1、先张法预应力空心板梁预制施工工艺工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0904-2011）物资工贸有限公司 赵继征1前言 1.1 工艺工法概况先张法预应力混凝土空心板梁具有耐久性好、制造周期短、工序简洁、便于运输、维修养护工作量少等优点，其主要应用于中、小跨度公路建设中。 1.2工艺原理在先张制梁台座上，通过张拉横梁作用，利用张拉设备对分布在梁内的钢绞线，按照“单根初调、整体终拉”的工艺进行张拉，当钢绞线张拉到设计应力值后及时浇筑梁体混凝土。待混凝土强度及弹性模量达到设计要求时，采用“两端整体放张”的工艺放松钢绞线，给梁体混凝土施加预应力。2工艺工法特点2.1工序简洁，便于操作，节省材料，造价经2、济合理。2.2工艺成熟，便于组织流水作业，能提高劳动效率。2.3适合于大批量生产，便于生产管理和质量控制，可节约工期。3适用范围 本工法适用于工厂化先张法预应力混凝土空心板的预制。4主要技术标准公路桥涵设计通用规范（JTG D60）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）公路工程技术标准（JTG B01）公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程（JTG F80/1） 公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50）公路工程集料试验规程（JTG E42）公路工程水泥及混凝土试验规程（JTG E30）5施工方法通过工厂设置的专用长线生产台座，先将钢绞线进行张拉，待达到设计吨位后，通过3、张拉横梁将其锁定锚固，在控制荷载保持状态下，灌注梁体混凝土。首先将梁体钢筋安装就位，然后在已经绑扎好的钢筋骨架中穿入钢绞线，进行预应力筋张拉锚固，最后灌注梁体混凝土，进行梁体养护等强，待达到设计强度值后，进行放张作业，将梁体移到指定位置。6.施工准备6.1制梁台座设计制梁台座应有足够的强度、刚度、稳定性，满足所预制产品的技术指标要求。设计荷载包括梁板结构自重、模板重量、台座自重以及施工荷载等，超载系数宜取1.1。台座设计时要考虑台座的结构形式，一般采用钢筋混凝土偏心压柱式台座，一般采用长线法生产。台座应进行抗倾覆、抗滑移检算。抗倾覆系数不应小于1.5，抗滑移系数不应小于1.3。张拉横梁是先张梁4、重要的受力构件，必须具有足够的强度、刚度，受力后挠度不应大于2mm。6.2 存梁台座设计6.2.1 存梁台座采用扩大基础。存梁台座应满足梁体对沉降差的要求。6.2.2 存梁台座设计荷载包括梁板结构自重、台座自重，存梁台座按照两端承重设计，超载系数宜取1.1。6.2.3 存梁台座的结构高度应根据移梁方式确定。6.3模板设计6.3.1模板必须具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中可能产生的各项荷载，保证结构物各部形状、尺寸准确。6.3.2模板板面要求平整，接缝严密不漏浆，装拆容易，施工操作方便，保证安全。6.3.3模板设计荷载包括模板、支架自重；新浇筑混凝土的重量、施工人员和施工材料5、机具重量、振捣混凝土时产生的荷载、新浇混凝土对侧面模板的压力、倾倒混凝土时产生的水平荷载、其他可能产生的荷载（冬季保温设施荷载等）。6.3.4模板应进行强度和稳定性计算，验算倾覆稳定系数不得小于1.3。6.3.5模板宜优先选用整体式模板。投入使用前，模板应按照有关技术条件要求进行验收，验收合格后方可投入使用。6.4设备选型6.4.1根据梁场规划和生产工艺要求结合企业资源情况进行设备配置。6.4.2混凝土拌合、输送设备应满足高性能混凝土对机械设备的要求，并应符合施工工艺组织要求。6.4.3移运梁设备应结合工艺布置及企业资源情况综合考虑。6.4.4钢筋加工等常规设备以满足生产进度需要并结合企业资源6、，按适当先进的原则选配。