杨长青
（中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450001）
摘 要：桥梁节段预制拼装施工技术是近几十年内逐渐发展起来的施工方法，其施工工艺是将梁体分为若干节段，在预制场集中预制后运至桥位进行组拼。其原理是借助预应力束施加于混凝土节段上的压力，使节段间接触面紧密贴合，形成整体结构，共同承担荷载。预制节段拼装施工作为一种经济、可靠和实用的施工方法，尤其适合交通条件差，吊装条件有限的山区。
关键词：节段预制；混凝土；钢绞线；张拉
1.工程背景
该桥梁位于项目进场路的22+610处，设计为单跨的工字型简支梁结构，梁体总长度21m，净跨度20m，梁的截面尺寸为1.2m宽×1.5m高，桥体由3道边梁组成，梁间距2.4m，梁体采用50Mpa混凝土。
由于进场道路全程位于复杂的山区地形，道路状况不好，转弯半径小，若采用常规的整体预制梁方案，大型吊车和运桥车无法顺利通行，不仅施工制约因素多，且设备费用投入大，不经济。
2.技术方案选择
桥梁节段预制的施工方式具有施工速度快、设备投入少、控制精度高等特点，成型的模具和生产设备可重复利用，成型节段的长度短、重量轻，运输和吊装方便，降低了运输和吊装设备的要求，同时还有效减小了安装成桥后混凝土的收缩徐变，有效的节约资源和降低施工成本。
桥梁节段预制分为长线法和短线法，长线法节段预制是浇筑下一节段时，前一节段的端面作为匹配面，通过固定端模和该匹配面，逐节在台座上匹配预制桥梁节段，使各节段间的结合面能完整结合。长线法预制的几何形状容易控制、构造简单，施工过程比较容易控制，预制过程中的偏差不会累积，对于已预制完成的节段偏差可通过下一段及时调整，而且还可以两端同时匹配预制，加快施工进度。长线法由于台座固定可靠，成桥后梁体线性较好，但是台座占地面积大，对地基坚固程度要求高。
结合该桥梁的实际情况，选择采用长线法节段预制拼装技术，将21m长的梁体分成4节预制,节段之间设置单键齿，其中两端头为5.5m，中间两节为5m。
长线法节段预制拼装的工艺过程如下：
3.工艺过程
3.1 钢筋绑扎、波纹管安装
首先，钢筋到货后应当根据钢筋的钢种、等级、规格以及生产厂家、牌号分类分批验收，并且在分批验收时存放于高于地面的平台或者其他支撑物之上，同时尽可能避免其受到机械损伤以及应避免其受到化学腐蚀生锈，因此，钢筋加工场地也应当设立防水棚等防止钢筋被雨水侵蚀的设施，钢筋被加工成半成品也应当存放于防水棚一类保护设施的内部以防止生锈。保证了钢筋的施工前的保护是保证工程顺利施工的前提，下一步，即在安装绑扎钢筋时，“马蹄形”的钢筋应当最先被安装绑扎，但是“马蹄形”的钢筋的特点是数目多并且密集，并且其位置控制难度大，因此，通过在台座的侧面进行划线定位的方式来对箍筋的根数以及间距准确掌控，腹板钢筋完成后再对横隔板进行绑扎安装，另外，需要注意的是应当在钢筋安装时避免在最大应力处设置钢筋的接头，并且钢筋的接头应当设计为交错排列，其中两个接头距离应当大于或等于35d，对于同一根钢筋，两接头之间距离应当大于或等于1.3?倍搭接的长度，并且绑扎的接头与钢筋起弯点之间的距离应当大于或等于10d，并且接头不得位于最大拉力的截面位置。在腹板以及“马蹄形”钢筋全部安装定型之后，则准备开始焊接波纹管的定位筋，两个定位筋安装距离在直线段为1.0m，曲线段为0.5m。波纹管的线形是曲线，因而在施工过程中通常采用尺杆刻度定位法来对每一根定位筋的位置进行准确控制，
