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预制梁场施工技术管理

预制梁场施工技术管理

一、预制场地的选择和施工准备

预制场地的选择宜靠近施工工地就近布设,交通方便利于建筑材料的运输和成品梁板的吊装。沧黄高速公路某合同段预制梁板数量为205片,主要设计为10米、13米空心板142片;22米箱梁、30米箱梁63片,空心板为先张法施工,箱梁为后张法施工。需要设置合适的存梁场,该预制场主要选择在G205线附近紧靠路基占地约30000平方米。施工道路利用G205国道及路基便道。供水设一抽水站从水井抽水,预制场用一水车不间断进行供水。用电附近有1万伏高压电,施工用电与桥梁施工一起考虑,并自备120KW发电机一台,在G205右侧搭接,安装180KvA变压器一台。

二、施工机械及施工劳力安排

预制梁场施工技术管理

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三、施工技术

1、先张法预应力钢筋混凝土施工技术

先张法的制梁工艺是在混凝土浇筑前张拉预应力筋,将其临时锚固在张拉台座上,然后立模浇注混凝土,待混凝土强度达到规定的时,逐渐将预应力筋放松,这样就因预应力筋的的弹性回缩通过与混凝土之间的粘接作用,使混凝土获得预压应力。该标段设计为预应力钢绞线,13米、10米空心板。

1)台座

台座强度应能满足空心板张拉起拱后,台座不被压坏。台座表面应光滑,保证梁底平整度。台座两侧的平直度应满足关模后,砼灌注不漏浆。其具体施工方法为第一层用电石粉做10cm的地基处理,再铺30cm碎石,浇筑25cm25号砼,面层为5cm水磨石。台座两端采用二层C25砼扩大基础。

2)张拉

钢绞线采取一端固定、一端张拉,利用张拉横梁整束张拉。张拉前仔细计算钢横梁的刚度。

3)张拉施工程序

①预紧

先将钢绞线逐根略微予以张拉(张拉力为控制张拉力的5%~10%),以消除钢绞线松弛状态,并检查钢绞线与钢筋是否有接触,钢绞线与横梁孔道轴线、锚具和千斤顶是否在一条直线上,并要注意钢束中每根钢绞线受力要均匀。预紧后应保证每根钢绞线的受力一致。

②张拉

当钢绞线初始应力达到张拉控制应力的10%时千斤顶的伸长值作为量测延伸率的参考起点(或作零点),并检查钢绞线有无滑动。

先张法预应力钢绞线张拉程序:

0→10%σk(初应力)(用前夹式千斤顶逐根张拉)→10%σk(用千斤顶配移动横梁整体张拉)→100%σk(持荷2min,锚固)

注:σk——为张拉时的控制应力,包括预计的预应力损失值。

张拉时,如果锚头处出现滑丝、断丝或锚具损坏,应立即停止操作进行检查,并作出详细记录,当滑丝、断丝数量超过图纸或规范中规定的容许值时,应更换钢绞线。

预应力钢绞线张拉时,应先调整到初应力σ0,该初应力宜为张拉控制应力的10%~15%,伸长值应从初应力时开始量测。预应力钢绞线的实际伸长值除量测的伸长值外,必须加上初应力以下的推算伸长值。

2、后张法预应力混凝土施工技术

(1)张拉程序:0→10%σK (初应力值作延伸量的标记) →100%σK(持荷2分钟,测延伸量)→锚固(注:σK为设计吨位)

箱梁张拉分为正弯矩区(架梁前)及负弯矩区(架梁后)两种。在随梁砼试件达到90%设计强度后进行预应力施工,使用经省部级鉴定的专业厂家生产的合格锚具。各束张拉力及伸长值按规范要求分别计算,以张拉力和伸长值双控。张拉顺序根据施工图纸进行。

预应力筋张拉伸长值的量测,应在建立初应力之后进行。其实际伸长值△L应等于

△L=△L1 +△L2

式中△L1—从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值;

△L2—初应力以下的推算伸长值(可采用相邻级的伸长度)。

L与理论值的误差不得大于6%,否则应采取有效措施进行处理。

(2)压浆施工

①张拉24小时后即可进行压浆施工,采用活塞式水泥浆泵按先下后上的顺序进行孔道压浆,从梁体一端压入,以另一端出浓浆为度。浆液采用微膨胀剂浆液。压浆前,应用清水加压清洗孔道。

②注意事项:

a、水灰比应控制在0.4~0.45;

b、水泥浆的泌水率最大不得超过3%;

c、水泥的强度等级不宜低于42.5,出厂时间不宜超过一个月;

d、水泥浆稠度宜控制在14~18s;

e、水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间,一般在30~45min;

f、压浆应使用活塞式压浆泵,不得使用空气压缩;

g、压浆的压力最大宜为0.5~0.7Mpa,稳压时间不宜少于2min。

(3)封端

压浆完毕后,即可进行封端。

封端注意事项:

①采用与梁体同标号的砼;

②封端前,压浆残留渣滓应清理干净,与梁体的接触面应凿毛;

③封端的几何尺寸应符合设计要求。

(4)移梁和存梁

移梁采用千斤顶起梁,卷扬机牵引,轨道运输。

①移梁的一般要求及机具、有关设施的制备

a、一般要求

预应力混凝土梁的起升、滑移应满足以下要求:

