河北某公路特大桥预应力混凝土浇箱梁施工工法

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1、预应力混凝土箱梁施工工法赵海瑜承德路桥建设总公司一、工法特点1、制定清晰易懂的工艺流程，施工人员易于掌握。2、控制施工的各关键环节，提高工程质量。3、有效预防预应力混凝土现浇箱梁质量缺陷（蜂窝、麻面裂缝）的产生，减小混凝土徐变。4、采用满堂支架法进行预应力连续箱梁施工时，有结构不发生体系转换，不引起恒载徐变，预应力筋又可以一次布置，集中张拉等优点。二、工艺原理地基经过硬化、无机结合料垫层施工后，搭设木方满堂支架，然后安装分配梁和底模板，形成施工作业场，进行钢筋、预应力筋绑扎；预应力束安装、加固等，最后完成浇筑混凝土、张拉预应力筋，注浆进入下一段施工。三、适用范围本工法使用于无航运和无通行要求的

2、桥跨，墩高在20m以内，地基条件较好的地区。四、工程简介1概述双峰寺特大桥右幅桥桥梁起点桩号为K96+043.95，桥梁终点桩号为K97+996.95，桥梁全长为1953.00m。上部结构形式采用（6130+（235+223）米预应力混凝土组合T梁及现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构形式采用柱式墩、肋板式台，钻孔灌注桩基础。本桥平面位于直线及Ls=220m、R=1250m的左偏平曲线内，桥梁上部右幅第十、十一、十二联和第十五、十六联采用现浇预应力混凝土箱梁，其余均采用预应力混凝土组合T梁。2设计标准1）设计荷载：公路-级2）设计洪水频率：1/1003）地震动峰值加速度：0.05g4）结构重要性

3、系数：1.0五、原材料5.1粗集料桥涵混凝土的粗骨料，应采用坚硬的卵石或碎石，应按产地、类别、加工方法和规格等不同情况，分批进行检验。本工程使用的碎石为承德市大石庙的碎石，粒径分别为5-10mm碎石和10-20mm碎石，对其分别进行试验，以确定碎石是否符合标准，结果见表1：表1 水泥混凝土用碎石试验报告试验项目标准试验结果试验方法C40C555-10mm碎石10-20mm碎石石料压碎值（%）不大于128.4T0316-2005表观密度（g/cm3），大于2.5002.7962.808T0308-2005吸水率（%）不大于0.080.06T0307-2005针片状含量（%）不大于51.41.1T

4、0311-2005堆积密度（g/cm3），大于1.351.461.52T0309-2005空隙率（%），小于474243T0309-2005含泥量（%），不大于1.00.40.3T0310-2005泥块含量（%），不大于0.500T0310-2005使用仪器设备烘箱、标准筛、静水天平、容量筒、振动台、规准仪、石料压碎值仪、压力机结论本样品所检指标符合JTJ041-2000所规定的水泥混凝土用粗集料技术要求。5.2细集料 桥涵混凝土的细骨料，应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm的河砂，本工程细集料采用承德县头沟采砂场的砂，其各项指标如下表2所示：表2 水泥混凝土用细集料试验报告项目

5、单位标准试验结果试验方法表观密度，大于g/cm32.502.666T0328堆积密度，大于g/cm31.3501.573T0331含泥量，不大于%3.00.8T0333泥块含量，不小于%1.00.3T0335空隙率，大于%4741.0T0331云母含量，小于%2.00.8T03375.3水泥 选用水泥时，应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响，应以能使所配制的混凝土强度达到要求、收缩小、和易性好和节约水泥为原则。本工程使用的水泥是唐山冀东水泥厂生产P.O42.5R水泥，其各项试验指标如下表3：表3 水泥混凝土用水泥试验报告项目单位标准试验结果试验方法细度，小于%100.8

