箱梁内模上浮是个常见现象.doc

阻止箱梁内模上浮施工技术
山西路桥建设集团
李彦
1. 前言
在公路建设中后张法预应力预制箱梁被广泛采用,在箱梁的预制过程中箱梁内模上浮是个常见现象，造成箱梁顶板和腹板混凝土厚度不足、箱梁顶板和腹板钢筋保护层不足，以至造成整片箱梁报废的质量事故。为防止此类质量事故的发生，还须妥善解决箱梁的预制过程中箱梁内模上浮的问题。
双井河大桥是王庄堡至繁峙高速公路为跨越冲沟而设的一座大桥。桥梁起点桩号为K47+021.5，终点桩号为K47+778.5，桥梁中心桩号为K47+400；上部结构采用25-30米装配式预应力混凝土连续箱梁；下部结构桥墩采用柱式墩；桥台采用肋板台、柱式台；墩台基础采用桩基础，桥梁全长757米，共25跨，设有250片预制箱梁，共需C50混凝土浇筑2508m3。解决箱梁内模上浮的问题是一重要技术难关。
山西路桥集团联合王城高速公路有限公司和施工单位及模板设计单位开展科技创新，取得了“阻止箱梁内模上浮施工技术”这一先进的科技成果。并在王庄堡至繁峙高速公路推广应用。由于在处理箱梁内模上浮问题保证箱梁预制质量方面效果明显，技术先进，顾有明显的社会效益和经济效益。
2. 工法特点
2.1巧妙设计箱梁内模底板:将内模的底面中间一定宽度范围的模板断开，采用木板做为工人施工平台。这样做既可保证箱梁底板混凝土厚度，又方便人工振捣底板混凝土,并非常有效的降低内模上浮的可能。
2.2采用合理的混凝土浇筑方案:浇完底板后，在混凝土初凝前浇筑箱梁腹板混凝土，防止内模上浮。
2.3在顶板钢筋上垂直加焊固定长度的定位钢筋顶紧内模防止内模上浮，且可用来检测顶板混凝土厚度及钢筋保护层厚度。
2.4在内模安装就位后，顶板钢筋上面每隔60cm设置1根用12号槽钢做成的横（扁担）梁与外模立带相连接，以横梁作为支撑用可调螺杆向下顶紧。
2.5禁用高频振动器，采用振捣棒振捣。
3.适用范围
现浇及预制箱梁施工。
4. 工艺原理
4.1采用内模的底面中间一定宽度范围的模板断开的方法和底板混凝土初凝前再浇筑箱梁腹板混凝土的施工方案，减少混凝土对内模的浮力。
4.2通过禁用高频振动器，采用振捣棒振捣，降低混凝土内气泡上升速度，有效的减少了气泡上升带动内模上浮的冲击力。
4.3采用在顶板钢筋上垂直加焊固定长度的定位钢筋和增加横梁可调螺杆向下顶紧内模，抵抗内模上浮力。
5. 箱梁施工工艺流程及操作要点
5.1箱梁施工工艺流程
施工准备―――底模制作―――底板、腹板钢筋的焊接绑扎―――埋设波纹管―――外模板安装―――内模板安装―――顶板钢筋绑扎―――安装负弯矩波纹管―――浇筑底板砼―――浇筑腹板、顶板砼―――拆模养生―――穿束―――钢绞线张拉―――孔道压浆―――集中存放
本文只对箱梁混凝土浇筑及浇筑之前的工法进行论述。
5.2操作要点
5.2.1底模制作
　　 底模设置分为中段基础与端基础,中段基础分上下两层基础，下层C25混凝土扩大基础宽3m，厚0.3m,长27.8m；上层为C25钢筋混凝土基础，宽0.9m，厚0.3m,长27.8m。为了消除梁张拉后起拱两端出现应力集中对台座的破坏，中段基础两端空0.1m设置端基础。端基础分上下两层基础，下层C25混凝土扩大基础宽4m，厚2m,长1m；上层为C25钢筋混凝土基础，宽0.9m，厚0.3m,长1m。中段基础与端基础混凝土是断开的,中间空0.1m。中段基础与端基础共长30m。上层每隔0.7m预留1道Φ50mmPVC拉杆孔，两端适当加密布置。为保证桥面线形，预制箱梁台座向下设置1.5cm预拱度，其变化采用二次抛物线。为保证梁体基础的整体性，端基础上层设置间距为10cm、直径为16mm的钢筋网片，中段基础间距为20cm、直径为10mm的钢筋网片。钢筋网片边缘焊接∠50mm角钢保护基础边缘，与基础混凝土一起浇筑。基础顶面采用5mm厚钢板（机械一次性冲击成型模板），与边缘角钢焊接，焊点用砂轮磨光。施工前均匀涂抹脱模剂。