即根据设计的图纸中设计的钢绞线的坐标对波纹管底部的定位筋的坐标进行推算，同时标记于木方尺杆上，利用木方尺杆在腹板上标记的定位筋的位置对定位筋进行焊接，进而通过这种方式对定位筋的准确度有效保障。在施工过程中，定位筋通常是采用比波纹管直径稍大一点的圆圈焊接于骨架筋上固定而成型。波纹管在依照一定顺序逐根穿入之后，为防止波纹管在施工过程中发生移位现象，应当使用铅丝和定位筋绑扎牢固，波纹管的接头应当采用管径大一号，长度不小于30cm的波纹管连接并将接头用宽透明胶带封好以防止进浆，最后应当在波纹管内将事先准备好比波纹管内径略小一点的橡胶芯管装入以防止在浇筑混凝土时将管堵死。
3.2 模板安装
桥梁模板采用定制模板，进场后试拼检查模板的各部位尺寸及几何形状、稳定性、预埋件的准确位置、模板的强度和刚度、表面平整度、连接牢固性及焊缝等。
模板安装之前涂抹模板油，保证脱模的光滑及混凝土的外观质量，在安装过程中，确保位置准确，连接紧密，模板接缝处密贴不漏浆。模板底部横围囹外台座上每0.6m间距安装φ25锚筋抵抗位移，模板竖向围囹间距不大于0.6m，横向围囹间距不大于0.9m，腹板中部设置对拉螺栓固定模板。
3.3 混凝土浇筑及养护
(1)混凝土浇筑
首先，当混凝土运至现场时，应当确保混凝土的强度等级符合施工设计的标准要求，即混凝土实际测量的塌落度符合施工标准要求、无离析现象发生，这是保障混凝土顺利浇筑的首要前提，在施工的时候私自加水的行为也应当被严格禁止。接下来便是混凝土浇筑前一些施工通病的防范根治，
当墙柱模板设置完成后，瓦工应当及时使用水泥砂浆进行堵缝，瓦工采用木板、水泥袋塞缝的行为应当被严令禁止。混凝土浇筑前应当先铺放30~50mm的混凝土石子砂浆于墙柱的根部，同时混凝土应当采用铁斗存放，随时使用铁锹进行入模操作，确保新旧混凝土充分混合联结，防止跑浆现象的出现，与此同时，为防止混凝土在浇筑时候发生离析的现象，在浇筑混凝土时应当控制混凝土自由落体的高度小于或者等于2米，如混凝土浇筑高度需要超过2米，应当使用串筒进行混凝土浇筑。
对于混凝土浇筑的厚度，瓦工应当控制每层混凝土浇筑的厚度小于或者等于500mm，并且在浇筑过程中应当采用事先标记好高度的皮数杆。另一方面，在混凝土加强振捣过程中应当插点保证均匀，一般两个插点的距离应当小于500mm，尤其在洞口的两侧内部与外部墙的交接处更需要振捣密实，一般每一次振捣的时间控制在15s左右,当混凝土振捣时,判断振动棒可以缓慢上拔的标准应当为混凝土翻浆时不再下沉以及混凝土表面不再有气泡冒出,并且混凝土二次振捣布料的时间间距应当严格控制，一般在2h以内。对于混凝土振捣的振动棒操作应当为快插慢抽，在振捣上一层的混凝土时应保证插入下一层的混凝土50mm，在洞边浇捣混凝土时应当距离洞边大于300mm位置处振捣，在振捣混凝土的同时也应当注意不要碰撞已经安装到位的埋件，混凝土振捣过程中震动棒的棒头也不能顶在模板上。另一方面，在混凝土浇筑时应当再三核对标高的测量，在墙体混凝土浇筑时，其标高应当是顶板底标高向上20mm，框架柱的混凝土浇筑标高应当是梁下口标高向上20mm。对于楼板厚度控制的控制方面，楼板模板设计测量标高应当准确、梁板的钢筋不能够超高，水电预埋的木盒高度与顶板厚度应当保证一致，铁套管在焊接短的钢筋头时也应当严格控制板的厚度，由于水电预埋的木盒上口以及铁套管上的焊接的钢筋头都是控制板的厚度的依据，因此，在这个过程中应当使用专门制作的板厚控制尺来对板厚进行严格控制，在混凝土振实、刮平之后，每块板应当至少检查中间和四角，若混凝土厚度过高，应当将混凝土铲走，若混凝土厚度过低，则应当补充浇灌混凝土以保证板厚要求。