现浇箱梁箱内增设体外预应力施工技术.pdf

——文章编号：１００９４５３９（２０１７）１０００６６一０５・桥粱工程・现浇箱梁箱内增设体外预应力施工技术包珍（中国铁建港航局集团有限公司广东广州５１１４４２）摘要：现浇箱梁施工中预应力施工部分属于重要控制项目，预应力的施工质量直接影响到桥梁上部结构的施工质量、寿命及使用安全。因此采取增加体外预应力措施，提高梁体寿命，确保安全运行。本文对梁体内部箱室内增设预应力进行研究，对体外索施工工艺提出了针对性的要求及导洞创新工艺，确保了工程质量且兼顾了梁体美观，为类似桥梁加固施工提供参考。关键词：现浇梁体外索导洞工艺中图分类号：ｕ４４５．７＋２文献标识码：ＢＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１７．１０．０１６ＣＯ嬲ｔｒＩｌｃｔｉＯｎＴｅｃｌｌＩｌｉｑｕｅＯｆＡｄｍｎｇＥｘｔｅｍａｌＰｒ髑ｔｒｅｓｓｉｎｇＩ璐ｉｄｅｔｈｅＣ嬲ｔ．ｉｎ．ｓｉｔＩｌＢ假Ｂｅ锄ＢａＯＺｈｅｎ（ＣＲＣＣＨａｒｂｏｕｒ＆Ｃｈ蛐ｅｌＥｎ百ｎｅｅｒｉｎｇⅢＢｅａｕＧｍｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，ＧｕａＩｌｇｚｈｏｕＧｕａｆｌｇｄｏｎｇ５１１４４２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔ髓ｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎ８ｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆⅡｐｒｅｓ．ｅｓｓｉｎ—ｃ鹊ｔｉｎ喝ｉｔｕｂｏｘｂｅ锄ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｉｔｓ“ｑｕｔｙｃｏｕｌｄｄｉｒｅｃｔｌｙａｆ－ｆｅｃｔｔｈｅｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ，ｌｉｆｅａ１１ｄｓａｆｅｔｙｏｆｔｌｌｅｂｒｉｄｇｅｓｕｐｅｒｓｔｍｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓａｎｕｒｇｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｆｏｒｉｎｃｒｅ鹊ｉｎｇｔｌＩｅｅｘｔｅｍａｌｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇｔｏｉｍｐｍｖｅｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｂｅ锄ａｎｄｅＩｌｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅ０ｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｂｙｓｔｕｄｙｉｎｇ出ｅａｄｄｉｎｇｅｘｔｅｍａｌ—ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇｉｎｓｉｄｅｔｌｌｅｂｒｉｄｇｅｂｅ锄，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｓｐｅｃｉｆｉｃｒｅｑＩｌｉｒｅｍｅｍｓ蛐ｄｐｉｌｏｔｔｕｎｎｅｌｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｅｘｔｅ卜ｎａｌｃａｂｌｅｃｏｎｓｔＩｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｃｏｎｓｔｌｌｌｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ粕ｄｎｉｃｅ印ｐｅａｍｎｃｅｏｆｔ１１ｅｂｅ锄．Ｉｔｃｏｌｌｌｄ—ｐｒｏＶｉｄｅｔｈｅｇｕｉｄｉｎｇｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｎｇｅｘｔｅｍａｌｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇｉｎｔｈｅｂｒｉｄｇｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｗｏｒｋ．Ｋｅｙ—ｗｏｒｄｓ：ｃａｓｔｉｎ－ｓｉｔｕｂｅａｒｎ；ｅｘｔｅｍａｌｃａｂｌｅ；ｐｉｌｏｔｔｕｎｎｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒ１前言随着国内外交通工程快速发展，二十一世纪国内交通建设中以桥梁工程为主的工程建设迎来了黄金时代，并在桥梁结构三大部分之一的上部结构设计广泛应用了现浇箱梁类型。在前期施工时期质量保障措施低以及目前超载车辆的不断增多，对现浇箱梁产生预应力疲劳、梁体开裂等病害，对运营安全带来了致命性的危害。某互通立交共设计５条匝道，其中Ａ、Ｂ、Ｃ匝道按连续箱梁设计。现浇箱梁预应力张拉施工中发现，部分钢束预应力实测伸长量值超出设计伸长量—收稿日期：２０１７一０７３１作者简介：包珍（１９７８一），男，高级工程师，主要从事桥梁、隧道技术管理工作。值土６％的范围，不符合规范，其中Ａ匝道第二联第二施工段腹板３中钢绞线Ｎ１伸长量偏差达一２１．５％；Ｂ匝道桥第一联第一施工段左腹板Ｎ１束张拉实际伸长量值超设计伸长量值ｌＯ％；Ｃ匝道桥第一联第二施工段右腹板Ｎ４束张拉实际伸长量值超设计伸长量值６．６％。２方案确定２．１预应力束布置情况采取实际伸长量反算张拉力法进行验算，评定箱梁体内预应力情况，得出如下结论Ｌ１ｊ：（１）Ａ匝道桥第二联箱梁，因部分钢束伸长量偏小值达２１．５％，该联箱梁局部位置正常使用极限状态下拉应力超过规范要求。因此Ａ匝道桥第二６６铁道建筑技术ＲＡｌＬｗＡＹｃｏＮＳＴＲＵＣｌ、ｏＮＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹ２０１７ｎ０１万方数据・桥梁工程・联第二施工段沿桩号增大方向从左往右第２个腹板—６馓墩顶处，增加２束１５１２钢束，长度１４．Ｏｍ。（２）Ｂ匝道箱梁中共有２束预应力钢束张拉控制应力超出规范最大限值，其中１束预应力钢束持久状况拉应力超出规范最大限值。因此Ｂ匝道桥第一—联第一施工段增加２束１５９、２束１５一１５钢束，其中２束钢束长度１４．０ｍ，另２束钢束长１３．３ｍ。（３）Ｃ匝道箱梁中共有ｌ束预应力钢束张拉控制应力超出规范最大限值，预应力钢束持久状况拉应力超出规范最大限值。因此在Ｃ匝道桥第一联—第二施工段增加４束１５１２钢束，其中２束钢束长１９．０ｍ，２束钢束长３７．５ｍ。２．２加固措施根据验算结果及施工条件的要求，为保证结构的使用性能及耐久性，对３座匝道桥３处腹板相应位置采取处理措施。