公路小箱梁预制施工质量控制

公路小箱梁预制施工质量控制

[摘要]：结合工程实际，介绍公路桥梁中后张法预应力小箱梁制作的几个关键质量控制及常见问题的处理。

[关键词]：模板张拉控制 1.前言

桥梁的梁部是桥梁的结构受力关键，而采用预制架设，先简支后连续的箱梁结构体系在高速公路以及市政工程中被广泛运用。对预应力箱梁，预应力筋是梁体结构内力的主要受力部分，普通钢筋只作为构造钢筋或承担部分内力，所以预施应力是预应力混凝土结构施工的关键工序，预应力筋张拉压浆质量的好坏，直接影响梁的结构安全和使用功能。本文主要是结合永亳淮高速A6合同段桥梁箱梁预制施工的经验和教训，阐述施工过程质量的控制，避免重蹈覆辙。

2.工程简介

永亳淮高速A6合同段共有箱梁预制任务184片，其中30米箱梁152片、25米箱梁32片，分别用于规划新桥分离立交（5×30+5×30+5×30+4×30）m，斜角角度为100，双幅每孔箱梁为8片和S201支线桥(8×25) m，斜角角度为100，单幅每孔箱梁为4片。由于25米箱梁预制工艺与30米工艺相同，本文只针对30米箱梁施工工艺控制作介绍。

3.梁场选址及布置

一般梁场尽量布置在桥台后面的路基上，利用红线征地，这样既可减少租地费用，又可减少运梁的运距；但本工程由于考虑桥台后属于高填方路基，若待路基成型后再布设梁场时间上来不及；其次架设方式上采用架桥机架梁而非龙门吊架设（考虑龙门吊不能跨域既有道路及河流）。所以综上原因，将梁场设置在规划新桥0#桥台左侧100m处。

梁场采用顺线路方向布设，龙门吊采用21m跨度，高度为6m,吨位为65吨；

4.台座及模板的设计

根据该梁的设计图纸，我部自行设计了预制箱梁的模型：底模即台座采取C30钢筋砼，高出地面30cm、宽为92.2cm（由于底腹板之间采用圆弧连接，弧形尺寸在腹板钢模上调整）、长度为30.2m、顶面采用水磨石（由于考虑周转次数较少，所以没有采用钢板作为底模），基底考虑承载力及沉降问题先采用4%掺灰土进行换填夯实，考虑到工期及台座使用寿命的需要，共设底模11个（每个预制15片、周转为4片/个/月）；对底模基底承载力进行验算后，结果如下：

4.1C30混凝土承载力：C15混凝土受压强度为30000 KPa

受力面积：A=0.922×30.2=27.844（ m2）

梁体自重（以最重边跨边梁检算）:

((砼数量)36.2 ×2.45+（钢筋及钢绞线）10.544) ×10=992.34(KN)

内模及端模自重(内膜按100Kg/m，端模按400Kg):((30×0.1+0.4) ×10=34(KN)

人和机具在模板上移动荷载Q1:取2.5 KN/m2

振动砼产生的荷载Q2:取2.0KN/ m2

倾倒砼时产生作于模板的水平荷载Q3:取2.0KN/ m2

Q混凝土 = P／A+Q1+Q2+Q3=(992.34+34)／27.844+2.5+2+2=43.36KPa＜Q混凝土容=30000 KPa

4.2地基土承载力（该处为粉粘土：Q地容=140KPa）：

掺灰土换填宽度为1.4米、厚度为0.2米，承载力按45度角扩散，地基土顶面受力面积：

A=（0.922+0.2+0.2）×30.2=39.924 m 2

Q地= P／A=（992.34+27.844×0.3×26+34）／39.924+2.5+2+2=37.65KPa

Q地=36.796KPa＜Q地容=140Kpa

满足要求。

端模采用6mm厚钢板；内模采用3mm厚分片拼装式钢模板，每2m一节，背肋用50#角钢，侧模采用6 mm厚钢板，背肋用75#角钢，每5m一节。

5.砼的浇注施工

浇注混凝土是箱梁施工非常重要的一道工序，它的关键在于严格控制混凝土的配合比并做好混凝土的捣固工作。在制梁生产中，若混凝土配合比控制不严，可能导致含水量过大，多余水分在钢模中无法排除而形成水泡，影响箱梁的外观质量。箱梁的底部钢筋布置较多，浇注混凝土较麻烦，在进行箱梁底部砼浇注时可适当将坍落度放大；在实际施工中采用了坍落度先大后小的方式，即浇注底部时坍落度控制在7—10cm，浇注腹部及顶板时坍落度控制在6—9cm。

6.预应力施工

8.1张拉准备

在开始张拉之前应做好如下准备：

8.1.1将张拉使用的千斤顶及配套的油泵送至具备相应资质的检测部门进行标定（一般要求具备甲级资质），以确定张拉力与压力表读数的关系。张拉千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现不正常现象时应重新进行标定以确定新的张拉力与压力表读数的关系。

