预应力混凝土连续箱梁施工工艺及质量控制.pdf

第 3 7卷第 7期 2 0 1 0年 7月 建筑技术开发 Bui l di ng Te c hn i q u e De v e l o pme n t Vo 1 3 7， No 7 J u 1 2 01 0 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁施 工 工 艺及 质 量控 制 汪 江 明 ( 上海市第二建筑有限公 司， 上海2 0 0 0 9 0 ) 摘要 浦东机场南主进场路预应力连续箱梁工程在计算 、 验证 、 专 家论证的基础上确定 了支架预压 、 箱梁施 工 、 预应 力 、 桥梁线形等各项工艺参 数及 数据 ， 在组织实施 过程 中方 案先行 、 样板先行 、 流水作业 并且实施 全过程 质量 控制。 关键词 连续箱 梁 ； 支架预压 ； 缓和曲线 ； 预应力 ； 质量控制 中图分类号 T U 7 5 7 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 0 ) 0 7 0 0 4 5 0 4 1工 程 概 况 浦 东机场南 进场路 工程 是浦东 国际机 场周边 交通配套 的重要组成部分 ， 建成通车后将 主要 承担浦东 国际机场大 量 的旅客 和交通分 流任 务。南进 场路东接浦 东机场 ， 西至东 南 郊环立交 ， 全长 4 4 2 1 m， 为 双 向 8车道 ， 其 中高架 3 5 7 3 m。 南进场路是规划 A1 5公路 的东面起点段。 该桥上部结构形式是近几年来我 国城市桥梁 上普遍采 用 的横断 面为弧形的连续箱梁 ， 该结构形式 较矩形箱梁翼缘 端 设计更合理 ， 外观呈流线型 ， 每联 连续箱梁梁宽 72 3 7 5 m之 间 ， 梁高为 2 0 m 和 1 8 m等 。箱 梁结 构 为单箱 多 室结 构 ， 最大跨径 4 3 2 5 m， 全线桥梁共 计 1 5 3跨 ， 4 4个 连续 ， 平 曲 线较多 ， 在缓和段结构设超 高横 坡渐变但 无加 宽。施 工工艺 复杂 ， 施工难度大 。因此预应力 箱梁 的施 工是南进 场路建设 任务的关键 。在 预应 力箱梁 施工 过程 中除严 格遵 守设计 文 件和桥梁施 工规范外 ， 对施工过 程的每个环节 都必须认 真加 以研究 ， 制订相 应 的措 施 ， 目标是 满足结 构坚 固、 功 能实 用 、 造型美观。 2施 工 组 织 专家论证 ( 高支排架方案 、 箱梁结构施工方案 ) 一方 案报 审一样板段施工一 流水作业。 2 1 结 构 施 工 段 的 划 分 1 ) 垂直分段的划分 ： 根 据桥 梁平面布置图 ， 划 分主线 ( 东 线 、 西线) 、 L l 线 、 匝道。 2 ) 水平施工缝 的划 分 ： 根据 箱梁结 构 常规施 工工 艺 ， 箱 梁结构二次浇筑 ， 第一 次浇 筑为 底板 、 横 梁及腹 板近 顶板 承 托部位 ， 第 二次浇捣为 箱梁 顶板包 括部 分箱 梁 ， 箱 梁 的施工 缝具体见 图 1 。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 41 5 作者简介 ： 汪 江明( 1 9 7 4 一 ) ， 男 ， 安徽 人 ， 毕业于 同济大学 ， 本科 学历 工程 师。 