后张连续箱梁施工技术总结.docx

一、工程概况
　　××市××立交桥地处××市南北中轴线北段、××路与××路相交处，是一座大型的环圈式与苜蓿叶混合型机非分行、四层全互通式立交桥，由两条主线桥和10条转向匝道桥组成。该桥东西长1120m，南北长780m，建筑最大高度13m，桥梁建筑面积28440m2，立交占地面积192000m2。
　　该桥基础为钻孔灌注桩、钢筋混凝土承台，下部结构为独柱墩、单T型墩、双T型墩和一字式轻型桥台，上部结构为先张法预应力混凝土空心板梁、后张法预应力混凝土连续空心板梁、现浇钢筋混凝土异型空心板梁和现浇钢筋混凝土连续弯箱梁。
　　南北幅桥跨越××路主线部分分别为（20m+25m+30m+25m+20m）和（25m+30m+25m）的后张预应力连续空心板梁，长大预应力束须一次张拉。我单位在施工技术和质量控制方面精心组织、严格管理，最大限度地减少失误，于××年××月××日至××年××月××日，完成了两联后张连续梁的施工。
　　下面就以××主线南幅桥后张法预应力混凝土连续空心板梁为例，对施工过程做一总结。
二、施工方法及要点
（一）材料设备及施工程序
　　根据设计要求，××路立交桥后张梁采用40#混凝土，预应力钢束采用标准强度为1860MPa的7Φj15.24高强度低松弛钢绞线，其性能符合美国ATSMA416-872270级标准，公称面积7x139.5mm2。预应力孔道为Φ65mm波纹管，锚具采用GVM15-7型锚具，用YCD2000型千斤顶两端同时张拉。
　　根据工程的特点和我单位的施工技术状况，采用先穿束后灌注的施工方法，确定了如下施工流程（图一）。
（二）支架及模板
　　后张预应力混凝土连续空心板梁采用搭设满堂支架就地灌注法施工，混凝土浇注过程中，支架将承受较大的荷重。为此，搭设支架前，首先要对地基进行处理，然后根据支架的荷载情况预定支架密度，并对支架进行检算。
　　施工时，先将支架范围内(桥面宽度两侧各加2m脚手架的宽度)的地面整平压实，然后铺筑20cm厚2∶8灰土，以确保地基有足够的承载能力，避免施工中产生不均匀沉降而影响梁体质量。同时，在灰土顶部设置1.5%的双向横坡，以利地基排水，避免因下雨下雪或其他原因使支架基础浸水而影响其承载力。

　　满堂支架采用“碗扣式”支撑体系搭设，支架立杆沿桥梁纵横向各90cm一根，水平横杆60cm一层，组成空间网状结构。对于墩顶两侧各1m范围内的实心梁段，立杆数量增加一倍。为了增加支架的整体稳固性，横向立杆每隔5m加设一道剪刀撑，纵向立杆的剪刀撑则沿线路中线和梁底两侧边线三个断面，在每一跨内全长设置。
　　支架底部横桥方向铺设20 x 15cm的枕木，以增加立杆与地基的接触面，减小支架下沉量。支架的搭设高度通过选择不同高度的立杆进行组合和调整立杆底部及顶端的丝杆予以控制。为了确保梁底标高准确，受力与设计要求相符，考虑到因施工荷载和杆件受压而引起的弹性和非弹性变形以及支架基础的沉陷，支架搭设时预留了一定的沉落量。以南幅桥30m跨为例，该跨支架高8m，由三段立杆组合而成，加上底部的枕木和顶部的纵横向方木，接头非弹性变形取8mm，地基沉陷取6mm，预留沉落量考虑了14mm。梁体混凝土浇注前，技术人员在每一跨的梁端、1/4跨中和跨中5个断面上布置了15个沉降量观测点。混凝土浇注完毕48小时，对这些观测点进行测量，其中南幅桥30m孔的平均沉降量为13mm，原预留的沉落量得到很好的消除。另外，连续空心板梁的每一孔都按二次抛物线形式设置了上拱度，20m、25m和30m孔的上拱度最大值分别为10mm、12mm和15mm。
