现浇箱梁施工技术

中铁十三局集团第五工程有限公司  刘鸿

内容提要：结合武吉高速公路笔架山高架桥大跨度箱梁施工实例，介绍了MSS1800型移动模架造桥机的构造、原理，以及利用移动模架造桥机原位现浇大跨度预应力砼箱梁的主要工艺流程、关键技术及注意事项。

关 键 词：上行式 移动  模架  箱梁  现浇  建造    

1.工程概况

江西武吉高速公路笔架山大桥位于武宁与湖北交界处，没线为低山与侵蚀构造沟谷、河谷地貌，地形起伏剧烈，大港河蜿蜒曲折流经本桥，两侧山势陡，沟谷深切。

笔架山大桥下部构构造为人工挖孔灌注桩，薄壁式桥墩，平均墩高40m。上部构造为2联17孔预应力混凝土连续－刚构箱梁，全桥长802m，第一联0号台至8号墩桥跨布置为35m+7×50m；第二联8号墩至17号墩桥跨布置为7×50m+35m+32m。桥梁设计为移动模架逐孔现浇施工，施工方向为从0号台向17号墩。全桥位于2.85%的纵坡上，移动模架为下坡施工。平曲线半径为＋∞。施工缝设在距墩顶10m处。箱梁为直腹、等截面、单箱单室构造，双向预应力体系。箱梁顶宽12.m，底宽6.5m，高2.7m，50m箱梁，砼460m3，钢铰线24t，钢筋62t，重约1196t。

2.施工方案选择

2.1 工程造价

笔架山大桥上部现浇箱梁施工采用MSS1800型50m上行式移动模架施工，主梁采用叠合式箱梁构造，总机重量585t。与高速铁路32m箱梁上行式移动模架相比较，以郑州大方桥梁机械有限公司生产的DSZ32/900上行式移动模架造桥机为例，主梁系统由并列的2组纵梁组成，其整机重量为510t。与50m下行移动模架相比较，以生米大桥采用的MZ50/1500型移动模架为例，主梁由2根并列纵梁组成，其总机重量为720t。以移动模架造价1万/吨计算，可降低成本120万元。

2.2 施工场地

笔架山大桥位于大港河河床上，其河床平均宽度20m，两侧山体蜿蜒起伏，采用下行式移动模架，所需下部净空增加，需要对净空不足的箱梁下的山体进行开挖爆破施工，工程量巨大，且不易施工。采用上行式移动模架对梁下净空要求小，不需破坏原山体即可进行施工。

根据以上所述，采用MS1800型50m上行式移动模架施工箱梁即减少了工程造价又方便施工。

3. MSS1800型50m上行式移动模架主要结构及功能

3.1 型号说明

名称解释： 

3.2主要技术参数

施工梁跨：50m、35m、32m连续梁或连续刚构

额定现浇混凝土梁重：1800t

整机自重：约570t（不含预埋件及端模）

整机走行速度：0.3m/min（液压油缸推进）

整机功率：约60kW（不含混凝土箱梁施工用电）

混凝土浇筑状态挠跨比：≤1/500

适应平曲线半径：+∞

适应纵坡/横坡：2.85%/2%

平均作业工效：15天/孔（熟练后可达14天/孔）

工作时支点最大反力：1105t（墩身预埋件顶面）

过孔时最大托辊反力：467t

3.3 移动模架主要结构及功能

MSS1800型移动模架在结构上可以分为承重主梁及其导梁、支承机构（前、中支腿）、后支腿（含纵移机构）、挑梁及吊臂、模架及模板、液压和电气系统及安全走道等几部分，构成一个完整的承载结构体系。

3.3.1 主梁及导梁

承重主梁总长73.5m，由6节钢箱梁、5组（二种）接头构成。钢箱梁构成为12.1m+3×12.6m+12.1m+11.5m，各节间以精制螺栓连接。为满足主梁强度及刚度设计要求及运输要求，后5节承重钢箱梁均分为上下两层制造，在组装时以精制螺栓将上下两层结合连接，单层单节最大重量约22t。箱梁全宽2400mm，全高5580mm，其中上层梁高2530mm，下层梁高3050mm，下翼缘设2根50mm高轨道方钢，供整机纵移使用；腹板根部设有吊挂角钢及加劲，作为支腿吊挂的轨道，同时起到保证腹板根部在轮压作用下不发生弯曲变形。

钢箱梁在支腿部位设有支承牛腿，在移动模架工作时，移动模架主梁及其模架、模板、箱梁钢筋及混凝土等荷载均通过牛腿传递至移动模架支腿，并通过支腿传递至墩身或混凝土箱梁顶面。

导梁由2节空腹箱形梁组成，为辅助整机过孔的结构。导梁总长2×10m=20m，箱梁分段采用变截面过渡，每节之间均以精制螺栓及节点板连接。导梁下弦焊有两根50mm高走道方钢，供整机纵移使用，腹板下部两侧与主梁一样焊有吊挂角钢及加劲板，为支腿吊挂转移的轨道，同时保证腹板根部在轮压作用下不发生弯曲变形。