施工缝 图 1 箱梁 的施工缝示意 2 2施 工 工 艺流 程 地面排架搭设一箱 粱底模 板一支架预 压一标 高 、 轴线测 设一箱梁底板 、 腹板钢筋绑扎一侧模 支撑一混凝 土浇注及养 护一侧模拆 除及 养护一 施工 缝处 理一 箱梁 顶板钢 筋 、 模板 、 混凝土施工_ + 混凝土养护一后 张法预应力 张拉 、 压 浆一箱梁 养护结束拆 除下部排架一 收尾。 2 3支 架 地基 处 理 为使排架体 系受力稳 定 ， 支架地基 应采取 可靠 的处理措 施 ， 满足相应 的承载力和变形量的要求 。经过对上部 结构梁 体 、 模板支 承体 系以及施 工 荷载作 用 下地基 承载力 验算 ， 对 排架搭设区域 的场地进行处理 ， 对承 台与场地刚性 柔性衔接 段 回填 砾 石 砂 或 级 配 碎 石 ， 防 止 出 现 沉 降 突 变 影 响 排 架 稳 定。基土碾压后 ， 采用 2 0 c m厚 的 C 2 0混凝土硬化 。 2 4 支架 搭 设 现浇弧形连续箱梁支承体 系采用 满堂支架 ， 施工通 道采 用门式架。 每联箱 梁支承及底模周转天数计划 ： 1 4 d ( 一 次浇筑 )+ 7 d ( 二次浇筑 ) +7 d ( 顶 板养 护 )+6 d ( 预应 力张拉 压浆 周 期 )+ 5 d ( 拆模流转 )= 3 9 d ( 累计值 ) 。 满堂排架采用 6 4 8钢管搭设 ， 钢管设置在 已经浇捣 养护 好 的硬地 坪上 ， 在 主梁 下 、 硬地 坪 台阶 上铺 设 5 c m2 0 c m 板 。排架立杆 间距 在 边墩 横 梁 和 中墩 横 梁下 为 3 0 0 m m 4 0 0 m m， 在 腹板部位梁下为 3 0 0 mm x 4 0 0 m m， 在空腹板底 为 45 第 7期 汪江明 ： 预应力混凝土连续箱梁施 工工艺及质量控制 第 3 7卷 6 0 0 m m8 0 0 m m， 扫地杆离地 2 0 0 m m。箱 梁模板 支撑采用 钢管支撑 ， 模板底部 圆弧 段用钢管 弯成型 做横楞 ( 构件 厂定 加工 ) ， 平直段钢管做横楞 ， 横楞上铺垫统长木料纵楞 。 2 5支 架预 压 支架预压 目的是 消除地 基及 支 承体 系 的弹 性、 塑性 变 形 ， 实测数据应用 于非预压 区 ， 预压重量 按设计 大于浇 筑后 的 重 量 。 荷载作用下地 基、 支 架 、 模 板变形 ( 加 载稳定后 观 测点标高沉降值) ； 8 荷载作用下地基 、 支架 、 模板 弹性变形 ( 可通 过卸 载前后观测点标高回弹值确定 ) ； 6 ： 荷载作用下地基 、 支 架 、 模板 残余 变形 ( =h一 6 I )； 6 设 计图纸桥跨预拱值 ( 考虑 恒载活载 挠度 以及 预 应 力起拱及混凝 土收缩徐变效应 ， 其值呈二次抛 物线分配 = ( 1 4 X Z L ； ) 预压 区可 考 虑 已消 除 ( 残余 变形 ) ， 调 整 底模 标 高 61 + 8 非 预压 区调整底模标高 6 。 + ： + 6 2 6箱 粱 支模 施 工 底模采用 1 2 m m的竹 胶板 ， 模板拼缝 设置双 面胶 ， 局部 脱落或嵌缝不严采用腻子打磨光 洁平整。 ； 箱梁底板 的搁栅 ， 在直线 段 采 用 5 0 m m x 1 0 0 mm 木 料 侧 放 ， 间 距 控 制 在 2 5 0 m m以内 ， 在 圆弧段 的搁 栅采用 1 0 0 m m1 0 0 m m木料 ， 间距控制在 3 0 0 m m以 内。 箱梁横梁、 腹板侧模采用一般 的七 夹扳和脚手钢 管作 水 平和垂直围檩 ， 底部焊烧钢筋马凳 ， 加设 d P l 4对拉 螺栓 ， 在梁 的高度方向设置两 排 ， 在纵向间距不大 于 6 0 0 m m； 箱梁 上下 的八字角模板在现场制作成定型模板 ， 在现场与梁侧模 拼装 成整体 ； 箱粱侧模除设 置对拉 螺栓 固定外 ， 在各 室腹板之 间 设置钢管斜撑 ， 斜撑的间距不 大于 1 5 m。 箱梁的顶板排架采 用 8 0 0 m m长 的脚手钢 管 ， 局 部空 间 较小处采用木料作支撑 ， 排架立管 间距 7 5 0 m m 7 5 0 mm， 底 部铺 设 5 0 mm1 0 0 m m木料 ， 排架底部设 置通长 扫地管 ， 并 与箱梁 的侧壁 顶紧； 箱梁顶板 的模板采用七夹扳 和 5 0 mm 1 0 0 mm木料搁栅 ， 搁栅 的间距控 制在 2 5 0 m m 以 内； 箱梁顶 板的模板从拆模孑 L 中搬 出。 箱梁模板拆除 ： 首先拆 除翼板 下支架 ， 然后拆 除 横梁之 外的箱梁底板支架 ， 最后拆除横梁底部支架。 2 7钢 筋施 工 箱梁钢筋分为两个施工阶段 ： 第一 阶段 为底板 和横梁及 腹板钢筋 ， 第二 阶段顶板 钢筋 。钢 筋采用绑 扎连 接 ， 对 于超 过和包括 2 5 m m的钢筋采用直 螺纹接 头连接。箱梁 钢筋绑 扎时要注意结合防撞墙 、 伸缩缝 、 支座 、 桥面排水 等附属结构 图纸准确布置预埋 钢筋 和预埋件 。 钢筋焊接操作 须对竹胶板涂塑层加 以遮盖保护 ， 确保拆 模后砼观感质量 ， 塑 料波纹 管防止 焊渣灼 穿 ， 隐蔽验 收前要 对预应力制作成孔工序进行专项 检查 。后 查桐油形 复杂 ， 无 备用孔道 ， 采用在钢筋安装完后 编成整束先穿工艺 ， 2 8混 凝 土 施 工 箱梁混凝土强度等级 C 5 0和 C 4 0 ， 混凝土布料采用 23 台汽车泵直接布料 ， 箱 梁横 断面按水平施 工缝 设置位置二次 浇捣成型。 混凝土必须具有 较高 的流动性 能 ， 良好 的粘 聚性 、 稳定 性 和匀质性 ， 不分层 、 不离析 、 不泌水 。混凝土还需具有 良好 的工作 性 能保 持 能力 ， 满 足 不 同施 工 条 件 和运 输 距 离 的 要 求。 箱 梁浇筑顺序 为 由每一 跨跨 中受 剪力较小部位 向支点 推进 。腹板 、 横梁采用 “ 斜 面分层 、 薄层浇注 、 一次到顶 ” 的方 法浇筑 ， 底板混凝 土从 腹板 下八字 角分料 ， 待八 字角下 圆弧 端混凝土初凝前初构 土油形 复杂 ， 无备用孔 道 ， 采用在 钢筋 安装完后编成整束先穿工艺， 不流淌再 向底板 补仓。施 工缝 处木蟹拍实在顶板钢筋工序作业前凿 毛露出粗骨料 ， 顶板收 浆后进行拉毛处理保证与桥 面铺装层的结合质量。 箱梁混凝土浇捣关键部位 ： 1 ) 预应力张拉端 、 锚 固端 ： 预应力端 混凝 土振捣密实 ， 横 梁施工缝宜留在预应 力束上端呈 曲线形布置。 