最后，在楼板面层的控制方面，支布料机是顶板混凝土浇筑过程中极其容易出现浮浆、漏筋等现象的位置，在施工过程中应当特别注意，首先，洗泵水应当注入斗中并且吊走，不能将洗泵水直接打在楼板上，其次，在混凝土浇筑完成时应当及时将布料机吊走，并且瓦工应当及时将其整平、振实，最后，在混凝土浇筑过程中应当保证混凝土振捣密实，标准为使混凝土表面析出水泥浆，并且在混凝土浇筑过程中，当铝合金刮尺整平后，瓦工应当使用木抹子进行搓毛，脚塘也进行整平，随后采用铁抹子压光以及采用塑料扫把扫毛，这个过程中，应当保证拉毛纹路的方向一致、深浅适中，并且没在施工过程中，搓毛、压光拉毛的时间以及劳动力应当以气温作为根据进行控制与合理组织分配.
(2)混凝土养护
混凝土养护分为蒸气养护和自然养护两个阶段：
1)蒸气养护阶段
预制梁浇筑完毕后，立即用篷布遮盖，进行蒸汽养护。静停阶段4小时，静养温度不宜低于10℃；升温阶段3小时，升温速度控制在10℃/h内；恒温阶段24小时，控制梁体芯部混凝土温度不超过60度；降温阶段6小时，降温速度不大于10℃/h。在蒸汽养护过程中按要求定时测温，并作好记录。
2)自然养护阶段
蒸气养护结束后进入喷雾洒水的自然养护，洒水量以保持混凝土表面充分润湿为度。
当环境相对湿度小于60%时，洒水养护28天，当环境相对湿度在60%以上时，洒水养护不少于14天。
预制梁脱模后，标识生产日期及对应编号，混凝土达到设计强度100%后进行运输、吊装作业。
3.4 预应力钢绞线施工
(1)钢绞线下料与穿束
节段梁运至施工现场，按照设计位置吊装摆放好，在梁的缝间涂上环氧防水密封材料，然后将压浆孔、波纹管及锚垫板上的混凝土灰浆清理干净。
本桥梁采用直径15.24mm、公称截面积140mm2、抗拉强度1860Mpa、弹性模量197000Mpa的钢绞线。钢绞线采用无齿锯切断，该桥梁设计采用一端张拉，钢绞线下料长度=桥梁孔道长度+2（端部工作锚垫板厚度+富余长度100mm）+限位板厚度+千斤顶长度+工作锚厚度，误差控制在±10mm内。编束时先将钢绞线用梳溜板理顺，并使各根钢绞线松紧一致，用扎丝绑扎，中间每隔1.5m绑扎一道，两头距端50mm处用双根扎丝绑扎成束，再将钢绞线前端扎紧套上套筒并裹胶布进行穿束。
(2)预应力钢绞线张拉
张拉设备配套标定，以确定压力表读数的关系曲线。
检查清除锚垫板上的杂质后，安装锚具和千斤顶。
固定端：安装工作锚垫板→安装工作锚夹具。
张拉端：安装工作锚垫板→安装工作锚夹具→安装限位板→安装千斤顶→安装工具锚→安装工具锚夹片。
钢绞线的张拉应力要符合设计要求，当张拉时需要超张拉或计入锚圈口回缩预应力损失时，可比设计张拉应力提高3%，但不得超过设计规定的最大张拉应力。各孔位的张拉顺序、张拉应力和伸长量如下表所示。
伸长量及张拉应力表
孔位编号 位置 钢绞线股数 张拉顺序 张拉控制应力σcon（KN） 张拉伸长量（cm）
1 底板 8股 1 1579.20 15.20
2 底板 8股 3 1579.20 15.20
3 腹板 8股 5 1579.20 15.30
4 腹板 8股 6 1579.20 15.30
5 顶板 2股 4 280.00 10.70
6 顶板 2股 2 280.00 10.70
张拉施工过程：0→初始应力10%σcon（标记伸长值的始测点）→控制应力σcon（持荷2分钟，测量伸长量）→锚固。
