钢筋混凝土箱梁长线法预制施工工法.doc

钢筋混凝土箱梁节段长线法预制工法
一、前言
随着桥梁科学技术的不断发展，大跨度的刚构桥、斜拉桥、悬索桥应用越来越广泛，已成为桥梁建设的主流。同时，由于设计理论、施工水平、监控能力的不断提高，大跨度桥梁的梁体越来越多地采用节段预制悬拼的方法施工。采用节段预制悬拼能大大加快施工进度，而且能保证梁体线型的施工质量。
预制悬拼施工的关键之一是分段预制的梁块经拼装后，其线型应能符合设计要求，否则将影响桥梁整体的内力、索力、纵向预应力及桥面线型，而采用长线法制梁，正是达到这一要求最有效的方法。
二、工法特点
拼装架设的梁节段长线法预制工法特点：
1. 制梁是在一个半跨的台座上进行，台座顶面的线型完全按设计的梁底预制线型设置，每段梁在台座上预制的位置与架设成桥后的位置完全对应一致。
2. 每节梁段节段匹配预制，即前一段已预制节段的端面作为后一节段的端模，前一块件出现的偏差可以通过后一块件及时得到调整，不致积累偏差，因而能很好地保证成桥线型。
三、适用范围
凡是采用预制拼装架设的预应力钢筋混凝土桥梁，如斜拉桥、悬索桥、刚构桥、连续梁桥等，只要有足够长的预制场地和存梁场地，均可采用长线法预制梁节段块。采用长线法制梁需具备以下条件：
1.需要足够长的预制场地，预制场的长度至少要满足半跨梁的预制。
2.预制场的地基比较稳固，制梁台座必须建筑在坚固的地基上（地基允许应力不少于0.15MPa），不得有沉陷现象，否则预制线型将出现偏差。
3.预制线型资料必须准确，经设计和施工单位分别计算，相互校核，设计部门最后确认。
四、工艺原理
不论何种结构的预应力钢筋混凝土桥梁，在安装架设过程中，设计必须综合考虑各种因素，对采用预制拼装施工的梁体，提供准确的预制线型的理论数据，而施工单位则必须采取各种有效措施保证所生产的梁节段的线型符合设计要求。长线法制梁则从工艺和管理方面为预制梁节段线型的准确性提供了保障。
长线法制梁是按照设计提供的制梁线型，将全部节段（也可以一跨为一个预制循环）在一个按制梁线型修建的长台座上节段接节段地匹配预制，使前后两块间形成自然匹配面。
五、施工工艺
㈠ 工艺流程
预制场地平整
↓
制梁台座制造 → 存梁台座建造
↓
台座预压
↓
台座线型调整 → 调整模板
↓
刷脱模剂、堵缝 ← 测量检查 → 调整模板
↓
内模安装
↓
绑扎底、斜、竖板钢筋―安装预应力筋管道
↓
外模安装 → 检查钢筋、模板、预埋件
↓
内模顶板预留下灰口 ← 绑扎顶板钢筋 → 安装顶板预应力孔道
↓
安装斜拉索锚箱 ← 整体测量检查
↓
留混凝土试块 ← 灌注混凝土
↓ ↓
养生 养护
↓
拆除内模、端模
↓
拆除斜底模及支架 ← 横向预应力筋张拉、封端
↓
台座线型调整 ← 重复以上程序预制完整跨箱梁
↓
转入存梁区预制下跨箱梁
↓
匹配面处理、缺陷修补
↓
试拼
↓
称重
↓
检查合格、签证
↓
存放三个月以后待架
㈡主要工序的工艺操作
1.台座建造
根据施工场地、预制箱梁线型的要求，对制梁台座进行设计建造。（预制场布置见图1）。
图1 箱梁节段预制场布置图
制梁台座采用条型基础，每隔三块段设置伸缩缝，台座接缝用纱头、沥青填缝，不得嵌入砂子、石子等硬杂物，为了减少相邻分段台座沉降连带作用的影响，在伸缩处设置传力钢筋。
箱梁制梁台座施工步骤：
⑴清除梁场内杂物和障碍物，清除浮土，并回填石碴找平。
⑵用25t轮胎式路碾对梁场进行全面碾压，碾压时轮迹重叠不少于20cm， 碾压次数6至8次，且碾压至地面无明显轮迹为止，每次碾压后需酌情找平再进行下一次碾压，碾压过程中应先慢后快，碾压速度为1.5～2.0km/h（每次碾压过程中应匀速行驶）；碾压后台座地基经回弹仪测定应力不小于0.15MPa。
⑶根据梁块结构尺寸，按台座设计图放出梁场龙门吊机１、运梁台车走道中心线、制梁台座和存梁台座位置线。
