论先张法空心梁板预制施工技术及质量控制

1、作者:习磊工作单位:中冶集团斯里兰卡机场高速公路(CKE)项目经理部单位地址:斯里兰卡国科伦坡市NO.97 Awarakotuwa Kerawalapitiya Wattala邮编:11104【摘 要】CKE项目是由中国二十冶集团有限公司承建的斯里兰卡首都科伦坡至卡图纳亚克机场高速公路，被称为斯里兰卡国门第一路。全线桥梁40座，共计1951片先张法预应力空心梁板需要预制。项目为EPC一级管理模式，设计工期为39个月。为了保证后续的工程顺利进行，空心梁板生产必须在20个月内全部完工，工期紧张。本文从施工前的技术准备工作、施工中各工序的施工技术方法、施工过程中的质量控制要点、相应的措施及海外工程独

2、特的质量控制程序等各个方面对本项目先张法空心梁板预制施工技术及质量控制进行了详细论述。经监测分析获得有价值的数据资料，供类似工程施工参考。【关键词】空心梁板 预制 施工 质量1 工程概述CKE项目是由中国二十冶集团有限公司承建的斯里兰卡首都科伦坡至卡图纳亚克机场高速公路，起点为科伦坡NEW KELANI大桥，终点为KATUNAYAKE国际机场。线路总长30.6公里（主线25.8公里、辅线4.8公里），全线桥梁40座，共计1951片先张法预应力空心梁板需要预制，其中20m空心梁板1197片，15m空心梁板522片，17m空心梁板16片，13m空心梁板72片，12m空心梁板96片，10m空心梁板4

3、8片。空心梁板形式变化大，施工复杂。项目工期为39个月，为了保证后续工程的顺利进行，空心梁板生产必须在20个月内全部完工，工期紧张。20m空心梁板占梁板总量的60%，由于是采用弯桥直做的模式，导致每一片空心梁板的具体长度和端头角度都不相同。在生产过程中，几乎每一片空心梁板预制前，都需要进行钢侧模修改、钢筋重新配料、校核预埋铁件位置、横头模板重新加工，施工复杂。项目为EPC一级管理模式，没有独立的监理体系，承包商承担所有风险和责任。项目部成立质量管理部，行使类似国内监理的职责，对项目的质量负责，监管整个项目中所有的材料、施工过程及工程最终验收的质量。2 施工前的准备工作2.1 施工场地准备本项目

4、所有空心梁板均采用先张法预制，对场地的要求较高。在场地两侧铺设行车轨道，再进行行车的搭设。共搭设三台行车，其中一台5T的工作门吊，用于钢筋网片的吊运、安装和拆除钢模板、浇筑混凝土等施工活动，两台35T的贝雷门吊，用于吊运制作完成的空心梁板至堆放区域。梁板堆放区域在整平原地面后，用C20混凝土进行10cm地坪施工。 2.2 台座设计施工根据本项目生产任务，采用6条长线生产用台座形式，台座设计以墩式台座为基础，同时以纵梁和横梁连接形成一个墩式框架式结构台座。台座的总长度为95m，宽度为21m，每线可同时生产5片空心梁板。张拉台座必须承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力，且具有足够的强度和刚度。2.

5、2.1 台座设计本项目空心梁板采用预应力1860MPa低松弛钢绞线，公称截面积为140mm2，单根钢绞线张拉控制应力con=1339.2MPa，其中单块20m边板配置24根钢绞线，是本工程中单体梁板钢绞线根数用量最大的空心梁板，台座设计计算以最大的空心梁板为计算依据，则台座能够承受的预应力张拉力（按6条生产线同时使用计算）近2700t。对纵梁进行轴心抗压计算，确定纵梁的截面尺寸及配筋形式。采用50mm、20mmm钢板焊接成的钢横梁，并进行抗弯、抗剪及刚度的验算。对墩式台座基础进行配筋计算，及抗倾覆和抗滑移验算，保证其抗倾覆安全系数1.5，抗滑移系数1.3。2.2.2 台座施工由于场地地质条件较