导梁前端设置鼻架，用于安装卷扬机钢丝绳转向及张紧装置。

主梁及导梁构成见图1。

图1 承重主梁及导梁

3.3.2 移动模架支承机构

移动模架支承机构是移动模架主梁荷载的直接支承体系，根据移动模架工作状态所处位置不同，分为前支点支承机构和后支点支承机构。

前支点支承机构支承在前方墩顶预埋件顶端，由支腿横梁、托辊轮箱、吊挂轮、销轴、液压系统等构成。移动模架工作时，竖向荷载通过箱梁牛腿依次传递至支承油缸、支腿横梁、墩顶预埋件、墩顶。见图2前支腿及墩顶预埋件。

图2 前支腿及墩顶预埋件

移动模架的中支腿即是后支点支承机构，其构造与前支点支承机构基本相同。不同的是后支点通过中支腿锁定垫块支承在混凝土箱梁顶面，只有每一联的首跨支承在墩顶预埋件顶面，垫块尺寸能满足箱梁混凝土局部承压要求。见图3。

图3 中支腿

3.3.2.1 支腿横梁

前、中支腿横梁均为箱形结构，前支腿横梁底部与墩顶预埋件柱头通过法兰连接，中支腿底部通过垫块与混凝土梁顶部预埋件连接（每一联的首跨与墩顶预埋件柱头通过法兰连接），顶部均安装托辊轮箱及支承油缸。

3.3.2.2 吊挂轮

吊挂轮挂在主梁两侧的吊挂走道上，通过卷扬机无极绳分别锁定牵引支腿横梁以实现支腿纵移。

3.3.2.3 托辊轮箱

托辊轮箱每支腿共有两组，包含大轮箱、小轮箱、支座、托辊轮等结构。每组轮箱有1个支座、1个大轮箱、2个小轮箱和4个托辊轮，形成对称结构，使托辊轮均匀受力；支座布置在大轮箱的中部，两个小轮箱对称于支座布置在大轮箱内部，每个小轮箱包含2个托辊轮，两组轮箱对称布置在横梁上。轮箱铰座与横梁为圆管铰接，这样整个轮箱可以水平旋转一定角度，适应性更好。

轮箱是主梁纵移的滚动支撑。主梁走行前，梁体下降，梁底的走道方钢落在轮箱的托辊轮上。

3.3.3 后支腿及纵移机构

MSS1800型上行式移动模架纵移机构包含在后支腿内，它由纵移油缸、移动滑道和定位销轴等组成。纵移油缸一端通过销轴连接在滑道耳座上，另一端通过销轴连接后支腿横梁上。其推移步距为1000mm，推移合力约2×34t。

后辅助支腿及纵移机构见图4。纵移使用的卷扬机采用1.5t级吨位的卷扬机，根据卷扬机底座的具体尺寸制作卷扬机安装支架，支架螺栓连接于后支腿横梁横梁上。卷扬机的钢丝绳一端与支腿横梁的绳头1、2使用卡环连接，另一端与支腿横梁的绳头3、4使用卡环连接，形成一个闭合的绕绳结构。钢丝绳缠绕时要注意，绳头1、2、3、4的长度要尽量相等（约2.5m），钢丝绳要尽量绷紧，增大钢丝绳与卷扬机滚筒间的摩擦力，这样才能使支腿吊挂前移时不发生较剧烈的摆动。如果钢丝绳没有完全达到张紧状态，可以使用导梁前端的张紧倒链进行收紧，张紧倒链未进行收紧时，转向滑轮中心距离槽钢滑道约1m。

图4 后支腿及纵移机构

纵移机构工作过程：整机需要过孔移位时，先将纵移收至最小行程，同步顶推1m后，将后支腿支承油缸起顶脱空移动滑道，回收纵移油缸1m，收起后支腿油缸，滑道下落至混凝土梁面，继续纵移油缸顶推1m，实现步进式纵移的原理。顶推时要严格遵守“同步顶推、单边换位”的操作要求，一侧油缸换位时，另一侧滑梁的锁定销轴一定要与混凝土梁顶面预留孔锁定好，防止移动模架下滑。

3.3.4 挑梁及吊臂

挑梁为桁架结构，位于主梁的两侧，负责吊挂模架，将模架的荷载传递给主梁。挑梁每两根为一组，每组中间用联结系连接；整个移动模架含挑梁系统30组。

吊臂是连接将模架及模板等结构吊挂在挑梁上的结构，为两片一组的桁架结构，每片吊臂结构与挑梁及侧模架间均设有调节撑杆，以便整体调节模架及模板线形。整机吊臂桁架共计30组。见图5。

图5 挑梁及吊臂、侧模架、底模架及吊杆

3.3.5 模架及模板

3.3.5.1 侧模架及底模架

底模架和侧模架均采用桁架式结构，是模板的直接支撑体系。为运输及制作方便，横桥向每组模架分为左右两个标准节段，其中底模架中间采用螺栓对接，侧模架端部与侧模螺栓连接。侧模架通过两个外侧的单铰吊挂在挑梁上，底模架通过吊挂轮吊挂在侧模架的下弦杆上。底模架和侧模架均设有可调撑杆，以支承外模的悬出部分。

本机采用侧模架及底模架携带模板整体旋转开启过墩工艺，模架旋转开启通过支撑在挑梁下弦节点上的可调撑杆伸缩实现。旋转开启前，要将底模架横桥向对接螺栓及与侧模架锁定销轴解除，然后使用倒链牵引，底模架相对于侧模架分别向左右横移开启3.3m，再用锁定销轴将底模架和侧模架再次临时锁定。具体结构见图5。

