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1、先張法預應力空心板梁預制施工工藝工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0904-2011）物資工貿有限公司 趙繼征1前言 1.1 工藝工法概況先張法預應力混凝土空心板梁具有耐久性好、制造周期短、工序簡潔、便于運輸、維修養護工作量少等優點，其主要應用于中、小跨度公路建設中。 1.2工藝原理在先張制梁臺座上，通過張拉橫梁作用，利用張拉設備對分布在梁內的鋼絞線，按照“單根初調、整體終拉”的工藝進行張拉，當鋼絞線張拉到設計應力值后及時澆筑梁體混凝土。待混凝土強度及彈性模量達到設計要求時，采用“兩端整體放張”的工藝放松鋼絞線，給梁體混凝土施加預應力。2工藝工法特點2.1工序簡潔，便于操作，節省材料，造價經2、濟合理。2.2工藝成熟，便于組織流水作業，能提高勞動效率。2.3適合于大批量生產，便于生產管理和質量控制，可節約工期。3適用范圍 本工法適用于工廠化先張法預應力混凝土空心板的預制。4主要技術標準公路橋涵設計通用規范（JTG D60）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG D62）公路工程技術標準（JTG B01）公路工程質量檢驗評定標準 第一冊 土建工程（JTG F80/1） 公路橋涵施工技術規范（JTG/T F50）公路工程集料試驗規程（JTG E42）公路工程水泥及混凝土試驗規程（JTG E30）5施工方法通過工廠設置的專用長線生產臺座，先將鋼絞線進行張拉，待達到設計噸位后，通過3、張拉橫梁將其鎖定錨固，在控制荷載保持狀態下，灌注梁體混凝土。首先將梁體鋼筋安裝就位，然后在已經綁扎好的鋼筋骨架中穿入鋼絞線，進行預應力筋張拉錨固，最后灌注梁體混凝土，進行梁體養護等強，待達到設計強度值后，進行放張作業，將梁體移到指定位置。6.施工準備6.1制梁臺座設計制梁臺座應有足夠的強度、剛度、穩定性，滿足所預制產品的技術指標要求。設計荷載包括梁板結構自重、模板重量、臺座自重以及施工荷載等，超載系數宜取1.1。臺座設計時要考慮臺座的結構形式，一般采用鋼筋混凝土偏心壓柱式臺座，一般采用長線法生產。臺座應進行抗傾覆、抗滑移檢算。抗傾覆系數不應小于1.5，抗滑移系數不應小于1.3。張拉橫梁是先張梁4、重要的受力構件，必須具有足夠的強度、剛度，受力后撓度不應大于2mm。6.2 存梁臺座設計6.2.1 存梁臺座采用擴大基礎。存梁臺座應滿足梁體對沉降差的要求。6.2.2 存梁臺座設計荷載包括梁板結構自重、臺座自重，存梁臺座按照兩端承重設計，超載系數宜取1.1。6.2.3 存梁臺座的結構高度應根據移梁方式確定。6.3模板設計6.3.1模板必須具有足夠的強度、剛度和穩定性，能可靠地承受施工過程中可能產生的各項荷載，保證結構物各部形狀、尺寸準確。6.3.2模板板面要求平整，接縫嚴密不漏漿，裝拆容易，施工操作方便，保證安全。6.3.3模板設計荷載包括模板、支架自重；新澆筑混凝土的重量、施工人員和施工材料5、機具重量、振搗混凝土時產生的荷載、新澆混凝土對側面模板的壓力、傾倒混凝土時產生的水平荷載、其他可能產生的荷載（冬季保溫設施荷載等）。6.3.4模板應進行強度和穩定性計算，驗算傾覆穩定系數不得小于1.3。