2 ) 腹板 与底板下承托 ： 腹板高且薄 ， 腹板 预应力束双排 ， 连接部 位配筋较密 ， 2 5 0 m m( 板厚 )一 2 X 8 0 mm( 波纹管平均 直径) 为 9 0 m m， 采用两 台 , I, 5 o微 型振捣棒 沿板钢 筋与波纹 管空隙梅花型对称分层连续振捣 ， 确保无盲 区无漏振现象。 3 ) 底板 圆弧翼缘板 ： 宜从 下到上 分层次 浇捣 ， 夏季施工 安排充足劳动力收浆保证混凝土初凝前密实成 型 ， 冬季施工 混凝 土振捣用铁板或 刮尺对 下滑料 多次抹平 并用木 蟹拍实 确保板结构厚度 。 3质量控制 3 1 线 形控 制 本工程从开工前立足 于建立桥梁三维坐 标模型 ， 绘制成 测量成果， 报建设方 及专业测量监理 工程师复核后 实施 。以 确保桥梁结构线形顺畅 ， 并作为每一道工序事前控制 ， 确保支 座埋件 、 防撞墙预留筋、 顶板八字角预留筋位置及锚 固长度正 确 ， 结构顶面标高符合设计减少调坡或返工增加工作量现象。 3 1 1 缓和曲线加 密 本工程桥梁平面线形 复杂 ， 多数跨位于大半 径圆曲线夹 缓和 曲线 ， 个别跨位于 s 形两缓 和曲线反 向交点 处( z 与 H 点为 同一点 ， 径 向线相反 ) 。 桥梁中线投影线 的放样 ： 桥梁分孔线与道路 中心线交点 坐标 、 平 曲线要素表等控制点数据设计图已给出。 缓和曲线段 弦支距法对 z 点与墩分孔 中心坐标拉 弦后 弧上任一点放样测设过程 ： 1 ) 缓和 曲线上任意点的 内偏角 ( 图 2 ) 占=L ( 6 R I ) ( 弧度 ) 6 = ( 6 R l ) ( 弧度 ) 6 一缓 和曲线 内偏 角 ， L为不完整 缓和 曲线弧长 ， R为 所 夹 圆曲线半径 ， l 为完整缓 和 曲线 长度。 。 为加密 点 弧长 。 第 3 7卷 汪 江 明 ： 预 应 力 混 凝 土连 续 箱 梁施 工 工 艺及 质 量 控 制 第 7期 图 2 内偏 角示意 2 ) 弧上任一点在该 弦上的支距 F ( 一占 )L = ( ( 6 R 1 ) 一 L ( 6 R I ) 计算 出该段 缓和 曲线 上 加密 点支 距后 ， 对 z 点 与墩 分 孔 中心点拉 弦量支距放 出缓和曲线水平投影 。 3 1 2超高渐变段横坡调整 桥 面从直线段 双 面坡 i 通 过缓 和 曲线 渐变 为 圆曲线 段 单 面坡 。 计算 ： 旋转 轴为桥梁道路中心轴 ， i =i +( i 一i )- z i 与 i 坡 向一致 为正 ， 反之为 负。 i 为直线段横坡 ， i 为渐变段横坡 ， z 为缓和 曲线长 。 3 2预 应 力质 量 控 制 预应力工程是桥梁工程 中的的关键分项 工程 ， 直接影 响 桥梁的结构安全 和使用 寿命 。本 工程 择优 选择 专业 预应力 分包单位 ， 并 与专业 监理工程师全过程监督工程质量 。 1 ) 预应力束 断料 长度计算 设计 图只模拟 了桥梁 道路 中心线 预应力 束长度计 算值 ( 考虑预应力束竖 曲线及纵 坡调 整 、 张 拉工作 长度 ) ， 施 工需 f 1f 腹板 、 顶板 、 底板 长束进行断料计算 ， 尤 其是平 曲线半径偏 小的调整量 较大。 LL ( R 4 - AR) R 2 ) 预应 力钢绞 线及 锚 夹 具进 场 后 ， 分批 严 格检 验 和验 收 ， 妥善保 管。锚具除检查外观 、 精度及质 量出厂证 明书外 ， 对锚具 的强 度( 包括疲劳强度 ) 、 锚 固能力进行抽 检。 