吊杆是附属在挑梁上的重要传力结构，顶端与挑梁相连，下端与底模架锚固。为便于安装、拆卸，吊杆分为上、中、下三节，节间通过连接器连接，吊杆拆除时，旋动下方螺母即可。

3.3.5.2 外模板

外模是箱梁混凝土的支撑及成型体系，包括底模、侧模、翼模及端模。除端模外，外模均是由钢板和型钢组焊而成的新制模板，为适应施工需要及满足运输要求，纵横向与模架对应分块制造；为脱模及移动模架施工方便考虑，在顺桥向两相邻模板间留30mm的缝隙；模板与模架间使用螺栓连接固定，以利于脱模及过孔。外模板的平面展开布置见图6。

图6 外模平面展开布置图

为消除施工挠度对混凝土梁线形的影响，移动模架设置有预拱度。底模和底模架之间通过抄垫不同高度的垫板来实现预拱度，侧模架与侧模的连接处设有长圆孔，二者可以相对滑动实现预拱度，翼模的预拱度通过可调撑杆实现。

3.3.6预埋件

为满足移动模架工作要求，需在墩顶及已浇筑混凝土桥面设置预埋件和预留孔，根据预埋件安装位置的不同分为墩顶预埋件和桥面（梁顶）预埋件。

3.3.6.1墩顶预埋件

墩顶预埋件应在墩顶混凝土浇筑前安装,并可靠固定，防止混凝土浇筑过程中发生变位。墩顶预埋件为栓接桁架结构，其作用是有效传递混凝土施工前后的竖向力及可能产生的水平力。

3.3.6.2梁顶预埋件

梁顶预埋件为锚固中支点支承机构之用，预埋件通过锚栓与中支腿横梁下垫块相连，垫块顶面通过螺栓与中支腿横梁连接。

3.3.6.3梁顶预留孔

梁顶预留孔为锚固后支腿滑梁之用，同时为移动模架的纵移提供反力。预留孔采用钢管制孔，直径约68mm，深度约150mm。

4. MSS1800型上行式移动模架主要结构验算

4.1 设计指标

4.1.1钢材容许应力

钢材容许应力见表1。

表1 钢材容许应力表

钢结构安全系梁：n≥1.5

抗倾覆稳定系梁：n≥1.5

4.1.3 焊缝容许应力

贴角焊缝剪切容许应力：[τf]=120MPa。

4.2 移动模架造机设计荷载

4.2.1 竖向荷载

混凝土浇筑工况按容重2.6t/m3计算,混凝土浇筑前工况按预应力及普通钢筋实际重量加载。移动模架自重荷载主梁及导梁分节分段视为均布荷载，施工临时荷载按0.2t/m（仅1～3号主梁范围有）。将主梁接头、导梁接头、前支腿、中支腿、后支腿、导梁前端鼻架、挑梁及吊臂、底模、侧模及翼模、底模架、侧模架、安全走道、内模视为集中荷载。新浇混凝土冲击力、造桥机主机走行冲击力相对较小，忽略不计。

4.2.2 水平荷载

水平荷载仅考虑风力影响。造桥机走行时的计算风压取7级的最大风压25kg/m2,非工作状态要求支承稳固，计算风压取11级风的最大风压80kg/m2。纵桥向风荷载忽略不计。

4.3 造桥机抗倾覆稳定性检算

4.3.1 主梁纵向抗倾覆稳定性检算

造桥机主梁纵向倾覆稳定性最不利情况出现在主梁纵移过程中，取两种不利工况进行纵向抗倾覆稳定性计算。

工况一：中支腿吊挂前移至桥面安装后，整机前移13.8m。

M倾=3590 t-m，后支腿反力R3=58.45 t

M稳=3590+40.2×58.45=5940 t-m

K稳=M稳/M倾=5940/3590=1.65＞1.5    （满足要求）

工况二：整机前移13.8m后，中支腿油缸与主梁转换牛腿顶紧，前支腿吊挂至前墩墩顶，但尚未与前墩墩顶预埋件连接。

M倾=5023 t-m，后支腿反力R3=16.51 t

M’稳=5023+37.95×16.51=5650 t-m

K稳=M稳/M倾=5650/5023=1.12

后支腿设2根Φ32精轧螺纹钢筋利用桥面吊杆孔进行张紧锚固，如须达到1.5倍的安全系数，则有：

M稳=1.5×M倾=1.5×5023=7535 t-m

由此精轧螺纹钢筋需提供总拉力T为：

M稳=5023+37.95×（16.51+T）=7535

T=(7535-5023-37.95×16.51)/37.95

 =49.7 t

则单根精轧螺纹钢筋需提供拉力T1=49.7/2=24.85 t

由单根Φ32精轧螺纹钢筋（Ⅳ级钢筋）容许外力大于50t（满足要求）

结论：主梁的纵向抗倾覆稳定性满足要求。

4.3.2 主梁横向抗倾覆稳定性检算

造桥机主梁横向倾覆稳定性最不情况为主梁纵移工况。计算时按横桥向非工作状态基本风压考虑，经验算，主梁的横向抗倾覆稳定性满足要求。

4.4 移动模架造桥机主梁结构检算

MSS1800型移动模架采用叠合式箱梁构造，其中主梁（2号）梁高5.580m，上下盖板为δ30厚，腹板为δ12厚，材质材质Q345B（16Mn）。其毛截面面积A=0.3292m2,毛截面惯性矩Ix=1.6371m4,截面绕X轴抗弯模量Wx=0.583m3。

