高速公路预应力混凝土连续箱梁质量控制

 

摘 要:随着我国高速公路基础工程建设的发展,在高速公路设计中,往往通过修建大量的立交互通来连接既有道路,对于处在线路渐变段和小半径圆曲线段的桥梁,通常采用预应力混凝土连续箱梁等结构形式过渡,预应力混凝土连续箱梁作为桥梁施工中的一项重要技术,因其结构整体性好、跨度大,连续性好及行车舒适等优点,故而在高速公路桥梁中得到广泛应用。文章通过对沙埕湾跨海通道工程A4标段坑门里互通D匝道1号桥预应力混凝土连续箱梁现浇段施工,深入研究分析预应力混凝土连续箱梁在施工中的质量控制技术要点并深刻总结施工经验,为今后提供参考借鉴。
关键词:高速公路;预应力混凝土;连续箱梁;质量控制;

《高速公路预应力混凝土连续箱梁质量控制》- 投稿作者:预制与预应力混凝土结构 - 发布于:翻身猫建筑自学网

 

1、工程概况

坑门里互通D匝道1号桥第三联(3号墩至7号台)为4×22m预应力钢筋混凝土连续箱梁,3号至6号桥墩采用圆柱式桥墩,7号台采用柱式桥台,基础均为钻孔灌注桩基础,主梁采用双箱室变截面形式。梁板顶宽9m,厚25~55cm;底板宽6m,厚25~55cm;腹板宽45cm,梁高1.5m。梁体使用C50高性能混凝土分两次浇筑完成,预应力采用两端张拉法同时进行两端张拉,现浇梁平面位于半径120m的圆曲线上。

2.1 地基处理

(1)原地面处理:对原地面和墩柱周围整平并回填砾类土,采用20t压路机分层压实,按每层25cm厚控制;检测原地面地基承载力,不得小于210kPa。
(2)场地硬化:场地采用15cm厚C20混凝土硬化,硬化前检测场地表面平整度、高程、承载力、横坡及平面尺寸符合要求后,浇筑C20混凝土,两侧宽度超出梁的投影线各1m,设置1%的单向排水坡并在地坪低侧设置宽40cm×高40cm的排水沟,采用M7.5砂浆抹面,将水引流流到场地外,使基础底部土体部分始终处于干燥状态,确保支架基础强度、刚度及稳定性。

2.2 支架设计与安装

2.2.1 支架设计

根据梁部结构尺寸,现场支架采用A型承插式盘扣支架,支架立杆纵桥向间距:端横梁底部1.2m,其他部位1.5m;横向桥间距:1.2m+0.6m+0.9m+1.2m+0.9m×2+1.2 m+0.9m+0.6m+1.2m,横杆步距1.5 m。
支架顶托上部纵桥向布设I14工字钢作为纵梁,横桥向布设间距30cm的10×10cm方木作为横梁,底模铺设15mm厚竹胶板。
梁部左右侧预留50cm作为施工平台,平台临边设置1.2m高防护栏杆,并挂密目网,7号台作为工人上下通道,不设爬梯。所有进场盘扣支架、方木、竹胶板、工钢等材料均满足使用要求。

2.2.2 支架安装

支架一次性搭设完成。搭设方案如下:
在搭设支架前,在硬化地面上放样出桥梁各跨的纵轴线、桥墩横轴线、设计箱梁中心线及两侧翼缘板边线,按梁底和地坪标高等计算支架搭设高度,按支架平面布置图搭设支架。
搭设顺序自内向外,即先搭设内侧立杆、安装横杆,再向外侧依次安装立、横杆,高差以不超过1.5倍立杆高度为宜。每搭完一步支架应检查步距、纵距、横距、水平方向和垂直方向偏差等均符合施工规范要求,方可进行下步支架搭设。逐步安装至底板设计位置后,开始铺设工字钢、方木、底模;继续翼缘板位置支架搭设至设计高度后铺设翼缘板工字钢、方木、底模。

2.2.3 支架验收

支架搭设完毕后必须组织相关的检查和验收程序。施工过程中的每一步都按照检查内容和方法认真检查验收,并做好记录。每道作业工序通过现场技术员及监理工程师验收合格后方可进行下道工序。
根据有关规定安装承插型盘扣式钢管支架,现场使用的钢管支架需要有产品标识、质量证明书和使用说明书;对支架的质量存有疑问时,应进行质量抽样检查和试验,只有在质量合格后方可使用。
模板支架应集中在检查硬化地坪是否存在开裂和下沉;立杆底部与地面之间是否有间隙、支撑垫的面积是否符合要求、上下顶管裸露长度是否符合要求;横杆搭扣接头和竖杆连接盘的插销是否紧至所需深度;支撑系统是否根据需要设置了剪刀撑和扫杆。
模板支架验收后应形成符合盘扣式模板支架验收记录表要求的书面记录,并及时完善相关书面签字。