3 ) 所有预应 力张拉均 要求 张拉 力与 延伸量 双控 。通过 试 验测 定 E值 ， 校正设 计引伸 量 ， 要求 实测 引伸量 与校 正后 设计 引伸量 两者 误差 满足 施工 规范 要求 。实测延 伸量 要扣 除非 弹性变 形 引起 的全 部 引伸 量 ( 设 计 引伸 量是 根 据 E= 1 9 5 e 5 MP a ， k= 0 0 0 1 5 ， M =0 2 5计算所得 ) 。 4 ) 为确保预应力质量 ， 要求对安管工 艺 、 定 位钢筋 、 管道 成形等工序严格控 制 ， 具体要求如 下 ： 管道安装应检查管 道质量及两端 截面形状 ， 遇 到有可 能漏浆部分应割 除 、 整形和除去两端 毛刺后 使用。 接管处及 管 道 与喇 叭 管连 接处 ， 用 胶带 或 冷缩 塑 料 密 封 。 孔道 定位必须准确 可靠 ， 严禁 波纹管上浮 。直线 段平 均 0 8 m， 弯道部 分每 0 5 m设置定位钢筋一道 ， 每道定位钢 筋包括支承钢筋及定位在支承钢筋 上的 u型环 ， 支承钢筋与 箱梁钢筋骨架连接 ， 定位后管道轴线偏差不大 于 5 m m。 预应力束平弯段必须设 置防崩钢筋 ， 防崩钢 筋弯弧 内 侧 必须与管道贴 紧， 并 用铁 丝绑扎 牢 固， 防崩钢筋 本身 与主 梁内钢筋可靠连接 。 管道与喇叭 口连接处管道轴线 必须垂 直于锚垫板。 预应力管道定 位时 ， 必须保证钢束控 制点不变。 当与 普钢相碰 时 ， 普通钢筋作相应 调整。管道在竖 曲线 的波 峰点 全部布 置排 气泌浆孔 。 5 ) 本工程腹板 、 底板 预应 力钢 绞线长 且线 形复 杂， 无 备 用孔道 ， 采用在钢筋安装 完后 梳编成整束先穿工艺 ， 钢绞线穿束 前 ， 先把管道 内的水 分和杂物清除干净。 穿束方法 ( 见图 3 ) ： 将 钢绞线束 紧卡在推销 和小钢管 之 间 ， 钢管外径应 比波纹管 内径小 5l O m m， 先将引线 ( 单根 钢 绞线或 + l o的钢 筋 ) 穿人 孔道 ， 在另 一端 拉 出， 既完成 穿 束 工 作 。 穿束牵引器 图 3 钢 绞线 的穿束 1一引线 ( 1 0 m m) 圆钢 ； 2一波纹管 ； 3一钢绞线 ； 4一推销 在张拉前管道密封 ， 防止雨露 空气进入锈蚀 钢绞线 。混 凝土浇筑过程为保证预应力束 管道 不堵塞 ， 宜采用 手扳葫芦 在混凝土初凝前对预 应力 束进 行抽动 防止 少量水 泥浆 液进 入管道后凝结成块 。 6 ) 张拉 顺 序 ： 按 设 计 ： 腹 板 长束 一 边 墩 横 梁一 中墩 横 梁一 底板束一顶板负弯矩束 。 预应 力张拉前 ， 顶板 混凝 土强度 达到 设计规 定 ， 千斤 顶 与油表 配 套 校验 使 用 ， 加 载 连续 均 匀 ， 先 用 初应 力 ( 0 1 0 2 0 - ) 张拉 一 次 ， 再开 始 测延 伸量 。张拉 程序 为 ： 0一初 应 力一 1 0 3设计控 制张拉应 力 ( 持荷 5 m i n ， 锚 固) 。实际 伸长 值 与理论 伸长值的差值控制在 6 范围内 ， 否则暂停张拉 ， 查 找原 因妥善处理后继续张拉 ， 施工技术人员 在张拉过程 中认 真填 写张拉施工记录 张拉 过程 中应进行检查 ， 以保证钢 丝无任何滑移 。