桥梁预应力空心板预制施工技术探析

桥梁预应力空心板预制施工技术探析

范兴利

中国水利水电第十一工程局有限公司，河南省郑州市 450001

摘要：预应力空心板预制能够有效促进桥梁工程施工质量和效率的提升，因此在当下桥梁工程建设中得到了广泛应用，但是该施工技术专业性较强，施工难度较高。所以，文章围绕具体工程实例探讨了预应力空心板预制施工技术在桥梁工程中的应用要点和技术关键，以供参考。

关键词：桥梁工程；预应力空心板；预制技术

前言

经济的快速发展使交通行业的工程建设项目数量不断增多，进而也使得诸多施工技术得以广泛应用。其中，最最为常用的就是预应力空心板预制施工技术，因其在桥梁工程施工中的有效应用，为此类工程科学高效地推进提供了强有力的支持。要想达到这样的效果，就应加强此类技术的应用和持续性探究，不断提高施工质量和施工技术水平。

1工程简介

河南段施工第二标段跨濮阳县、濮阳市华龙区、濮阳市高新区、清丰县两县两区，起点位于河南省濮阳县子岸乡，终点为清丰县省界卫河倒虹吸进口。渠线范围25+000～32+400、32+800～82+500，全长57.1km。河南二标共布置跨渠公路桥（生产桥）76座，包括29座公路桥、47座生产桥，其中9座维修桥，需要预制梁1092片，数量较多。考虑施工需要，我方在对应渠道桩号44+580附近修建预制梁场，并在场内设拌和站。

2施工规划

2.1预制梁场布置

预制场需满足预制梁和渠道衬砌施工需要。预制梁总计1092片，10m跨预制梁312片、13m跨预制梁708片、16m跨预制梁72片。预制梁数量较大，集中度高，宜在一个预制场内完成预制。预制场拌和站还需要满足40+000~55+000之间渠道混凝土供应。综合考虑预制梁和渠道衬砌混凝土生产和运输需要，结合征地工作规划，预制场选在王助乡北侧，对应渠道桩号为YHD44+580.95处。该位置场地平坦，交通便利，便于成品梁的运输。

预制场地分制梁区、存梁区和运粱车道、拌合站及材料堆放区及加工区，场地总体呈梯形，占地23.14亩（1.54万m²），北侧毗邻沥青路，可作为进出场道路。预制梁场内设两台龙门吊（一台100t，一台10t），用于吊装梁板、模板、混凝土料等，预制张拉区域设置六条预制台座，每条台座可同时张拉5片空心板，张拉区面积1266.6㎡，中部设置7m宽运输道路，北侧设置存梁区，存梁区面积1674㎡。

2.2梁板堆放

空心板混凝土强度符合设计图纸规定后，利用100T龙门吊移运至存梁区，放在已浇注完成的砼支墩上。具体支墩墩间距布置可参考表1。

表1空心板存放支墩间距布置

空心板可堆放三层，层间用方木支垫。梁体堆放时在空心板两端设置支点，不得使上下面倒置，同时采取可靠措施，不使梁产生负弯矩而起破坏作用。梁体存放时间不大于90天，特殊情况不得超过5个月。

2.3模板配置

根据施工安排，我部计划加工模板15套，其中中梁模板9套，边梁模板6套。详见下表

预制空心板模板加工计划表

3混凝土空心板预制施工技术工艺分析

3.1混凝土空心板预制施工工艺流程

混凝土空心板预制的具体流程可以参考图1

图1混凝土空心板预制工艺流程图

3.2台座制作

3.2.1地基及基础

预制场一般选择在桥头路基或空地上，以减少箱梁二次转运。根据场地地质情况，考虑是否进行地基处理，如果设置在路基上则可直接施工台座，如场地地基强度较差，无法满足需要，清除地表土后，需对场地进行压实甚至换填处理，以满足地基对梁板的承载力。场地整平后规划布局，放线进行台座基础施工。台座基础分两端扩大基础和中间条形基础两部分，具体尺寸根据箱梁跨径大小确定，基础总长度比箱梁长度大1.0m即可，两端扩大基础长度为2.0m～4.0m，宽1.5m～2.5m，深度0.4m～0.6m；台座中间部分开挖1.5m宽，0.15m～0.35m深的基槽，开挖后将基槽内的虚土清除或碾压密实。扩大基础底部铺设纵横间距为20cmΦ16钢筋网；然后浇筑C20砼基础，条形基础和扩大基础的顶面在同一平面。