主梁按两端简支及悬臂的箱形截面受弯构件进行检算，其主梁钢结构整体稳定性、主梁钢结构局部稳定性均满足要求。

在控制工况下，混凝土浇筑状态主梁的最大弯矩Mmax＝8609t.m，最大剪力为792t，挠度为7.5cm，主梁最大应力σmax=147.7MPa<[σ]=215MPa，腹板最大剪应力τmax=68.7MPa<[τ]=130MPa，挠跨比=75/50000=1/667<1/600，固主梁强度、刚度满足要求。

4.5 移动模架造桥机模架检算

模架设计为两片一组空间桁架梁结构，模架分左右两半跨，浇筑混凝土时两半跨在跨中对接，模架与挑梁采用Ф60的吊杆（材质为45号钢调质处理）连接。按照二维梁单元建立挑梁、吊臂及侧模平面有限元模型，按照三维梁单元建立底模架空间有限元模型，采用通用有限元程序进行分析计算。模架结构自重按换算重度由程序自动加载，模板及混凝土荷载以节点力加载在底模架节点上；由于采用混凝土斜向分层浇筑，混凝土侧压力对满载工况影响不予考虑。经分析，挑梁、吊臂、侧模架、底模架主要杆件强度及稳定性、挑梁安装销强度等均满足要求。

5.移动模架拼装

5.1总体方案

笔架山大桥0#台位于山顶，1#墩位于半山腰，0#台与水口大桥（相邻标段）16#台相距仅为16m，两侧山坡坡面陡峭，山顶距谷底高差达33m，山顶开挖后最大宽度不超过30m，施工场地非常狭小。地势起伏剧烈，现有场地无法进行模架拼装。需在首跨箱梁支架现浇完成后在其箱梁上拼装，移动模架主梁自生产厂家运到施工现场0#台山下，用炮车运至0#台处拼装场地，采用60t汽车吊配合2台25t龙门吊进行行走主梁的组装。行走主梁安装完成后，60t汽车吊撤出。25t吊汽车配合龙门吊进行移动模架配件的组装。箱梁模板采用卷扬机提升至梁底。

5.2施工便道

施工便道自2#墩前辅道向1#墩左侧山体至A1标施工便道，再开挖山体至原施工便道处，向0#墩修筑。1#墩左侧山体利用开挖拼装平台的土石料进行抬高，便道宽度8m，纵向坡度不大于20%。同时在1#至2#墩间平整临时存梁场地。

5.3拼装场地

在靠近0#左侧，开挖山体至桩基顶高程，顺桥向长度24m，垂直桥向长度33m。做为移动模架移走主梁和配件的堆放场地。具体布置详见图7 笔架山大桥移动模架拼装场地布置图。

图7 笔架山大桥移动模架拼装场地布置图

5.4拼装方案

首跨施工完成后，在箱梁上部铺设轨道，安装25t龙门吊。同时安装模架支腿及临时支墩。行走主梁运至施工现场后，利用60t汽车吊将1号、2号导梁，4号、3号主梁直接吊至首跨箱梁上，利用25t龙门吊进行就位。

行走主梁拼装顺序为：第一步：首先1号导梁就位，后进行2号导梁安装，再依次进4号、3号主梁下部，3号主梁上部组装。见图8。

图8  拼装第一步

第二步：组装完成后，将临时支墩拆除，模架向前行走12.6m，拼装2-3号主梁下部、上部。见图9。

图9   拼装第二步

第三步：临时支墩拆除，模架向前行走12.6m。拼装2-2号主梁下部、上部。见图10。

图10拼装第三步

第四步：临时支墩拆除，模架前行12.6m。拼装2-1号主梁下部、上部。拼装1号主梁下部，上部。见图11。

图11拼装第四步

第五步：模架前行12.6m，安装后支腿。见图12。

图12 拼装第五步

第六步：在前支腿后设临时支点将模架顶起，将中支腿前移。前支腿前移到2#墩顶和预埋件拼装好。见图13。

图13 拼装第六步

第七步：模架走行到位，模架模板在1#-3#墩之间地面上拼装，然后在主导梁走行到位后用卷扬机吊装到位。见图14。

图14 拼装第七步

 5.5 拼装注意事项

（1）未经现场技术人员和设计部门认可，不得对结构进行改动。

（2）连接螺栓应按设计要求的规格与数量，上满拧紧。

（3）用作销轴的螺栓不宜拧紧，必须采取防螺帽脱落的措施，最好采用可穿开口销的螺栓。

（4）所有销轴均应插开口销以防脱落。

（5）因错孔等原因使得连接螺栓的数量不得不缺少时，每个连接面的螺栓缺失数不超过总数的5%，且每块连接板的螺栓缺少数不可多于1颗。

（6）参与移动模架施工的人员均应经过培训及技术交底，熟悉移动模架施工的流程及关键环节。

6.箱梁施工

模架拼装完后必须进行全面的检查验收，并根据需要进行试压和挠度观测，检查合格后办理有关签证手续，对施工人员特别是负责造桥机液压系统和电气系统的操作人员进行培训，定人定岗，明确职责，统一信号指挥，使每一位作业人员对造桥机的施工步骤、施工过程和各自承担的工作内容及工作方法有一个全面的认识和了解。