6.3.5模板宜優先選用整體式模板。投入使用前，模板應按照有關技術條件要求進行驗收，驗收合格后方可投入使用。6.4設備選型6.4.1根據梁場規劃和生產工藝要求結合企業資源情況進行設備配置。6.4.2混凝土拌合、輸送設備應滿足高性能混凝土對機械設備的要求，并應符合施工工藝組織要求。6.4.3移運梁設備應結合工藝布置及企業資源情況綜合考慮。6.4.4鋼筋加工等常規設備以滿足生產進度需要并結合企業資源6、，按適當先進的原則選配。7工藝流程及操作要點7.1施工工藝流程 7.2 施工工藝7.2.1預應力張拉1 預應力鋼絞線1） 每批鋼絞線由同一鋼號，同一直徑，同一拉力強度和同一交貨狀態的鋼絞線組成。鋼絞線外觀要求無刻損、小刺、死彎、銹蝕、油污等。2） 每批鋼絞線后，必須附有合格證，逐盤檢查其拉、彎，如有一項不合格，應雙倍試樣，如仍有一項經復驗不合格，則該批鋼絞線判為不合格。3） 鋼絞線下料，先從鋼絞線盤內圈抽出鋼絞線頭，拉向標定地點，按規定長度剪斷，平放在地面上，同時檢查鋼絞線外觀有無不符合設計要求的鋼絞線。2 張拉前準備 張拉前，應先檢查預應力鋼絞線有效長度的塑料管是否準確安裝就位，再安裝、檢查7、張拉橫梁上定位板的預應力鋼絞線孔位置和孔徑大小是否符合設計要求，檢查鋼絞線數量、位置、工具錨、張拉設備符合要求后，方可張拉。3 張拉1） 本工藝采用兩端張拉工藝。先由穿心式千斤頂在張拉端橫梁處逐根張拉，同一根鋼絞線要兩端同步進行。施加20%con，將鋼絞線拉直，在預應筋上選定的位置刻劃標記，作為測量伸長量的基點。2）張拉順序由中間向兩側對稱進行，以免使臺座受過大的偏心力，確保橫梁、承力架的安全。 底板清理涂隔離劑芯模拆除橋梁自然養護切割預應力鋼筋鋼橫梁千斤頂正位套塑料隔離管鋼筋下料彎制封端移梁出臺座達到設計規定強度后放張拆除外側模板橋梁養護灌注混凝土張拉到設計應力（鎖定）初調張拉機具檢驗模型涂8、隔離劑調整鋼絞線初應力穿預應力鋼絞線綁扎梁體鋼筋骨架安設防護立端模張拉至0.5fpk安裝梁體側模就位芯模安裝灌注底板混凝土原材料檢驗配合比確定制作混凝土試件清潔整修模型裝車出廠上橋牌、噴梁號圖1 先張法預應力空心板梁工藝流程圖2） 初調完成后，張拉端橫梁處采用兩臺300噸千斤頂整推橫梁，張拉至控制應力。張拉程序：0-初始拉力-con（錨固），在控制荷載作用下持荷2min，使預應力完成部分徐變，以減小鋼絞線錨固后預應力損失。3） 張拉采用應力應變雙控制。以應力控制為主，伸長值校核進行，伸長值則根據施工時鋼絞線張拉長度計算，當實際伸長值與計算值偏差超過6%時，應查明原因。4） 灌注混凝土前2小時，9、應對已張拉錨固的鋼絞線應力進行抽查，當應力損失超過2%時，應補拉到設計噸位。4 有關主要規定1） 高壓油表必須經過校正合格后方允許使用。校正有效期不得超過一周，油表校正誤差應在該表本身標準等級誤差范圍內才算合格。常用油壓應在表盤最大讀數的1/32/3之間為宜。2） 千斤頂經過校正合格后方允許使用。校正期限不得超過一個月。3）所使用錨具夾片，必須經過試驗合格后方可使用，以確保安全生產。7.2.2鋼筋制作與安裝1 鋼筋加工1）鋼筋表面的油漬、漆污、用錘敲擊能剝落的浮皮、鐵銹等均應清除干凈。2）鋼筋應平直，無局部折曲。3）加工后的鋼筋表面不應有削弱鋼筋截面的傷痕。