为改善加固后结构的景观效果，本次加固均在箱梁内部进行。各桥的加固措施如下：（１）Ａ匝道桥：本匝道桥６＃墩墩顶腹板２个位置拉应力超过规范要求，故在该位置处张拉体外预应力钢束增加压应力储备，以满足正常使用阶段混凝土拉应力要求，并为保证箱梁横向受力的均匀性，在腹板３相应位置进行加固处理。（２）Ｂ匝道桥：本匝道桥第一联第一施工段左侧腹板Ｎ１钢束持久状况拉应力超过规范要求，为保证在钢束长期使用后可能出现断裂时结构的使用性能及承载能力，在相应位置张拉体外预应力钢束。新增的钢束应保证在Ｎ１钢束正常工作和可能局部位置出现断裂这两种工况下，结构均能满足规范要求。为保证箱梁横向受力的均匀性，在右侧腹板相应位置进行加固处理。（３）ｃ匝道桥：本匝道桥第一联第二施工段右侧腹板Ｎ４钢束持久状况拉应力超过规范要求，为保证在钢束长期使用后可能出现断裂时结构的使用性能及承载能力，在相应位置张拉体外预应力钢束。新增的钢束应保证在Ｎ４钢束正常工作和可能局部位置出现断裂这两种工况下，结构均能满足规范要求。为保证箱梁横向受力的均匀性，在左侧腹板相应位置进行加固处理。３技术特点（１）本施工技术属于现浇箱梁箱室内部增设体铁道建筑技术ＲＡＪＬ¨，Ａｙ№ＣＯ丁只ＵＣ丁ＪｏＮ丁￡．ＣＨ￣０ｌ０Ｇｙ外预应力，对原桥梁破坏小，最大程度保护了现浇箱梁。（２）体外预应力施工方便，施工工人安全有保障，车辆正常通行无干扰，对人车安全具有双保险。（３）施工人员少，所用机械设备简便，工期短，工程造价低。（４）体外预应力设在箱室内，对桥梁外观无影响，保持桥梁原设计外观。（５）对梁体增设检查人洞，并对所张拉的预应力筋未切割，可在后期长时间监控维护，提高了箱梁寿命。（６）针对宽厚横隔梁采取导洞工艺，避免了逐节取芯过程中偏离现象，保证了钻孔质量，减少了横隔梁的二次破坏。４室内体外预应力施工４．１底板开检查人洞、粘贴人洞钢板为方便日后体外束的检查养护，在箱梁底板相应位置处开设检查人洞，并对人洞进行局部补强及临时封闭处理。人洞设在每跨箱梁距墩顶４ｍ处开直径为８０ｃｍ圆形检查孔，检查孔横向位于箱室中心线处。（１）混凝土表面处理。在需粘贴钢板混凝土表面放出钢板位置大样，凿除混凝土表层砂浆，使混凝土外露，并形成平整的粗糙面，用无油压缩空气吹除表面粉尘或清水冲洗干净，待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。（２）钻孔植埋螺栓。依照设计图纸放出需钻孔位置，并用钢筋混凝土保护层测试仪探明原桥钢筋位置，调整并最终确定钻孔位置钻孔。植埋全螺纹螺杆，其距粘贴钢板边缘的距离应控制在５一１０ｃｍ。（３）待粘钢板打孔与表面处理。钢板采用Ｑ３４５Ｃ钢，厚度６蛐，并依据现场植埋的螺杆，进行配套打孔，然后对钢板的粘贴面进行除锈和粗糙度处理，打磨粗糙度越大越好；最后用脱脂棉沾丙酮将钢板表面擦拭干净，将钢板贴于预定位置上，并用已埋植螺杆将钢板贴合固定。（４）钢环布置于检查孔内外两侧，内侧钢环可通过两个半圆环在箱内焊接成型，焊接应在钢板粘帖前进行，焊缝采用对接焊，焊缝质量一级。（５）钢板注浆粘贴：在已固定好的钢板周围用２ＤＴ７ｒＴＯＪ６７万方数据・桥梁工程・封边胶封边，固化后从钢板灌浆孑Ｌ进行灌浆，粘结胶的饱满度要达到９９％。所有焊接工作应在钢环粘结前进行，钢环粘结后严禁施焊。（６）钢板表面防腐处理：按设计及规范要求进行钢板表面的防腐处理。