浅析京沪高速扩建工程用预制箱梁施工工艺

时间：2024-07-28

蒋豪董志丰张士林

（无锡交通建设工程集团有限公司,江苏无锡 214000）

0 引言

京沪高速公路淮安至江都段改扩建工程起自王兴枢纽互通北侧，接改扩建的京沪高速公路新沂至淮安段，经淮阴、涟水、清江浦、淮安、宝应、高邮、江都，止于正谊枢纽互通北侧，全长约152.6km。全线采用双侧拼宽的总体扩建方案，按双向八车道高速公路标准扩建，设计速度120km/h，路基宽度42m。

项目所在扬州市宝应县境内段，起于小官庄镇，起点桩号为K879+068.000，途经氾水镇，终点位于夏集镇，终点桩号为K899+058.000，全长19.990公里。本项目的主要控制点有：宝应南互通、氾水服务区等。改扩建桥梁11座，其中大桥5座，上部结构为预应力混凝土连续箱梁，中桥6座，上部结构为预制空心板梁；新建匝道桥梁2座。

项目标段的预制箱梁为装配式预应力混凝土连续箱梁，多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。

项目标段需生产预制箱梁432片，其中20m箱梁264片，25m箱梁168片，分布在向阳河大桥、劳动河大桥、芦氾河大桥、永安河大桥、潼河大桥。本文研究了项目标段预制箱梁施工所需的施工准备、资源配置、施工周期、养护工艺、施工工艺流程、施工质量参数等，总结了施工经验，确定预制箱梁施工质量安全控制的方法和具体要求，可为预制混凝土箱梁施工提供一定的指导。本标段预制箱梁参数情况见表1。

表1 本标段预制箱梁参数表

1 施工原材料及设备

1.1 钢筋、钢绞线

预制箱梁施工钢筋、钢绞线需要的主要原材料为Φ8光圆钢筋289.6kg、Φ10光圆钢筋415.2kg、Φ12带肋钢筋1888.8kg、Φ25带肋钢筋1364.4kg、低松弛预应力Φ15.2mm钢绞线597kg。

其中光圆钢筋、带肋钢筋为永钢、中天、沙钢产的各规格钢筋；钢绞线为江阴华新钢缆有限公司生产的低松弛预应力Φ 15.2mm钢绞线。

以上钢筋均经项目部工地试验室自检和总监办抽检合格，用于首件施工。

1.2 水泥、砂石料、外加剂

施工C50混凝土共18.5方，根据C50混凝土配合比（水泥：黄砂∶碎石∶水∶外加剂=470kg∶730kg∶1095kg∶155kg∶5.64kg），需混凝土拌和用水泥8.7t，黄砂13.5t，碎石20.3t，外加剂104.3kg，拌和用水2.9t。

其中水泥为海螺P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥；黄砂为洞庭湖中砂；碎石为江西连续级配碎石；外加剂为南通华联建筑新材料有限公司HL-8高性能减水剂，掺量为1.2%。

1.3 锚具

施工用的M15-4锚具4套、M15-5锚具8套、BM15-4锚具2套、BM15-5锚具8套，外委检测合格。

1.4 镀锌波纹管

首件施工用的D内=55mm 镀锌波纹管117m，Φ内=70mm×25mm镀锌波纹管6m，Φ内=90mm×25mm镀锌波纹管38m。外委检测合格。

1.5 压浆料

首件施工用的压浆料约需1t。压浆料为南通华联建筑新材料有限公司生产的HL-9B型压浆料。外委检测合格。

预制箱梁施工需要的主要机械设备情况见表2。

表2 预制箱梁施工机械设备配备表

2 预制场地布置

箱梁预制厂（混凝土集中供应中心、钢筋集中加工配送中心和预制构件集中生产中心）位于主线K888+100西侧，东侧毗邻G233，东西宽约270m，南北长约420m，占地近172亩。箱梁预制厂位于三厂的北侧。箱梁预制场设25个预制台座，其中25m箱梁台座10个，20m箱梁台座15个，中心间距为7.0m，龙门供电划线区3m宽，龙门轨距40m宽，混凝土运输通道10m宽，路面为20cm厚C30素混凝土路面。龙门吊轨距40m，设置20t龙门吊2台，80t龙门吊2台。存梁区位于东侧，紧邻制梁区，存梁时按照2层存放。箱梁钢筋加工在钢筋集中加工配送中心加工成设计尺寸的半成品后，运至箱梁施工现场安装。

3 预制箱梁施工工艺

3.1 工艺流程（见图1）

图1 预制箱梁施工工艺流程图

3.2 底腹板钢筋制作与安装

根据预制箱梁设计图纸，直径不小于12mm的钢筋（即带肋钢筋）连接采用焊接，直径25mm带肋钢筋连接方式为机械连接，直径小于12mm的钢筋（即光圆钢筋）连接方式为绑扎连接。接头采用双面焊时，焊缝长度不小于5d；采用单面焊时，焊缝长度不小于10d；焊接接头需要将钢筋焊接长度范围内预留一定角度，使焊接后两条钢筋在同一条轴线上，弯起角度约为5°；接头位置在同一截面的根数不超过截面钢筋总数的50%，错开长度不得小于35d，并不小于0.5m，接头尽量处于受力最小处，在梁体跨中处不设接头。实际施工中，直径小于12mm的钢筋（即光圆钢筋）采用通长钢筋，避免绑扎连接。箍筋与水平筋、主筋采用扎丝绑扎固定，钢筋交叉点采用双扎丝绑牢，丝头朝里，必要时辅以点焊固定。

