淺析預制箱梁施工工藝
摘要:箱梁質量在橋梁施工中尤為重要。影響預制箱梁質量的主要因素有:施工工藝,原材料質量,施工人員的業(yè)務水平和素質等。本文結合尉許高速公路No.2標段的預制箱梁施工情況,對施工工藝進行淺顯的分析。
關鍵詞:箱梁 施工工藝 臺座 內模
1、工程概況
尉氏至許昌段高速公路No.2標段, 跨開封市尉氏縣南曹和蔡莊兩鎮(zhèn)。本標段有大橋1座,中橋2座,分離立交5座。共計先張預應力低高度箱梁(以下簡稱箱梁)320片,其中16米箱梁118片,20米箱梁202片。
作為橋梁主要承重構件的箱梁僅有少量米石混凝土相連,沒有濕接縫和橫隔板,其整體性較T梁差。所以,箱梁質量在橋梁施工中尤為重要。影響預制箱梁質量的主要因素有:施工工藝,原材料質量,施工人員的業(yè)務水平和素質等。本文只對施工工藝進行淺顯的分析。
由于設計追求較大的挖空率,箱梁各部分厚度很薄,底板厚度只有18cm,稍有不慎極易出現(xiàn)施工缺陷,因而研究改進箱梁預制施工工藝非常必要。
2、施工工藝
2、1模板
2、1、1側模
整體式模板即用高強度配筋混凝土按箱梁外形尺寸做成的槽式模板,多數以光滑混凝土面或水磨石作為模板面。這種模板不會漏漿,不易變形,不需支立和拆除,節(jié)省大量人工和工時,制作和使用成本低。但本標段箱梁尺寸多變(見箱梁尺寸表),整體式模板的改造次數多,改造期長,相對成本偏高。并且預制箱梁的外觀往往不太理想。
為保證箱梁的外觀質量,側模采用專業(yè)廠家制作的大型定型鋼模,分節(jié)制作,接縫嚴密,尺寸精確。
2、1、2底模
底模由10cm厚的C25砼底板及5cm厚的水磨石臺面組成,臺面?zhèn)让婧附印?0mm角鋼保護,焊接點用砂輪磨光。順臺面縱向在角鋼下預留間隔為1m、直徑為3cm的對拉螺栓孔。
箱梁尺寸表
2、1、3內模
內模有鋼模和木模兩種方案,鋼模具有尺寸準確,周轉次數多等優(yōu)點,但當時鋼材價格飛漲,導致模板價格達到6000~7000元/噸,成本偏高。
木模制作快,成本低,質量輕,拆裝方便,因此決定采用木模。分節(jié)制作,每節(jié)長1.5m。
2、2 張拉臺座
20m箱梁設計23根φj15.24鋼絞線,單根張拉力195.3KN,整體張拉力P=195.3×23=4491.9KN。重力式臺座一般適用于1000~2000KN的張拉力,就張拉力而言,槽式臺座較合適,但不利于大型鋼模的拆裝。故采用重力式和槽式組合臺座,即在重力式墩之間設傳力柱,并設橫向聯(lián)系。傳力柱一部分埋于地下,另一部分作為預制箱梁的底模的基礎。這個方案同時解決了地基較軟,箱梁自重大,松張起拱容易壓壞底模的問題,而且省去了底?;A,節(jié)約了成本。[Page]
2、3鋼絞線和鋼筋
2、3、1鋼絞線
鋼絞線應做抗拉強度、延伸率、松弛率和彈性模量試驗。試驗結果符合設計要求,方可使用。
千斤頂、油泵和油表配套校驗,所用壓力表的精度不低于1.5級。使用6個月或200次以及在千斤頂使用過程中出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時,應重新校驗。
根據施工經驗,考慮3%的預應力損失,即實際張拉力為設計張拉力的1.03倍。
臺座一端為單根張拉端,分兩級(每級20%)張拉總張拉力的40%,即所有鋼鉸線張拉到20%的張拉力后,再進行第二級張拉,不得一次張拉到40%。鋼絞線單根張拉時對稱截面中心線進行。