⑷按“箱梁制梁台座横断面图（图2）”的要求填筑台座A下部土，分两层碾压密实，具体碾压办法同⑵。
图 2 箱梁制梁台座横断面图
⑸碾压完毕设置排水沟。
⑹台座A、B全部采用钢筋混凝土，立模浇筑台座。
⑺箱梁制梁台座施工时，必须严格控制台座顶面标高，使之符合预制线型。
⑻待台座修筑完毕后，再将台座A之间的空隙填土压实（地基应力≥0.1MPa ），修筑箱梁混凝土底模。
2.制梁
两跨分两次预制（或两垮在一个台座上预制）。
⑴制梁前准备
a.箱梁台座建造养护十天以后，对混凝土台座进行试压（预压重），试压重量比例为1:1，用两个浮鲸加水并排放置十天以上，示意如下图3。
图 3 制梁台座预压重示意图
b.试压重后，对砼台座进行全面复测，台座线型有变化（沉降）的则应立即采取措施对台座进行修整，并放出每段梁段的具体位置线。编明段号，确定段号顺桥的远端和近端方向。
c.设定制梁顺序
每跨预制可分三点同时制造，形成两个合拢点：
第一段箱梁→合拢→正中间一段箱梁→合拢→最后一段箱梁
一跨箱梁若分成三十段以下，可以采用上述制梁顺序；三十段以上可四点、五点同时制造。
d.箱梁内、 外模制造套数依制梁程序而定；
箱梁内、外模均采用钢模，制梁前模板上涂脱模剂；
二点同时预制：外模三套，内模两套；
三点同时预制：外模四套，内模三套
四点同时预制：外模五套，内模四套。
⑵立模
立模时，现场务必注意各模板与台座的相对关系，即：
a.外模支架安装时应与台座垂直，保证外模与其台座平行。
b.端模和横隔墙模板应与台座垂直。
c.严格控制斜拉索锚箱位置。
⑶钢筋和预应力孔道
钢筋应该是通过试验检查合格的钢筋才能使用，钢筋的成型和绑扎必须符合设计要求，但当钢筋和预应力孔道相抵时，钢筋移开，保证预应力孔道的准确位置。
预应力孔道的安装均应采用波纹管制孔。当发现预应力孔道位置不能保证时应增加定位网的数量或其它方法固定。
纵向预应力孔道应顺直畅通，为防止相邻块段接缝处漏浆堵孔，采用钢管衬心，将两段连结，并在港注过程中不断转动衬心，待砼初凝后拔出。
在灌注砼前对段号所有预应力孔道的位置及数量要仔细检查，并有专人复查，防止漏孔。
⑷混凝土灌注
依据箱梁结构分两层灌注混凝土。
先浇注底板、斜腹板、竖腹板，封住内模顶板下灰口后，浇注顶板及锚箱周围混凝土。
混凝土浇注过程中，附着式振捣器与人工振捣器配合使用，锚箱附近钢筋布置较密，应特别注意将混凝土振捣密实。严格控制混凝土的灌注标高及数量，确保梁段的设计重量。
锚箱内锚固管端头用水泥袋或编织袋封住，避免砼进入管内，影响后期挂索工作。
⑸养护
混凝土浇注完毕后，养护尤为重要，专人专管，养护时间应满足《铁路混凝土砌体工程施工及验收规范》（TB10210）的规定。
⑹混凝土浇注完24小时后，可以拆除箱梁端模，待混凝土强度达到设计要求（一般为80%）以后，拆除内模，张拉横向预应力筋，压浆、封端。
张拉横向预应力筋后才能拆除斜腹板模板及其支架。
⑺长线台座虽经地基加固和预试压，但仍存在底模弹性变形及台座与底模的压缩变形。
每块箱梁预制完成后，进行中线、标高测量，收集测量资料，绘制实际制梁纵剖面线型图，与理论制梁线型相比较后，及时修正下一块件的误差，影响块件安装质量主要在于预制线型的准确度和匹配精度。块件长度偏差可以在以后浇注块件中进行调整、消除。
(8)调整台座线型
箱梁预制过程中，对相邻台座会有部分影响，台座会产生微小沉降，预制制线型会发生偏差，为了使预制线型准确，对前三段（或更多）已经预制的箱梁进行复测，将复测结果与预制线型相比较后，对制梁台座顶面标高进行调整并吻合预制线型。
3.存梁和架设前的准备工作
⑴箱梁存放
首跨预制部分梁段以后，需将梁段转存至存梁区，准备在台座上空出的位置预制次跨梁段。
为了尽量减少收缩徐变对安装线型的影响，预制梁段按设计要求要存放三个月以上。
⑵预拼

