20米箱梁预制施工技术方案之欧阳光明创编

20米预应力砼箱梁预制施工技术方

案

一、

欧阳光明（2021.03.07）

二、编制依据

1、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）；

2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；

3、准格尔至兴和运煤高速公路永兴至麻迷图段两阶段施工图设计；

4、其它相关文件；

三、工程概况

1、工程概况

本合同段有1座大桥、4座中桥，上部均为20米装配式部分预应力砼组合连续箱梁。下部为单排桩柱式墩身，墩身盖梁分左右幅；全段共198片箱梁。

2、箱梁设计要点

桥上部为装配式部分预应力砼组合连续箱梁，采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。主梁沿纵向外轮廓尺寸不变，在各箱梁之间设横向湿接缝。每联端部横梁部分与箱梁同时预制,每跨跨中横梁部分与箱梁同时预制；各中间墩顶横梁采用现浇。为满足锚具布置的需要，箱梁端部在箱内侧方向加厚，腹板内预应力钢束除竖向弯曲外，在主梁加厚段尚有平面弯

曲。与此相应，锚固面在三个方向倾斜，使预应力钢束张拉时垂直于锚固面。除桥台和兰麻夭大桥5#墩处设滑板支座外，其余各桥墩上支座均为板式橡胶支座。台顶设置GQF－80型伸缩装置。

3、箱梁主要尺寸及结构形式

1）箱梁为单箱两室部分预应力结构。梁中心高度120厘米，内、外侧高度根据线路横向坡度具体调整；底板宽100厘米，跨中处厚18厘米、梁端处厚25厘米；腹板跨中处厚18厘米、梁端处厚25厘米；顶板厚18厘米，梁宽240厘米、边梁285厘米；翼缘处设湿接缝左幅宽70厘米，右幅宽40厘米，架设就位后通过现浇砼使梁连接成整体。

2）在梁的底板和腹板设纵向预应力，中跨梁钢束布置为：N1中梁2×4、边梁2×5；N2 2×4；N3 2×4；边跨梁钢束布置为：N1 2×5；N2 2×5；N3中梁2×4、边梁2×5；钢束采用φj15.24高强低松驰钢绞线，其标准强度1860MPa，锚下控制应力0.70f pk，在梁体砼强度达90%时张拉，张拉采用双控；梁体砼为C50。

3）预应力部分采用波纹管制孔，波纹管采用φ内55mm规格，并采用PVC管作芯棒。锚具采用OVM15-3、OVM15-4、OVM15-5系列锚具，采用YCW100A型配套千斤顶张拉。

4）在梁的连续端处设T1 2×5、 T2 2×4、T3 1×5负弯矩束，预应力部分采用扁波纹管制孔，波纹管采用90×25mm规格，锚具采用OBM15-4、OBM15-5系列锚具，采用YCW25×150

（t.mm）型配套千斤顶张拉,张拉时接头现浇砼需达到设计强度的95%。

5）每片箱梁底板设4个φ100毫米通气孔；边梁设滴水槽、泄水孔等；滴水槽采用半圆钢筋制成，其深度不大于1cm。

6）根据梁的架设位置不同，箱梁分中跨中梁，中跨内边梁，中跨外边梁；边跨中梁；边跨内边梁，边跨外边梁。

4、箱梁预制场建设规划概述

箱梁全部采用现场预制。具体位置在线路K112+500右侧。本标段设1个箱梁预制场，按照工期要求预制场设16个固定的制梁台座，采用边预制边架设的方法进行施工。

箱梁预制场布置详见平面布置图。

1)预制场的布置

根据本合同段地形、交通、水源、拌合站设置及各桥涵分布情况，拟订在K112+500右侧，负责预制本标段箱梁。

预制场设16个底座，一个钢筋加工棚，一个钢筋存放场，一个箱梁存放场；长250m，宽21m。

2)制梁底座结构形式

底座采用C25混凝土浇注，高30cm,顶面两侧预埋∠45×5角钢，上铺δ=4的钢板，宽0.915m，长21m，两端３m范围内每侧加宽50 cm、加厚至60cm,在下部铺设φ12钢筋网@15×15cm。从底座顶面往下8cm处设φ45mm的预留孔，以便穿拉杆加固模板，间距为60cm。中间预留向下设 1.5cm的预拱度，预拱度采用抛物线形式。