2.3 支座安装

2.3.1 安装前准备

支座进场后,需对其进行检查验收并复试合格后方可使用。利用全站仪放出支座中心线,弹出支座轮廓线,检查预留孔道位置是否准确无误。安装前对墩柱顶进行检查,支座安装除标高应符合要求外,还应控制四角高差不得大于2mm,保证平面2个方向的水平。

2.3.2 安装支座

支座严格按照设计图纸的要求位置定位,不得随意改动。支座安装前应进行全面检查,查看各零件是否完好无损,不合格的支座不得用于施工。安装时,先测量放样主梁中心点、标出主梁中心线,支座顺桥中心线必须与其重合或平行,水平位置偏移2mm之内。采用地脚螺栓锚固支座与上、下部构造。

2.3.3 支座灌浆

从中心向四周的顺序进行支座灌浆,过程中注意控制灌浆速度,防止浆液溢出对支座、垫石、墩柱混凝土造成大面积污染,有污染时及时用清水清洗干净。

2.4 模板安装

2.4.1 底模安装

底模板采用15mm厚2.44×1.22m优质竹胶板,长边横桥向布置,模板拼缝应通直、无错台。在墩处、伸缩缝处和支座处用小块竹胶板组合拼装以满足施工要求。底模安装时,为防止底模发生纵向位移,每条纵向拼缝下均须铺设通长方木,将竹胶板边缘钉于方木上,两竹胶板间拼缝用泡沫胶或双面胶填塞,完成后及时清除表面外露泡沫胶或双面胶。
竹胶模板铺设宽度超出底板10cm以上,在一孔模板安装完成后,用全站仪按照3m每点放出底板边线,用墨斗线弹出,作为侧模安装线。
每孔底模板较低端外侧预留1块小面积底板,暂时不封闭,以方便在进行模板冲洗时排除杂物及冲洗用水,在模板清洗结束后进行混凝土浇筑前封闭。

2.4.2 侧模及翼缘板安装

待底模安装完成后便可安装侧模,侧模采用表面竹胶板和竖向间距30cm的10×10cm方木作为背肋进行加固,用2道水平钢管进行支撑,支撑钢管端部设顶托支撑横肋(10×10cm木方)。在底模板侧模安装线位置钉10×10cm方木限位,即侧模与底模拼缝采用底模包侧模形式。水平支撑钢管及斜拉钢管,纵向间距同立杆间距。
封头模板分块制作,分块安装,竹胶面板由整块竹胶板制作,每块宽1.22m。在安装到位之后,设置3根通长钢管,加强模板的整体性,并用对拉螺杆与内侧横梁模板连接。

2.4.3 内模安装

内模采用木胶板制作,内模分侧模与顶模二部分。先设侧模,内侧模模板在底腹板钢筋绑扎完成及波纹管定位完成后进行,采用间距20cm的5×10cm方木作为竖肋,采用10×10cm方木作为横撑。内模下倒角处应拉在底板钢筋上,防止内模上浮。内模侧板以支架钢管形成对撑,横向均匀布置二道(纵向间距60cm),支架框应固定牢靠。

2.4.4 顶板模板安装

完成底腹板混凝土浇筑后,再铺设顶板模板,内模支架采用扣件式钢管支架。立杆纵距、横距均为90cm,10cm×10cm方木用于横梁,5cm×10cm方木用于纵梁,布设间距为25cm,15mm的木胶板做面板,顶板模板的支撑应该牢固、稳定。