4）鋼筋調直采用冷拉調直，鋼筋的矯直10、伸長率為：級鋼筋不得超過2%；級鋼筋不得超過1%。2 鋼筋下料1）鋼筋下料時應先切掉鋼材外觀有缺陷的地方。2）不帶彎鉤的鋼筋下料長度誤差應為10mm。3）帶彎鉤的鋼筋下料長度誤差應為1d（d為鋼筋直徑）。3鋼筋成型1）受拉熱軋光圓鋼筋的末端應彎制成180的半圓形彎鉤，彎鉤的彎曲直徑不得小于2.5d，鉤端應留有不小于3d的直線段。2）受拉熱軋帶肋鋼筋的末端，應采用直角形彎鉤，鉤端的直線段長度不應小于3d，直鉤的彎曲直徑不得小于5d。3） 彎起鋼筋應彎成平滑的曲線，其曲率半徑r不宜小于鋼筋直徑的10倍（光圓鋼筋）或12倍（帶肋鋼筋）。4）鋼筋宜在常溫狀態下加工，不宜加熱。5）鋼筋加工的允許偏差不得11、超過下表的規定。表1 鋼筋加工的允許偏差（mm）序號項 目允許偏差（mm）L5000（mm）L5000（mm）1受力鋼筋順長度方向全長的凈尺寸10202彎起鋼筋的位置20203箍筋內邊距離尺寸差334 鋼筋綁扎1）鋼筋骨架綁扎完成后，在骨架中穿入鋼絞線，并按照設計位置調整后隔離套管。首先初調鋼絞線，將鋼筋骨架修整完好，然后安裝側模板，最后將鋼絞線張拉到設計噸位。2）鋼筋骨架綁扎必須嚴格按照圖紙規定尺寸和鋼筋編號，在底模板標明位置，再布筋綁扎。鋼筋骨架的綁扎采用胎卡具成型。3）待梁體鋼筋綁扎完成，側模板安裝就位后，將鋼絞線張拉到階段設計噸位，進行橋面鋼筋的安裝。灌注混凝土前，將鋼絞線張拉到設計噸12、位，并對鋼絞線的張拉噸位進行補充調整，待其符合設計要求后，灌注混凝土。7.2.3 模型的制作與拆卸1 模型的加工制造1) 模型由側模、底模、芯模和端模組成。芯模可以采用充氣式橡膠氣囊組成。2）側模、端模采用鋼模板。模板在設計加工制造時，應有足夠的強度、剛度及穩定性，確保梁體各部位結構尺寸正確及預埋件的位置準確，且具有能經多次反復使用不致產生影響梁體外形的剛度。3） 鋼模制造時應嚴格控制截面尺寸及長度，模板接縫平順，板面平整，轉角光滑，連接孔準確。4） 芯模應達到拼裝簡易、拆卸方便的要求。2 鋼模安裝1）模扇吊裝時應使模扇呈外傾狀態，以免碰撞鋼筋骨架。2）當端模安裝就位后，從一端開始吊裝側模，分13、塊進行安裝。上好頂拉桿、打好底腳楔子，用豎拉桿調整好垂直度,并與端模聯結好。3）鋼模安裝必須做到位置準確，連接緊密，尤其要注意底模與側模垂直，側模與底模接縫密貼且不漏漿。4）芯模在底層混凝土澆注完成后，安裝就位。在模板安裝過程中，注意塑料隔離套管位置的正確性，要確保塑料隔離套管位置的正確。5） 充氣膠囊在使用前應仔細檢查，不得漏氣。安裝時應有專人檢查鋼筋頭，每次使用完后應妥善保存，防止污染、破損及老化。6）從開始澆筑到膠囊放氣，其充氣壓力必須保持穩定。混凝土必須在膠囊左右對稱平衡進行澆筑，防止氣囊上浮和移位。控制氣囊移位的措施為在梁體鋼筋骨架中每個一定距離設置鋼筋環的措施。3鋼模拆除1） 氣囊14、放氣時間應經試驗確定，以混凝土強度達到能保持構件不變形為宜。當梁體混凝土灌注完810小時可抽出芯模，當梁體強度達到設計強度的50亦不低于20MPa，方允許拆除側模。2） 拆卸模板，按照先拆側模，然后端模，再卸所有緊固件和聯結螺栓，拆上拉桿、底腳楔子等。3） 端模拆除，是在放張結束后進行的。待梁體強度達到設計放張強度時，應進行放張作業。放張作業采取整體放張方式，放張結束后，切割梁端多余鋼絞線束。