6、差，底下多为软土地基，为防止沉降及增大抗倾覆性，先对台墩下的基础进行8根400mm×400mm方桩打桩处理，然后进行台墩施工。台座设置7根通长纵梁，台座两侧纵梁均为600mm×720mm，台座横梁规格400mm×400mm，间距6m，纵横梁混凝土强度均为C30混凝土。钢筋绑扎后进行混凝土浇筑。台座两端扩大加厚成抗力墩并连成整体。测量放线开挖台座基坑，用大型压路机把基底碾压密实后，换填30cm的砂砾垫层，在碾压密实的砂粒垫层上浇筑底层为厚度20cm，强度为C20的素混凝土，中层为10cm厚C30混凝土（在浇10cm厚的中层时，两边各预埋通长角铁包边），台座胎底模表面

7、采用6mm冷轧钢板，精确剪板成型。冷轧板之间采用点焊连接，接合面采用角磨机打磨平整，钢板与两侧角钢焊接成整体，使台座面平整度符合规范要求。进行两侧模板修改区域的地坪处理，用C20混凝土浇筑10cm。建立台座整体给排水系统，为空心梁板的浇水养护做准备。台座在所有的混凝土强度达到100%后，才能进行空心梁板的生产。在生产阶段，当一个台座满负荷生产时，对传力柱的起拱度、轴线变形及位移量进行观测，并对张拉端及锚固端的纵向滑移进行观测。2.3 模板制作侧模根据设计图纸进行模板图纸设计，采用新加工的整体钢模，面板用5mm冷轧钢板制作，10号槽钢加肋，由钢模制作厂家统一生产，经质量工程师验收，合格后投入使用

8、。10m、12m、13m空心梁板芯模采用充气橡胶气囊，从生产厂家定购，气囊各项技术指标均应满足规范要求；15m、17m、20m空心梁板采用抽拉式钢芯模，从厂家根据图纸进行加工、制作。由于梁板形式复杂多变，端头角度不同，横头模板进行现场加工制作。采用8mm钢板根据具体空心梁板的端头尺寸切割成型。2.4 其他准备工作施工图纸、方法陈述、混凝土配合比设计及各项原材料认证向业主代表提交并获得审核通过，芯模及千斤顶技术资料向业主代表提交。对空心梁板生产的各环节人员进行方法陈述的书面交底。各项原材料进场检验及千斤顶油表进行标定完成。3 空心梁板施工技术方法及质量控制3.1 台座清理和上底模油在张拉前先要把

9、台座底模进行除锈（第一次张拉）并清理干净，台座底模上不得有垃圾和其他杂质，在底模上涂上脱模油，为防止钢绞线及钢筋沾油被污染，在涂完脱模油后用塑料薄膜覆盖，塑料薄膜采用加厚型，保证钢绞线在台座上拖动时不会发生破损。在底板钢筋绑扎完成以后，侧模安装之前，可拆除塑料薄膜。3.2 预应力钢绞线张拉3.2.1 钢绞线下料根据两端抽拉式钢芯模拆除时需要的空间，用25mm精扎螺杆替代钢绞线以节省材料，精扎螺杆穿过钢横梁以精轧螺帽与锚板锚固，锚板上供精轧螺杆穿过的孔洞的位置即为钢绞线在台座的平面位置，需要定位准确。将整捆钢绞线放置在自制矩形铁笼中，防止钢绞线在穿束过程中崩散。钢绞线下料时用自制分线器将每根钢绞

10、线分开并标记，以免在连接精扎螺杆时发生错乱。根据图纸要求，在下料完成以后安装失效管和弹簧钢筋，检查无误后进行钢绞线和连接器的连接。此处连接非常重要，需要安排有经验的工人进行专人负责施工，精心检查每一个夹片的质量、精扎螺杆与连接器的咬合长度、夹片与钢绞线的咬合长度等各项内容。3.2.2 单根张拉（初应力张拉）整体张拉端精轧螺杆与固定钢横梁锚固，单根张拉端用小型穿心式千斤顶（25T）逐根张拉至初应力后锚固，本项目初应力选择为15%的控制应力。初应力张拉完成以后进行预埋铁板的安装（此时钢绞线应力不足，便于安装）。3.2.3 整体张拉（控制应力张拉）张拉前应对于该生产线全封闭，在纵梁上3m布置一道安全