7工艺流程及操作要点7.1施工工艺流程 7.2 施工工艺7.2.1预应力张拉1 预应力钢绞线1） 每批钢绞线由同一钢号，同一直径，同一拉力强度和同一交货状态的钢绞线组成。钢绞线外观要求无刻损、小刺、死弯、锈蚀、油污等。2） 每批钢绞线后，必须附有合格证，逐盘检查其拉、弯，如有一项不合格，应双倍试样，如仍有一项经复验不合格，则该批钢绞线判为不合格。3） 钢绞线下料，先从钢绞线盘内圈抽出钢绞线头，拉向标定地点，按规定长度剪断，平放在地面上，同时检查钢绞线外观有无不符合设计要求的钢绞线。2 张拉前准备 张拉前，应先检查预应力钢绞线有效长度的塑料管是否准确安装就位，再安装、检查7、张拉横梁上定位板的预应力钢绞线孔位置和孔径大小是否符合设计要求，检查钢绞线数量、位置、工具锚、张拉设备符合要求后，方可张拉。3 张拉1） 本工艺采用两端张拉工艺。先由穿心式千斤顶在张拉端横梁处逐根张拉，同一根钢绞线要两端同步进行。施加20%con，将钢绞线拉直，在预应筋上选定的位置刻划标记，作为测量伸长量的基点。2）张拉顺序由中间向两侧对称进行，以免使台座受过大的偏心力，确保横梁、承力架的安全。 底板清理涂隔离剂芯模拆除桥梁自然养护切割预应力钢筋钢横梁千斤顶正位套塑料隔离管钢筋下料弯制封端移梁出台座达到设计规定强度后放张拆除外侧模板桥梁养护灌注混凝土张拉到设计应力（锁定）初调张拉机具检验模型涂8、隔离剂调整钢绞线初应力穿预应力钢绞线绑扎梁体钢筋骨架安设防护立端模张拉至0.5fpk安装梁体侧模就位芯模安装灌注底板混凝土原材料检验配合比确定制作混凝土试件清洁整修模型装车出厂上桥牌、喷梁号图1 先张法预应力空心板梁工艺流程图2） 初调完成后，张拉端横梁处采用两台300吨千斤顶整推横梁，张拉至控制应力。张拉程序：0-初始拉力-con（锚固），在控制荷载作用下持荷2min，使预应力完成部分徐变，以减小钢绞线锚固后预应力损失。3） 张拉采用应力应变双控制。以应力控制为主，伸长值校核进行，伸长值则根据施工时钢绞线张拉长度计算，当实际伸长值与计算值偏差超过6%时，应查明原因。4） 灌注混凝土前2小时，9、应对已张拉锚固的钢绞线应力进行抽查，当应力损失超过2%时，应补拉到设计吨位。4 有关主要规定1） 高压油表必须经过校正合格后方允许使用。校正有效期不得超过一周，油表校正误差应在该表本身标准等级误差范围内才算合格。常用油压应在表盘最大读数的1/32/3之间为宜。2） 千斤顶经过校正合格后方允许使用。校正期限不得超过一个月。3）所使用锚具夹片，必须经过试验合格后方可使用，以确保安全生产。7.2.2钢筋制作与安装1 钢筋加工1）钢筋表面的油渍、漆污、用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均应清除干净。2）钢筋应平直，无局部折曲。3）加工后的钢筋表面不应有削弱钢筋截面的伤痕。4）钢筋调直采用冷拉调直，钢筋的矫直10、伸长率为：级钢筋不得超过2%；级钢筋不得超过1%。2 钢筋下料1）钢筋下料时应先切掉钢材外观有缺陷的地方。2）不带弯钩的钢筋下料长度误差应为10mm。3）带弯钩的钢筋下料长度误差应为1d（d为钢筋直径）。3钢筋成型1）受拉热轧光圆钢筋的末端应弯制成180的半圆形弯钩，弯钩的弯曲直径不得小于2.5d，钩端应留有不小于3d的直线段。2）受拉热轧带肋钢筋的末端，应采用直角形弯钩，钩端的直线段长度不应小于3d，直钩的弯曲直径不得小于5d。3） 弯起钢筋应弯成平滑的曲线，其曲率半径r不宜小于钢筋直径的10倍（光圆钢筋）或12倍（带肋钢筋）。4）钢筋宜在常温状态下加工，不宜加热。5）钢筋加工的允许偏差不得11、超过下表的规定。表1 钢筋加工的允许偏差（mm）序号项 目允许偏差（mm）L5000（mm）L5000（mm）1受力钢筋顺长度方向全长的净尺寸10202弯起钢筋的位置20203箍筋内边距离尺寸差334 钢筋绑扎1）钢筋骨架绑扎完成后，在骨架中穿入钢绞线，并按照设计位置调整后隔离套管。首先初调钢绞线，将钢筋骨架修整完好，然后安装侧模板，最后将钢绞线张拉到设计吨位。2）钢筋骨架绑扎必须严格按照图纸规定尺寸和钢筋编号，在底模板标明位置，再布筋绑扎。