3.2.2台座

台座顶面两边用槽钢做止浆槽同时作为护角。在成型的基础上进行台座放样，宽度比设计宽度小0.5cm。植入钢筋（因植入钢筋比预埋钢筋更好控制），在钢筋上焊接定位槽钢，在焊接槽钢的时候要精确测量高程，放样预拱度和控制平整度。槽钢高度为40cm，这也是台座成型后的高度，台座太低不利于箱梁侧模的安装和拆除。在槽钢底面预埋Φ5cmPVC管，作为为模板拉杆孔，以0.8m的间距准确定位。然后在基础顶面纵向铺设Φ12钢筋，间距为0.1m～0.2m，横向设Φ10钢筋间距0.4m～0.8m，绑扎成钢筋网片，支模浇筑C25砼台座。

3.2.3台座面板

为保证梁板底部平整光滑，减小张拉时梁板起拱的阻力，台座面板可选用水磨石面板和钢板面板两种形式，其各有利弊，水磨石成本较低但是施工速度慢，

重复利用会出现裂缝现象；钢板成本高但进度快箱梁外观质量高。采用水磨石面板时，台座砼浇筑至槽钢底面，待台座砼终凝后浇筑水磨石砼，水磨石砼的水泥与碎石按1:1.5的比例拌和，浇筑时砼顶面比槽钢顶面略高即可，浇筑后约2d开始打磨，分粗磨和精模两道工序，打磨平整光滑后清洗打蜡。钢板面板选用5mm以上钢板，用剪板机按台座尺寸将钢板剪切齐整，焊接在槽钢顶面，钢板之间的接缝不能焊接连接，要预留3mm胀缝，否则因热胀后会拱起。

3.2.4吊装孔

在梁端0.8m～1.2m的位置设置吊装孔，宽度为0.2m～0.4m，高度0.2m，在焊接槽钢时就要进行吊装孔的预留，将此处的槽钢割断并用同型号的槽钢横向连接，以便在顶面覆盖顶板钢板，而该处的面板钢板为活板，不用焊接。

3.2.5止浆带

止浆带为Φ5cm橡胶管，将橡胶管按台座长度拼接后卡入槽钢内，止浆效果良好，经实践检验，台座的准确度较高时，采用这种止浆带不会渗水，更不会漏浆。

3.2.6预埋钢板槽

在制作台座时，要考虑对于边跨箱梁和中跨箱梁的通用性，边跨梁板一般都设有预埋钢板，预埋钢板槽要根据箱梁的设计确定其纵向位置。坑槽的周边尺寸比预埋钢板每边大2cm即可，一般置于槽钢内侧，将台座砼凿除2-3cm，埋设预埋钢板时用细砂调整钢板的坡度和高度。在预制连续端时坑槽内用细砂填埋，再用面板钢板覆盖。

3.3模板制作

1）外模。梁板外模采用定型钢模，钢模平放，钢模外每60cm设置一道［8槽钢背带。背带上设一根φ12拉杆用于固定钢模，下部采用花篮螺杆固定钢模。边梁翼缘模板采用钢模板，采用6mm厚面板，∠50×5角钢横肋，［8槽钢背带。

2）内模。内模板采用橡胶芯模。

3）底模由混凝土制备而成，并在上面铺设6mm厚钢板。

3.4钢筋加工及安装

3.4.1钢筋加工

（1）进料。进料必须复检，检验不合格料不得投入生产。

（2）下料、调直。钢筋下料前要先对照材质报告单核对是否与实物相符。检查外观质量，应无重皮、裂纹、氧化皮（包括深紫色、锈皮）和油污，钢筋表面的油渍、漆污和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均应清除干净，不合格钢筋不得下料加工。钢筋下料应切断刀口平齐，两端头不应弯曲，下料长度允许偏差为±10mm。

（3）加工成形。钢筋的弯制和末端的弯钩应按施工图纸办理。光圆钢筋末端应作成180度半圆形弯钩，弯钩得弯曲直内径不小于2.5d（d为钢筋直径），钩端应有长为不小于3d的直线段。带肋钢筋的末端采用直角形弯钩时，钩端的直线段长度不应小于3d，直钩的弯曲直径不得小于5d。光圆和带肋钢筋弯钩有特殊要求时，按图纸要求办理。弯起钢筋应弯曲成平滑的曲线，其曲率半径不小于钢筋直径的10倍（光圆钢筋）和12倍（带肋钢筋）。钢筋应在常温状态下加工，不应加热，弯制钢筋从中部开始，逐步弯向两端，弯钩应一次弯制成形。弯制加工完毕的钢筋，应放在棚内的架垫上，避免锈蚀及污染。