3)场地硬化

先将原地面平整夯实后，测量放线，先立模浇注制梁底座，然后进行场地硬化，采用C20混凝土厚20cm,底座之间设排水沟，纵横坡为２％。

混凝土来自搅拌站，其它附属生产及生活设施布置详见《平面布置示意图》。

4)箱梁预制场平面布置图

5) 箱梁预制场人员及设备部署

a.人员组织结构图

1）设2台80吨龙门吊机，主要负责箱梁预制时的相关吊装作业及箱梁架设。

2）设拌合站一座，由二台JS1200强制式搅拌机组成，产量50m3/h。

3）砼运输车二台，负责砼的运输。

4）钢筋车间一座，由电焊机4台、剪断机2台、弯曲机2台、调直机1台、闪光对焊机1台，钢筋存放场等组成。

5）制梁台座及底模16个，模板中梁2套、边梁2套、内模4套。

6）其它相关设施；梁场范围内全部硬化以满足文明施工的要求。

四、施工方法

1.施工方法

按照施工组织设计制做制梁基座。制梁台座采用砼基础（梁端采用扩大基础），用σ=4mm的钢板做制梁台座的底模。制梁台座的尺寸、棱角、表面平整度等必须满足设计要求（详见底座布置图）；地基承载力、台座间距等必须满足施工要求。

2、施工步骤

1）对底模进行检查、处理，满抹脱模剂。

2）绑扎底板下层钢筋N13、N1，腹板钢筋N12、N12’、N10、N10’。

3）绑扎底板上层N15，腹板筋N4、N5。

4）绑扎波纹管定位筋，安装底板束N3、腹板束 N1、N2等预应力束波纹管并精确调整、固定，穿预应力PVC塑胶管。

5）绑扎底板、腹板钢筋保护层垫块，绑扎间距75*75厘米。

6）模板刷脱模剂，安装外侧模及内侧模板，调整、固定。

7）依次绑扎N4、N2、N3、N16、N18等顶板钢筋及保护层垫块。

8）绑扎负弯矩束定位网片并固定，安装预应力束波纹管、锚垫板等。

9）绑扎防撞挡墙预埋筋；安装预埋件，预留孔等。

10）安装堵头模板、调整、固定；安装时注意方向性。

11）检查模板拼缝情况、对拉杆紧固情况、支撑稳定情况等。

12）浇注底板砼；浇注腹板、顶板砼。

13）梁体混凝土养生。

14）当砼强度达设计强度标准值的50%，即25MPa时，拆除外模、内模。

15）养生至砼强度达设计的90%即45MPa时依次张拉N1、

N2、N3钢束。

16）压浆封端或起吊架设就位后压浆封端；如果先压浆、封端则等压浆达到设计强度后方可起吊移梁。

3、施工方法及各工序检验

1)钢筋制作及绑扎

a.按不同规格、型号、生产厂家分批验收进场材料，并分类堆存且设立标示牌。所有钢筋包括原材料、成品、半成品必须垫离地面50厘米以上；并覆盖或入仓。

b.钢筋在使用前应除锈，调直。应按配料单加工，以降低损耗。钢筋绑扎时箍筋应与主筋垂直（端头箍筋按图纸施工），箍筋弯钩的重叠处在梁中应沿梁长方向置于上面并交错布置。钢筋在绑扎时注意钢筋间距符合设计要求并绑扎牢固；保护层垫块数量合适，布局合理；预埋筋(件)预留孔(洞)位置正确，数量满足设计要求。

在安装预埋构件时，如果其位置与普通钢筋发生干扰可适当挪动普通钢筋的位置。

c.钢筋接头采用闪光电弧焊搭接接头形式。先进行焊接试验，

合格后进行实际焊接工作。所有焊接接头都要进行外观检查，剔除不合格部分。对于电弧焊缝的要求：均采用双面焊焊缝长度≥5d；焊缝宽度0.8d，焊缝厚度0.3d；焊缝表面饱满、平顺、呈均匀鱼鏻状，不允许有夹碴，气孔、咬边、焊瘤或烧伤主筋现象，搭接钢筋接头应满足规范要求。