　　支架顶部铺设15×15cm的横向方木和10×10cm的纵向方木，纵向方木上边为5cm厚的大块木肋铁皮模板。为提高梁底混凝土表面的光洁度，铁皮上边粘贴一层地板革。因地板革受温差影响变形较大，施工中，选择在日温最高时粘贴。严寒天气粘贴地板革时，用碘钨灯加热以保证地板胶的粘结力，从而使地板革表面平整，接缝严密。空心板梁采用纸筒作为内模，纸筒内模的外径尺寸满足设计要求，其壁厚在6cm-14cm之间。纸筒的最佳壁厚和外径的关系见表1。
表1
直径D(cm)
30
40
50
60
70
80
壁厚δ(mm)
5
6
7
8
10
14
　　纸筒在工厂订做，纸筒1.6m一节，现场安装时，每节之间套以40cm长的内接头相连，连接好的纸筒内模两端用木板封口，以防混凝土浇注时流入筒内。为克服混凝土浇注过程中出现的内模上浮，我们每隔1m设定位钢筋一道，定位钢筋和梁体骨架钢筋牢固焊接，每片钢筋骨架每隔5m焊接一根Φ16mm竖向钢筋，穿过底模和支架钢管焊牢。
（三）预应力束布置
　　预应力钢绞线在运抵现场后，经过了严格的外观检查和拉伸试验，在确认完全合格后方可使用。钢绞线下料在主线桥西部已架设好的先张梁梁顶上进行。下料长度经过准确计算并做标记，在切割点两侧各2cm处用铁丝绑扎牢固，然后用砂轮锯切割，以免下料后接头散乱给穿束带来困难。下料后的钢绞线按“编帘法”成束并一一编号。因预应力束最长达120m，为便于操作，施工中，先将波纹管逐节套入预应力束上，然后将整根预应力束抬放就位。波纹管制作在现场进行，根据需要制成10m或12m一节，节间连接采用内径65mm、外径70mm的同型波纹管，其长度为30mm，用密封胶带缠封2-3层，以防漏浆，波纹管与锚垫板的喇叭管段接口也用胶带纸缠封严密。
　　预应力束的位置和形状准确与否，将直接影响梁体内应力分布，甚至会产生较大的二次应力。因此，预应力束定位时，我们根据设计的直线和曲线形状，用计算机准确求出各预应力孔道每1m的标高和水平投影位置，并设置“U”型定位钢筋和梁体骨架钢筋牢固联接，以保证预应力孔道位置与设计相符，梁体压力线不受影响。
（四）混凝土工程
　　后张法预应力混凝土连续空心板梁混凝土标号为40#，采用泵送混凝土施工。为满足设计要求和施工需要，试验室通过多次配合比试验，对混凝土早、中、后期强度及坍落度和和易性进行了综合比较，优化配合比，掺入了MSC-P泵送减水剂。因为后张梁混凝土浇注正值冬季，选定配合比时，掺加了0.06%的QZ型高效防冻剂。为保证混凝土的质量，所用混凝土在拌和站集中拌和，机动翻斗车场内运输，混凝土输送泵泵送入模，插入式振动器振捣。振捣时，梁端50cm范围内的混凝土特意加强，务求振捣密实。为防止支架沉降造成混凝土在墩顶处产生裂缝，混凝土从每孔梁跨中间向两端对称浇注，在桥墩处合拢，以消除因支架变形对梁体混凝土的影响。
　　混凝土浇注完毕后，用彩条布沿支架外搭设暖棚，在棚内生火加温。混凝土表面先铺设塑料薄膜保潮，然后覆盖两层草袋保温。为防止混凝土养护过程中强度增长过快而产生表面开裂，棚内气温控制在15℃左右，同时，对混凝土表面及时洒水保潮。当梁体混凝土强度达到设计标号的50%，超过冬季施工的临界强度时，撤除火炉，仅以暖棚和草袋保温，塑料薄膜保潮。
（五）张拉和压浆
　　预应力束张拉是后张连续梁施工的关键工序，我们经过反复论证，确定了合理的施工方案。为保证张拉时梁端混凝土不致出现裂纹，确定了混凝土强度达到设计值的100% 方可张拉。根据设计要求，张拉控制应力σk = 0.7RYB = 1302MPa，超张拉吨位为1335KN，为此，选择两台YCD2000型千斤顶两端同时张拉。张拉时，保持两端加载一致，荷载增长均匀。
　　考虑到预应力束长而曲，影响预应力束孔道摩阻损失的因素复杂多样，难以对其做出比较准确的估算，我们首先做了两组摩阻试验，以验证设计中对预应力束摩阻损失估算的准确性，同时也为以后的张拉积累经验和提供参考依据。孔道摩阻试验选择在南幅桥N1-1和N1-7两束上进行。这两束孔道长度均为119.795m，切角之和为1.306627107rad。试验结果见表2。