2.5 支架预压

2.5.1 预压目的

架搭设完成后,对支架进行预压,通过加载预压消除支架钢管、地基、立杆和基础之间的变形,确保现浇梁施工时安全稳定、结构变形量可控。

2.5.2 监控点布设

在堆载区设置沉降观测点,在梁端、1/4跨、1/2跨、3/4跨处纵向布点,每个断面的底板边线、底板中线处各布置一个监测点。

2.5.3 砂袋预压

预压采用砂袋法进行预压。压重时,按照连续箱梁每孔断面计算堆载高度,按横断面不同部位的自重布设,用吊车起吊沙袋,向箱梁底模及悬臂面上堆载。堆载工序由中间向左右两侧水平分层堆置,先平铺第一层,第二层交叉平铺,以此类推各层,层与层压缝均匀,预压时专人指挥堆放。
采用0→60%→100%→120%三级加载方式进行预压。0加压为各监测点初始值。每级加载完成1小时后及时进行支架的变形观测记录,每6小时进行一次各监测点量测并计算相邻差值,当相邻差值平均值不大于2mm时,方可进行后续加载。全部预压荷载施加完成后连续12小时监测的沉降量不大于2mm时方可卸除支架预压荷载。

2.5.4 卸载

支架分级卸载顺序为120→100%→60%→0%。卸载过程中做好量测记录工作,卸载过程中若发现问题及时处理。

2.6 钢筋安装

底模铺设完成后,测量班复核标高和平面位置无误后报验监理,通过验收后方可钢筋施工。钢筋施工过程中,应注意内模支护、管道安装和定位等工作,施工过程中,当预应力管道位置与钢筋冲突时,应适当对相冲突的钢筋进行弯折,以确保预应力管道的位置准确。特别注意预应力管道定位钢筋的位置和防崩钢筋的摆放方向,确保正确无误。

2.7 预应力管道安装

腹板钢筋施工完成后方可进行预应力管定位施工,预应力波纹管安装前,先在翼缘板底模上标记好预应力筋的曲线坐标位置,然后严格按设计位置进行定位。定位检查正确后,按照设计要求焊接固定定位网加强筋。焊接管道定位加强筋时,应采取保护措施以防止管道被焊渣烧毁,定位网的加强筋必须与底板上、下层或腹板内外表面牢固焊接。以确保在预应力筋穿束和混凝土浇筑过程中不会出现偏移或浮动。
为减少预应力管道摩阻力,在安装过程中禁止扭曲弯折或硬拽预应力波纹管,管道位置的允许偏差控制在平面10mm之内,竖向5mm之内。根据预应力束起(终)点弯角安装锚垫板并固定于端头模板上;用胶带包裹锚垫板、螺旋筋与预应力管接头处,避免施工中水泥浆堵塞孔道。预应力管、锚下支撑板必须保持同心,管道轴线必须与垫板垂直。施工过程中设专人检查和维护预应力管,防止发生碰撞、挤压变形和电弧烧坏。
波纹管的透气孔的位置设置在波纹管的最高处,管道接长通过旋入法连接,并在接头处用胶带缠绕包裹,以防砂浆渗入管内。管道与锚具连接处必须确保密封良好、不漏浆。安装完成收合格后,方可进行混凝土浇筑。

2.8 箱梁混凝土浇筑

2.8.1 浇筑前准备

浇筑箱梁混凝土前认真检查预应力管有无破损、发现有破损及时在破损部分外缠胶带包裹牢固。检查模板拼缝、钢筋保护层垫块、脱模剂涂刷等情况,若发现底模掉落有碎泡沫板、小木片、钢筋头、焊条棒、焊渣等小杂物须要采取措施清理干净。只有在钢筋、模板及保护层厚度通过监理检查和验收合格后才能浇筑混凝土

2.8.2 混凝土浇筑

从源头严格把控好混凝土原材料质量,严格按规定的时间进行混凝土搅拌。在混凝土运输过程中,加强前后台之间的联系,避免罐车停留现场时间过长或混凝土供应不及时。
箱梁混凝土通常两次浇筑,首先,先浇筑底板和腹板混凝土,然后安装箱室模板并验收合格后,然后按前后对称分段、左右同位对称、上下水平分层的顺序浇筑顶板。在混凝土浇筑浇筑过程中,注意控制好自由倾落高度不超过2m,对于超过2m的按要求及时处理,避免出现离析。此外,为保证新旧混凝土的连接,接触面需凿毛洗净。

2.8.3 混凝土振捣

混凝土在振捣过程中要做到振捣棒振快插慢拔的原则,抽出后不允许留有空隙;为了应对施工中振捣棒出现故障,现场应配备多套振动器方便及时更换;振捣过程中注意振捣棒不得直接碰到钢筋及预应力管道,避免导致波纹管漏浆、偏位。严禁直接利用钢筋振动进行振捣,避免钢筋绑扎松散、脱落后钢筋的准确位置得不到保证。此外,特别注意锚垫板下混凝土的振捣,防止振捣不到位形成空洞。