（4）钢筋焊接。梁肋钢筋采用搭接焊，焊接长度为10d，焊接前两根钢筋应打弯处理，确保焊接后钢筋同心。在钢筋与钢板间进行搭接焊时，搭接长度应等于或大于被焊钢筋直径的4倍（I级钢筋）或5倍（Ⅱ级钢筋），焊缝高度应等于或大于被焊钢筋直径的0.35倍，并不得小于4mm，焊缝宽度应等于或大于被焊钢筋直径的0.5倍，并不得小于6mm。钢筋接头应设置在钢筋承受应力较小处，不得在跨中布置接头。配置在“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，对于闪光对焊接头，在受弯构件的受拉区不得超过50%，在受压区可不受限制。钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点不应小于10d。

3.4.2钢筋安装绑扎

钢筋在台座上绑扎，顺序为先底腹板，后顶板。

（1）梁肋钢筋安装前须做好以下准备工作：

1）梁体所需钢筋及配件已制作完毕，且检查合格。

2）梁体钢筋就位前项目技术人员应对底模支座板进行检查，检查合格，项目技术人员签证后，钢筋方可安装就位。

（2）桥面钢筋安装前须做好以下准备工作：

1）内、外侧钢模板安装完毕。

2）桥面钢筋绑扎所需钢筋已制作完毕，并经检查合格。

（3）钢筋绑扎应严格按照施工图纸控制钢筋位置，应有足够刚度，在浇筑混凝土过程中不应发生任何松动。

（4）钢筋骨架就位后，为保证梁体钢筋净保护层，绑扎铁丝的尾段不应伸入保护层内，在钢筋与模板之间用垫块支垫。垫块不得横贯保护层的全截面，应相互错开呈梅花型均匀布置，间距为40cm-80cm，且梁底同一截面不得超过2块，距离边缘不小于200mm，垫块密度以保证梁底构造筋不得产生下挠变形为度，要绑扎牢固。

3.5预应力筋制作及安装

预应力筋采用标准强度Rby=1860Mpa的高强低松弛钢绞线，每块空心板预应力钢绞线为9～12根（根据板长度及中、边板调整），每根钢绞线张拉控制力为195KN。预应力筋使用前应按规范要求进行抗拉强度、伸长率、弹性模量的试验。并向供应商索取质量合格证。预应力筋经检验合格才能投入使用。预应力筋制作及安装的基本要求如下：

1）预应力筋的下料长度，应按台座设计长度再加千斤顶工作长度计算确定。

2）钢绞线的切割，宜采用砂轮锯切断，不得采用电弧切割。

3）预应力筋穿束前应将端部用胶布绑扎，以防穿束时钢绞线头部散开。

4）预应力筋在储存、运输和安装过程中。应采取防止锈蚀及损坏措施。

5）预应力筋的尺寸与位置应正确，张拉端和固定端应与预应力钢绞线垂直。

3.6模板安装

模板安装的基本要求如下：

1）安装前按图纸要求检查模板的尺寸与形状，合格后才准进入施工现场。

2）模板使用前应进行除锈处理，安装前涂刷脱模剂。

3）相互链接的模板，模板面要对齐，链接螺栓不要一次紧到位，整体检查模板线形，发现偏差时调整后再锁紧链接螺栓，固定好支撑杆件。

4）台座与模板交接处应在台座边缘贴2mm厚止浆胶带；模板链接缝间隙大于2mm应用灰膏类填缝或贴胶带密封；预应力管道锚具处空隙大时用海绵泡沫填塞，防止漏浆。

5）模板安装用10t龙门吊吊放安装，模板安装后应进行模板标高、内部尺寸、轴线、垂直度、表面平整度的检查，其允许偏差参照有关技术规范执行。

6）主要起重机械必须配备经过准们训练的专业人员操作。指挥人员、司机、挂钩工人要统一信号。

7）遇6级以上大风应停止施工作业。

3.7张拉

(1）张拉前的准备工作先张采用一端张拉，另一端在张拉前要设置好固定装置或安放好预应力筋的放松装置。张拉前，应先安装定位板，检查定位板的力筋孔位置和孔径大小是否符合设计要求，然后将定位板固定在横梁上。在检查预应力筋数量、位置、张拉设备和锚具后，方可进行张拉。

(2）张拉程序

张拉程序：0→0.1δk→0.2δk→δk（持荷2分钟）→锚固。

(3）张拉控制数据计算

预应力钢绞线采用Øs15.2㎜高强低松弛钢铰线，公称直径φj=15.2mm，公称面积Ag=140mm2，标准强度fpk=1860MPa，张拉控制应力σcon=1395MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa。钢绞线张拉采用双控，以张拉力控制，用伸长量校核。

a.张拉力计算

单根钢绞线张拉力P=σcon×Ag=195.3KN

b.理论伸长值的计算

△L=P·L/(Ap·Ep)