4） 拆模時，嚴禁使用大錘重擊或撬棍硬撬，避免造成模板局部變形或損壞混凝土棱角。5）鋼模板拆完后，應及時清除模板表面和接縫處的殘余灰漿并均勻涂刷脫模劑，與此同時還應清點和維修、保養、保管好模型零星部件。715、.2.4 混凝土工程1 混凝土配制拌合前的準備1）混凝土配制拌合之前，應對所有機械設備、工具、使用材料進行認真檢查，確保混凝土的拌制和灌筑的正常連續進行。2）配制混凝土的各種材料均應符合有關規定，否則不得使用。3）開盤前攪拌站負責人應對各種衡器調試，確保使其處于有效狀態，并按試驗室提供的配合比調好，并做好記錄。2 混凝土配料1）混凝土拌合時，應按試驗室提供的施工配合比中每盤混凝土各種材料的實際用量，投料拌合。2）混凝土在拌合時應按選定的理論配合比換算成施工配合比。水、水泥、外加劑的用量應準確到1%，粗細骨料的用量應準確到2%。（均以質量計）3）在正常情況下，拌和機不得帶負荷起動或超量攪拌。3 16、混凝土拌制、澆筑1） 拌合混凝土的下料順序為：先下河砂、水泥及碎石，干拌20s，再加7080%的水攪拌30s后加減水劑，并根據直觀的混凝土稀稠和塌落度情況添加剩余水。攪拌時間自加水后應為1.52min，以混凝土質地均勻為準。2）混凝土拌制速度應和灌注速度密切配合，拌制服從灌注，以免灌注工作因故停頓而使機內儲存混凝土。3） 混凝土應隨拌隨用，一般運輸時間不超過45min，時間愈短愈好。拌和自加水算起超過45min的混凝土不得灌入梁內。4） 混凝土灌注采用分層灌注，先灌注底層，再灌注腹板和橋面。澆筑混凝土過程中應注意內模的上浮。5）底板混凝土澆筑后，立即安裝氣囊。安裝時注意保護氣囊，以免損壞氣囊；17、氣囊的充氣壓力為：氣溫20時為0.023Mpa，氣溫20時為0.025Mpa,；氣囊在每次安裝前均應試壓作充氣檢查，如發現破損或者漏氣應及時修補或者更換。6）氣囊在澆筑混凝土時易上浮，可以采取如下措施：加工幾個與模板聯系的弧形卡具，把氣囊卡緊，在澆筑混凝土時應對稱平衡的進行，防止氣囊因受到混凝土偏心壓力而移位，防止氣囊上浮造成頂板過薄。7）氣囊的抽拔時間，主要以環境溫度來控制。可在混凝土澆筑初凝后放氣抽拔。氣囊使用后要及時用水沖洗。對附著的水泥要小心刮除。氣囊要存放在通風干燥處，不可接觸火源，不得與油類及有機溶劑接觸。8） 梁體混凝土的振搗主要靠振搗棒振搗，灌注過程中應仔細振搗，尤其是底板、腹18、板混凝土，澆筑過程中禁止碰撞接觸鋼絞線，以免損傷鋼絞線，造成應力損失。梁體混凝土必須一次連續灌注完，不得中途停頓。9）對每一振搗部位，必須振動到該部位混凝土密實為止，密實的標志是混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面平坦、泛漿。梁板頂面必須做拉毛處理。10） 當晝夜平均氣溫低于5，或最低氣溫低于-3時，則按冬季施工有關規定處理，采取保溫措施。混凝土入模時的溫度不得低于5。 11） 灌注梁體混凝土時，應隨時檢測，控制混凝土坍落度，并從灌注的初、中、后期隨機取混凝土試樣制作試件。7.2.5梁體混凝土養護1）梁體灌注完，初凝后開始進行養護。移出臺座前撒水養護并覆蓋土工布；移出臺座后繼續灑水養護以保持混凝土19、表面潮濕為準。養護天數為：當環境相對濕度小于60%時灑水養護14d；當相對濕度大于90%時，可不灑水養護。2）當氣溫低于5時，禁止灑水養護，應采取保溫、保濕措施。