臺座的另一端為整體張拉端,剩余60%的總張拉力采用整體張拉。張拉前,調整千斤頂到截面中心線的距離相等,保證兩側千斤頂受力相同。張拉過程中,活動橫梁與固定橫梁始終保持平行。
應力、應變雙控制,以應力控制為主,應變輔助校核。伸長量誤差控制在±6%以內。
2、3、2鋼筋
鋼筋采用兩次成型法:在加工區(qū)分別制作梁體鋼筋、頂板和翼板鋼筋。鋼筋嚴格按圖紙尺寸下料、制作,采用梅花形點焊形成骨架。
加強對內模定位筋的綁扎。只要按設計圖紙規(guī)定的位置和數量雙根綁絲綁扎定位筋,一般不會出現(xiàn)內模上浮現(xiàn)象。
2、4砼
設計砼為C50,保證砼強度是保證箱梁內在質量的一個重要方面,因此要嚴格控制原材料質量。此處不作過多論述。
應嚴格按配合比施工,坍落度一般控制在7~8cm為宜,坍落度太大,強度不易保證,并且很難消除表面的氣泡、砂線等缺陷;因鋼筋密集,若坍落度太小很難保證振搗密實。
混凝土澆筑采用一次成型工藝,由一端向另一端推進。同斷面澆筑順序為底板、腹板、頂板,分段分層循環(huán)推進,每段約2~3m長。
振搗采用4個插入式振動器,兩個在前,負責底板和下部腹板的振搗;兩個在后,負責上部腹板和頂板的振搗,振搗注意腹板上下部的銜接,頂板既要平振又要點振,點振間距控制在20~30 cm之間。
由于鋼筋密集無法插入振動棒,在吊點處采用附著式振動器。振搗至混凝土停止下沉,不再冒出氣泡,表面平坦、泛漿時止。[Page]
在混凝土接近初凝時進行二次收漿并拉毛,防止出現(xiàn)裂縫。
2、5工藝流程
底板質量是箱梁施工重點的重點,為了保證底板的施工質量,我們分析研究了兩種工藝流程。
一種工藝流程為:梁體鋼筋制作→鋼絞線張拉→支立側?!鷿沧⒌装濉卜艃饶!敯?、翼板鋼筋制作→澆注腹板、頂板→養(yǎng)生→拆?!艔垺媪?。
這種流程易保證底板振搗密實,但要求施工人員多,工時長,配合緊密。若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,將影響工程質量。特別是底板和腹板、翼板的澆注間隔長,易產生明顯的施工接縫。
另一種是一次成型工藝,其流程為:梁體鋼筋制作→鋼絞線張拉→支立側?!卜艃饶!敯?、翼板鋼筋制作→澆注底板、腹板、頂板→養(yǎng)生→拆模→放張→存梁。
這種工藝是在鋼筋、模板都完成后,從腹板處下灰澆注底板。由于底板厚度只有18cm,卻分布著兩層鋼絞線和體梁體鋼筋,對混凝土的流動有很大的阻滯作用。為防止木板吸水膨脹,內模都用塑料紙包裹。從兩側下灰,容易因排氣不暢而在底板形成空洞。即使沒有空洞,也很難保證振搗密實。
從一側下灰,流到另一側的大部分是灰漿,也很難保證底板質量。并且側壓力大,易導致內模和鋼筋偏位。
我們對這種工藝的改進主要在內模上,把內模里的木撐改為用螺絲相連的角鐵骨架,在內模底部留10~20cm寬的槽。澆注底板時,在開槽處用振動棒引流混凝土,振搗密實后整平混凝土,用木板封住槽口,繼續(xù)澆注腹板、頂板。
這樣既保證了內在質量和外觀質量又加快了施工進度。
3、結語
施工工藝對工程質量有直接而重大的影響,要提高箱梁的施工質量就必須有好的施工工藝,并使其不斷完善。
本文所述的組合臺座,既滿足了張拉力的要求,又滿足了大型鋼模治理支立的空間要求。
改進內模后的施工工藝,使箱梁混凝土一次澆筑成型,既保證了箱梁(特別是底板)的施工質量,又大大提高箱梁的施工效率,是提高箱梁質量的合理工藝。
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