钢筋在冬季焊接时应在室内进行，若特殊原因只能在室外进行时，最低温度不低于-20℃，并设置防雨雪挡风措施，要减小焊件温度的梯度，焊接后接头覆盖炉渣或石棉粉，使其缓慢降温，防止骤然冷却产生脆性。在正式施焊之前应先试焊，掌握好各项技术参数。试焊合格才可批量生产，焊工培训后持证上岗。

钢筋制安检验项目

2)模板制安

a.模板采用定型钢模板，加工时必须严格按照工艺在胎具上加工成型。其强度、刚度和整体稳定性及平整度必须满足规范要求；各部位尺寸、角度等必须满足设计的要求。在加工和转移过程中必须采取措施防止模板变形；新制模板进场后在正式使用前必须先试

拼验收合格。

模板加工制造质量检测项目

b.模板在试拼验收合格后才可正式使用。在使用前必须洁净无锈蚀无污物，安装前涂抹不改变砼颜色的脱模剂，模板安装顺序：先端侧模和标准侧模，然后堵头模板，即先中间后封端；先外模后内模。

模板安装质量检测项目

c.模板安装注意事项

(1)模板接缝必须紧密；止浆带（条）厚度适宜，位置准确；

(2)模板之间连接螺栓应逐个上满拧紧；

(3)模板上的对拉杆、支撑体系、必须稳固牢靠，受力一致；

(4)模板在安、拆、存放中要采取必要措施，防止变形；操作时动作不能太大使模板变形；

3)混凝土的浇注

a.砼的拌制

砼在拌合站严格按配比采用JS1200强制式搅拌机拌制；由砼灌车运输，龙门吊机吊装入模。砼质量要求：坍落度100-130mm，梁端部分因钢筋间距窄小及波纹管的影响，坍落度应保持在130mm；初凝时间≥4h；每盘拌制时间≥1.5min；其他应符合规范要求。

b.混凝土浇注

先浇注箱梁底板，然后依次浇注腹板和顶板部分砼，腹板采取水平分层，斜向分段方式浇注，并保持水平分层，每层控制在

30cm内。两侧腹板对称浇注。

在浇注腹板时注意控制浇注速度，以防止底板处翻浆，必要时可静停一段时间；在浇注顶板时严格控制其厚度，避免增加梁体重量；梁顶板表面不抹光采用拉毛，或在初凝后4小时内将混凝土表面凿毛。

在砼拌制浇注过程中，应取5组试件，3组进行标养，2组进行随梁养护，其中1组作为砼质量的评定依据，另1组用于箱梁张拉控制。

c.混凝土振捣

砼振捣采用以附着式振捣器为主，φ30插入式振捣器为辅进行

振捣，插入式振捣器振捣，间距不大于振捣半径1.5倍,以表面泛浆、少量气泡为振捣密实的标志；防止漏振、欠振、过振现象；在振捣时避免振捣器碰撞模板、钢筋、预埋件或波纹管上；振捣棒离模板5～10厘米，插入下层砼5～10厘米。

振捣时在梁顶板处开洞（开洞应选择在顶板张拉槽范围内），在箱梁腹板、底板及顶板连接处，预应力锚固区及其他钢筋密集部位，应特别注意振捣质量，在振捣过程中派专人进行监督。

d.混凝土的养护、拆模

梁体砼浇注完毕后，当气温在+5℃以上采用洒水养生；当满足冬季施工条件时，采用蒸汽养护；采用蒸汽养护时，应控制砼的升降速度等。养护时制定严格的养护制度，由专人负责养护。

梁体砼强度达到设计强度的30%时即可进行拆模，拆模顺序与安装顺序相反；拆模时应避免损伤混凝土边角。

e.冬季混凝土施工

(1)冬季施工期间，对于硅酸盐水泥或普通水泥配置的混凝土，在其抗压强度达到设计强度的40%及5MPa前，需采取防冻措施。

(2)加强对混凝土原材料的管理和质量控制，水泥提前进库保温，砂石料加蓬覆盖，避免冰雪混入。

(3)冬季搅拌混凝土时，应严格控制混凝土的配合比和坍落度，并严防骨料带有冰雪和冻结团块。搅拌时间比常温适当延长50%，并且多做两组试件，其试件将和构件同一条件养生。