6、负压筛法标准稠度用水量ml135.0标准法初凝时间，不小于min45178人工测定法终凝时间，不大于min600227人工测定法安定性，不大于50.8雷氏法密度Kg/ m330803d抗折强度，不小于MPa4.05.73d抗压强度，不小于MPa2228.628d抗折强度，不小于MPa6.57.328d抗压强度，不小于MPa42.553.35.4减水剂 本工程采用的是北京市建筑工程研究院的AN4000聚羧酸高效减水剂，其各项指标经检验均符合国家标准要求。如下表4所示表4 AN4000聚羧酸高效减水剂检测报告检测项目标准要求检测结果一等品合格品含固率，%19.0X+120+417終凝+292抗压强

7、度比，%3d1551351567d14512514928d130120138收缩率比，%28d10012097对钢筋锈蚀作用对钢筋无锈蚀作用无锈蚀甲醛含量，%0.04甲醛含量（按折固含量计），%0.050.020氯离子含量，%0.01氯离子含量（按折固含量计），%0.60.05总碱量，%1.61总碱量（按折固含量计），%158.0氨含量，%0.10.00六、预应力混凝土箱梁结构设计左幅第十五联（右幅第十六联）边跨跨径为35m，梁高2.1m，其余联预应力混凝土箱梁梁高均为1.7m。在现浇箱梁与预制T梁衔接处设L型盖梁过渡主梁高差。等宽段箱顶板半幅全宽12.75（16.75）m，采用单箱双（三）室

8、，室宽4.375（4.25）m左右，翼缘板悬臂长度2.0m，底板宽8.75（12.75）m，悬臂端部厚0.18m，根部厚0.45m，顶板厚0.25m，底板厚0.22-0.45m，腹板厚0.45-0.65m，端横梁厚1.5m，中横梁厚2.0m.变宽段采用单箱三-五室，最大室宽4.3m，梁高1.7m。跨中设横隔板厚0.20m，于顶、底、腹板连接处倒角过渡。底、腹板变厚段长：边支点处7.0m，中支点处8.0m。翼缘板底设滴水槽，距梁边缘20cm。现浇箱梁顶底板斜置形成纵横坡，腹板与梁端面保持竖直状态，铺装等厚纵横坡在箱梁底产生的高差由楔形块和柱高调整，支座保持水平，双支座时由垫石调整高度。七、现浇箱

9、梁施工现浇箱梁采用碗扣式满堂钢支架，在支架上端按支架网格尺寸分别纵横向布置1510cm方木，以使支架底板均匀受力，达到稳定。7.1基础处理为了减少排架不均匀沉降和非弹性变形，对基础进行加固处理。首先用挖掘机将打桩的泥浆坑清除干净换填填料并用压路机进行碾压，压实度控制在93%以上。然后填筑碎石土60cm，分层厚度不大于30cm，每层压实度达到96%以上。填土时要注意设置横坡，以利排水。然后铺筑一层20cm做5%水泥稳定砂砾基层，压实度在97%以上，并做出2%-4%横坡。在水泥稳定砂砾处理过的地基两侧挖设4030的排水沟，并与附近河道连通，防止雨水浸泡地基，避免碗扣支架产生不均匀沉降。这样既能达到

10、防止沉降，有降低工程造价的目的。7.2支架在就地浇筑箱梁过程中，浇筑成功与否，支架起关键作用，支架虽是临时工程，但在砼浇筑和砼整个硬化及张拉过程中，应一直处于稳定状态。支架采用WDJ式碗扣钢支架，外径4.8，壁厚0.35，内径4.1。支架顺桥向纵向间距0.9m，横桥向横向间距为0.9m，纵横水平杆竖向间距1.2m，在靠近桥墩处支架加密布设。考虑支架的整体稳定性，在纵横向布置斜向钢管剪力撑。7.2.1支架设计支架设计应考虑以下荷载a、模板、支架、方木自重。b、现浇箱梁钢筋砼自重。c、施工人员、施工材料、施工机具等行走运输和堆放的荷载。d、砼振捣产生的荷载。e、砼入模的冲击荷载。根据以上荷载进行结