2.8.4 混凝土养护

混凝土养护时,应严格控制好箱梁的内外温差,以防止因内外温差过大而引起混凝土开裂,在初凝之前,应多次收面并及时在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜,初凝后加盖土工布并洒水养护。混凝土养护时间一般不少于7天,也可根据现场实际情况延长养护时间,养护期间,安排专人洒水以使土工布保持湿润状态。

2.9 预应力张拉及压浆

2.9.1 张拉前准备

预应力张拉前,应由具有相应资质的检测机构对张拉所用的千斤顶、压力表进行配套校验;预应力张拉施工人员只有通过专门的技术交底和安全培训合格后才可进行张拉施工。

2.9.2 预应力张拉

预应力张拉采用强度和龄期双控,施加预应力在混凝土强度达到90%并养生7~10天后进行。张拉程序按锚具和预应力筋类别按规范进行。箱梁预应力筋应根据设计要求进行两端张拉;张拉原则按先由上而下张拉腹板束,再由两侧向中间张拉顶、底板长束。张拉过程严格控制千斤顶的张拉力作用线与预应力轴线保持重合一致。
张拉前认真核查压力表、油泵、千斤顶的鉴定号是否配套并进行记录;张拉过程中记录钢绞线初始伸长量及拉力、张拉完成时的最后拉力及伸长量、千斤顶放松以后的回缩量等。在张拉中间阶段测量伸长量及相应的拉力、检查伸长量是否符合设计规范要求,否则停止张拉,找明原因并采取措施。

2.9.3 孔道压浆

根据施工规范要求;预应力筋张拉锚固后,孔道应尽早压浆,且应在48h内完成,否则应采取避免预应力筋锈蚀的措施。压浆前,使用真空泵抽出孔道中的空气至负压0.1MPa左右,然后在孔道另一端用压浆泵将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道。
水泥浆体应通过实验确定具体材料和配比,以确保该浆体具有足够的粘结强度,抗压强度以及良好的防腐性能和稠度。
施工过程中不离析、析水,良好的流动性和低泌水率,硬化后要求浆体不收缩或低收缩、孔隙率低、渗透性小的优点。
压浆完成后,必须及时清洗所有沾有水泥的设备,以防止堵塞管道和设备损坏。压浆端及出浆端的球阀在浆体不得过早拆除,须在浆体初凝后方可拆除并进行清理。

2.10支架及模板拆除

自压浆浆体强度达到设计强度90%后(查看同体试件)可进行落架。落架程序自各孔的跨中向支点(墩台)方向依次对称循环落架。拆卸前,应对对支架进行全面检查,并清除所有多余物件,严格禁止连续梁处于局部受力状态。同时,设立拆除区,禁止无关人员进入。拆除顺序自上而下逐层拆除,不允许上、下两层同时拆除。落架时做好沉降变形观测。

3、安全保障措施

(1)施工现场应具备安全生产、文明施工的条件,方便工人上班生活。
(2)施工现场内设置醒目的安全警示标志;防火、防大风、防触电、防雷击等安全设施完备,不得擅自拆除或移动,且定期检查,若有损坏,及时修理。
(3)施工操作人员必须佩带安全帽,高空作业人员必须系好安全带,闲杂人员不得进入施工现场。
(4)施工时安排专人负责指挥各种机械设备施工,防止施工人员进入机械安全作业范围内,杜绝伤人事故的发生。
(5)进行高空作业施工时,必须搭设安全平台。安全平台有供上下使用的安全爬梯、四周有防护围栏、挡脚板及安全网等。作业前应认真检查所用的安全用品是否牢固可靠。
(6)夜间施工应配备足够的照明设施,以满足夜间施工的需要,现场配备柴油发电机作为备用电源。夜间作业结束后,作业负责人都应对施工现场进行认真全面检查,确保安全、质量达到要求后,方可离岗。

4、结语

现浇箱梁是公路建设中的一项重要技术,预应力混凝土连续箱梁质量控制对于建设项目的质量和运行安全有重要的影响。因此在施工过程中控制预应力混凝土连续箱梁质量的工作是极为重要。本文在高速公路建设项目中总结预应力混凝土连续箱梁的施工工艺及质量控制要点,可作为今后同类施工的有关施工人员提供参考和借鉴。

参考文献

[1] JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范.
[2] 林胜.预应力桥梁现浇连续梁施工工艺.科技信息,2011(22):30-31.
[3] JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范.
[4] Q/CR 9207-2017,铁路混凝土工程施工技术规程
[5] JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范

 


 


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