钢筋骨架的绑扎采用胎卡具成型。3）待梁体钢筋绑扎完成，侧模板安装就位后，将钢绞线张拉到阶段设计吨位，进行桥面钢筋的安装。灌注混凝土前，将钢绞线张拉到设计吨12、位，并对钢绞线的张拉吨位进行补充调整，待其符合设计要求后，灌注混凝土。7.2.3 模型的制作与拆卸1 模型的加工制造1) 模型由侧模、底模、芯模和端模组成。芯模可以采用充气式橡胶气囊组成。2）侧模、端模采用钢模板。模板在设计加工制造时，应有足够的强度、刚度及稳定性，确保梁体各部位结构尺寸正确及预埋件的位置准确，且具有能经多次反复使用不致产生影响梁体外形的刚度。3） 钢模制造时应严格控制截面尺寸及长度，模板接缝平顺，板面平整，转角光滑，连接孔准确。4） 芯模应达到拼装简易、拆卸方便的要求。2 钢模安装1）模扇吊装时应使模扇呈外倾状态，以免碰撞钢筋骨架。2）当端模安装就位后，从一端开始吊装侧模，分13、块进行安装。上好顶拉杆、打好底脚楔子，用竖拉杆调整好垂直度,并与端模联结好。3）钢模安装必须做到位置准确，连接紧密，尤其要注意底模与侧模垂直，侧模与底模接缝密贴且不漏浆。4）芯模在底层混凝土浇注完成后，安装就位。在模板安装过程中，注意塑料隔离套管位置的正确性，要确保塑料隔离套管位置的正确。5） 充气胶囊在使用前应仔细检查，不得漏气。安装时应有专人检查钢筋头，每次使用完后应妥善保存，防止污染、破损及老化。6）从开始浇筑到胶囊放气，其充气压力必须保持稳定。混凝土必须在胶囊左右对称平衡进行浇筑，防止气囊上浮和移位。控制气囊移位的措施为在梁体钢筋骨架中每个一定距离设置钢筋环的措施。3钢模拆除1） 气囊14、放气时间应经试验确定，以混凝土强度达到能保持构件不变形为宜。当梁体混凝土灌注完810小时可抽出芯模，当梁体强度达到设计强度的50亦不低于20MPa，方允许拆除侧模。2） 拆卸模板，按照先拆侧模，然后端模，再卸所有紧固件和联结螺栓，拆上拉杆、底脚楔子等。3） 端模拆除，是在放张结束后进行的。待梁体强度达到设计放张强度时，应进行放张作业。放张作业采取整体放张方式，放张结束后，切割梁端多余钢绞线束。4） 拆模时，严禁使用大锤重击或撬棍硬撬，避免造成模板局部变形或损坏混凝土棱角。5）钢模板拆完后，应及时清除模板表面和接缝处的残余灰浆并均匀涂刷脱模剂，与此同时还应清点和维修、保养、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准备1）混凝土配制拌合之前，应对所有机械设备、工具、使用材料进行认真检查，确保混凝土的拌制和灌筑的正常连续进行。2）配制混凝土的各种材料均应符合有关规定，否则不得使用。3）开盘前搅拌站负责人应对各种衡器调试，确保使其处于有效状态，并按试验室提供的配合比调好，并做好记录。2 混凝土配料1）混凝土拌合时，应按试验室提供的施工配合比中每盘混凝土各种材料的实际用量，投料拌合。2）混凝土在拌合时应按选定的理论配合比换算成施工配合比。水、水泥、外加剂的用量应准确到1%，粗细骨料的用量应准确到2%。（均以质量计）3）在正常情况下，拌和机不得带负荷起动或超量搅拌。3 16、混凝土拌制、浇筑1） 拌合混凝土的下料顺序为：先下河砂、水泥及碎石，干拌20s，再加7080%的水搅拌30s后加减水剂，并根据直观的混凝土稀稠和塌落度情况添加剩余水。搅拌时间自加水后应为1.52min，以混凝土质地均匀为准。2）混凝土拌制速度应和灌注速度密切配合，拌制服从灌注，以免灌注工作因故停顿而使机内储存混凝土。3） 混凝土应随拌随用，一般运输时间不超过45min，时间愈短愈好。拌和自加水算起超过45min的混凝土不得灌入梁内。4） 混凝土灌注采用分层灌注，先灌注底层，再灌注腹板和桥面。浇筑混凝土过程中应注意内模的上浮。5）底板混凝土浇筑后，立即安装气囊。安装时注意保护气囊，以免损坏气囊；17、气囊的充气压力为：气温20时为0.023Mpa，气温20时为0.025Mpa,；气囊在每次安装前均应试压作充气检查，如发现破损或者漏气应及时修补或者更换。