浅谈后张法预应力T梁施工工艺及质量控制

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  摘 要:本文作者结合多年工作经验,主要阐述了长坑大桥T型梁的预制、张拉方法、压浆等施工技术和施工要点。供同行参考。
  关键词:预应力混凝土; T型梁; 施工技术; 质量控制
  0、引 言
  随着现代桥梁建筑技术的不断提高和发展,大跨度高预应力砼梁得到越来越深广的应用。T梁作为桥梁上部结构的一种形式,相对其他结构形式梁具有结构简单,砼用量小, 结构自重轻,工程成本低,便于现场预制,施工进度快,质量有保障等特点,在很多地区都有所发展。预应力T梁的施工,成为后张预应力T梁成败的综合因素,对提高T梁的质量起着至关重要的作用。结合舟山市大陆引水二期工程黄金湾水库环库公路K0+380长坑大桥,上部结构简支预应力T型梁,跨径布置:20m。全桥共有T梁66片,大梁预制场布设12个梁板底座。谈谈后张预应力T型梁施工中的应用技术以及在各个环节中需要注意的具体问题。
  1、T梁预制场的布置结合现场的具体情况,本预制厂的T梁预制场地修建距离桥梁施工地就近且裝运方便的一块面积适合的空地上。
   预制梁底必须平坦。必须保证地均匀压实,预制梁底座应予以加固且排水畅通。否则,预制梁底座出现不均匀沉降,造成结构尺寸变形,严重时使预制梁开裂。这样会造成重大的施工事故,这一点必须引起施工单位的重视。 施工前,应将场地整平,重型压路机将原地面压实,确保土基密实度满足要求,并设计合理的排水设施;预制梁底范围内,浇注不小于15cm厚、20MPa的水泥混凝土;预应力梁附近底座范围内需要用混凝土加固,避免梁端附近荷载集中引起地基不均匀沉降。
   预制场区内地面按1%排水坡设置,并于四周设置排水沟,确保排水畅通。设置排水系统的目的不仅可以避免台座遇水浸泡后降低其地基承载力及台座产生不利变形,同时也是文明施工的需要。简易排水沟槽可采用素混凝土或砖砌砂浆抹面做成,并与周围环境排水系统连通。
  2、T梁钢筋加工及安装
  2.1钢筋加工
   在钢筋加工之前,要对现场的成堆钢筋进行抽检,抽检频率必须满足规范要求。在抽检的钢筋中,做钢筋的力学实验—拉伸、弯曲等实验,实验室必须负责任地严格把关。
   梁板钢筋尺寸下料严格按照图纸要求,钢筋接头除设计图纸有特殊说明外,当钢筋直径≥12mm时,宜采用焊接;钢筋直径<12mm时,宜采用绑扎,焊接及绑扎的质量要求应严格执行《公路桥涵施工技术规范》。钢筋的弯钩及各部尺寸要严格按施工图纸制作,安装时要划线,确保位置、间距准确。
   在钢筋的加工车间,按照要求对钢筋加工进行分工,各负其责,确保时时检查和复合。出现问题及时跟施工技术人员或钢筋班班长联系,及时改正,避免造成更多的浪费。
  2.2钢筋安装
  1)钢筋绑扎顺序:在制梁台座底模上标示各节段钢筋骨架的定位线和梁体中心线→安装梁底支座上垫板→钢筋骨架节段按中心线、定位线就位→绑扎横隔板钢筋→预应力筋孔道安装固定→绑扎翼缘板钢筋。
  2)钢筋在加工场地加工完毕后,在大梁台座上安装绑扎,先安装绑扎“马蹄形”部分的钢筋,“马蹄形”部分的箍筋数量多而密,位置不好控制,为此,采取在台座侧面划线定位的方法,用以准确无误地掌握箍筋的根数及间距,横隔板在腹板钢筋完成后再进行安装绑扎;腹板及“马蹄形”部分钢筋全部成型后,开始焊接波纹管定位筋,定位筋间距为0.8m,由于波纹管线形为曲线,为准确控制每一根定位筋的位置,施工中采用尺杆刻度定位法,即按照设计图给出的钢绞线的坐标,算出波纹管底部定位筋的坐标,刻于木方尺杆上,用这尺杆在腹板上划出定位筋的位置,再焊接定位筋,这样可以有效地保证定位筋的准确性。