(4)各项材料的温度，应满足混凝土拌合物搅拌合成后所需要的温度。即混凝土拌合物出机温度不低于10℃，入模温度不低于

50C。当材料原有温度不能满足需要时，首先考虑对拌合用水加热，仍不能满足需要时，再考虑对骨料加热。水泥则只保温，不加热。水加热的方法是装设蛇形导热管于贮水箱中，并在贮水箱中设置温度计，派人及时观察以控制其温度。骨料的加热方法也是设置蛇行导热管于大贮料斗中。拌合用水及骨料加热最高温度见下表：

注：当骨料不加热时，水可加热到1000C，但水泥不能与800C 以上的水直接接触，投料顺序为先投骨料和已加热的水搅拌，然后再投入水泥搅拌。

4)预应力施工

20米箱梁为部分预应力钢筋砼结构；底板束2束，腹板束4束；在梁的连续端处设5束负弯距束；采用OVM15-4和OBM15-5锚具；钢束采用φj15.24高强低松驰钢绞线，其标准强度为

1860MPa，锚下控制应力为0.75 f pk =1395 Mpa。在梁体砼强度≥90%时进行张拉（负弯距束达到95%以上）；张拉采用伸长量和锚下应力同时控制。

a.张拉设备准备

千斤顶、压力表等设备进场后在正式使用前配套校验、专人保管和维护。千斤顶超过6个月或使用超过200次或在使用过程中出现不正常现象或检修以后应重新校正；压力表1个月校验一次。压力表精度大于1.0级。

b.预应力孔道的安装

钢筋骨架绑扎成型后,绑扎预应力筋管道定位筋网片,定位网片在直线段每隔1米设置一组，曲线段每隔0.5米设置一组；穿波纹管、调校管道坐标位置、穿PVC管芯棒。波纹管要经过检查，要求无破损、无孔洞、接头緾包紧密；定位筋牢固可靠，以防止在浇注砼时孔道上浮或下沉。

c.钢绞线的下料及安装

钢绞线下料长度应考虑千斤顶、锚具等的工作长度后经过计算确定；每束根数下够后及时编束。下料场地应干净、平整，并有防打火措施。

下料后进行穿束。在穿束前应对孔道内杂物进行清渣；可采用压力水冲净后再用空压机吹干的方法。

d.预应力筋的张拉

当梁体砼强度≥90%设计标准强度时进行张拉。张拉采用两端对称张拉的方式进行。并采取应力和伸长量同步控制。伸长量应从初应力时开始量测，力筋的实际伸长量等于量测的伸长量加初应力以下的推算伸长量再减去回缩值；回缩值控制在3～5mm。力筋的理论伸长值与实际伸长值之差应控制在6%以内。否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。

钢束伸长量一览表单位：cm

注：预应力筋张拉力及钢束伸长量计算

预应力筋平均张拉力按下式计算：

Pp=P（1-e-(κχ +μθ)）/(κχ +μθ)

式中:Pp—预应力筋平均张拉力(N)；

P—预应力筋张拉端的张拉力(N),单根张拉力为195.3×103N；

x—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）；

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）；

k—孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数，参见附表G-8；

μ—预应力筋与孔疲乏壁的磨擦系数，参见附表G-8。

注：当预应力筋为直线时Pp=P。

附表G-8系数k及μ值表

k—0.0015

μ—0.23

E—1.95×105Mpa

计算结果如下：

1.中跨

N1 P=1860×139×4×0.70=723912(N)

θ=6.5×π/180=0.1134464(rad)

χ=20.89/2-0.65-0.459=9.336(m)

κχ=0.0015×9.336=0.014004

μθ=0.23×0.1134464=0.026092672

κχ+μθ=0.040096672

Pp=723912×(1-e-0.040096672)/0.040096672=709590.8174(N)