箱梁预制完后，全部进行预拼。
预拼可以反映预制线型是否满足安装线型的要求，并可对出现的偏差采取措施进行修整。
预拼在存梁台座上进行，视场地情况，可以整跨或分成几个单元进行，每单元至少五段。
预拼过程：先依预制线型要求将台座抄垫好，在箱梁顶、底板对称各穿两束钢绞线，张拉将块件拉紧密贴，观测梁段之间的匹配情况，将观测资料整理对比。
经过预拼后要达到如下效果：
a.检查偏差，偏差在哪些梁段之间，偏差量及偏差形式。
b.确定在架设那些有偏差的梁段时，应在哪段梁段端面加垫多少，以及加垫的形式。
⑶称重
箱梁预制实际重量对挂索及安装线型影响较大，在梁场对梁段称重。
称重采用4台100t电子秤，称重前要对电子秤进行检校。
称重记录在案，提交给索力监测监控小组。
⑷检测、缺陷修补
箱梁预制后，对梁段进行全面检查，重点检查预应力孔道是否位置准确，是否通畅，以及对匹配面进行修整，匹配面上凸出部分一律凿平，并对缺陷进行修整。
⑸匹配面处理
块件吊装胶拼，对匹配面清洁度要求较高，并且表面平整但要粗糙，没有凹凸现象。
传统工艺是对匹配面打磨、清洗，此工艺耗时较长，处理效果不理想。
采用高压水枪喷沙，速度快且效果理想，施工简单易行。
⑹纵向预应力准备
纵向预应力筋通常采用高强钢丝（接长）。
对接长部分预应力筋，在梁场对其墩头，安装好锚杯，进行以上施工后，箱梁出运架设。

六、机具设备（见表1）
表1 机具设备
序号 名 称 规 格 单位 数量
１ 混凝土搅拌机 JS-500 台 １
２ 附着式振捣器 台 12
３ 振动棒 套 ４
４ 龙门吊机(Lp=26m) 140T 台 １
５ 龙门吊机(Lp=26m) 10T 台 １
６ 电动压风机 20m3/分 台 １
７ 自卸式汽车 4.5T 辆 12
８ 皮带运输机 L=20m 套 ３
９ 装载机械 2L-40 台 １
10 拌浆机 0.5m3 台 １
11 压浆机 VB3往复式 台 １
12 钢筋加工机械 套 １
13 电焊机 BX3-300 套 ２
14 测量仪器 套 １
15 试验设备 套 １
16 千斤顶设备 套 ４
17 电动卷扬机 10T 台 ２
18 电动卷扬机 5T 台 １
19 张拉设备 套 １
20 台 车 套 ４
21 校顶设备 套 1