  3)翼缘板钢筋在模板支好后才进行安装绑扎;为保证钢筋保护层厚度,除在钢筋骨架成型时用架立钢筋控制好间距外,再用垫块加以控制,将按设计要求厚度的垫块呈梅花状绑在钢筋的交叉点上。由主办工程师和质检人员进行专检验收。箍筋在纵向布置时,相邻两根箍筋的弯钩应交错布置。为保证横隔板封头严密不漏浆,将隔板钢筋弯钩尺寸调整,使之弯钩接头平顺对接。
  4)腹板钢筋绑扎。钢筋伸出部分要套上塑料膜,预制时紧贴内模,脱模时立即扳出。主筋接长采用闪光对焊,其他钢筋按设计要求进行焊接。隔板外漏筋与隔板现浇接头筋需双面焊接。钢筋骨架要挂线绑扎,确保骨架顺直,并用塑料垫块保证保护层厚度。
  5) 梁顶扁锚预留槽口割断钢筋用同规格钢筋直立预埋,待墩顶连续应力张拉完成后将钢筋平直焊接后封扁锚。钢筋骨架周边固定塑料垫块以保证混凝土保护层。
  6)钢筋在台座上绑扎,顺序为先底腹板,后顶板。钢筋每个断面的接头不超过50%,并按规定错开。
  对于泄水孔、支座钢板,预埋时必须保证其位置正确,注意不要遗漏。T梁预应力孔道均用波纹管成孔。安装时,波纹管方向与穿束方向一致。波纹管接长采用大一号的波纹管套接,套接长度为20cm,按设计间距设“井”字形定位钢筋固定孔道位置,孔道定位误差应小于8mm。
  2.3钢筋的质量控制
  在T 梁的预制现场,在钢筋的绑制过程中,要安排质检人员保证钢筋的绑制准确,在重要部位严查钢筋的根数,钢筋的间距是否准确。
  ①在模板上焊接钢筋时,须对模板进行隔离保护,以防焊渣掉落在模板上及焊弧对钢模加热造成褪火,在成品混凝土表面出现焊渣黑斑及褪火白斑;②钢筋保护层控制采用混凝土垫块;③整片梁的钢筋、模板安装好后,还应注意通气孔、泄水孔、吊装孔的预留。
  3、波纹管安装
   波纹管用U型钢筋焊接固定,两根接头用直径大一号的波纹管套接,长度30cm,用胶带封头,防止混凝土浆渗入。当梁肋及隔板钢筋安装完毕后开始安装波纹管。
   当梁板钢筋位置与波纹管位置发生冲突时,调整梁板钢筋位置以确保波纹管位置准确无误。
  注意事项:
  ①孔道接头处用胶带纸缠绕,加强接头的严密性;②在波纹管附近电焊钢筋时,对波纹管加以防护,焊完再细致检查;③浇筑砼时,振捣人员应熟悉孔道位置,严禁振动棒与波纹管接触,以免孔壁受伤,造成漏浆;④加强岗位责任制,严格执行孔道安装操作工艺要求。 
  在波纹管安装的时候,最主要的就是注意不要将波纹管磨破,在安放的时候,要严格控制波纹管安装的孔道,使其在控制范围之内。这里,是监理工程师和质检工程师检查的重点。
  4、模板加工及安装
  4.1端、侧模板加工
   侧模采用整体式钢模板,每块钢模长度与T梁两个横隔板间距等同以减少模板接缝以防漏浆,使浇筑的T梁美观。钢模骨架采用10cm槽钢制作,6毫米钢板作为钢模面板。钢模骨架上下两端均留有预留孔,以便钢筋拉条穿入两侧对称拉结,以防震捣时模板松动引起漏浆。每块侧模板的外侧需设置附着式震捣器安装螺栓,便于安拆附着式震捣器,加工钢模时在钢模 周边留有倒角(内小外大)便于拆模。
  4.2底模加工
  T梁底座用C25钢筋砼浇筑,底座厚30cm,底座中间部分基础厚20cm,端部2.5米范围内加深到40cm,并设置活动块用于穿索兜底吊梁。根据施工需要及设备条件,预制场安装1套龙门吊负责模板拼拆、砼浇筑、移梁。