11、护杆，两侧生产线有施工活动时，应等施工活动结束后再进行张拉活动，并严禁闲杂人等进入张拉区域，生产线内和张拉端两头不允许任何人进入，工作人员只能在张拉端的两侧进行操作和控制，在生产线两侧的固定横梁上设置安全墙。将精扎螺杆与活动横梁锚固，调整两台千斤顶到两侧钢绞线的距离一致，使钢绞线受到两台千斤顶的荷载相等。同时启动两台300T千斤顶开始整体张拉，张拉时应保持两台千斤顶均匀、同步的加载。预应力采用张拉力和伸长值双控张拉施工，首先整体张拉至初应力（15%con），记录两端伸长值L1。再张拉至两倍初应力（30%con），记录两端伸长值L2。以（L2-L1）作为零张拉应力至初应力（015%con）的实际

12、伸长值。最后再张拉至控制应力（con），记录两端伸长值L3，（L3-L1）即为初应力至控制应力（15%concon）的实际伸长值，总实际伸长值（0con）即为（L3-L1）+(L2-L1)，与理论伸长值比较，误差在±6%以内。理论伸长值按L=conL/Ep计算，L为钢绞线的实际长度，con为控制应力，Ep为钢绞线的弹性模量。项目左表读数左伸长值右表读数右伸长值初应力15%conL115%conL12倍初应力30%conL230%conL2控制应力conL3conL3实际总伸长值l（L3-L1）+(L2-L1)（L3-L1）+(L2-L1)理论伸长值LconL/Ep伸长值误差-6%（l

13、-L）/L×100%6%若实际伸长值误差超出±6%范围，需要分析原因，一般的原因有以下几点：1、 两台千斤顶到两侧钢绞线的距离不一致，导致钢绞线受力不等。2、 张拉时活动横梁或者钢绞线受到的阻力过大。3、 油表不准确，需要重新标定。4、 钢绞线材质发生了变化。分析原因并作出调整后，需要重新进行钢绞线张拉。为了确保施工安全，钢绞线张拉结束8小时以后，方可进行下一步工序，所以钢绞线张拉一般安排在晚上进行，避免施工繁忙时刻。3.3 钢筋绑扎和加工在钢筋绑扎前，需要最后对钢绞线的位置检查一遍，主要检查最外侧的钢绞线到底板边缘的距离、钢绞线到底板的高度等。模板组对将要预制的空心梁板在

14、底模上放线、标记后可开始钢筋绑扎。钢筋在加工棚加工制作，由于空心梁板型式复杂多变，钢筋长度、样式和数量都有变化，所以钢筋加工需要有经验的工人专门负责，严格按照施工图纸下料、加工。钢筋运到现场绑扎，按照给出的标记预留出保护层位置。按设计要求焊接成形，梁主筋采用双面焊5d或单面焊10d，焊接接头根据规范进行错开布置，分布筋采用点焊或绑扎。在钢筋绑扎过程中，严禁移动钢绞线的位置，若有钢筋位置与钢绞线位置重合，则移动钢筋位置。预埋铰缝钢筋外露部分可先贴紧侧模，在拆除模板后凿出即可。在本项目中，与橡胶支座接触的预埋铁件，需要根据桥的横坡和纵坡调整铁板角度，使梁板安装后，自然呈现出横坡和纵坡。预埋铁件的位

15、置非常重要，必须严格检查。3.4 侧模安装底板及侧板钢筋绑扎完成以后，进行侧模安装，侧模底部采用3mm的皮条黏贴以防止漏浆。用工作门吊吊装侧模，定位后用木条及木楔将侧模与纵梁固定，保证底部接缝严密。根据空心梁板端头尺寸及角度，提前加工制作横头模板，安装时与侧模锚固，接缝处用玻璃胶处理，防止漏浆。3.5 混凝土浇筑3.5.1 底板浇筑侧模安装完毕后，检查侧模长度、底板及侧板钢筋和预埋件位置。混凝土采用搅拌站集中拌制、坍落度控制在57cm，以减少因徐变和收缩引起的预应力损失。在进行20m大边板浇筑时，由于芯模安放及顶板钢筋绑扎的时间过长，需要在底板混凝土内加入缓凝剂延缓混凝土初凝时间。浇筑时，采用