钢筋保护层垫块分部位进行选用，工后保护层厚度介于设计保护层厚度0.9～1.3倍之间方为合格，施工时保护层厚度按1.1倍设计值进行控制。钢筋保护层垫块按每平米不少于4个布设，相邻两个垫块间距不大于600mm，梅花形布置，底板保护层厚度净30mm，腹板保护层净20mm，顶板保护层净40mm。

支座钢板安装前预先在台座及钢底模对应位置处开孔，开孔大小与预埋钢板尺寸大小相一致，梁体移走后要及时清理开孔处的混凝土浆体。钢筋整体吊装时，为避免吊装时钢筋骨架变形，加工桁架是整体吊装吊具，在桁架上每隔2m 设置一处吊点，吊装时采用两台葫芦抬吊。

3.3 混凝土拌制和浇筑

预制箱梁钢筋、模板全部安装就位后，按照设计图纸和施工方案要求，再对钢筋数量、尺寸、保护层厚度、构件尺寸、波纹管定位进行检查，检查模板拼缝之间是否密贴止浆胶条，端模、横隔板钢筋伸出的孔洞缝隙是否填充，自检合格后报监理工程师抽检，抽检合格后方可申请混凝土浇筑。

3.3.1 混凝土拌制

预制箱梁混凝土由项目部混凝土拌和厂的拌合站集中拌制，混凝土罐车运输至现场，龙门吊吊装料斗运送混凝土入模。混凝土拌和厂内的砂石料仓、砂石料集料斗、砂石料传送带均进行了遮盖，保证了混凝土拌制不受雨天影响。

混凝土拌制前，试验室应提前取砂石料样进行含水量检测，准确计算出施工配合比并交混凝土拌和楼。混凝土拌和楼在混凝土拌制前，先清除搅拌机内的积水、杂物，并用水湿润搅拌机。混凝土拌和楼严格按照试验室给出的施工配合比下料拌制混凝土，电子计量装置自动计量，水泥用量偏差不超过±1%，砂石料用量偏差不超过±2%，拌和水用量偏差不超过±1%。

拌和物要进行充分搅拌直至均匀，自全部材料装入搅拌机起，至开始卸料时止，连续搅拌混凝土的时间应参照搅拌机的性能参数和现场试验检测进行确定，并不小于2min。混凝土坍落度由试验室控制，首盘混凝土就在拌和楼进行坍落度试验，确保拌制的混凝土坍落度满足配合比设计要求（160mm~200mm），混凝土的和易性、流动性满足施工要求。

3.3.2 混凝土浇筑

混凝土采用龙门吊起吊料斗进行浇筑，料斗规格约1.5m3，混凝土自由落体高度任何时候不得超过2m。

梁体混凝土浇筑时，箱梁按照底板、腹板、顶板的顺序进行浇筑，箱梁混凝土浇筑前按要求安装压杠，腹板混凝土浇筑后顶板混凝土浇筑前逐段卸下压杠。

梁体混凝土浇筑时，采用“纵向分段，水平分层”的方法，由两端向跨中斜向循序渐进，浇筑至跨中合拢，具体操作如下：

（1）箱梁底腹板先从梁端向跨中浇筑第一层混凝土8m~10m，层厚30cm；

（2）从梁端浇筑第二层混凝土，层厚30cm，当第二层混凝土分层坡脚到达第一层混凝土8m~10m位置时，第一层混凝土再向前推进8m~10m；以此类推，完成梁体混凝土浇筑，并做到段与段之间的接缝为斜向，上、下层混凝土接缝错开，确保混凝土浇筑的整体性。

（3）浇筑腹板混凝土时不应正对预应力孔道或外模翼板下料。料斗移位时应防止混凝土洒落在顶板内模上，形成干灰或灰渣，腹板位置混凝土的下料和振捣应对称、同步进行，避免内模偏位。

（4）底腹板混凝土采用插入式振捣器振捣，振捣器选用Φ 30mm、Φ50mm两种规格，在钢筋密集区、锚垫板或预应力管道附近的位置选用Φ30mm振捣器振捣，钢筋较疏的区域采用Φ 50mm振捣器振捣。插入式振捣器振捣时要快插慢拔，移动间距不宜大于振捣器半径的1.5倍，且插入下层混凝土内50mm~100mm，与侧模距离不小于50mm。每一振点的振捣延续时间宜为20s~30s，以混凝土停止下沉、不出现气泡、表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。当振捣完毕，需变换水平位置时，应边振动边竖向缓慢提出振捣棒，不得将振捣棒放在拌和物内平拖，不得用振捣棒驱赶混凝土。振捣时，应避免碰撞模板、钢筋、预应力管道及其他预埋部件，对锚垫板后钢筋密集区应认真细致振捣，确保锚下混凝土密实。