5.2.2钢筋的制作、焊接、安装　
5.2.2.1钢筋安装工艺流程：
绑扎底板和腹板钢筋―――布设正弯矩波纹管―――安装外模、内模―――绑扎顶板钢筋―――布设负弯矩波纹管
5.2.2.2箱梁钢筋的特点及操作要点
箱梁钢筋的特点是：钢筋密，弯曲多，预埋件多，施工要求高。重点要保证通气孔、泄水孔、伸缩缝、防撞护栏等位置准确、不要遗漏。
钢筋采用两次成型法：在加工区分别制作底板、腹板、顶板和翼板钢筋，筋严格按图纸尺寸下料、制作。在箱梁底模上绑扎、焊接成型。
钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均清除干净；加工后的钢筋，应平直，表面无削弱钢筋截面的伤痕。钢筋弯制和末端弯钩符合设计要求；受拉热轧光圆钢筋末端作成180° 的半圆形弯钩，弯曲直径不小于 2.5d，钩端留不小于 3d 的直线段； 受拉热轧带肋钢筋末端采用直角形弯钩，弯曲直径不小于5d，钩端留不小于3d 的直线段；弯起钢筋弯成平滑的曲线，半径不得小于钢筋直径的10 倍（光圆钢筋）或12 倍（带肋钢筋）；弯制钢筋宜从中部开始，逐步弯向两端，弯钩一次完成。 钢筋接头采用电弧焊接时，双面焊缝不小于5d，单面焊缝不小于 10d；搭接钢筋的轴线应位于同一直线上。焊缝表面应平顺，无缺口、裂纹和较大的金属焊瘤。钢筋绑扎接头应符合下列规定：受拉区内的Ⅰ级光圆钢筋末端应作成彼此相对的弯钩，Ⅱ级带肋钢筋应做成彼此相对的直角弯钩；Ⅱ 级钢筋绑扎接头的搭接长度（由两钩端部切线算起）受拉区为 35d，受压区为25d，并在受拉区不得小于250mm，在受压区不得小于200mm。钢筋接头应设在钢筋承受应力较小处，并应分散布置。同一截面内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合下列规定：焊（连）接接头在受弯构件的受拉区不得大于 50%，轴心受拉构件不得大于 25%；绑扎接头在构件的受拉区， 不得大于25%；在受压区不得大于50%；钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点不应小于10d； 钢筋安装：钢筋与模板之间用垫块支垫，其强度不低于设计的混凝土强度，垫块互相交错，分散布置。现场绑扎钢筋，保证其在模型中的正确位置，绑扎钢筋不得妨碍混凝土浇筑工作的正 常进行，并不得造成施工接缝； 钢筋施工完毕后，经质检员检查合格后，报请监理检查；经监理检查签认后，方可进行下道工序。
　内模定位筋采用Φ16（25cm长）螺纹钢，顺梁长方向间隔1m布置两排，全部采用焊接，定位要准确。
5.2.3钢绞线、锚具、波纹管
5.2.3.1材料和设备检验