7.2.6放張作業1） 當梁體混凝土強度達到設計強度80%時（設計有要求時，按照設計辦理），進行放張作業。2）為保證梁體有效預應力值，減少梁端應力集中現象，宜采取整體放張方式。放張速度不宜太快，放張順序符合圖紙要求。3）放張結束后，對梁端多余鋼絞線，進行割束、封錨。4）鋼絞線的切割用手持式砂輪切割機切除鋼絞線，外露長度1cm并涂防銹漆，按要求對梁端進行封錨。7.2.7 移梁、存梁1） 封錨完成后，將梁滑（吊）移出臺位，移運到指定位置。20、2） 梁體吊移出臺位后放在存（滑）梁軌道上，進行后續工序的施工。3） 每片梁存梁時間不得超過60天，否則會產生過大的反拱值。8 勞動力組織根據工期要求制定施工計劃，兼顧質量要求，合理配置生產要素，組織專業隊伍施工，采取相應技術措施，確保空心板梁預制質量，所需的作業人員和管理人員見表。表2 勞動力組織情況表（8片/天）序號班組名稱人員配置及分工人員數量（人)1鋼筋班鋼筋加工、綁扎等402模型班模板拆除、整修、組裝、吊裝等203混凝土班混凝土灌筑、封錨、養護、修補等204張拉班鋼絞線制作、張拉、割束、封錨等155移梁班場內梁體的吊裝出臺位、橫移及轉運等126機電班機械設備電氣維修、故障排除、設備修21、理、照明等67拌合站拌合站的操作，日常保養和維修6合 計1198主要機具設備表3 主要機械配備表（8片/天）序號類別名稱規格型號單位數量用途1起重設備龍門起重機20t臺2橋梁裝車2龍門起重機10t臺2模型安裝材料裝卸3混凝土設備混凝土拌合站60m3/h套1混凝土攪拌4農用車臺2混凝土運輸5輪式裝載機LW520F臺1鏟砂石料6張拉設備張拉千斤頂YDC3000-200臺10張拉作業7張拉油泵ZB10/320臺10張拉作業8張拉千斤頂YCQ60-200臺4張拉作業9張拉橫梁根4張拉作業10鋼筋設備鋼筋彎曲機GW-40臺8鋼筋加工11鋼筋切斷機GJ40B/40mm臺8鋼筋加工12鋼筋調直機T4/14422、/14mm臺2鋼筋加工13對焊機UN-100臺2鋼筋加工14對焊機UN-150臺2鋼筋加工15動力設備蒸汽鍋爐4t臺1 蒸汽養護16發電機500kw臺1備用電源9 質量控制9.1易出現的質量問題在穿預應力筋,要逐根進行施工,以免鋼絞線之間相絞,以致摩阻加大，有效預施應力減小,影響承載力。梁端預應力筋部分要做好堵漿設施，以免預應力筋間隙漏漿，產生空洞。鋼絞線隔離套管位置應嚴格按照設計位置放置，避免出現與設計不符的現象。9.2保證措施認真做好人員培訓，要制訂檢查表專人檢查預應力束的相對位置，確保預施應力準確。加強混凝土的振搗，預應力束部位保證密實。 每次整推前，設專人檢查隔離套管位置的有效性，并做23、好施工記錄。10安全措施10.1主要安全風險分析10.1.1物體打擊傷害1) 機械設備突發故障，導致墜物、人造成傷害；2) 起吊貨物捆綁不牢，超重導致墜物、人造成傷害；3) 在張拉整推過程中聯接器松脫，錨具及預應力筋斷裂飛出傷人。10.1.2觸電傷害1) 吊車在高壓電線下工作，接觸高壓電。2) 電器設備接地電線失靈，不絕緣；3) 用電環境潮濕；10.2保證措施 認真執行建設工程安全生產管理條例，結合工法具體情況，制定安全生產基本保障措施。配備專職安全生產管理人員，負責對安全生產進行現場監督檢查，發現問題及時處理。 編制安全技術措施及專項施工方案，對安全施工技術進行交底。