8.1.2张拉前应对梁体进行外观和尺寸检查，如发现有空洞或是开裂应及时进行处理后再进行张拉；同时张拉前应确定梁体的强度，对同条件养生试件进行试压，必要时对梁体锚垫板1米范围内的砼进行强度回弹。一般梁体张拉强度有设计要求时按设计执行（规划桥设计不低于90%），没有要求一般不低于设计强度的75%。

在张拉过程中以张拉力为主控对象，张拉吨位主要通过标定方程7-3式根据不同张拉吨位换算为油表读数加以控制；伸长量可根据表三计算值实际与理论偏差值若超过6%范围内，应立即停止张拉，待查明原因后并采取措施后再继续进行张拉（可能为锚圈口或孔道摩阻力对张拉力造成损失）。

对钢绞线断丝现象的预防：

钢绞线断丝现象主要是钢绞线材料有伤痕，所以对现场每进一批钢绞线均应按规范要求进行抽样检查，杜绝使用存在缺陷的钢绞线，尽量避免因材料自身原因造成张拉时发生钢绞线断丝现象。另外，锚垫板的错位也有可能引起张拉时钢绞线断丝。锚垫板错位，对直线预应力筋造成张拉力的作用线与孔道中心不重合，对曲线预应力筋造成张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线不重合，存在一较小的偏角θ，钢绞线实际受力为T/cosθ（T为设计张拉力），其值将大于油表读数对应的张拉力。若锚垫板位置差错较大，θ角增大，T/cosθ增大，就很容易造成钢绞线脆断。所以，在张拉施工前对锚垫板位置和方向的检查很有必要。

7.常见问题的处理

一般主要出现在腹板上，但个别时候可能也会出现在底板，通过对出现拉裂部分的现场观测和分析，其主要原因有如下几点：

①砼强度不够或是锚后砼比较空洞，造成局部压裂；

②锚垫板的锚固面在安装时没与钢绞线相垂直，或钢绞束及锚垫板没有严格定位在截面中心，这两种情况均易出现偏心受压导致出现开裂；

③锚垫板后的螺旋钢筋没有与其直接接触，而是相距一定位置，这样就没有起到弹簧作用，导致锚垫板被拉进砼内，甚至导致开裂；

④在张拉时可能由于使用的两端张拉千斤顶的效率不一致，可能出现一端张拉力不到位而另一端已出现超张拉，由于超张拉往往会导致开裂现象的发生。

⑤锚垫板的质量也会导致出现开裂问题，所以必须到正规大厂进行购买，并坚持先检测，后使用的原则。

④修补砼采用环氧树脂砼其配合比为：环氧树脂：无水乙二胺：二丁脂：52.5水泥：中粗砂：石子（5-10）=1：0.1：0.1：2.4：2.4，灌注时采用附着式捣固器进行捣固。购买环氧树脂一定到正规厂家购买，并且先在室内进行试配。

⑤待修补砼达到设计强度的100%后，再进行张拉，张拉严格按照设计及规范施工，张拉后及时压浆。

10.3底板钢筋保护层厚度不够

10.3.1经过分析，存在底板钢筋保护层厚度不够的原因是：

①在捣固砼时由于个别塑料垫块绑扎、固定不牢靠，造成塑料垫块偏移甚至移位至钢筋之上，同时施工人员在钢筋骨架上操作会造成骨架下沉，出现漏筋或保护层偏低现象；

②可能是塑料垫块布置间距较大，造成钢筋在荷载作用下下沉，从而导致钢筋保护层偏小甚至出现漏筋现象，对结构受力不影响，但长期暴露后将遭到有害介质的侵害，这样将影响梁的使用寿命。

针对以上质量隐患，一般可采取碳素纤维布加固箱梁底部进行处理：

碳素纤维特点如下：

①碳素纤维抗拉强度高，高于普通钢材10～15倍；

②耐酸碱，抗腐蚀，适宜在恶劣环境中服役，与结构胶配合使用，能阻止有害介质浸渗，对内部结构起保护作用；

③比重是钢材的23%、厚度为0.167mm，宽度为20cm宽的卷材、每平米为300克。基本不增加结构自重，不改变构件截面尺寸；

10.3.2处理方法：

JGN-II型碳纤维胶的涂刷及碳素纤维布的安装

待梁底干燥后，人工对整个需处理部位涂刷JGN-II型碳纤维胶，JGN-II型碳纤维胶由两种成分组成，其甲为乳白色液体、乙为棕色液体，一般配合比为甲：乙=1：0.4~0.6，具体根据现场确定。待涂刷完成后应及时粘贴碳素纤维布，碳素纤维布宽度为20cm，搭接宽度采取5cm。待碳素纤维布粘贴完成后，再在其表面涂刷一层JGN-II型碳纤维胶。完成后进行表面防护处理，调配水泥浆颜色与梁底颜色相似。

参考文献： 1、《公路桥涵施工技术规范》，路桥集团第一公路工程局主编，人民交通出版社，2000年10月。

2、《后张预应力混凝土施工手册》，冯大斌、栾贵臣主编，中国建筑工业出版社，1999年1月。

3、《桥梁施工百问》，刘吉士、张俊义、陈亚军主编，人民交通出版社，2003年9月。