预应力钢绞线应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224-2003）的规定，单根钢绞线直径φs15.24mm，钢绞线面积A=140mm2，钢绞线标准强度fpk=1860MPa,弹性模量Ep=1.95×105MPa；正弯矩钢束采用M15-4、M15-5 圆形锚具及其配套的配件，负弯矩钢束采用BM15-4、BM15-5 扁形锚具及其配套的配件。钢绞线和锚具出厂前应由厂方按规定进行检验并提供质量证明书须，进场后须经过有资质的质检单位作技术鉴定。张拉机具（千斤顶、油泵）与锚具配套使用，应在进场时进行检查和校核。千斤顶与压力表配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的对应关系。其校验频率一般超过6个月或200 次以及在千斤顶使用过程中出现不正常现象时，必须重新校验。
5.2.3.2埋设波纹管
箱梁预应力孔道用波纹管成孔。安装时波纹方向与穿束方向一致。波纹管按设计间距设“井”字形定位钢筋固定孔道位置。预应力管道的位置必须严格按照坐标定位并用定位钢筋固定，定位钢筋与箱梁腹板箍筋点焊连接，严防错位和下垂，如果管道与钢筋发生碰撞，应保证管道位置不变而只是适当挪动钢筋位置。采用“定位网法”使波纹管位置按设计图纸的横、纵坐标控制在规范偏差以内；必须有足够的定位筋确保浇筑混凝土过程中，波纹管位置的准确性。，为了保证孔道畅通，采取的措施是：（1）波纹管采用通长管道，防止接头封闭不严而造成进浆。（2）波纹管附近焊接钢筋时，对波纹管加以防护，焊完再细致检查。（3）浇筑混凝土时，波纹管内穿塑料管和钢绞线，振捣人员应熟
悉孔道位置，严禁振动棒与波纹管接触，以免孔壁受伤，造成漏浆。孔道定位误差小于8mm。
5.2.4模板
5.2.4.1外模
　为了保证混凝土外观质量，外侧模板采用大块定型钢模拼装，加工的节段长度为1.25m，面板采用δ5mm 钢板，边框法兰使用100*δ12mm钢板,连接孔规格为φ22*26mm长孔，各块模板之间用螺丝联结。背面肋骨采用槽钢焊接加固，横肋使用8#槽钢,支架使用10#槽钢,后支架使用10#槽钢,垫足δ10mm钢板。为了保证模板就位后支撑稳固满足受力要求，预制梁体范围以外上下位置各用拉杆固定，底部拉杆每0.7m一根,确保支撑的牢固、不变形。外模要求光洁、平整、色泽一致、拼缝整齐，面板缝用双面胶带密封。外模与底座之间嵌有橡胶条，以防底部漏浆。 砼浇筑前，模板要进行认真清理，一般采用高压气枪（或消防灭火风机）进行清理。
5.2.4.2内模
　　内模采用工厂加工，现场拼装，整体吊装。内模每片长度为1.5m，面板采用4mm钢板,边框、法兰使用6mm钢板,连接槽钢63#槽钢,连接孔规格为φ22*26mm长孔，各块模板之间用螺丝联结。内模在箱梁底开口，便于浇注底板混凝土，中间用螺钉或槽钢连接。内模在箱梁顶开口，顶部设活动盖板便于浇筑底板混凝土，中间用螺钉或槽钢连接。为了保证箱梁内模位置，内模与钢筋间设置垫块作为支撐。为了防止内模上浮，每隔1—1.2m在外模设一道横梁，以模板横梁作为支撑用可调螺杆向下顶紧。安装模板时严格控制断面只寸及顶板高度、厚度，采取支、顶等有效措施控制内模两侧错位、变形，施工误差控制在规范容许的范围之内。注意预埋件和预留洞。
　　5.2.4.3封头模板
　　封头模板采用定型钢模，表面倾角与设计锚垫板倾斜角度一致，端头模板在波纹管位留有口，将波纹管伸出端模之外，防止砼浆灌入波纹管中。
5.2.4.4模板拆除
依据箱梁的特点，其自身结构具有悬臂和内空，浇筑后的梁体混凝土强度达到5MPa 时才能拆除（根据试验数据和设计级规范要求确定）。根据现场施工经验先拆内模后拆外模。拆除内模时模板工人进入箱室内，打开连接点，模板在自重作用下会自动离开混凝土，人工送出箱室。拆除外模时，先拆除上下拉杆和接缝螺栓，并辅以倒链逐步拆除，采用龙门吊车配合人工完成。在拆除过程中注意模板轻拿轻放，不能损坏梁身混凝土。拆模时应小心，不能造成箱梁内伤及棱角破损。拆除后的模板必须磨光整平，涂刷脱模剂。模板移运过程，严禁碰撞，以免产生模板变形。