（７）检查孔加固完成后，在箱室内采用／ｉ』，图１检查人洞书１６ｍｍ钢筋临时焊接固定封闭，以便日后检查维护，钢筋表面涂刷聚氨酯面漆２道进行防锈处理。检查人洞见图１。４．２植筋４．２．１工艺流程植筋流程图见图２。４．２．２施工工艺（１）定位。按设计要求标示钻孑Ｌ位置，并用钢筋探测仪图２植筋流程检查植筋部位的原混凝土钢筋及预应力钢束位置，以确定钻孔位置，用红漆标明。（２）钻孔。宜用电锤或风钻成孔，按规定的钻孔直径垂直于植筋结构平面钻孑Ｌ，标尺设定为成孔深度。若遇到钢筋时，需适当挪动植筋位置。见图３。（３）清孑Ｌ。钻孔完毕，孔深、孔径检查合格后，清扫孔内灰渣，直至孔内清洁干燥为止，最后用棉布蘸丙酮拭净孔壁，将孔口临时封闭。见图４。＿图３钻孔定位图４子Ｌ位清洗（４）胶体配置。注胶前详细阅读植筋胶说明书，掌握其正确的使用方法，查看胶的有效期，过期的坚决不能使用。当环境条件（温度、湿度）不满足时，应停止使用。彰｝道建簏技术（５）注胶。将注浆混合管插入孔底，从孔底向外注入粘结剂，注满孔洞的２／３，保证植筋后饱满。（６）植筋。将准备好的钢筋缓慢同向旋转插入孔底，按照固化时间表规定时间安装，使得锚固剂均匀的附着在钢筋的表面及缝隙中，待其固化后再进行焊接、绑扎钢筋及其它各项工作。由上到下植筋施工时，应先将植筋胶植入孔内，再将钢筋植入，通过钢筋的挤压让植筋胶将孔洞填满，并对钢筋紧密包裹。植筋采用的胶黏剂中严禁使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂，不得在其中掺加挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。（７）固化。在植筋胶要求的固化时间内不得扰动钢筋，否则重新植入。（８）刻槽。根据设计图，在锚固横梁范围开凿剪力槽，新旧砼接触面之间采用墨线放样刻槽位置，并用手柄式砂轮切割机进行刻槽，槽深２ｃｍ，间距为２０ｃｍ。刻槽方向与钢束张拉方向垂直。见图５、图６。图５刻槽前切割图６刻槽后砼面４．３浇筑钢束锚固横梁（１）绑扎锚固横梁钢筋。等胶泥固化后（一般为２０～６０ｍｉｎ），布置新增钢束锚具，绑扎锚固横梁其余钢筋，形成钢筋骨架。钢筋与预应力管道或锚具冲突时，可适当挪动钢筋位置，但不得减少钢筋根数。（２）安装锚具。锚具采用可换索型体外预应力锚具，并具体结合厂家定型产品进行锚具和预埋管预埋，并保证锚垫板伸人到预埋管里面。锚具在厂家的指导下进行安装。（３）浇筑锚固横梁砼。骨架形成后，按照锚固横梁形状立模，注意钢绞线及锚具的位置，新老砼接触面之间刷界面胶，然后浇筑与梁体等强度混凝土。为避免新老混凝土间产生收缩裂缝，新混凝土宜采用补ＲＡｌＬＷＡＹｃｏＮＳＴＲＵＣＴｌＯＮＴＥｃＨＮＯＬｏＧＹ２０１７１１０ｌ万方数据・桥梁工程・偿收缩混凝土。拆模后的锚固横梁见图７。（４）浇筑砼前，必须检查所有预埋件和预留孔是否齐全。施工过程中，预埋钢管及锚筋、锚具等预埋件需精确定位。预应力锚固横梁设置时要保证齿板面与预应力中心线垂直，保证预应力锚垫板与预应力中心线垂直，锚孔中心要对准管道中心。混凝土采用顶板开洞浇筑，顶板开两个孔，分别为浇筑孔和振捣孔，见图８。图７锚固横梁图８顶板浇筑孑Ｌ和振捣孑Ｌ４．４横梁、横隔板钻孔４．４．１导洞施工体外预应力需穿过现浇箱梁横隔梁，横隔梁厚１．８ｍ，钻孔取芯每次进尺长度约３０ｃｍ，因此横隔梁钻孔走向难度大，直接影响施工质量。钻孔位置中心点放样后采用直径５ｃｍ取芯机先钻孑Ｌ，作为导航孔，起到钻孔过程中纠偏作用，防止出现偏孔。