11、构强度及稳定性验算，合理确定碗扣式钢支架的纵横间距布置以及立杆间横杆的连接档距，确定既能满足受力要求又经济合理的支架设计方案。支架设计完成后绘制支架结构布置图，施工中应严格按照图纸放样施工。7.2.2预留沉降量计算a、地基支架基础沉降量按5mm考虑。b、支架钢构按1mm考虑。c、支架顶面与方木接头非弹性变形按2mm考虑。d、支架上方木与方木接头承压非弹性变形按2mm考虑。7.2.3支架及底模板安装地基处理好后，按照支架设计进行施工放样，横向将每排碗扣式支架位置用全站仪结合钢尺测量放样，用木模板根据测量高程架设模板，支架搭设应做到连接紧密、牢固，立杆竖直。立杆间横杆应严格按照设计的档距布置，支架

12、搭设完成后，统一按照45度角方向将立杆每隔二至三排设置一道斜向剪力加固钢管，钢管与碗扣支架立杆间隔通过卡扣进行固定连接。支架完成后，在支架顶托上横桥向铺设1015cm的横向方木，在横向方木上每隔20cm铺设纵向1015cm的方木，横向方木间距90cm，纵向方木间距20cm。通过调整支架顶托螺杆实现底板纵坡和预拱度，纵向方木上铺设18mm厚竹胶底模板。底模板边线应按照图纸设计曲线制做。底模板支好后，测量放样检测底板中线偏位、底板高程。并在计划预压的箱梁底下横向中心、两侧边沿进来1米处每个断面设置3个沉降观测点，每跨等距设置6个观测断面。支架完成后，再认真检查一遍，以保证碗扣连接牢固，不出问题。7

13、.2.4支架预压为减少支架变形及地基沉降对现浇箱梁线形的影响，在纵横梁及底模板安装完毕后进行支架预压施工。预压采用砂袋，预压范围为箱梁底部，重量不小于箱梁总重的100%。因悬臂板本身重量较轻，可根据实测的预压结果，对悬臂板模板的预拱度作相应调整。加载顺序：分三级加载，第一、二次分别加载总重的30%，第三次加载总重的40%。砂袋要均匀布置，当预压达到稳定、支架的基础沉降和接缝的预估值等总沉降量，12小时内不大于2.5mm(规范要求)时,且不少于7天并经监理批准后可卸载.卸载顺序应从中间对称向两边开始进行。卸载后量测各观测点的弹性回升值.检测合格后,调整底模高度。将肋板中线位置横向制作中心线放出，

14、绑扎底板腹板钢筋。预压值虽达到稳定，但如果总沉降量过大时需找出原因，并妥善处理后方可进行下道工序。关于支架预压，严格按照施工方案进行，做出详细的沉降观测记录，在预压完成后，及时总结预压成果。7.3钢筋制做与安装底模板安装好后，即可对钢筋进行绑扎，底层钢筋、骨架钢筋及横隔梁钢筋一次绑扎成型。底板及腹板砼浇筑完成后，支好芯模顶模板，然后将顶层钢筋一次绑扎成型。7.3.1钢筋工作基本要求a、钢筋不应存在有害的缺陷，经用钢丝刷或其它方法除锈去污后的钢筋，其尺寸、横截面积和拉伸性能应符合设计要求。成盘弯曲的钢筋采用5t慢速卷扬机进行调直，钢筋的损伤不能超过截面的5%。b、钢筋的成型应在防雨棚内进行。钢筋

15、的切断及弯曲成型由熟练技工按照图纸和设计尺寸进行加工，偏差应在技术规范允许误差范围内。c、钢筋成型后要堆放整齐，用垫木垫好，并挂牌标明其使用部位和钢筋编号，并加以覆盖，避免使用时混放用错。d、箱梁的纵向主筋采用双面搭接焊，对焊接头的外观、拉力试验、冷弯试验须符合技术规范要求。要避免在最大应力处设置接头，布置在同一区段内（大于30d长度范围且大于50cm）的受拉钢筋接头截面积不超过配筋总面积的50%。纵向受力主筋加工配料最好采用三种配料，使钢筋接头不在同一断面。e、钢筋安装、绑扎时，主筋、箍筋的根数要准确、布置间距的偏差应符合技术规范的规定要求。在绑扎梁端钢筋时，应优先考虑纵向主筋位置的正确，当