各种工作准备就绪后，关闭所有模架，连接模架及模板间的连接螺栓，前后支腿油缸顶升至工作状态并锁定，安装吊杆并调整，测量模板标高并调整其预拱度达到预定指标。

6.1 支座安装

笔架山高架桥采用GPZII型盆式支座，左侧为双向活动支座，右侧为单向活动支座。盆式支座直接作用于墩顶。

支座安装前，应将墩顶面用高标号水泥砂浆找平，保证墩顶面与下支座结合面四角高差不大于2mm。放线测定出支座中线，就位支座。待支座就位对中并调整水平后，用525#水泥浆灌注锚固螺栓预留孔，要求灌注密实，不得留有空洞。   

支座安装后，支座中心线应与主梁中心线平行；活动支座上、下支座板方向的中心线应重合，其交叉角不得大于5′；支座安装就位后，应将上、下支座之间设置临时连接定位，以防止施工过程中发生错位，待梁体砼达到一定强度后，撤除临时连接设施。

6.2　模板安装

6.2.1 模架预拱度设置

由于混凝土施工过程中模架会发生弹性变形，因此在混凝土施工前须根据模架下沉量对模架底模预留预拱度，并在浇筑过程中对梁体挠度跟踪测量，通过观测数据对预拱度的设置进行修正，在后续箱梁施工中作相应调整。

6.2.2 模板成型操作要点

（1）模板成型前现场技术人员和测量人员应对模板底面高程与支座高程、变截面线型坐标与预应力孔道坐标进行校核，并将模板成型的特征点和控制点绘编成册以备查用。

（2）对模板结合部位要有联接措施，板厚以达到设计要求的刚度标准为依据。

（3）模架按模数分段，每节4.2m，侧模与侧模架栓接连接，底模与底模架栓接连接。

（4）为了脱模及移动模架施工方便，在顺桥向两相邻模板间留30mm缝隙。墩顶散模，现场处理。

（5）锚座模板安装时要特别注意锚垫板方向能否满足张拉要求，并检查箱内锚区前施加张拉必备的空间，如预留空间不能保证张拉机具的需要时，必须调整相应位置确保张拉工序的顺利实施。

6.3 结构钢筋制作绑扎与预应力孔道布置

6.3.1钢筋绑扎

在后张预应力箱梁结构中，结构钢筋必须保证梁体能够承受预应力施加时所产生的荷载及预应力孔道、锚板的架立功能，预应力孔道的成型质量是能否按照设计施加预应力的基本保证。

由于笔架山高架桥移动模架造桥机承重方式为上行式，梁体钢筋不适用整体绑扎成型后再吊装到施工断面的方法，只能将加工好的钢筋倒运至现场绑扎，先进行底板及腹板钢筋的绑扎，同时按坐标表对预应力管道进行准确定位。底板钢筋焊接的接头尽可能布置在各孔的1/4L处，同时接头应尽量避免在同一截面上。所有的电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离均应符合施工规范要求，对预应力筋竖弯处的箍筋应特别注意绑扎牢固。吊装内模及内模支架后再进行顶板钢筋的绑扎。

6.3.2结构钢筋与预应力孔道布置操作要点

（1）检查图纸结构钢筋，特别是横梁、隔梁、锚区等钢筋较密部位是否与孔道位置有所矛盾，调整时应以孔道位置为主。

（2）核验孔道、锚区、横梁、隔梁等间隙较小的部位，看能否满足混凝土浇筑要求。如不满足，须及时反映情况以便与设计方协商解决。

（3）结构钢筋绑扎时要特别注意操作安装顺序。结构钢筋未成型时要有加固措施，以保证位置准确，并能承受布束时的外力荷载。

（4）孔道布置施工中，所有预应力管道均需设定位网片筋准确定位，以确保梁体预应力管道平顺，当管道位于直线上时，定位网片纵向间距不得大于1m，当管道位于曲线上时，定位网片间距不得大于0.5m。横向位置按设计图纸上的坐标定位。当梁体钢筋与预应力管道相碰时可适当移动梁体构造钢筋或进行适当弯折。

（5）在波纹管接头处一定要将波纹管接口用小锤整平并缠裹宽带胶，以防在穿束时引起波纹管翻卷，严重时会导致管道堵塞。还要检查波纹管是否因为焊接等原因产生破损或变形，若发现一定要在浇筑混凝土之前补好。在与锚垫板接头处，一定要用胶带等缠包堵塞，以防水泥浆渗进锚孔内。

6.3.3　结构钢筋绑扎与预应力孔道布置施工中应注意的问题

（1）认真研究设计图纸，明确施工内容。本桥为连续箱梁均采用双向预应力体系，纵向预应力束规格为：腹板22-φ15.24mm钢绞线，底板7－φ15.24mm钢铰线，底板9－φ15.24钢铰线，翼板2－φ15.24mm钢绞线。首跨箱梁采用两端张拉，其它施工阶段均为单端张拉。相应的锚固端无张拉槽口，其混凝土应一次浇注施工。