见图９。４．４．２钻孔施工横梁和横隔板位置，根据设计图纸钻直径２０ｃｍ的孔，孔道内放人外径２０ｃｍ的ＰＶＣ套管，套管与孔壁空隙采用水泥浆或胶黏剂填充。钻孑Ｌ采用取芯桶外径略大于２０ｃｍ取芯机施工。施工前根据设计图纸进行准确放样，画出取芯轮廓线，根据导洞走向调整钻孔走向，准确钻孔，并在逐节取芯钻孔中根据导洞位置不断调整走向。现场施工完成后的导洞见图１０。医４．５体外预应力钢束施工４．５．１工艺流程体外预应力张拉流程见图１１。４．５．２施工工艺（１）穿束。钢绞线、锚具等材料进场后按试验规范规定进行抽检，抽检合格后方能使用。钢绞线下料长度应包括张拉时的工作长度８０ｃｍ，下料用砂轮切割机切割。将下料后的钢绞线按设计图纸规定的股数理直、编束、编号并绑扎牢固，以防互相绞缠。（２）张拉。张拉前应先对压力表、油泵、千斤顶按规范要求进行标定。图１１体外预应力张拉流程箱梁左右腹板对应同号钢束应同时进行对称张拉。张拉程序为：０一初应力（１０％瓯）＿＋２０％瓯＿“４０％瓯０％瓯＿８０％瓯一１００％瓯（持荷５ｍｉｎ后锚固）。其中瓯为张拉时的控制应力。张拉采用张拉力与伸长量双控法。张拉过程中对连续箱梁的平面位置、高程、裂缝等情况进行监控，确保无异常。钢束张拉完后预留的８０ｃｍ工作长度不能切除，以保证钢束可以补张拉或更换。现场张拉过程见图１２。（３）减震器安装。减震器在厂家指导下安装，减震器需植筋或锚栓固定时，其植入深度应满足厂家及规范要求。张拉完毕确认合格后，按照设计图纸安装减振器索夹，以固定体外预应力钢束。（４）转向器安装。Ｃ匝道内体外索安装两组转向器，转向器采用分散式，转向器两端各伸出５ｃｍ，两端均需设置喇叭口。体外预应力成型后现场见图１３。卜鑫～』羔｝｜图９横隔梁钻孔图１０导洞与钻孔重叠图图１２体外预应力张拉图１３体外预应力成型铁道建筑技术只Ａ『ＬＷＡｙＣｏＮＳ丁开Ｌ『Ｃ丁『０～丁￡删ＯＬＯＧｙ’２Ｄ７’ｆ０Ｊ６９万方数据・桥梁工程・５结束语现浇箱梁箱室内增设体外索，可保证桥梁外观，并可保障桥梁现浇箱梁运营安全，提高寿命。宽厚横隔梁采用导洞工艺，具有工艺简单、操作便捷、保障质量等优点，克服了施工的难度；桥面钻孔开设浇筑孔，具有浇筑方便、振捣密实特点，克服了锚固梁与现浇箱梁顶板面之间无法密实的难题，为箱室内增设体外预应力施工技术提供了较好的实践基础。参考文献［１］广东省中江高速公路小榄互通立交桥梁加固图．广东省交通规划设计研究院股份有限公司，２０１１．［２］中交公路规化设计院．公路钢筋混凝土及预应力混凝’土桥涵设计规范：Ｊ１Ｇ—Ｄ６２２００４［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４．［３］Ⅲ交通部第一公路工程局．公路桥涵施工技术规范：０４ｌ一２０ｌｌ［ｓ］．北京：人民交通出版社，２０１１．————・ｐ一＋－Ｐ一＋－＋一＋一＋一＋－＋［４］混凝土结构加固工程施工质量验收规范：ＧＢ５０５５０一２０１０［ｓ］．北京：人民交通出版社，２０１０（５）．［５］公路工程质量检验评定标准：Ｊ，ＩＩＧＦ８０／ｌ一２００４［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００５．［６］公路桥梁加固施工技术规范：ＪＴＧ／Ｔ—Ｊ２３２００８［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００８．