?=(723912×0.459+709590.8174×9.336)×2/（139×4×

1.95

×105）=12.83cm

N2 P=1860×139×4×0.70=723912(N)

θ=6.5×π/180=0.1134464(rad)

χ=20.93/2-0.65-2.268=7.547(m)

κχ=0.0015×7.547=0.0113205

μθ=0.026092672

μθ+κχ=0.037413172

Pp=723912×(1-e-0.037413172)/0.037413172=710537.3921(N)

?=(710537.3921×7.547+723912×2.268)×2/（139×4×1.95

×105）=12.92cm

N3 P=1860×139×4×0.70=723912(N)

θ=1.4π/180=0.0244346(rad)

χ=20.7/2-0.65-7.902=1.798(m)

κχ=0.0015×1.798=0.002697

μθ=0.23×0.0244346=0.005619958

κχ+μθ=0.008316958

Pp=723912(1-e-0.008316958)/0.008316958=720909.9555(N)

?=(723912×7.902+720909.9555×1.798)×2/（139×4×1.95×105）=12.94cm

2.边跨

N1 P=1860×139×5×0.70=904890(N)

θ=6.5×π/180=0.1134464(rad)

χ=20.92-20.89/2-0.65-2.263=7.562(m)

κχ=0.0015×7.562=0.011343

μθ=0.23×0.1134464=0.02609267232

κχ+μθ=0.0374*******

Pp=904890×(1-e-0.0374*******)/0.0374*******=888161.8105(N)

?=(904890×2.263+888161.8105×7.562)/（139×5×1.95×105）+0.1283/2=12.88cm

N2 P=1860×139×5×0.70=904890(N)

χ=20.94-20.93/2-0.65-3.863=5.962(m)

θ=6.5×π/180=0.1134464014(rad)

κχ=0.0015×5.962=0.008943

μθ=0.026092694

μθ+κχ=0.035035694

Pp=904890×(1-e-0.035035694)/0.035035694=889221.7906(N)

?=(904890×3.863+889221.7906×5.962)/（139×5×1.95

×105）+0.1292/2=12.95cm

N3 P=1860×139×4×0.70=723912(N)

θ=1.4π/180=0.0244346(rad)

χ=20.8-20.7/2-0.65-8.002=1.798(m)

κχ=0.0015×1.798=0.002697

μθ=0.23×0.0244346=0.005619958

κχ+μθ=0.008316958

Pp=723912(1-e-0.008316958)/0.008316958=720909.9555(N)

?=(723912×8.002+720909.9555×1.798)/（139×4×1.95

×105）+0.1294/2=13.01cm

3.中跨、边跨

T1 P=1860×139×5×0.75=969525(N)

θ=2.86π/180=0.04991641661(rad)

χ=8.3/2-0.65-2.099=1.401(m)

κχ=0.0015×1.401=0.0021015

μθ=0.23×0.04991641661=0.01148077582

κχ+μθ=0.01358227582

Pp=969525×(1-e-0.01358227582)/0.01358227582=962970.5304(N) ?=(969525×2.099+962970.5304×1.401)×2/(139×5×1.95×105)=5cm

T2 P=1860×139×4×0.75=775620(N)

θ=2.86π/180=0.04991641661(rad)

χ=14.3/2-0.65-5.099=1.401(m)

κχ=0.0015×1.401=0.0021015

μθ=0.23×0.04991641661=0.01148077582

κχ+μθ=0.01358227582

Pp=775620×(1-e-0.01358227582)/0.01358227582=770376.4244(N)

?=(775620×5.099+770376.4244×1.401)×2/(139×4×1.95

×105)=9.29cm

T3=T2=9.29cm

张拉步骤：

0 10%σcon分级张拉至σcon（持荷2min）锚固

张拉顺序按照设计要求N1—N2—N3顺序进行张拉。

e.张拉后质量检查

全部张拉完毕并经检查验收后静停2h，检查有无滑丝、断丝。当无滑丝或断丝现象时，经主管工程师认可后方可切割锚具外露部分钢铰线。切割时锚外长度控制在30mm左右。切割宜采用砂轮切割机。

f.孔道压浆

压浆采用活塞式压浆泵，1.5级精度压力表。水泥浆严格按照配比拌制，自拌制到压入孔道内时间控制在35～40min。压浆开始后要连续不断地进行，直至另一端和排气孔冒出相同浓度的浆为止。压浆时压力控制在0.5～0.7Mpa；孔道压满关闭阀门后保持压力0.6 Mpa时间2 min的稳压期。