（2）预应力孔道成型的主要施工要求：位置准确、线型圆顺、密闭性能好。

（3）解决好下面三个问题对能否满足以上要求十分重要。

a.施工前必须校验孔道的坐标位置、曲线长度与设计是否相符，以免发生孔道及锚区位置与断面不符的情况，造成孔道、模板的返工修改；

b.在箱梁设计中，一般锚区钢筋与结构钢筋分别承担各自功能，因而经常发生在钢筋密集地段相互位置发生矛盾的现象，施工时必须加以整理，排好位置，避免发生钢筋过密以至无法绑扎或混凝土无法浇筑的情况，一旦这种情况发生，极易造成锚区混凝土出现蜂窝、狗洞，降低了锚座的承载能力，直接影响预应力的施加；

c.在墩柱、隔梁处一般钢筋都比较密，必须对上述截面的钢筋与孔道位置进行排列，特别是有横向预应力时，一般位置都排不开，调整时应以纵向线型为主。绑扎钢筋时也应特别注意绑扎顺序，避免钢筋绑扎成型后孔道无法就位或锚座预埋件无法放入。

6.4混凝土施工

本桥后张预应力箱梁混凝土标号C50，为保证混凝土强度和质量，宜采用不低于525号硅酸盐水泥、普通水泥或矿渣水泥。混凝土用砂石料除符合混凝土—般要求外，所用砂的容重不得低于1550kg/m3，粗骨料采用经清洗后级配良好的碎石，石料孔隙率不宜超过40％，为缩短施工周期，不仅要求混凝土强度高，而且要求有很高的早期强度。

混凝土性能指标：

（1）混凝土的水泥用量不超过500kg/m3，水灰比不宜大于0.4，拌制后的混凝土不得再次加水。

（2）混凝土坍落度宜为14～18cm。

（3）混凝土初凝时间不小于2.5h。

（4）混凝土龄期3天要求达到设计强度的85%。

6.4.1浇筑混凝土操作要点

在预应力箱梁浇筑前要在箱梁内预设内观测点观测混凝土浇筑前后梁底标高变化及张拉前后的标高变化。

（1）箱梁采取一次浇筑完成（除封锚砼外）的施工方法，混凝土浇筑前应对模架、模板和预埋件进行认真检查，清除模板内的杂物，并用清水对模板进行认真冲洗。浇筑过程中用插入式振捣器振捣，注意不要振破预应力束波纹管道，以防水泥浆堵塞波纹管。

（2）搅拌机、泵机、振捣器械、电源、运输工具都应留有备用以保证浇筑的连续性。

（3）混凝土质量必须设置双控系统，即搅拌机出盘质量控制与现场入模前的质量控制。现场与搅拌站要有畅通的通讯手段，以便随时调整浇筑速度及混凝土质量。

（4）砼浇筑前必须认真制定浇筑方案，并详细交底明确分工，各负其责。特别是振捣人员的振捣界限，挂牌负责。

（5）浇筑时应有专人检查预应力孔道情况并负责及时修整，灌注混凝土时来回抽动内衬芯棒以保证孔道畅通。

（6）高性能混凝土配制前必须对原材料的物理、力学性能进行严格试验，配制时掌握混凝土的3d、7d、28d的强度情况及外掺剂效果以及坍落度损失等情况。

（7）混凝土灌注及养护：梁体混凝土应进行整体灌注，升温、降温及拆卸模板时都应注意防止梁身表层与内部及梁身各部分之间发生较大温差，全梁各部分温度保持均匀。

（8）梁端后浇部分混凝土内所有钢筋均为端横隔板内之钢筋，预先弯折，让开张拉槽位置，待腹板束张拉完毕后恢复各号钢筋到原设计位置，即可浇注梁端后浇部分混凝土。

6.4.2　浇筑混凝土施工中应注意的问题

（1）混凝土开盘前必须检查是否有足够的原材料（即：水泥、石子、砂、粉煤灰、外加剂及水源），同时必须有备用搅拌机械和电源。

（2）混凝土现场要有合理的照明布置，并有备用电源、备用振捣器械及熟练的模板工、钢筋工。施工人员轮班时要做好交接。

（3）确定浇筑顺序与浇筑方式时应根据箱梁结构断面、跨径、搅和站砼生产能力，以模架模板不被偏压变形，混凝土浇筑接缝不超过２h，能够分层、及时振捣为原则。

（4）混凝土浇筑前必须进行浇筑方案交底，特别是振捣人员要对振捣质量及孔道保护两方面负责。要划分清楚各个振捣人员的界限，挂牌负责。

（5）浇筑时应有专人负责预应力孔道、排气孔及预埋件的保护。

6.5 预应力筋

6.5.1 穿束

预应力筋在混凝土浇筑前穿束完成，预应力束在穿束之前要做好以下准备工作：

（1） 清除锚头上的各种杂物。

（2）将钢束端头做成圆锥状，用电焊焊牢，表面要用砂轮修平滑，以防钢束在波纹管接头处引起波纹管翻卷，堵塞孔道。

因预应力束孔道大多是曲线状，人工穿束较困难，可将钢丝绳系在高强钢丝上，先将高强钢丝拉过孔道，然后将钢丝绳头用φ12的半圆钢环与钢束头经焊接而接在一起，开启卷扬机将钢束徐徐拉过孔内，在钢束头进孔道时，用人工协助使其顺利入孔。如果在钢束穿进过程中堵塞，要立即停止，查准堵塞管位置，凿开混凝土清除管道内的堵管杂物，继续用卷扬机将束拖过孔道。