16、发生矛盾时，其它辅助钢筋可做适当调整。f、保证钢筋正确位置的砼垫块标号与箱梁砼标号一致，支承垫块纵向间距不大于0.3米，呈现梅花状交错布置。所有钢筋要通过支撑或垫块牢固地固定，防止浇筑砼时钢筋移位。为了保证箱梁的外观质量，砼垫块外露面做成尖爪状，以保证水泥浆的渗透。7.3.2钢筋绑扎钢筋断开位置严格按照技术规范的布置在同一区段内（大于30d长度范围且大于50cm）的受拉钢筋接头截面积不超过配筋总面积的50%的要求进行制做。横向钢筋整体制作，不分段。在底板高程位置测量放样后，经检查合格开始绑扎钢筋，首先铺设绑扎底板第一层钢筋，然后放置肋板处纵向钢筋骨架，两台吊车同时起吊纵向骨架，到箱梁底板后，人

17、工横向搬运，安放就位。骨架在成型前设斜向支撑杆，每5米设1道，两侧对称设置，防止倾倒。待骨架整体绑扎成型并且与其他钢筋连接牢固后，撤去临时支撑。纵向骨架在正式成型前应设置临时支撑，防止倾倒，再开始穿第二层底板钢筋，与第一层底板钢筋和纵向骨架连接，在横隔梁位置将纵向骨架断开，横隔梁骨架整体吊装就位后，将纵向骨架重新焊接，将其他钢筋按照图纸绑扎成型。完成后浇筑第一次砼，浇筑位置在翼板和肋板交接点处。第一次砼完成后，开始支芯模模板，然后再开始绑扎钢筋，钢筋绑扎时应注意控制高程，防止露出顶板砼，其他方面应严格按照图纸和规范规定施工。7.4模板高等级公路桥梁对各部尺寸及外观要求比较严格，达到各部尺寸准确

18、、外表美观，完全取决于模板，因而必须增强对模板的重视程度。7.4.1 外模支架预压后，调整好底模板标高，绑扎完第一次浇筑范围内的底板肋板钢筋成后，即可支箱梁侧模板。7.4.2 内模浇完箱梁底板和腹板后，拆除内侧模板，对腹板洒水养生。待达到10Mpa时即可支内模。箱内模板，顶板模板和排架，均应按图纸预先制作成型，然后拼装。内模采用厚18竹胶板制作，提前做好肋板模板，待钢筋绑扎完成后，将模板开始安装就位，中间用圆木杆支撑。进行施工时注意预留箱梁底板透气孔。浇筑顶板时，预留1.01.0m的孔洞以利拆除内模。计算模板应考虑下列荷载并有下表进行计算a.模板自重b.新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物

19、的重力c.施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载d.振捣混凝土时产生的荷载e.新浇筑混凝土对侧面模板的压力f.倾倒混凝土时产生的水平荷载g.其他可能产生的荷载梁的模板强度计算公式为：（a）+（b）+（c）+（d）+（g）梁的刚度验算公式为：（a）+（b）+（g）7.5混凝土浇筑及养护7.5.1 混凝土配比混凝土配合比在使用前进行组成设计，以检验其和易性及强度等各项指标，报监理工程师复核、总监办批准后方可进行使用。由于混凝土的用量较大，所以采用C50的泵送混凝土。其施工配合比为水泥：砂：碎石：外加剂：=500：680：1110：7.0，水灰比=0.32，坍落度要求为120-140mm。7

20、.5.2 混凝土浇筑混凝土集中厂拌拌和生产，根据本桥结构型式、横断面尺寸特征和现有机械、劳力以及浇筑时气温等情况，采用混凝土运输搅拌车运输混凝土，混凝土输送泵车进行浇筑混凝土，人工振捣。混凝土从拌和运输到浇筑成型，必须安排合理，尽可能缩短混凝土入模成型时间，保证混凝土构件强度满足设计要求。本桥拟采取分两次浇筑混凝土的方法进行施工。A、横断面浇筑顺序第一次浇筑箱底及腹板，为了外表美观，先浇筑底板，待底板将近初凝时再浇筑腹板，应掌握浇腹板时不至于由底板处上涌，第二次浇筑顶板。浇筑混凝土时由低的一侧向高的一侧水平分层浇筑。B、砼上料及振捣混凝土在拌和站搅拌好后，用混凝土运输车进行地面运输，利用混凝土