表2　　　N2索孔总摩阻试验数据表
顺序
 数
    据
索号
第一次张拉
第二次张拉
第三次张拉
一次均值
二次均值
伸长量
油压MPa
张拉力
KN
油压MPa
张拉力
KN
油压MPa
张拉力
KN
ΔN
(KN)
ΔN
(KN)
ΔL
(cm)
主动NA2北
19
535.46
19
535.46
19
535.46
156.55
158.88
28.1
    NA2南
7
359.84
9
388.44
9
388.44
主动NA2北
19
544.37
19
544.37
19
544.37
161.21
27.8
    NA2南
8.3
383.16
8.3
383.16
8.3
383.16
主动NA2北
19
539.95
19
539.95
19
539.95
165.88
162.24
27.6
    NA2南
7.5
370.08
8.0
376.07
8.0
376.07
主动NA2北
19
538.45
19
538.45
19
538.45
158.59
28.0
    NA2南
8.0
377.09
8.2
381.24
8.2
381.24
根据库仑公式，张拉力下降值
ΔN=N[1-e-(μθ+KL)]   (1)
其中  N——锚下张拉力   θ——钢索偏角之和
  K——钢索偏离影响因素     L——预应力索长
设计估算时μ、K均取其中值，即
μ=0.175   K=0.0008
则μθ+KL=0.175×1.306627107+0.0008×119.795=0.324
ΔN = N[1-e-(μθ+KL)]
   =539.56×[1- e-0.324]
   =149.32KN
作为校核指标的钢索理论伸长量
     N•[1-e-(μθ+KL)]
ΔL=                         （2）
     EG•AG•(μθ+KL)
其中  EG——钢索弹性模量195KN/mm2
 AG——钢索面积
将各项数据代入公式(2)得
     539.56×119.795×（1-e-0.324）
ΔL=                           =0.290m
      195×7×139.5×0.324
　　而摩阻试验中实测张拉力损失值为160.56KN，实测钢绞线伸长量为0.279m。经实测值与理论值比较可知，实测张拉力损失值比计算大7.5%，而实测伸长量则小3.8%。可见μ、K值比设计估算值略微偏大。与设计部门联系后，将锚固时的应力由100%σk提高到了103%σk。
　　张拉前，对千斤顶和油泵进行了标定，张拉过程中按标定时的顺序一一配套。张拉时采用以油表读数控制应力、钢绞线伸长值作为校核的“双控法”，实测伸长值与理论计算量相差应控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施加以调整后，方可进行张拉。其张拉的程序为：
                               持荷5min
 ０─→初应力(15%σk)─→105%σk───→103%σk(锚固)
　　各束钢绞线的张拉顺序为：首先张拉通长预应力筋，张拉顺序为先上层束、后下层束，张拉时横桥向先中间、后两边交替对称张拉，张拉完毕后及时灌浆封锚。管道灌浆强度达到80%后，开始张拉正弯矩及负弯矩短束。沿桥纵向先跨中束，后两支点束逐根对称张拉，沿桥横向先中间、后两边交替对称张拉。张拉完毕后，及时灌浆封锚并养护。