  4.3端模加工
  与每套梁体侧模配套的端模采用2套,一套是与梁体侧模同时支立的端模,其形状按设计张拉用锚固板的位置做成锯齿状;另一套是在梁体预应力施加后,预应力筋孔道压浆后封端用的,其形状为直板状。端模钢板用δ=4m钢板。两种端模均由工厂加工制作。端模预应力管道位置的留设必须准确,并应留有预应力束的穿束架子。
  4.4模板安装质量控制
  ①每节模板接缝间、模板与台座结合部,用乳胶粘贴薄海绵以防止漏浆。拆模后,如海绵破坏,则要重新粘贴;考虑模板拆卸方便,每节模板留有一小块活口板,拆除模板时,先卸去夹脚Ф16螺栓,再拆除各段的活板,向外下方将模板拆卸,以防止模板变形及损坏大梁混凝土;②模板组装:模板表面拼接接缝用汽车密封胶密封并打磨平整,每次组模前将模板表面清理干净并均匀涂刷脱模剂;③因梁板预埋钢筋较多,外露钢筋与模板间用海绵填充塞紧,模板钻眼用机械加工,尽量避免直接用电焊烧割模板;④模板底角用对拉螺栓把紧,螺栓间距50cm一道;⑤在每次安装模板前,必须严格除锈清渣,保证模板表面的光洁平整,并均匀地涂抹脱模剂,脱模剂选用新机油,涂刷均匀即可;⑥锚垫板位置要准确,否则,会造成锚垫板不垂直孔道轴线,梁体受力发生变化,同时由于孔口摩阻力加大,使预应力损失加大,造成钢丝断丝,锚固区漏筋或混凝土不密实,使锚固区承压能力不够,张拉时锚垫板变形,其下混凝土爆裂,影响预应力的施加。
  5、混凝土浇筑和振捣
  混凝土浇筑分层、分段进行,第一层混凝土浇筑至N1钢束在梁板最低点上20cm之处,同时启动附着式振捣器。第二层混凝土浇筑至梁板高90cm处,振捣棒与附着式同时振捣。第三层浇筑至翼缘板根部处,用插入式振捣器振捣,最后一层浇筑至梁板顶面。
  在附着式振动器振捣的过程中,插入式振动棒采用来回穿插法不停地振捣T梁腹板中的混凝土,使气泡快速排出;每次先分层浇筑好腹板,再一次浇好翼板。
  梁体混凝土的震捣以附着式振动器为主,插入式振捣器为辅,主要采用侧振工艺。具体做法如下:①马蹄部位:混凝土入模,相应位置的马蹄、腹板上的振动器全部开动,混凝土边入模边振动。开动腹板振动器的目的是加快混凝土进入马蹄部位的速度,防止混凝土集卡在腹板部位,形成空洞;②待混凝土全部进入马蹄部位后,停止腹板部位振动,只开马蹄部位振动器,振至混凝土密实为止;③振动器开动的数量以灌筑混凝土长度为准,严禁空振模板;④灌筑腹板部位混凝土时,严禁开动马蹄部位的振动器;⑤梁端砼振捣采用φ30振动棒捣固,以保证梁端砼密实。梁顶面砼以搓板收平搓毛。 
  6、预应力筋的穿束和张拉
  6.1预应力筋的穿束
  当梁体混凝土达到设计强度的75%以上时,才可以进行穿束。穿束前,可以用空压机吹风等方法清除孔道内的污物和积水,以确保孔道畅通。穿束时,钢丝束从一端穿入预留孔道,钢丝束在孔道两端头伸出的长度应大致相等。
  6.2预应力筋的张拉
  6.2.1 张拉前的准备
  ①不论是选用哪一种张拉机具类型,千斤顶、油表及其配套设备在使用前要都进行校验;②千斤顶与压力表、高压油泵及油路管线应配套校验并标识,以便施工时对号入座;③根据校验结果分别绘制出张拉力与压力表之间的关系曲线;④查混凝土强度是否达到设计标号的80%以上;⑤锚垫板是否与孔道垂直
  6.2.2张拉工艺
  大梁张拉用两台YC250B型千斤顶两端同时张拉。按每孔钢绞线的设计长度加上千斤顶的工作长度,用切割机下料,对钢绞线进行绑扎穿孔。安装好锚具和夹片两端对称两束同时张拉。