6）气囊在浇筑混凝土时易上浮，可以采取如下措施：加工几个与模板联系的弧形卡具，把气囊卡紧，在浇筑混凝土时应对称平衡的进行，防止气囊因受到混凝土偏心压力而移位，防止气囊上浮造成顶板过薄。7）气囊的抽拔时间，主要以环境温度来控制。可在混凝土浇筑初凝后放气抽拔。气囊使用后要及时用水冲洗。对附着的水泥要小心刮除。气囊要存放在通风干燥处，不可接触火源，不得与油类及有机溶剂接触。8） 梁体混凝土的振捣主要靠振捣棒振捣，灌注过程中应仔细振捣，尤其是底板、腹18、板混凝土，浇筑过程中禁止碰撞接触钢绞线，以免损伤钢绞线，造成应力损失。梁体混凝土必须一次连续灌注完，不得中途停顿。9）对每一振捣部位，必须振动到该部位混凝土密实为止，密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面平坦、泛浆。梁板顶面必须做拉毛处理。10） 当昼夜平均气温低于5，或最低气温低于-3时，则按冬季施工有关规定处理，采取保温措施。混凝土入模时的温度不得低于5。 11） 灌注梁体混凝土时，应随时检测，控制混凝土坍落度，并从灌注的初、中、后期随机取混凝土试样制作试件。7.2.5梁体混凝土养护1）梁体灌注完，初凝后开始进行养护。移出台座前撒水养护并覆盖土工布；移出台座后继续洒水养护以保持混凝土19、表面潮湿为准。养护天数为：当环境相对湿度小于60%时洒水养护14d；当相对湿度大于90%时，可不洒水养护。2）当气温低于5时，禁止洒水养护，应采取保温、保湿措施。7.2.6放张作业1） 当梁体混凝土强度达到设计强度80%时（设计有要求时，按照设计办理），进行放张作业。2）为保证梁体有效预应力值，减少梁端应力集中现象，宜采取整体放张方式。放张速度不宜太快，放张顺序符合图纸要求。3）放张结束后，对梁端多余钢绞线，进行割束、封锚。4）钢绞线的切割用手持式砂轮切割机切除钢绞线，外露长度1cm并涂防锈漆，按要求对梁端进行封锚。7.2.7 移梁、存梁1） 封锚完成后，将梁滑（吊）移出台位，移运到指定位置。20、2） 梁体吊移出台位后放在存（滑）梁轨道上，进行后续工序的施工。3） 每片梁存梁时间不得超过60天，否则会产生过大的反拱值。8 劳动力组织根据工期要求制定施工计划，兼顾质量要求，合理配置生产要素，组织专业队伍施工，采取相应技术措施，确保空心板梁预制质量，所需的作业人员和管理人员见表。表2 劳动力组织情况表（8片/天）序号班组名称人员配置及分工人员数量（人)1钢筋班钢筋加工、绑扎等402模型班模板拆除、整修、组装、吊装等203混凝土班混凝土灌筑、封锚、养护、修补等204张拉班钢绞线制作、张拉、割束、封锚等155移梁班场内梁体的吊装出台位、横移及转运等126机电班机械设备电气维修、故障排除、设备修21、理、照明等67拌合站拌合站的操作，日常保养和维修6合 计1198主要机具设备表3 主要机械配备表（8片/天）序号类别名称规格型号单位数量用途1起重设备龙门起重机20t台2桥梁装车2龙门起重机10t台2模型安装材料装卸3混凝土设备混凝土拌合站60m3/h套1混凝土搅拌4农用车台2混凝土运输5轮式装载机LW520F台1铲砂石料6张拉设备张拉千斤顶YDC3000-200台10张拉作业7张拉油泵ZB10/320台10张拉作业8张拉千斤顶YCQ60-200台4张拉作业9张拉横梁根4张拉作业10钢筋设备钢筋弯曲机GW-40台8钢筋加工11钢筋切断机GJ40B/40mm台8钢筋加工12钢筋调直机T4/14422、/14mm台2钢筋加工13对焊机UN-100台2钢筋加工14对焊机UN-150台2钢筋加工15动力设备蒸汽锅炉4t台1 蒸汽养护16发电机500kw台1备用电源9 质量控制9.1易出现的质量问题在穿预应力筋,要逐根进行施工,以免钢绞线之间相绞,以致摩阻加大，有效预施应力减小,影响承载力。梁端预应力筋部分要做好堵浆设施，以免预应力筋间隙漏浆，产生空洞。钢绞线隔离套管位置应严格按照设计位置放置，避免出现与设计不符的现象。9.2保证措施认真做好人员培训，要制订检查表专人检查预应力束的相对位置，确保预施应力准确。加强混凝土的振捣，预应力束部位保证密实。 