱度值最高，两端的拱度值为0。

3.1.4 模板和预应力管道的制作安装

箱梁的模板选用规范制作的定型钢模，并以底模、顶模和侧模的顺序进行安装。为了提高桥梁的稳定性，还要以钢膜为基准线，沿着桥梁四周搭建方木。为了后续混凝土浇筑的顺利实施，在完成模板制作后，需要对其表面进行清洁。

图2 为箱梁模板示意图。可以看到钢模覆盖在箱梁结构的内部。在完成模板制作后，要按照施工要求对波纹管和锚垫板的位置进行确认并固定。以8 mm 的钢筋作为定位钢筋，采用U 形架的形式对定位钢筋和波纹管进行焊接，并用胶带对波纹管进行外包，以避免浆液从波纹管泄漏。锚垫板需要借助螺旋筋将板面固定在钢筋的垂直方向，并用螺栓进行固定。除此之外，还要安装多根间距为0.5 m 的钢筋，以确保预应力管道的稳定性。

图2 箱梁模板示意图

3.1.5 混凝土选取和浇筑

当监理工程师检验通过箱梁支架和模板的固定及安装质量后，便可以进行混凝土浇筑。混凝土的配合比要根据投量材料进行计算，骨料用量误差应小于1.8%；水泥等材料用量误差应该小于1.0%。在制备混凝土时，需要注意是否有离析现象，颜色是否均匀，如果发现异常，应当避免使用此混凝土。除此之外，在正式施工前，应对其进行抗渗透性、抗冻性等基本性能检查。浇筑的温度需要控制在5～25 ℃，并按照一定的顺序进行浇筑。

图3 为浇筑顺序示意图。按照图中数字序号完成浇筑。底板的浇筑需要从箱梁双侧和顶部的天窗进行，采用振捣设备对混凝土进行振捣，要避免对钢筋支架的损坏。腹板的浇筑从两侧天窗进行，采用分层作业的形式，将每层厚度控制在28 cm左右。最后对顶板进行浇筑作业，并采用振捣设备进行振捣。在完成浇筑后，需要对混凝土提供适当的水分以进行养护，使混凝土顺利成型。一般养护周期为2 个星期，养护温度需要控制在5 ℃以下。等到混凝土的强度达到95%后，要对顶部表面进行拉毛处理，检查裂缝情况。

图3 浇筑顺序示意图

3.1.6 预应力施工

箱梁定型完成后，需要对其进行预应力张拉作业。采用智能张拉设备对箱梁的伸长量进行控制，完成预应力的测试。预应力测试选用两端对称的钢绞线，在测试前应当检查钢绞线的质量情况，判断其可承受压力值是否超出测试范围。如果测得实际伸长量对理论值的误差大于6%，应当立刻停止测试，并对异常原因进行确认，然后重新进行测试。在张拉完成后的2 d 内，需要完成箱梁的孔道压降工作。首先需要采用真空泵吸取出孔道中的积水，然后在孔道中利用微膨胀灌浆进行压降，直到灌满整个孔道。

3.1.7 箱梁落架

箱梁的落架需要先进行升吊测试，等到测试通过后才可以进行安装落架。试验时施工人员需要对箱梁坐落位置的表面以及桥墩进行清理，并对其进行标高。采用龙门吊将箱梁运输到桥梁上，先进行简支T 梁的浇筑，待其达到强度后再进行连续箱梁的浇筑，同时在新老混凝土接合处设置临时连接装置，待新老混凝土的接合处达到设计强度后再拆除临时连接装置。

3.2 施工技术注意点

预应力箱梁是一种常见的桥梁结构，其特点是可以有效提高桥梁的刚度和稳定性，并减小其在长期使用过程中出现变形和裂缝情况的概率。前文介绍了预应力箱梁的施工技术，然而在实际施工过程中，仍有许多要注意的要点，只有采用科学的施工方案才能最大限度地使预应力箱梁发挥作用。

第一，要注意材料选择，选择高强度、低弹性模量的混凝土材料是预应力箱梁施工的关键。因为混凝土材料具有较高的抗压强度和弹性模量，能更好地抵抗外力作用，所以，合适的混凝土材料可以提高箱梁的使用周期，从而影响桥梁的稳定性。为了保证混凝土材料的性能，需要根据实际设计要求进行配合比设计，以确保混凝土材料能够满足预应力箱梁施工的要求[2]。

第二，需要注意的是施工工艺，预应力箱梁施工需要采用正确的施工工艺，以确保其质量和效果。比如，采用合适的压浆、张拉等技术手段可以有效地控制混凝土材料的强度和弹性模量。

第三，要注意压浆质量，压浆是预应力箱梁施工中非常重要的一个环节。压浆剂、压浆设备、压浆管等都需要严格确保其质量，以保证压浆剂和压浆设备能够将材料充分混合，形成均匀而饱满的浆体。

第四，要注意张拉力的处理，在张拉预应力箱梁时，需要将混凝土浇筑到适当位置后再进行张拉。如果混凝土浇筑过早，会导致混凝土不够密实，从而影响预应力效果。因此，在张拉端处理时需要注意以下几点：首先，是要及时清理桥梁表面杂物。如果杂物过多或者清理不及时，会导致混凝土不密实或者产生裂缝[3]。其次，要合理安排张拉点。在进行预应力箱梁施工时，需要根据设计要求确定合适的张拉点位置。如果设置不合理或者位置选择不当，会导致混凝土强度不足或者产生裂缝。再次，注意控制施工温度，在进行预应力箱梁施工时，需要注意控制温度变化对预应力效果的影响。如果温度过高或者过低都会导致混凝土收缩或膨胀不均匀，从而影响预应力效果。最后，要定期检查预应力效果。进行预应力箱梁施工时，需要定期检查预应力效果，如果发现问题需要及时处理，以确保混凝土材料能够满足预应力施工要求。

综上所述，预应力箱梁施工需要注意材料选择、配合比设计、施工工艺、张拉压浆质量、温度控制等多个方面的问题。只有严格控制这些细节问题，才能确保桥梁的质量和稳定性。

4 结论

本文对箱梁的施工流程进行了细化分析，将其分为箱梁支架构建、支架预处理、支架预拱度设置、模板与预应力管道的制作安装、混凝土选取和浇筑、预应力施工和箱梁落架7 个步骤，并分步对其施工工艺进行技术探讨。除了规范施工流程外，实际施工中还要注重材料选择、施工工艺、压浆质量和张拉力的处理。只有按照实际情况制订科学的施工方案，才可以最大限度地发挥箱梁的稳定性作用，提高桥梁的承载性能。