5.2.5混凝土施工
5.2.5.1材料
①水泥：每批量进厂的水泥必须具备质报单、强度报告，经抽样检查合格后方可投入生产。
②水：采用饮用水作为拌和用水，不符合规范要求的水不得使用。
③粗、细集料：以级配碎石、天然中粗砂为原料。由试验室根据混凝土配合比设计来选定。施工过程中，不得随意改变其级配和砂的细度模数等。
④外加剂：按照混凝土性能要求掺加适宜的外加剂。出厂的外加剂应附有产品合格证书和使用说明书。并经配制、检测合格的产品，掺用量必须通过试验确定。施工过程中，不得随意改变其种类和掺量，或选用不同厂家同种产品的替代等。
5.2.5.2混凝土浇筑
在钢筋、模板、预埋件、预应力孔道、混凝土保护层厚度等检查、验收合格后浇筑混凝土，在浇筑前必须清除模板中杂物，清除方法采用空压机配合人工清理吹除。混凝土拌合采用搅拌机集中搅拌，混凝土输送车运输运到现场后采用龙门吊车配吊斗循环运输。
根据箱梁钢筋密，有波纹管、振捣困难等特点，混凝土拌和应严格按重量法施工，采用电子计量、强制式拌和，严格控制水灰比在0.35—0.4之间，以减少表面的气泡、砂线等缺陷。底板混凝土塌落度控制在在11—12cm,腹板混凝土塌落度控制在在12—14cm。
振捣采用4个插入式振动器，两个在前，负责底板和下部腹板的振捣；两个在后，负责上部腹板和顶板的振捣，振捣注意腹板上下部的衔接，顶板既要平振又要点振，点振间距控制在20～30cm之间。箱梁混凝土的浇注采用一次成型工艺，混凝土的浇筑纵向由跨中向两端分段分层浇筑，底板浇注长度约8—10m，用木板封底后开始浇注腹板及顶板混凝土。当腹板砼的分层坡脚达到底板8—10m位置后，再向前浇注8—10位置以次类推进行浇注。振捣时遵循“快插慢拔”的原则，混凝土振捣密实，密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦、泛浆。
先浇底板混凝土，底板混凝土浇注从顶板预留工作孔下料，底板的振捣采用φ50 振动棒插入式振捣。浇筑底板混凝土同时, 混凝土工人进入内模内压光抹面，抹面完成后，混凝土初凝前（混凝土开始失去塑性，防止内模模上浮）再开始浇注腹板和顶板混凝土，阶梯式连续施工。在振捣底板混凝土时，应注意避免触及底模。
腹板混凝土浇筑时按照底板混凝土的浇筑顺序分层下料，每层厚度不大于30cm，腹板的振捣采用φ30 和φ50 振捣棒振捣，每次插入下层砼的深度宜为5—10cm，插入式振捣器应避免触及波纹管，两侧腹板砼的下料和振捣须对称同步进行以避免内模偏位。在振捣前所有波纹管内应插入硬塑料管，振捣后及时抽出，顶板混凝土振捣特别注意负弯矩波纹管下的混凝土振捣。这个区域钢筋较密，波纹管覆盖较大，不易振实。
梁顶面混凝土以木摸收平搓毛，在混凝土接近初凝时进行二次收浆并拉毛，防止出现裂缝。
5.3劳动力组织
略
6材料设备
略

7. 质量控制
7.1工程质量控制标准
7.1.1钢筋制作安装按此表控制(见7.1.1.1表和7.1.1.2表)

7.1.1.1钢筋网实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1
网的长、宽（mm）
±10
尺量：全部
1
2
网眼尺寸（mm）
±10
尺量：抽查3个网眼