21、输送泵将混凝土由地面输送至上部，为了防止浇筑混凝土引起模板变形，要注意同一截面上浇筑的混凝土高度要均匀。箱梁腹板浇筑，采用插入式振捣，箱底、箱顶振捣以插入式振捣器为主，以平板式为辅。插入式振捣器不能振捣模板、波纹管和钢筋。a、为防止在混凝土施工过程中出现意外停电，与电力部门协调，避开电力部门的停电时间。同时为防止意外情况发生后断电造成施工事故，提前检修两台发电机组，保证正常运转，备足燃油，出现停电立即发电。b、在正式开始浇筑前，将支架统一检查一遍，在浇筑过程中，木工随时检查支架和模板，一旦发现问题，暂停施工，查明原因，及时采取措施。如果万一发生支架失稳或出现其他严重异常情况，不能及时处理，要及

22、时向项目经理、总工报告，并报请监理，停止施工。对于施工部位按照规范要求作施工缝处理，并适当增加连接钢筋。c、二次浇筑混凝土接茬处理：第一次浇筑混凝土后，需待顶板模板、钢筋完成后再浇筑第二次混凝土，接茬部位主要是肋板顶部。在第二次顶板模板钢筋完成后，将接茬部位用气泵清理干净。二次接茬部位严格按照要求进行凿毛处理。7.6预应力工程预应力工程分孔道成型、下料编束、穿索、张拉和压浆五个步骤：7.6.1孔道成型预应力管道成型采用金属波纹管，金属波纹管在使用前要逐根检查，不得使用有锈包裹及沾有油污，泥土或有撞击、压痕，裂口的波纹管。金属波纹管在安放时，根据管道座标值，按设计图纸要求设置定位筋，并用绑丝绑扎

23、牢固，曲线部分采用U型定位环与定位筋绑扎，卡牢波纹管。在波纹管接头部位及其与锚垫板喇叭接头处，用宽胶带粘绕紧密，保证其密封，不漏浆。锚头安装时，应使锚头入槽，不得随意放置。限位板安装过程中注意钢绞线与孔洞一一对应，防止错位，造成张拉过程中钢绞线断丝，限位板槽的深浅合适，防止过浅钢绞线刻痕厉害，过深造成夹片外露较长或错位。7.6.2下料编束首先检查钢绞线质量是否符合设计要求，保证钢绞线表面无裂纹毛刺，机械损伤，氧化铁皮或油迹。钢绞线下料长度按照图纸进行施工，钢绞线切割用砂轮机切割后编成束，编束时保持每根钢绞线之间平行，不缠绕，每隔2m绑扎一道铅丝，铅丝扣向里，绑好的钢绞线束编号挂牌堆放，离开地面

24、，以保持干燥，并遮盖防止雨淋。7.6.3穿束箱梁钢绞线采用钢套牵引法，穿束时钢绞线头缠胶带，防止钢绞线头被挂住。7.6.4张拉首先将同步养生试块送试验室进行强度试验，当强度达到设计强度的95%以上，由试验室试验员开据允许张拉通知单；如若强度不符合要求坚决不允许张拉，试验室也不得开据张拉通知单。现场管理者收到张拉通知单之后进行如下操作：1） 张拉设备的选型张拉设备为2台350吨千斤顶和两台ZB4-500油泵，为了保证张拉工作安全可靠和准确性，所选用设备的额定张拉力要大于所张拉预应力筋的张拉力。预应力筋的张拉力计算如下：Ny=NkAg1/1000式中：Ny预应力筋的张拉力；N同时张拉的预应力筋的根