　　灌浆用的水泥浆，用525#水泥拌制，除满足强度（40#）和粘结力的要求外，还具有较大的流动性和较小的泌水性，其水灰比控制为0.40左右。为提高水泥浆的强度，掺加了水泥重量1%的WR型高效早强减水剂。为增加灌浆密实度，加入了水泥重量0.01%的铝粉。
　　灰浆拌制和管道压浆均在桥面上进行，使用UB3型灰浆泵，采用“一次压浆”工艺。当一端压浆另一端冒出浓浆后，关闭旋塞阀门并保压0.5-0.7Mpa两分钟。压浆顺序自下而上逐孔进行，每孔压浆应缓慢均匀进行，不得中断。
　　灌浆封锚后，把梁顶张拉锚槽处截断的钢筋用等强度短钢筋焊接，焊接钢筋时加强了锚头的防护，避免锚具受热变形而引起预应力筋松弛，然后浇注同标号混凝土封闭张拉锚槽。该部分混凝土强度达到设计的80%后，从各跨的跨中对称均匀地向两端拆除支架。
三、质量、安全保证措施
（一）质量保证及预防措施
1.底模铺设时，严禁抽烟和乱扔杂物，以免烧破和污染地板革而影响梁底混凝土光洁度；梁体钢筋绑扎和焊接时，对地板革进行保护。
2.浇注混凝土前，对预应力钢束的位置和波纹管道的外表进行检查，并检查锚垫板和螺旋筋放置是否正确、稳固。经检验确认后方可浇注梁体混凝土。
3.在绑扎钢筋和浇注混凝土时，应注意防止波纹管被压扁和破损，给下一道工序施工造成困难。混凝土振捣时，严禁让振动器直接接触波纹管。
4.为提高承载力，防止梁体在张拉后产生水平裂纹，锚垫板和螺旋筋与梁体骨架钢筋必须连接牢固，此处混凝土振捣要密实。
5.张拉设备如油泵、压力表、千斤顶和油管及阀门接头等，必须处于良好工作状态。经过更换配件的千斤顶和油表压力表必须重新校验。
6.在施工现场配备75KW发电机一台，后张梁在浇注混凝土、张拉预应力束和管道压浆过程中一旦停电，不致中断施工。考虑到南、北幅桥同时压浆和防止压浆过程中灰浆泵出现故障，灰浆泵必须保证两台且处于良好工作状态。
7.孔道压浆前要用压力水冲洗管道，并观察有无串孔和孔道堵塞现象。如有串孔，则应两孔同时压浆。压浆现场备有高压水源，灌浆中途发生故障不能一次灌满时，应立即用压力水将管道冲洗干净，研究处理后再行灌浆。
（二）安全保障措施
　　教育职工牢固树立“安全第一，预防为主”的安全意识，克服麻痹思想和侥幸心理。在施工过程主要抓好以下几点：
1.参加施工的全体人员必须接受安全技术教育，考试合格后方能上岗操作，施工过程中严格按照操作规程办事。
2.对于各种施工机具定期进行检查和必要的试验，特别是对桥上的供电线路和张拉机具，更要经常检修，确保其处于良好的状态。
3.对于重要工作和关键工序实行重点管理，并做好经常性的检查和监护，特别是对高空作业和预应力张拉，教育工人加强个人安全防护，并严格按照规程操作。
4.加强防火工作，现场设置消防器材。在搭设支架、立筑模型和混凝土养护生火时，加强消防检查，保证工程不发生火灾。
四、几点体会
1.建立有力的组织指挥系统、加强现场调度、严格施工管理、规范操作程序，是后张连续梁施工成功的保证。
2.大力开展QC活动，积极推广应用“四新”技术是解决施工技术难题、提高工程质量、取得经济效益的有效方法。
3.为防止梁体在张拉后，锚垫板周围的混凝土出现裂纹，我们在锚垫板后边加设了两层设计外的钢筋网片（Φ8@10）以扩大承压面积。同时，将此处的混凝土标号由40#提高到50#。从张拉后的情况来看，效果比较理想。
4.影响预应力孔道摩阻损失的因素复杂多样。但预应力束定位时严格控制，减少索位偏差，可以使管道偏差的影响系数k值得到降低；使用材质好的钢带精心卷制波纹管，可以使管壁光滑，施工过程中减少破损，避免混凝土浆进入孔道而形成碎碴，从而在一定程度上降低管道摩擦系数μ值。
5.经过掺加高效防冻剂和采取暖棚保温、塑料薄膜保潮等一系列防护措施，后张预应力混凝土空心板梁的混凝土质量得到了保证，在现浇梁混凝土冬季施工方面摸索了经验。