1
3
对角线差（mm）
15
尺量：抽查3个网眼对角线
1

7.1.1.2钢筋安装实测项目
项次
检查项目
规定值或
允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
受力钢筋间距
同排以上排距
±5
尺量：每构件检查2个断面
3
同排
梁、板、拱肋
±10
基础、锚锭、墩台、柱
±20
2
箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距（mm）
±10
尺量：每构件检查5-10个间距
2
3
钢筋骨架尺寸（mm）
长
±10
尺量：按骨架总数的30%抽查
1
宽、高或直径
±5
4
弯起钢筋位置（mm）
±20
尺量：每骨架抽查30%
2
5△
保护层厚度（mm）
柱、梁、拱肋
±5
尺量：每构件沿模板周边检查8处
3
基础、锚锭、墩台
±10
板
±3

7.1.2钢绞线制作安装和波纹管按此表控制(见7.1.2表)

7.1.2后张法实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1
管道坐标（mm）
梁长方向
±30
尺量:抽查30%，每根查10个点
1
梁高方向
±10
2
管道间距（mm）
同排
10
尺量：抽查30%，每根查5个点
1
上下层
10
3△
张拉应力值
符合设计要求
查油压表读数：全部
4
4△
张拉伸长率
符合设计规定，设计未规定时±6%
尺量：全部
3
5
钢束
每束1根，且每断面不超过钢丝总数的1%
目测：每根（束）
3
钢筋
不允许
7.1.3箱梁成品混凝土按此表控制(见7.1.3表)

7.1.3梁（板）预制实测项目
项次
检查项目
规定值或
允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
混凝土强度（MPa）
在合格标准内
按附录D检查
3
2
梁（板）长度（mm）
+5，-10
尺量：每梁（板）
1
3
宽度（mm）
干接缝（梁翼缘、板）
±10
尺量：检查3处
1
湿接缝（梁翼缘、板）
±20
箱梁
顶宽
±30
底宽
±20
4△
高度（mm）
梁、板
±5
尺量：检查2个断面
1
箱梁
5△
断面尺寸（mm）
顶板厚
+5，-0
尺量：检查2个断面
2
底板厚
腹板或梁肋
6
平整度（mm）
5
2m直尺：每侧面每10m梁场测1处
1
7
横系梁及预埋件位置（mm）
5
尺量：每件
1

7.2质量保证措施
1、建立完善的质量保证体系。
2、开展全面质量管理，全方位严格执行QES质量体系文件，建立严格的自检体系，实行质量一票否决制。
3、抓好全员质量教育，强化全面质量意识，实行目标管理，使全体职工牢固树立质量第一的思想，自觉参与施工工艺、技术标准、质量标准的全过程管理。
4、严格按照监理工程师指令，各个班组之间实行“三检”（自检、互检、交接检）制度，开展四个“结合”，即重点检查和全面检查相结合、定期检查和经常检查相结合、专业检查与群众检查相结合、内部检查与外部检查相结合。开展标准化作业，自觉施工和突击施工一个样。
5、严格按照设计图纸及施工规范，对不符合标准、达不到规范和要求的工程坚决返工，同时严格具体管理办法，实行“五不施工”。即：未进行技术交底不施工、图纸的技术标准不清楚不施工、资料未经批复不施工、隐蔽工程未经检查不施工、材料不合格或试验不合格不施工。
混凝土浇筑时，经常观察模板、支架、堵缝等情况。发现模板位移，立即停止浇筑，并在混凝土初凝前修整完好。