25、数；k预应力筋的张拉控制应力；Ag单根钢绞线的截面积。本施工段预应力张拉需用最大张拉力为：Ny=1213951391/1000=233(t)现场采用2台350吨千斤顶进行同步张拉，通过上式计算可知，能够满足现场生产的需要。根据规范及张拉应力的要求，采用油压表的量程为0100Mpa，精度为1.5级，其读数盘的直径要求大于150mm。2） 设备的校验油压千斤顶的作用力一般用油压表来测定和控制，为了正确控制张拉力，使用前需对油压表和千斤顶在有检测资质的单位进行标定，标定合格后方可用于施工中。3） 张拉施工人员安排组成张拉班，技术负责人2人，司泵2人，记录2人，千斤顶操作2人，各负其责，张拉前对张拉班

26、进行技术培训，使明白设备性能、操作规程和安全要领等方面的知识。4） 预应力筋张拉预应力筋按技术规范和设计图纸进行张拉,张拉程序为0初应力1.03k (持荷2min 锚固)。张拉时，边张拉边测量伸长值，采用应力、应变双控制，实际伸长值与理论伸长值相比误差控制在6%以内，如发现伸长值异常则暂停张拉并通知监理工程师，张拉现场记录及时整理，并报监理工程师，并按监理工程师批示的措施进行处理。各批钢束张拉时为对称张拉。张拉过程中统一指挥，出现的响动或异常现象立即停止施工，进行检查，查明原因后再行张拉。钢绞线理论伸长值L计算 L=PpL/(ApEp)式中：Pp张拉力（N）；L预应力筋的长度（mm）；Ap预应

27、力筋的截面面积（mm2）；Ep预应力筋的弹性模量（N/ mm2）。预应力筋张拉的实际伸长值L，按照下式计算： L=L1+L2 L1从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值；L2初应力以下的推算伸长值，可采用相邻级的伸长值。7.6.5孔道压浆压浆前为使孔道压浆流畅，并使浆液与孔壁结合良好，压浆前用高压水冲冼孔道，然后用无油脂压缩空气吹干。采用真空吸浆工艺及时灌浆，压浆时采用边拌和边压浆的方式连续进行，直至出口冒出新鲜水泥浆，其稠度与压注的浆注相同时即可停止。压浆施工完毕后，立即进行封锚混凝土施工。7.6.6现浇箱梁施工注意事项1）浇筑箱梁，施工前，应对支架进行预压，确定实际数据，根据数据调整底板高程

28、。搭设支架时要预留支架弹性和非弹性变形量。2）底模板支好后要对底模板平整度进行检查，要严格控制底模板的稳定性，尽量必免相邻模板间出现高差，对于个别块刚度不够的底模板进行调换处理。3）底模板涂上隔离剂后浇筑混凝土前应尽量避免在底板上留下脚印或其它物体的痕迹，以保证底板混凝土外表光洁美观。4）在绑扎钢筋过程中，必须有专人按照图纸进行检查对照，以防漏放、错放和漏焊。5）浇筑箱梁混凝土前应注意护栏、伸缩缝等预埋件的设置及孔道预留。6）对于底板在绑扎钢筋和支箱体模板时造成的二次污染，在以上工作完成后，要用高压水枪从高处向底处冲洗干净。八、安全保证措施安全工作是搞好生产的重要因素，关系到国家、企业和职工的切身利益，因此在施工过程中必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，严格控制和防止各类事故。1、加强领导、健全组织、建立以项目经理为首的安全委员会。 2、进行全面的有针对性的技术交底。3、安全与经济利益挂钩，奖罚分明。4、安全教育要经常化、制度化，对特种作业须持证上岗5、加强安全监督，建立和完善定期安检制度。6、抓好现场管理，加强安全防护。7、加强安全防火，配置相应的消防器材。8、加强安全用电，设专人负责检查，杜绝安全事故的发生。9、建立健全应急预案制度.对各种可能发生的安全生产事故进行原因分析,制定处理措施,并按照预定预案进行演练,保证在发生事故时最大限度的减少损失及人员伤亡.