［７］张丽娟，李君君．铁路板梁体外预应力加固技术试验—研究［Ｊ］．铁道建筑，２００９（４）：１６１８．［８］颜海，王廷臣．体外预应力桥梁关键部位构造研究—［Ｊ］．铁道建筑，２００５（７）：２５２７．［９］宋宁，牛宏，许宏元．某大跨径预应力混凝土连续刚构—桥的加固设计［Ｊ］．公路，２００７（７）：３５３７．［１０］向中富，黄海东，许宏元．大跨径连续刚构桥加固技术研究与实践［Ｃ］．天津：第十八届全国桥梁学术会议论文集，２００８．［１１］梁晓飞，罗建荣．体外预应力混凝土结构研究进展—［Ｊ］．山西建筑，２００５（１９）：５３５４．［１２］曹蔚枝．预应力混凝土连续梁桥体外预应力加固技术—研究［Ｊ］．山西交通科技，２００９（２）：４０４２．——－＋・＋－＋一＋一＋一＋－＋－＋一＋－＋一＋一＋－＋－＋（上接第５７页）垒生＋。。（３）边梁就位后，立即用斜撑支好，并采取横向万丐ｘ瓢保险措施。横隔梁用钢筋进行焊接，保证其整体性。［１］帅长红．建筑施工机械安全操作规程与故障排除实用（４）横移梁体时保持梁底与桥面的间距在５ｃｍ—手册［Ｍ］．北京：地震出版社，２００３：２８５２８７．左右。如果梁体的横向位置距离安装位置相差过［２］荆涛．步履式单导梁架桥机架梁施工技术［Ｊ］．筑路机多，应先使用整机横移的方法，将距离缩短到起重械与施工机械化，２００５，２２（４）：４３．小车横移距离范围以内。严禁在单侧主梁完全受［３］江正荣，朱国梁．简明施工计算手册［Ｍ］・北京：中国力（梁体重量）的情况下开动整机横移。—建筑工业出版社，２００５：６２７６２８・（５）作业前，事先对各机构进行空载运转，并观察［４］钢结构设计规范［Ｍ］・中国建筑工业出版社，２００６：９９动作是否正常，这种空载运行最好进行３个以上的循一１０１・环后再投入重载运行。边梁起吊时，首先进行１０ｃｍ［５］籼・材料力学［Ｍ］・北京：高等教育出版丰土，２００５：１７０・短程试吊躲制动情况是否疏以防制动失效ｏ№’１需嚣芋黧摅是篇蓑鬻焉嚣辈应５结束语［７］吴普成．公路架桥机的现状及其发展趋势［Ｊ］．建设机…竺路篓篓机筻为施王争械．的刊谎在未来…篡祭譬薯搬吨位架桥机从仓删世跨慧警、公路市政工程建设中将起到至关重要的作。。界领先之路（上）［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（２）：ｌ－１３．用¨２｜。本工程通过对ＪＱＧ系列架桥机架设条件的［９］黄耀怡，余春红．略论我国大吨位架桥机从创始到世界改造及ＪＱＧ系列架桥机架设不规则截面边梁的分—领先之路（下）［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（４）：ｌ１３．析、验证、应用，结果表明该公路架桥机在吊装边梁［１０］杜东升．海河春意桥大型钢箱梁制作技术研究［Ｊ］．铁时是安全的，解决了大跨度、大吨位、变截面钢箱梁—道建筑技术，２０１５（１２）：３４３７．的架设问题。ＪＱＧ２６０／６０、２８０／５５步履式双向机型［１１］李雁鸣．步履式顶推钢箱梁高位落梁技术研究［Ｊ］．铁架桥机操作简便、施工效率高，有力地保证了上跨—道建筑技术，２０１６（７）：４４４７．高速公路架梁施工的节点工期，保证了施工安全顺［１２］吴鸿胜．跨线钢箱梁顶推受力全过程分析［Ｊ］．铁道建利进行。—筑技术，２０１６（７）：４８５２．７０铁道建笥技术ＲＡ『ＬＷ４ｙＣ０～Ｓ丁只ＵＣ丁『０～丁￡－Ｃｆ－ｆ￣０ＬＯＧｙ２ＤＴ７仃ＤＪ万方数据