水泥浆质量要求：水泥强度等级≥42.5MPa；采用清洁饮用水，不得含有氯离子等氯化物；水灰比宜为0.35～0.45；掺入外加剂后，泌水率<3%且在24h后全部被吸收。水泥浆稠度宜控制在14～18s之间。

g.梁体封端

对于边跨梁梁体预应力孔道压浆完及预应力筋和锚头检查合格后方可进行梁体封端，首先将梁端冲洗干净并对梁端混凝土凿毛，

然后按设计要求设置钢筋网片；安装端头模板进行混凝土浇注。模板与梁体接逢要严密，不漏浆；封端混凝土强度等级符合设计要求；浇注混凝土时加强振捣并严格控制封端后梁体长度。

对于中跨梁,由于梁端之间的现浇横梁需等梁架设就位后进行,为了保护钢绞线端部不锈蚀,压完浆后需保留封端砼.

h.预应力施工质量标准

预应力施工质量检测项目

四、施工组织管理与进度计划安排

1、施工组织管理

本标段共198片箱梁，全部在现场集中预制。根据梁的位置不同分中跨中梁、中跨内、外边梁；边跨中梁、边跨内、外边梁。在预制梁的同时，进行墩柱、盖梁的施工和箱梁的架设及其它相应作业。交叉作业多同时又互相影响和制约。

箱梁预制需要的主、辅材种类多，型号多样、数量巨大，质量要求高；箱梁制造工序繁杂，要求严格。为使箱梁预制和各桥其它分项工程施工顺利有序进行，同时使安全、质量进度和文明施工可控，必须制定详细科学的施工组织管理体系，从而保证箱梁预制和各桥施工安全，优质按期完成。

1)制定制梁台帐、详细记录、每片梁浇注时间、拆模强度、张拉压浆时间等。

2)制定制梁计划。总的原则采取边制边架方式，因此必须根据墩柱施工和各阶段特点及工期制定制梁顺序和计划，确保制、架统一，协调；

3)成立制梁档案，专人负责收集，整理和管理各种资料和原始施工记录，使每片梁的质量都可通过档案控制和查寻；

4)开展TQC活动，分析解决问题，不断优化施工，不断提高梁的内在和外观质量。

5)加强质量检查和验收，建立由质检员自检，质检工程师专检和监理抽检的三级检查制度，严格控制每道工序的施工质量。

6)成立安全文明施工领导小组，经常督促、检查、评比、使施工在安全、文明的环境中顺利、有序进行。

2、施工进度安排

箱梁均采用双导梁式专用架桥机架设。制梁顺序应结合墩柱、盖梁施工及节点工期进行计划，架桥机进行进场和工期要求统筹安排。见施工进度横道图。

五、质量保证体系

1、预制前对所有的生产及管理人员包括测量、试验、质检、材料及工人进行技术交底，使所有施工人员熟悉工艺要求和各道工序的质量标准。

2、树立质量意识，加强质量教育；使所有的施工生产人员自觉地树立“质量第一”的思想。

3、建立完善的质量检查制度，严格按照工艺、规范和设计要求施工；

4、预制梁质量标准及抽检频率

梁(板)预制实测项目

5、钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批进行验收。钢筋进场时每批（同品种、同等级、同一截面尺寸、同炉号、同厂家生产的每60吨为一批）应提供质量保证书，并按每批次进行拉伸试验，冷弯试验，焊性试验抽检。钢筋焊接以300个同类型接头为一批，不足300个仍作为一批。应在接头清渣后逐个进行目测或量测。每批从成品中切取3个接头做拉伸试验，试验结果应符合下列要求：

1）3个接头试件的抗拉强度均不低于该级别钢筋规定的抗拉强度；