6.5.2 施加预应力

预应力筋的张拉：梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值的90%后方可进行张拉，预应力筋张拉时应左右对称进行，最大不平衡束不得超过一束。所有预应力张拉均需进行张拉应力与伸长量双控。

6.5.3 预应力张拉顺序

总体顺序：腹板纵向束→底板纵向束→顶板纵向束→顶板横向束 

6.5.4 施加预应力

腹板预应力管道采用塑料波纹管真空压浆，其它部位预应力管道采用金属波纹管普通压浆法。

所有预应力张拉均要按应力及伸长量双控，设计要求当预应力钢束张拉吨位到达设计张拉吨位时，实际伸长量不得低于理论伸长量的6％，同时也不得高于理论伸长值的6％。

在施加预应力前应做好以下工作：

（1）钢绞线进场后要取样做拉伸试验，抽查钢绞线的断面尺寸。

（2）锚具、夹片到场后要检查锚固效率系数，其值不可小于0.95。

（3）要定期抽查夹片的硬度。

（4）油顶油表要定期进行校验。

张拉过程如下：安装锚具、千斤顶→拉到初应力(设计应力10%)→量测初始伸长量→拉到设计应力20％→量伸长量→张拉至设计应力→量伸长量 → 回油锚固 →量最终伸长量，取得实际伸长量及回缩值 →检查是否有滑丝、断丝情况发生。每次锚具安装好后必须及时张拉，以防在张拉前锚具生锈。

张拉过程中如有滑丝、断丝、伸长量不够的情况发生，则需分析原因并处理后重新张拉。

6.5.5 施加预应力的操作要点

（1）张拉设备必须事先经过校验，并有校验报告结果。校验报告结果应注明顶号、表号，给出顶力与油表的关系线。

（2）安装锚具及千斤顶时必须保证锚板、锚环、千斤顶均在一条直线上。在安装夹片时必须先检查钢绞线锚固部位及夹卡是否清洁，合格后方可安装，安装时必须使夹片外露部分平齐，开缝均匀。

（3）当使用锚具时应注意限位板上有不同规格钢绞线的识别标志，以免用错，造成内缩量过大或增加锚口损失。

（4）当钢束较长或曲线较多时应先不安装夹片，从两端反复张拉数次，可有效降低摩阻系数。

（5）切割多余钢束，一般应使用砂轮切割机。

（6）张拉锚固后应及时压浆，水泥浆配制及压浆工艺按设计要求或现行规范执行。

6.6 孔道灌浆

6.6.1 普通压浆

钢铰线束张拉锚固及张拉完成后，进行孔道压浆。压浆采用活塞式压浆泵，灰浆拌制采用灰浆搅拌机。在压浆前先用高压水冲洗孔道，然后用空气压缩机吹干孔道内积水。为了确保压浆质量，防止压浆后灰浆收缩出现空隙，在施工中严格控制水泥浆的水灰比及压浆应力。注浆用M50灰浆；连续搅拌，延续时间不超过4min，对延续时间过长的灰浆不使用。要均匀、缓慢的对孔道进行压浆，当需要二次压浆时，两次间隔时间不超过45min，压浆时最大应力为0.5～0.7MP。压浆要保证孔道另一端饱满和出浆，出浆并达到要求的水泥浆稠度。孔道中充满水泥浆后关闭孔道，保持一个0.5MP的承压期。

6.6.2 真空压浆

压浆前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道中的真空度达到负压0.1MPa左右，然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道。由于孔道内只有少量空气，浆体很难形成气泡；同时，由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差，大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。不仅是“压”，而且是增加了“吸”的功能。真空辅助压浆的关键是要保证管道及锚固体系的密封性，能保证管道内形成一定压力的负压。

真空辅助压浆施工步骤

（1）准备工作

a.在施工前，确认浆体配合比；

b.检查材料、设备、辅件的型号或规格、数量等是否符合要求；

c.切割钢绞线，安装锚垫板盖帽，按设备布置示意图进行各单元体的密封连接。由于锚垫板盖帽一般不深，钢绞线预留长度为3～5cm，所以钢绞线切割必须采用砂轮切割机。安装密封盖帽，应按要求安装密封圈及密封胶，保证密封盖与锚垫板密封。

（2）试抽真空（见原理图15）

图15 真空压浆原理图

关闭阀门1、3和排气孔，打开阀门2和4，启动真空泵，观察真空压力表的读数，应能达到负压力0.07～0.1MPa。当孔道内的真空度保持稳定时（真空度越高越好），停泵1min ,若压力保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。如未能满足此数据则表示波纹管未能完全密封。需在压浆前进行检查及更正工作。