每次整推前，设专人检查隔离套管位置的有效性，并做23、好施工记录。10安全措施10.1主要安全风险分析10.1.1物体打击伤害1) 机械设备突发故障，导致坠物、人造成伤害；2) 起吊货物捆绑不牢，超重导致坠物、人造成伤害；3) 在张拉整推过程中联接器松脱，锚具及预应力筋断裂飞出伤人。10.1.2触电伤害1) 吊车在高压电线下工作，接触高压电。2) 电器设备接地电线失灵，不绝缘；3) 用电环境潮湿；10.2保证措施 认真执行建设工程安全生产管理条例，结合工法具体情况，制定安全生产基本保障措施。配备专职安全生产管理人员，负责对安全生产进行现场监督检查，发现问题及时处理。 编制安全技术措施及专项施工方案，对安全施工技术进行交底。对装吊、张拉、电工等特殊24、工种，实行岗前培训，做到持证上岗。作业过程中执行技术交底，严格按照规范操作执行。 对危险部位设置安全警示标志，如制梁场入口处、施工起重机械、临时用电设施等设置明显的安全警示标志。在张拉台座两端钢横梁外侧3m处设置安全防护墙，并在张拉台座周边设置围栏，做好安全标志，张拉作业过程中，严禁闲杂人员靠近。 对施工现场的安全防护用具、机械设备、施工机具及配件须由专人管理，定期进行维修和保养，并建立相应的资料档案。11环保措施11.1 水土保持措施。为保证地表径流的排泄，工程施工不要切割、阻挡地表径流的畅通，不得强行改变径流的方向或改沟、改河。临时用地范围的裸露地表植草或种植树木绿化。11.2 防止噪音污25、染措施。针对施工过程中产生的噪音，对动植物和人体损害均较大，为了保护环境，应尽量减少噪音污染，避免夜间作业。对机械设备产生的超分贝噪音利用消音设备减噪。11.3 防止水污染措施。施工营地生活废水就近排入不外流的地表水体，严禁将生活污水直接排放至江河中，对于含沙量大且浑浊的施工生产废水，采用沉淀池处理后再排放，含油废水经隔油池处理后排放，防止油污染地表和水体。 维护生态平衡系统，避免人为恶化环境措施。加强生态环境保护的宣传工作，使全体参建员工充分认识对环境保护的重要性和必要性，加强环保意识。制定详细的环境保护措施，建立严格的检查制度，避免人为恶化环境。11.5 地表植被的保护。合理规划施工便道、26、施工场地，固定行车路线、便道宽度，限制施工人员的活动范围，尽量少扰动地表、少破坏地表植被。11.6 生产生活垃圾处理及油料管理。严禁将生活污水直接排放至江河中，含油废水经隔油池处理后排放，防止油污染地表和水体。生活污水经化粪池处理后排放。11.7 施工营地设置集中垃圾收集地，设专人管理，对营地生活垃圾（包括施工废弃物）集中装运至指定垃圾处理场处理。对不能处理的垃圾拉到设有处理设施的厂处理。11.8油和废油的管理：施工机械维修、油料存放地面应硬化，减少油品的跑、冒、滴、漏，所有油罐要有明显的标志，在不使用时要密封；严禁随意倾倒含油废水，应集中处理。12 应用实例12.1工程简介江珠高速公路珠海段27、全长32.5公里，设计为双向四车道，全立交完全控制出入的高速公路，中铁一局江珠高速13标段承担着全线2886片（变更后）先张法预应力混凝土空心板梁的预制任务。其中16m先张法预应力混凝土空心板梁336片、20m先张法预应力混凝土空心板梁2230片，荷麻溪江门引桥异型梁320片。12.2施工情况梁场下设6个工班：一工班负责混凝土施工；二工班负责钢筋制作、绑扎；三工班负责拆立模型；四工班负责吊移梁；五工班负责预施应力的施工；六工班（机电工班）负责机械设备的维修和保养、桥梁养生、电力保证。梁场设生产台座14个，每月可生产桥梁180片240片，2003年10、11月份完成建场；2003年11月30日开始正式生产；2005年6月生产完毕。12.3工程结果评价该工程采用的整体式模板有效的保证了梁体外观质量；采用的抽拔式内模使空心板的尺寸得到了有效地保证；采用集中拌制混凝土使混凝土质量得到了有效控制，所预制板梁外观及颜色的均匀一致，做到内实外美，该工程已投入使用，得到了业主的一致好评。12.4建设效果及施工图片 图2 钢筋绑扎 图3模板安装 图4 混凝土浇筑 图5养护14