對裝吊、張拉、電工等特殊24、工種，實行崗前培訓，做到持證上崗。作業過程中執行技術交底，嚴格按照規范操作執行。 對危險部位設置安全警示標志，如制梁場入口處、施工起重機械、臨時用電設施等設置明顯的安全警示標志。在張拉臺座兩端鋼橫梁外側3m處設置安全防護墻，并在張拉臺座周邊設置圍欄，做好安全標志，張拉作業過程中，嚴禁閑雜人員靠近。 對施工現場的安全防護用具、機械設備、施工機具及配件須由專人管理，定期進行維修和保養，并建立相應的資料檔案。11環保措施11.1 水土保持措施。為保證地表徑流的排泄，工程施工不要切割、阻擋地表徑流的暢通，不得強行改變徑流的方向或改溝、改河。臨時用地范圍的裸露地表植草或種植樹木綠化。11.2 防止噪音污25、染措施。針對施工過程中產生的噪音，對動植物和人體損害均較大，為了保護環境，應盡量減少噪音污染，避免夜間作業。對機械設備產生的超分貝噪音利用消音設備減噪。11.3 防止水污染措施。施工營地生活廢水就近排入不外流的地表水體，嚴禁將生活污水直接排放至江河中，對于含沙量大且渾濁的施工生產廢水，采用沉淀池處理后再排放，含油廢水經隔油池處理后排放，防止油污染地表和水體。 維護生態平衡系統，避免人為惡化環境措施。加強生態環境保護的宣傳工作，使全體參建員工充分認識對環境保護的重要性和必要性，加強環保意識。制定詳細的環境保護措施，建立嚴格的檢查制度，避免人為惡化環境。11.5 地表植被的保護。合理規劃施工便道、26、施工場地，固定行車路線、便道寬度，限制施工人員的活動范圍，盡量少擾動地表、少破壞地表植被。11.6 生產生活垃圾處理及油料管理。嚴禁將生活污水直接排放至江河中，含油廢水經隔油池處理后排放，防止油污染地表和水體。生活污水經化糞池處理后排放。11.7 施工營地設置集中垃圾收集地，設專人管理，對營地生活垃圾（包括施工廢棄物）集中裝運至指定垃圾處理場處理。對不能處理的垃圾拉到設有處理設施的廠處理。11.8油和廢油的管理：施工機械維修、油料存放地面應硬化，減少油品的跑、冒、滴、漏，所有油罐要有明顯的標志，在不使用時要密封；嚴禁隨意傾倒含油廢水，應集中處理。12 應用實例12.1工程簡介江珠高速公路珠海段27、全長32.5公里，設計為雙向四車道，全立交完全控制出入的高速公路，中鐵一局江珠高速13標段承擔著全線2886片（變更后）先張法預應力混凝土空心板梁的預制任務。其中16m先張法預應力混凝土空心板梁336片、20m先張法預應力混凝土空心板梁2230片，荷麻溪江門引橋異型梁320片。12.2施工情況梁場下設6個工班：一工班負責混凝土施工；二工班負責鋼筋制作、綁扎；三工班負責拆立模型；四工班負責吊移梁；五工班負責預施應力的施工；六工班（機電工班）負責機械設備的維修和保養、橋梁養生、電力保證。梁場設生產臺座14個，每月可生產橋梁180片240片，2003年10、11月份完成建場；2003年11月30日開始正式生產；2005年6月生產完畢。12.3工程結果評價該工程采用的整體式模板有效的保證了梁體外觀質量；采用的抽拔式內模使空心板的尺寸得到了有效地保證；采用集中拌制混凝土使混凝土質量得到了有效控制，所預制板梁外觀及顏色的均勻一致，做到內實外美，該工程已投入使用，得到了業主的一致好評。12.4建設效果及施工圖片 圖2 鋼筋綁扎 圖3模板安裝 圖4 混凝土澆筑 圖5養護14