16、工作门吊配吊斗、直接倒入模板内灌注。两侧同时采用用振捣棒振捣，缓慢、均匀，保证底板混凝土振捣密实。3.5.2 芯模安放10m、12m、13m空心梁板芯模采用充气橡胶气囊， 15m、17m、20m空心梁板采用抽拉式钢芯模。1）充气橡胶气囊胶囊芯模使用前应检查，确保不漏气，绑扎钢筋的钢丝头子应弯向内侧，防止勾破胶囊管。底板浇筑完成后5分钟（该时间可根据实际施工情况进行调整），在准备好的胶囊芯模表面涂上隔离剂后，放入模板内，然后用空气压缩机充气，使其达到规定要求的压力（根据胶囊芯模使用说明书）不会使砼坍塌的压力后，停止充气。胶囊两端应稍长出钢模，充气后胶囊应紧贴横头模板圆孔，保证两侧密封不漏浆。胶囊

17、用定位箍筋固定，浇筑中随时检查其位置的准确。2）抽拉式钢芯模抽拉式钢芯模是本预制工程一个特点，本工程15m、17m、20m的空心梁板都是底板宽度为1.49m，相对于1m的空心板，增大了梁板的空心体积，节省混凝土用量，而且减轻了梁板的自重，对于桥梁的整体性和抗震性都有不小的作用。但是此种空心梁板对内芯要求比较高，如果仍采用胶囊内芯，存在很多弊端，在质量上满足不了施工要求。在国内抽拉式钢芯模在后张预制梁板中应用比较广泛。本工程对于国内的抽拉式钢芯模进行了重新设计加工，用于先张法预制工程之中。抽拉式钢芯模结构形式如图。由芯模部分和抽拉支撑系统两部分组成，芯模采用两半拼装，分别设置两套抽拉支撑系统。模

18、板部分分两大块，由四小半组成。模板部分面板采用=5mm钢板，背面肋带筋板采用=8mm钢板（肋带板的宽度为60mm）和角钢（规格为L80*8、L63*6）组成。每块模板又由两小半组成，中间采用活动铰支连接，以便于芯模折叠，方便拆除钢芯模。抽拉支撑系统通过活动铰支与模板部分连接。其拉杆采用角钢（规格为L80*8），支撑杆采用=12mm钢板（肋带板的宽度为80mm），支撑杆纵向间距大约为40cm，两端间距视芯模长度适当调整。支撑杆除每一节拆除一侧的第一根处设置固定斜撑外，其余各支撑杆与拉杆、支撑杆与模板之间均采用活动铰支连接。具体施工方法及施工要点如下：安装芯模时需将抽拉支撑系统的拉杆角钢撑开，到位

19、后再将端部支撑杆处的固定斜撑锁紧，钢芯模分左右两半片用45°倒角拼接，然后用10#铁丝将芯模整体箍紧后，通过龙门吊吊装到位。当梁板混凝土强度达到拆除芯模的强度时，进行芯模的拆除。拆除芯模时，将卷扬机的钢丝绳安装在对应台座端部的锚钩上，将芯模端部的固定斜撑松开，通过卷扬机拉动钢丝绳将芯模拉倒，使半块芯模的上部芯模下塌，再将其分块、分节拖出即可。拆除芯模时，应考虑2块芯模的拆除顺序，2块芯模拼装时，拼缝处1块芯模在内、1块芯模在外，先拆除内侧的半块芯模，后拆除外侧的半块芯模。在安装芯模时，为了防止梁体混凝土浇筑时漏浆，注意在芯模的每一条接缝处铺一层塑料布，并在底板混凝土浇筑完铺一层油毡，

20、之后安装芯模，保证混凝土浆不会从接缝的间隙中进入钢芯模中，这样不但可以方便钢芯模的拆除同时增加钢芯模的使用寿命。在两节钢芯模对接处底部放置一块竹胶板，防止钢芯模下沉，在对接处的侧面放置钢芯模定位装置，以防止在混凝土的浇筑过程中，芯模产生偏移。在拆除、外抽芯模时，注意每节的两块拆除有先后之分。以防止将芯模拖坏或将钢丝绳拖断从而发生安全事故。3.5.3 顶板钢筋网片及预埋件安装10m、12m、13m空心梁板芯模采用充气橡胶气囊，不需要进行顶板钢筋网片安装，15m、17m、20m空心梁板采用抽拉式钢芯模则需要进行顶板钢筋网片安装。钢筋网片用工作门吊吊入模板内，与侧板钢筋搭接绑扎，搭接长度不小于35d