  张拉程序为:0→10%δk→1.05δk(持荷5min)→δk(锚固)。
  张拉操作顺序:
  ①打开油泵上的全部阀们,驱动油泵电机;②關闭张拉油路上的卸压阀,调节调压阀使其流通口逐渐由大到小,升压到张拉油压后立刻打开调压阀;③关闭顶压回程油陆上的卸压阀,调节调压阀升到要求的压力;④使千斤顶的回程油缸进油,张拉油缸排油;⑤活塞回程复位后,打开调节调压阀和卸压阀;⑥最后卸下工具锚,千斤顶及顶压器,准备下一次张拉。
  6.3张拉的质量控制
  张拉时两端同时进行,设专人指挥。开动油泵,两端同时达到初应力(10%δk)后油泵停油,量测并记录千斤顶初始伸长量和油压表读书数。当到达1.05δk时持荷5min,最后在δk时锚固。对伸长率和张拉应力进行双控,即同时控制张拉力及引申量,张拉应对称进行。
  张拉时随时观察上拱度的的变化,张拉时主梁的弹性上的拱值与计算值按15%控制,张拉完毕后即时做封锚处理。
  6.4预应力筋锚固后的切割
  预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。预应力筋锚固后的外陋长度不宜小于30mm,锚具应用封锚混凝土保护,当需要长期外漏时,应采取防止锈蚀的措施。一般情况下,锚固完毕并经检验合格后即可切割端头多余的预应力筋,严禁电弧焊切割,强调用砂轮机切割。
  7、压浆及封锚
  压浆的目的是防护构件内的预应力筋(束)免于锈蚀,并使它们与构件相粘接而形成整体。
  7.1压浆施工工艺
  ①水泥浆自调制至灌入孔道的延续时间,视气温情况而定,一般不超过30~45min,水泥浆在使用前和压注过程中应经常搅动;②压浆应缓慢、均匀地进行,比较集中和邻近的孔道,先连续压浆完成,以免串到邻孔的水泥浆凝固堵塞孔道;不能连续压浆时,后压的孔道应在压浆前压力水冲洗通畅;③压浆采用一端压浆,当另一端排水孔冒浓浆后,封排水孔加压,持压5分钟,关闭压浆阀,转到另一束,全梁压浆
  7.2压浆质量控制
  ①施工过程必须计量准确,严格控制水灰比;②必须充分保证持压时间。
  7.3封锚方法
  封锚采用无收缩水泥砂浆法,无收缩水泥砂浆是掺入抗收缩剂的水泥砂浆,用来封堵锚垫板和锚板之间的缝隙。封堵必须将锚板及外漏钢绞线全部包裹,覆盖层大于15mm,优点是操作简单,缺点是可靠性差。
   8、T梁预制完成后的工作
   主梁吊运按兜托梁底起吊法考虑,不设吊环。预制时应在梁底预留穿索兜底所需要的活动段底模,同时在主梁翼板上的对应位置预留穿索孔洞。兜底采用钢板,为了防止钢板与梁底刚性接触破坏梁底,在棱角处垫橡胶。为防止预制梁上拱过大,预制梁与现浇湿接缝及桥面铺装混凝土由于龄期差别而产生过大的收缩差,存梁期不应过长,宜按不超过3个月控制,若存梁期超过3个月,应该增加压重措施。
  9、结束语
   总之,T梁的施工工艺虽然大多数人都有所了解,但是能真正做到步步都精通步步都明白的也不会很多。结合现场实践,从预应力混凝土T梁的现场准备,原材料加工,到施工工艺的控制,再到质量控制的措施。只有在全体各方人员的通力合作下,才能达到一个令人满意的工程质量。
  参考文献:
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  [3] JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.
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