3、 尽可能选在较低温度的天气（增加夜间操作班组）浇筑混凝土，以减缓混凝土的水化高峰出现。 混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过5h。
4、 及时合理进行养护。利用塑料膜覆盖，以减少混凝土水分散失，并保持表面温度不与内部温度有较大差值。 洒水养护，保持毡布始终处于湿润状态。养护水温度不得太低（不底于混凝土内部温度 25℃），避免混凝土表面温度降低太多而与内产身大于25℃的温差。

8、安全措施
1、安全目标为：“三无、一杜绝、一创建”。“三无”即：无工伤死亡事故；无交通死亡事故；无火灾、洪灾事故；“一杜绝”即：杜绝重伤事故；“一创建”即：创建安全文明工地。
2、建立健全安全生产保证体系，设立专职安全员，全面落实安全生产制度和规程。针对工程特点，对所有从事管理和生产的人员进行全面的安全教育，重点对专职安全员、施工队长、班组长、从事特种作业的起重工、电工、焊接工、机械工、机动车辆驾驶员、张拉、压浆机具作业、桁吊操作手、焊割等工作人员等进行培训教育。
3、技术、安全、质检部门主管人员应按技术要求特点，施工要害和安全等进行逐级交底。进入工地必须戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。施工现场所有设备、设施、安全装置、工具配件以及个人劳保用品必须经常检查，确保完好和使用安全。
4、施工场地应平整、坚实；现场应划定作业区，非施工人员禁止入内。作业现场及其附近有电力架空线路时，应有足够的安全距离，施工中应设专人监护。
5、钢筋加工机械的用电遵守用电安全规定，用电设备应派专人看管，应有良好的接地、接零和漏电保护装置，严禁带电作业。
6、施工中严禁非施工人员进入施工作业面内。
7、使用起重机吊装钢筋骨架时采取固定措施。作业中应遵守施工中起重机使用的安全规定。
8、非电工不准随意拆卸或修理电器设备，对过路电缆应深埋或架空。
9、无论何时，一旦发生危害工程安全、工程进度、工程质量事故时，采取必要的抢救措施，并将事故情况上报相关部门。
10、加强用电管理，注意用电安全，工地工棚严禁乱拉线，工棚工地应设有清除和防止措施。
9.环境保护措施
1、成立环境保护领导小组，配备一定量的环保设备和专业技术人员，认真学习贯彻环保法、严格执行国家及地方政府颁发的有关环境保护、水土保持的法规、方针、政策和法令；
2、居民区附近，夜间不安排噪音大的机械施工，若施工，则必须对施工机械和施工作业程序进行严格控制，使噪音降到最低限度。
3、对施工运输道路定期压实和洒水，减少灰尘对周围环境的污染；装卸粉尘材料时，采取洒水湿润或遮盖措施，防止沿途撒漏或扬尘。
4、对各种施工机械、车辆加强维修、保养，并进行严格的废气排量检测，对排量不合格的机械、车辆坚决停用。
5、将工地生活区内的生活垃圾集中运至当地环保部门指定的地点堆放，不准倒入河流、湖泊等水域内，避免污染水体，淤积河流、水道和排灌系统。
6、项目部设专职人员负责地下管线及周围建（构）筑物的保护工作，和标段内有关单位建立对应联系制度，互通信息，协调配合。
八、经济效益分析
施工工艺对工程质量有直接而重大的影响，要提高箱梁的施工质量就必须有好的施工工艺，并使其不断完善。实践证明预制箱梁施工采用以上工法，既解决了箱梁内模上浮的问题，又方便箱梁底板施工，还减少模板用量，缩短了工期，降低了费用，经济效益和社会效益都比较显著。