21、（d为钢筋直径），绑扎要求中间一道，两头各一道，保证绑扎稳固。预埋件位置要求准确，符合规范要求。3.5.4 侧板及顶板混凝土浇筑芯模及顶板钢筋网片安装完毕以后，对侧模上口进行拉杆锚固，再校对、调整侧模的平整度，安装压芯杆，防止芯模上浮。之后进行侧板和顶板混凝土浇筑，采用对称、同一块板梁连续浇筑的方式进行浇筑，从梁的一端向另一端推进。振捣采用插入式振动棒人工振捣的工艺。振捣时，振动棒需避免触及模板，并在芯模两侧同时振捣。在顶板的两头预留400mm×300mm的孔洞，为空心梁板封头预留混凝土入口。混凝土浇筑完成以后，顶面根据设计要求进行拉毛，并扫除混凝土浮浆。试块的留设。标准养护试块留设

22、2组，同条件养护试块留设3组，分别在浇筑底板时留设2组，作为放张依据，浇筑侧板及顶板时留设一组，作为芯模拆除依据。可根据实际需要进行调整同条件试块留设数量。3.6 模板拆除及混凝土养护当混凝土达到2.5MPa时，可拆除侧模及芯模。当混凝土强度达到50%设计强度时拆除边板挑檐端钢模板。模板拆除完成以后，在梁板表面上写上施工日期、部位和编号。之后立即由指定人员及时进行养护，用麻袋片覆盖然后进行适当的洒水，再在外侧采用塑料薄膜覆盖养生，以保证结构处于湿润状态，养护应持续7天以上。3.7 预应力放张及梁板存放当混凝土强度达设计强度80%，进行预应力钢绞线的放张。放张方法采用千斤顶整体放张，卸载要求均匀

23、、缓慢。预应力筋全部放松后，先截断钢铰线，截断顺序由放张端开始，逐次截向另一端，截断后的端头用砂浆封闭或涂刷防蚀材料。放张完毕后，用贝雷门吊将梁板纵向移位，运到存梁区存放，存梁处设置条形混凝土基座，上置枕木，枕木位置与空心梁板底部铁板位置一致，梁板堆放高度不超过3层，存梁期不超过90天。3.8 封头10米、12米、13米预制空心梁板两端封头用预制块，先做好预制块后，待梁板移位后，把形状大小一样的预制块塞入两端孔内，外侧用水泥浆磨平覆盖。15米、20米预制板两端封头采用现浇方式施工，在封头上面的顶板处设置预留空间。待梁板移位后，在两端封头内侧各挡一块相同形状的模板（本工程用的是混凝土废料制成的预

24、制板），外侧同时安装一块模板，用钢丝连接固定。模板之间放置钢筋网片，从顶板处的预留空间中灌入砼，待终凝后拆除模板并填补预留空间。封头完毕后需要及时进行适当养护，覆盖麻袋片，保持湿润。当地属于沿海地区，空气湿度大，钢筋易锈蚀，存梁时应将预埋钢筋刷上水泥浆，防止钢筋锈蚀。3.9 空心梁板出厂待混凝土浇筑完成28天以后，检测混凝土标养试块强度是否合格。检查空心梁板的各项尺寸及预埋钢筋位置是否合格，均符合要求后，质量工程师签署产品质量检验合格单，交付下一作业队。4 CKE先张法空心梁板质量控制程序4.1 项目模式决定了特殊的质量管理体系由于CKE项目为海外EPC一级管理模式，没有监理体制，所有的风险和责任都由承包商承担。所以在承包商内部需要有独立的质量管理体系，建立质量管理部，配有质量保证经理，各专业质量工程师，及对相关质量工程师负责的质量检查员。质量管理部将行使类似国内监理的职责，对项目的质量负责，监管整个项目中所有的材料、施工过程及工程最终验收的质量。4.2 先张法空心梁板施工需要执行的质量控制程序4.2.1 试验室对原材料按频率抽检，由质量工程师验收合格以后方能作为正式空心梁板施工材料。油压千斤顶及配套油表必须按规范要求进行标定。4.2.2 施工现场必须安排专职的质量检查员全过程进行质量控制，质量管理部进行现场监督和检查，所有质量保证体系的人员对其帽子进行标识