假如 锚头处 出现滑丝 、 断丝或锚具损坏 ， 应立 即停止作 业 ， 进行 检 查 ， 并作 出具体 的记录 。当滑 丝 、 断丝数 量超过规范规定时 、 应卸 载后抽换 钢丝束 。 7 ) 管道压浆必须 密实 ， 压浆 前通 过检 测 中心选 配合 比， 确定水灰 比 、 减水剂 、 微膨 胀剂 、 防锈剂掺量 。河浜用水 必须 检测水 质 达 到 规 范 要 求 后 使 用 ， 水 泥 采 用 普 硅 或 硅 酸 盐 水 泥 。 8 ) 压浆后对张拉槽 口及时封锚 ， 封锚混凝 土采用微膨胀 混凝土 ， 混 凝土所用集料 、 掺合料 、 水 泥品种 与箱 梁混凝土相 同， 以减少 混凝土外观色差 。 4 7 第 7期 汪 江 明 ： 预 应 力 混凝 土连 续箱 梁施 工 工 艺 及 质 量控 制 第 3 7卷 3 3箱 梁 支座 安 装 桥梁支座传递上部 结构 的支 承反力 ， 保证 结构 在活 载、 温度变化 、 混凝土收 缩和徐变 等 因素作用下 能 自由变形 ， 以 使上 、 下部结构 的实际受力情况 符合结构 的静力图式。 支座预埋钢板 ( 墩台顶与箱梁底 ) 必须水平且平行 ， 预埋 钢板与墩横梁底模衔接平顺 ， 以保证 混凝土浇捣密实 。支座 周边用 于吊装定位钢 片在支 座就位后 应拆除 ， 螺孔 、 螺 帽用 于连接接地铜线 ， 支座型号 、 安装方 向与设计相符。 4结束语 工程质量合格 ， 外观优美 ， 取得 了良好的效果 ， 所采取 的 工艺及质量 控 制 措施 可 以为 类 似条 件 下 的工 程 提供参 考 借鉴 ( 上接 第4 4 页) 图 5 第 2种方案外 凸式 48 图 6 第 3 种方案梁端水平加腋 图 7 现 场施工照片 3 3预 应 力 筋的 孔 道 铺放 由于本工程采用单 端张拉 的形式 ， 跨度又 较大 ， 故保证 孔道施工质量尤其关键 。预应力孔道采用金属 波纹管 ， 直径 为 8 0 m m， 接头采 用 8 5 mm直径 。在固定端及跨 中位置设置 排气孔和泌水孔 ， 伸出梁顶 3 0 0 m m以上并 与普通钢筋绑牢。 3 4预 应 力 张拉 和 灌 浆 本工程跨度较大 ， 梁截 面高度 受到 限制 ， 裂缝 控制 又较 为严格 ， 故预应力 张拉控制应力较高 ， 达到 0 7 5 厂 n 预应力 张拉采用 2 5 0 t 千斤顶 ， 严格按照标定记录的要求进行张拉 ， 张拉过程实行双控 ， 即张拉 力与伸 长值控制 ， 伸 长值范 围为 6 。本工程所有梁 伸长值 均在规 范允许 范围之 内， 也 间 接验证了预应力孔道铺放质 量和 预应力筋 质量均 在允许 范 围之 内， 预应力孔道灌浆采用 4 2 5普通硅酸盐水 泥， 压浆试 块经实验室检测 ， 强度均满 足大 于 M3 0的要求 。 4小 结 本 工程是典型的大跨度有粘结 预应力结构 ， 跨 高 比超出 了常规结构 的允许范围 ， 设计和施工难度都 较大。经过我们 的精心设计和施工 ， 施工质 量优 良， 在设 计和施 工 中都 积累 了丰富的经验 ， 为 同类工程的设计和施工提供 了很 多有 益的 参考 。 现在本工程结构部分 已经全 部完工 ， 质量优 良， 达到北 京市“ 结构长城 杯” 要 求 ， 并 受到 了“ 结构 长城杯 ” 专 家组 的 一 致 好 评 。