式中：△L——钢绞线的理论伸长值

P——预应力筋的平均张拉力

L——钢绞线的长度

Ap——预应力筋的截面面积

Ep——钢绞线的弹性模量

c.实际伸长值的量测及计算方法

先将钢绞线都调整到初应力0.1δK，再开始整体张拉和计测伸长量，最后再加上初应力时的推算伸长值。即：

△L=△L1+△L2

△L2——张拉至0.20δk时的推算伸长值，按理论伸长值的20%。

△L1——为0.20δk至δk时的实测伸长值。

d.伸长值控制

钢绞线调整到初应力后，对张拉端的钢绞线和固定端的砂箱活塞长度进行标定记录，在测量各级钢绞线伸长值时要扣除砂箱活塞的回缩量，以保证伸长值准确无误。钢绞线张拉时的控制应力，应以伸长值进行校核，实测伸长值与理论伸长值误差控制在±6%之内，若超出此范围应停止张拉，待查明原因，纠正后方可继续张拉。

(4）张拉操作

a.调整预应力筋长度

采用螺丝杆锚具，拧动端头螺帽，调整预应力筋长度，使每根预应力筋受力均匀。

b.初始张拉

一般施加10%的张拉应力，将预应力筋拉直，锚固端和连接器处拉紧，在预应力筋上选定适当的位置刻画标记，作为测量延伸量的基点。

c.正式张拉

一端固定，一端整体张拉。千斤顶必须同步顶进，保持横梁平行移动，预应力筋均匀受力，分级加载拉至张拉应力。

d.持荷

按设计要求预应力筋采用高强低松弛钢铰线张拉达到控制应力后持荷2min，使预应力筋完成部分徐舒，完成量约为全部量的20%-25%，以减少钢绞线锚固后的应力损失。

e.锚固

补足或放松预应力筋的拉力至控制应力。测量、记录预应力筋的延伸量，并核对实测值与理论计算值，其误差应在±6%范围内，如不符合规定，则应找出原因及时处理。张拉满足要求后，锚固预应力筋，千斤顶回油至零。

3.8混凝土浇筑

钢筋和模板安装完毕，经监理工程师检查验收并签认后进行混凝土的建筑施工。混凝土在拌合站集中拌制，水平运输采用混凝土搅拌运输车，垂直运输用10t龙门吊吊料斗起吊入模。在混凝土浇筑前须检查台座受力、夹具、预应力筋数量、位置和张拉吨位是否符合要求。混凝土型号为C50，振捣以插入式振捣器振捣为主，附着式振捣器振捣为辅。混凝土浇筑采用水平分层斜向分段连续浇筑方式，从梁的一端顺序向另一端推进。分段长6m～10m，分层下料厚度不超过30cm，上层混凝土必须在下层混凝土初凝前覆盖，以保证接缝处混凝土的良好结合。浇筑到顶后及时整平、收面。在浇筑混凝土时要注意以下事项：

1）先张法构件使用振动棒振捣时应避免接触预应力筋，防止发生受振滑移和断筋伤人事故，并不得触及内模。

2）浇筑混凝土时要防止内模上浮和偏位，随时检查定位钢筋和压块固定情况。

3.9混凝土养护

在混凝土初凝后，洒水养护，保证混凝土表面湿润状态。覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面。

3.10预应力筋放松

根据规范要求，在砼抗压强度达到2.5Mpa时即可拆除侧模，一般情况下，浇筑砼后第二天砼强度就已超过2.5Mpa，因此可安排第二天开始拆侧模。外模拆除时，在每扇模板两端上沿施加顶力，施顶时防止硬顶，以免碰损构件。模板与梁体脱离后，用行车将模板拉开后再起吊。预应力放张时，预应力钢筋必须待混凝土强度达到设计混凝土强度等级的85%，且砼龄期不小于7天，方可剪断钢绞线进行放张。在条件具备时适当增加龄期，提高混凝土弹性模量，减少反拱度。 混凝土浇筑时现场留置同条件养护试块两组，在到达放张日期时检测抗压强度，经检测强度达到设计强度的90%时可以放张。 预应力放张采用千斤顶法，放张分数次完成，千斤顶给油顶推横梁至锚固螺栓松动时持荷，将锚固螺栓旋回张拉前位置，千斤顶回油分级卸荷。预应力筋放张后，对钢丝和钢铰线，应采用砂轮切割机进行切断，不能用焊机切割。

结语

综上所述，预应力空心板对于当前的公路桥梁结构施工来说确实有着极为重要的价值和作用。由于其在整个桥梁承重结构中有着不可替代的重要作用，所以在具体施工中必须结合工程具体情况，制定科学合理的施工技术方案，明确各施工环节的技术要点和关键，并加强施工技术控制，不断提高施工质量，为高质量高标准的桥梁工程建设奠定良好基础。

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