由于开始张拉0→初始应力10%σcon的伸长量不易直接量测，故采用推算出伸长量L1。达到初应力10%σcon时，在千斤顶油缸上标记伸长量的始测点，张拉至控制应力σcon时，持荷2分钟，记录伸长量L2。实际伸长总量L=（0→初始应力10%σcon）推算伸长量L1+（初始应力10%σcon→控制应力σcon）实测伸长量L2。
预应力采用伸长量和张拉控制应力双控，以张拉应力为主，伸长量实际值与理论值误差控制在±6%以内，若超过该值，须对该束钢绞线进行放张，重新穿束张拉。
张拉至控制应力σcon，稳定后锚固，锚固阶段其内缩值不得大于6mm，否则应查明原因补拉或重拉。
锚固后退顶卸载，整机复位进行下一束张拉。全部张拉锚固完成且验收合格后，砂轮机切除多余的钢绞线，采用强度50Mpa的混凝土对梁的端头进行封锚，并预留压浆孔道。
3.5 孔道压浆
桥梁张拉完毕后48小时内进行孔道压浆，浆液设计强度50Mpa，浆液按水泥：水：减水剂：膨胀剂=125:37.50:2.50:1比例拌制。
压浆采用活塞式压浆泵，压浆顺序自下而上依次进行，压力控制在0.5~0.7Mpa。压浆达到孔道另一端饱和出浓浆，排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。关闭出浆口，为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5MPa的一个稳压期，持续不小于2分钟
压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正，压浆时每一工作台班应取不少于3组的砂浆试块，标准养护28天，检查其抗压强度，作为评定水泥浆质量的依据。
4.节段预制拼装技术的缺点
节段预制拼装技术含有一些缺点，首先，工程施工前期预制梁场地建设投入较大，其中包含了对预制场地进行建设投入、运输设备的投入、架梁设备的投入等等；其次，节段预制拼装过程采用的一般是干接缝连接，具有一定的大气水分以及酸性成分侵入而导致拼装的结构耐久性不足的风险，因而沿海工程采用节段预制拼装技术结构耐久性的风险较高，与此同时，预应力钢筋在阶段拼装技术使用的时候无法充分发挥出其抗拉性能，如此将导致梁体的材料经济指标过高；另一方面，施工过程的工序复杂、工艺要求高，技术难度大；最后，节段预制拼装技术在施工时对工程总体组织协调的工程难度大。
5.结语
桥梁节段预制拼装技术是以纵向为主进行分段预制和拼装的造桥技术，将梁体沿纵向化分为节段，在预制场预制后运输至桥位进行拼装，即先“化整为零”后 “化零为整”，再通过施加预应力使之成为整体结构物的桥梁施工方法，具有资源投入少、施工速度快，施工工法适应性强、环境负荷低等优点，对经济和社会效益具有积极而广泛的意义。实践经验表明，该工法建成的桥梁工作良好，在现场条件有限的项目中能成功运用。
桥梁节段预制拼装技术是一种具有广泛发展前景的建桥技术，在简支桥梁、连续梁、拱桥和斜拉桥中都得到了广泛应用。随着节段预制拼装技术在桥梁中的研究越来越深入，许多新的科技成果在工程中得到运用，从而更加有力的推动桥梁技术的发展。由于国内节段预制拼装工字型梁的研究及运用非常少见，因此通过本文阐述《长线法桥梁节段预制拼装技术在山区道路施工中的应用》，具有深远的意义和广泛地推广运用价值。总结桥梁节段划分、预制、节段拼装、预应力张拉施工方法的技术指标，探讨一套设备投入少、施工效率高的桥梁快速施工方法，将节段预制拼装技术科技成果广泛地推广运用于类似工程施工中，为类似工程提供借鉴。
参考文献
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