七、劳动组织
箱梁制造由“制梁项目经理部”直接组织生产，实行封闭管理，各工种职工与项目经理部实行双向选择，择优上岗，效益考核、项目监督、人员重组，各工种可相互横向兼并，一人多能、多岗位。实行减员增效，所需各工种人数由项目经理部组织落实，一般可按如下配备表2：
表2 劳动组织
序号 工 种 人 数

序号 工 种 人 数
1 项目经理 1
2 项目副经理 2
3 值班技术员 2
4 测量人员 2
5 试验人员 1
6 装 吊 工 4
7 电 焊 工 2

8 钢 筋 工 3
9 铆 工 2
10 司 机 4
11 电 工 1
12 钳 工 2
13 木 工 4
14 混凝土工 4

合 计 34
八、质量控制
1．箱梁按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-89）制造，对质量控制主要采取下列措施。
2．模板和预埋件要求如下表3：
表3 模板及预埋件质量要求
项 目 误 差

项 目 误 差
块件长度 ±5mm
块件宽度 ±4mm
块件高度 ±2mm
横隔板中心偏位 ±2mm
块件纵轴线 ±1mm

模板垂直度 ±2mm
锚箱三维坐标 ≯3mm
封端模板两点不平度 ≯2m
孔道轴线偏差 ±5mm
线型偏差 ±1mm

3. 施工前，技术主管工程师召集制梁人员进行技术交底。
4.施工过程中，坚持“三控制”原则，“三检”制度，各项工序均由现场技术人员自检、互检质检员复检，后请施工监理检查、验收签证，层层把关，做到本道工序合格后方可进入下一道工序，指定专人认真填写各项施工记录并填好工程日志，严格交接班制度。
5.所有施工测量工作，执行复测核对制度，均做好原始记录，妥加保存备查。
6.各类主要原材料（砂石、水泥、钢材）、半成品构件、器材、设备应有出厂合格证及质保书，并按行业规定经抽样试验鉴定合格后，方可投入使用。
7.施工后，应及时对各种缺陷进行修整。
8.质检完及时填写工程质量验收有关资料，并报上级主管部门，以便在工程完毕后及时将竣工图表资料移交建设单位。
九、安全措施
1．加强安全意识教育，使之人人重视安全。
2．制订安全准则和各项安全措施，严格遵守操作规程，实行奖惩制度。
3．作好防自然灾害，火患防范措施。
4．施工机械、电力设备、风水管道，使用前均要进行全面检查，经试运转合格后方可使用；特别是起吊设备使用前，按规定试吊合格签证后，才能起吊重物，在使用过程中，经常由专人维修检查并定期标定。
十、效益分析
采用长线法预制梁段在经济上有如下优势：
⑴长线法施工较短线法除占地较大外其余施工设备较简单，可以多点同时施工，加快预制速度，施工速度可提高三倍以上。
⑵预制精度高，能保证预制梁段架设安装时与理论线型吻合较好，减少在架设过程中对胶拼面进行处理的时间，节约大量施工时间。
⑶能充分利用有限的劳动资源，节约大量的起重机械台班。
⑷长线法制梁工序简单单一，施工简便。
十一、工程实例
梧州西江二桥主桥为2×120米单塔双索面斜拉桥，南北两跨主梁各分二十四段，主塔处为#0段，#1～#23段在预制场预制，#0及#24段现浇，#23、#24段间有一米长湿接头合拢段。
图4 梧州西江二桥桥式图
长线台座长113m，每隔15m设置一沉降缝，全桥分两个循环预制， 每跨三点同时预制，全桥箱梁预制完耗时330天，平均每个月预制四段， 最快一个月预制了六段。
天津永和斜拉桥、长沙湘江桥梁段预制亦采用此工法获得良好效益。
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