（3）拌浆

a.拌浆前先加水空转数分钟，使搅拌机内壁充分湿润，将积水清理干净；

b.将称量好的水倒入搅拌机（可利用搅拌机自身计量容器），之后边搅拌边倒入水泥，在搅拌3～5min直至均匀；

c.将溶于水的外加剂倒入搅拌机，再搅拌3～5min,然后倒入浆桶。

（4）压浆

a.启动真空泵，当真空度达到并维持0.1MPa左右时，打开阀门1，启动压浆泵，开始压浆；

b.当浆体经过透明高压管并准备到达三通接头时，关闭阀门1，并打开阀门3，关闭真空泵；

c.观察废浆桶处的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致时，关闭阀门2，并关闭压浆泵；

d.马上打开排气孔，启动压浆泵，观察排气孔处的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致时，关闭排气孔，以0.4～0.6MPa的压力继续压浆2～3min ,最后关掉压浆泵，关闭阀门1；

e.拆除阀门1、2外的设备，并清洗，即完成压浆工作。

（5）真空辅助压浆注意事项

a.整个连通管路如果不能承受1MPa的正压力和0.1MPa的负压力，说明管路气密性不好，必须及时检查更正，合格后方能进入下一道工序；

b.浆体搅拌时，水、水泥和外加剂的用量必须严格控制；

c.必须严格控制用水量，对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加流动性；

d.搅拌好的浆体每次应全部卸尽，在浆体全部卸出之前，不得往里倒入水泥另行搅拌浆体。

7.移动模架过孔

7.1步骤一

（1）箱梁张拉完毕，拆除墩顶散模及墩顶侧模对拉设施。

（2）拆除吊杆，拆除底模及侧模纵横向连接螺栓，拆除模架横向对接螺栓。

（3）后支腿油缸伸出与桥面顶紧，中支腿油缸收回脱空并吊挂前移至指定位置，并与桥面预埋件锁定，调整其高度使托辊轮顶面与前支腿托辊轮顶面标高一致。

（4）后支腿及前支腿支承油缸回收脱空，整机下降0.2m。

（5）底模横移开启并临时锁定，准备第一次前移过孔。

7.2步骤二

（1）启动移动模架纵移机构，整机前移13.8m后停止。

（2）移动模架中支腿油缸伸出与主梁转换支点牛腿顶紧，解除前支与墩顶间锁定。

（3）中支腿油缸伸出顶升0.1m，前支腿脱空，准备吊挂前移。

7.3步骤三

（1）后支腿与桥面预留吊杆孔锁定。

（2）前支腿脱空后吊挂前移至前墩顶指定位置安装，并与墩顶立柱锁定。

经检查确认后，后支腿油缸收回，准备第二次前移过孔。

7.4步骤四

（1）启动移动模架纵移机构，整机纵移34.2m停止。

（2）中支腿吊挂前移至指定位置与桥面预埋件锁定安装。

7.5步骤五

（1）启动纵移机构，整机纵移2m到位。

（2）横移关闭底模架，连接左右模架间连接螺栓。

（3）前后支腿油缸顶升0.2m至工作状态并锁定。

（4）安装吊杆并调整，模板测量并调整。

（5）绑扎底板、腹板钢筋及预应力筋。

（6）安装拆装式内模完毕。

（7）绑扎顶板钢筋及预应力筋。

（8）按照由前向后的顺序浇筑箱梁混凝土并养生。

（9）混凝土养生至张拉强度，进行预应力张拉作业。

8.移动模架使用注意事项

（1）遇6级及以上风力时，停止混凝土浇筑；风力大于6级时移动模架不得过孔施工，各构件应处于锁定牢固状态。

（2）移动模架主机纵移时，两侧的纵移油缸操作要同步进行，并溜绳保险。

（3）支腿纵移时，在启动卷扬机前，必须指派专人检查并确认钢丝绳处于张紧状态，当前支腿到达前方墩顶后，应指派专人检查前支腿横梁与墩顶预埋件的连接状态，确认无误后主梁方可继续纵移，并有专人检查吊挂滚轮与主梁接头处是否有别卡现象等，以免造成吊挂滚轮变形。

（4）严禁在移动模架系统上随意摆放重物，增加移动模架的荷载。

（5）钢丝绳在卷筒上应有不少于5圈的安全圈。

（6）卷扬机刹车系统必须经检查确认后才允许重新启用，在确认钢丝绳张紧后方可松卸前后支点千斤顶，将主梁系统支撑转换至托辊辊轮踏面上。

（7）振动棒在振捣混凝土时，不得触及埋设物、钢筋、模板，以防结构移位或变形。

（8）混凝土箱梁施工应严格执行公路桥涵施工规范要求和设计图纸中的特殊要求。

（9）建立健全完善的机长检查机制，做到每一跨施工前、施工中、施工后均对移动模架进行检查，及时发现问题、查出隐患并及时处理，确保做到安全生产。

9.人员安全

（1）禁止双层作业。

（2）高层作业必须系好安全带。

（3）在模架上铺设人行道，脚手板要求两端固定，无悬空、探头且要挂设安全网，保证人员上下安全方便。

（4）严格遵守安全用电的有关规程。

（5）在移动模架安装、拆除过程中，在起吊的重物上、下严禁站人。

作者介绍：

刘鸿 ，男，工程师，1971年出生，1994年7月毕业于长春工程学院－勘察工程系岩土工程专业（专科），2006年1月毕业于吉林大学－土木工程专业（本科），先后参与四川绵阳三江电站工程、四平至白山一级公路项目、内蒙古扎兰屯市污水管网工程、武汉黄浦路延长线工程，现任江西武吉高速公路项目总工。下载本文