梁体混凝土强度≥100%设计强度,且已完成张拉施工。

梁体采用滑移时,应对其受力部位进行验算。

据设计要求,轨道应设置于梁支点位置。

b、机具、有关设施的制备

起梁用4台QW—25吨油压千斤顶,具有好的使用性能,并在使用或存放过程中加强保养。

移梁用卷扬机应有足够的牵引力,并保证梁体均匀缓慢平移。移梁用的地垄应坚固耐用,存梁道及梁体不得代替地垄使用。

桥梁在存梁道上移动采用滑动摩擦(钢板),移梁应能保证桥梁及人身的安全,并易于操作。

存梁道需结构牢固无局部下沉,做到无雨水浸泡。

台座上的短钢轨需放置平稳,下部支垫枕木应平稳牢固。各处铺设的钢轨需牢固平顺,并连接牢固。枕木、方木(圆木)应有足够的承载能力,有腐朽、空洞、裂纹等影响承载力的缺陷的木材严禁使用。

C、起落梁

采用四台25t千斤顶起梁。

起落梁作业注意事项:

所有机具设施经检查符合上述要求及安全操作规程后,才可进行起落梁作业。

起落梁作业悬臂长度要求不得大于梁体受力要求。起落梁作业时应避免损伤梁体,特别是防止造成混凝土的硬伤掉角和支座板变形。

千斤顶的基底必须牢固平整,受力后不沉陷,保证梁顶起后不会歪斜,千斤顶应置于梁端重心线上,顶梁时用线垂方法随时对梁体可能产生的偏斜和位移进行观测以便采取措施予以调整。

千斤顶的实际行程不应超过其额定行程的80%。

千斤顶与梁体之间应放置石棉板、木板或钢板以分散应力防止损伤梁体混凝土,各铁件之间应垫以石棉纸防止滑移。

顶落梁应两端分别进行,不允许两端同起同落,一端作业完并支垫牢固后方可进行另一端的顶落梁作业。顶落梁时应边顶边垫或边落边撤保险木板(或枕木垛),随时保证梁的悬空距离不超过30mm,以防止意外情况发生。

起落梁前梁体两侧进行支护,桥梁落稳支牢后方可卸下千斤顶。

d、横移梁(在存梁滑道上)

移梁两端同步均匀移动,卷扬机运行由专人指挥,滑动要放置平整。滑梁时,梁体砼面与滑道之间必须安装移托板,严禁将梁直接放在钢轨上滑动。桥梁横移时滑道(轨道)面应涂刷黄油以减少摩擦力。

横移梁的滑道设在距梁端允许悬臂长度范围内,桥梁纵轴线应与滑道垂直,滑道应水平或不大于5‰的坡度。横移速度宜为4~6m/min,通过卷扬机使梁体均匀平稳缓慢地运行,

e、存梁

存梁注意事项:

a)存梁时两片梁的最小间隙不得小于100mm;

b)桥梁与存梁道钢轨或滑板间应垫一块硬木板;

c)存梁过程中,桥梁应保持支撑牢固,不能有移动、倾斜现象。

在本合同段施工的预制梁板采用张拉力和伸长值“双控”的原则进行张拉质量控制,实际伸长值和理论伸长值的差值应符合设计要求,设计无规定时,实际伸长值和理论伸长值的差值应控制在±6%以内,如果超出设计值或者±6%,必须暂停张拉,分析、查找原因后并采取有效措施予以调整后,方可继续张拉。

四、张拉施工注意事项

①在张拉过程中,活动横梁应与固定横梁始终保持平行;

②应随时检查绞线的预应力值,其偏差的绝对值不得大于或小于按一个构件全部钢筋预应力总值的5%;

③预应力钢绞线张拉完毕后,与设计位置的偏差不得大于5 mm,同时不得大于构件最短边长的4%;

④预应力筋的切割,宜采用砂轮锯,严禁采用电弧、氧焊切割;

⑤施加预应力用的机具设备及仪表,应定期维护和标定;

⑥所有设备应在首次使用前和使用过程中每隔二个月或使用次数超过200次,请当地计量部门标定和保养一次;

⑦张拉时应有安全措施,张拉千斤顶后、固定端、两台座间严禁站人。

⑧预应力张拉中,如果发生下列任何一种情况,应重新进行标定和保养。

张拉过程,预应力钢绞线经常出现断丝时;

千斤顶漏油严重时;

油压表指针不回零时;

调换千斤顶油压表时。

⑨张拉工作应有监理工程师在场或征得监理工程师同意方可进行,当气温下降到+5℃以下且无保温措施时,禁止进行张拉工作。张拉即将开始前,所有的钢束应能自由移动。总张拉力和计算伸长值应取得监理工程师的签认。如果计算伸长值与实际伸长值有明显的出入,应在继续张拉前通知监理工程师。预应力钢绞线的张拉缓慢、匀速张拉。

五、预制梁常见工程病害及原因分析

在某合同段施工成型后的预制梁出现了下列工程病害引起了工程技术管理人员的极大关注。本文重点对空心板裂缝的原因进行分析。

1、箱梁成型拆模后出现大面积水波纹现象严重影响外观。

原因分析:(1)附着式振动器振捣的时间不一致,混凝土骨料粒径偏大,混凝土流动性不好,集料拌和不均匀。(2)灌注顺序不规范,正确的施工顺序是先腹板,后底板。

预防措施:(1)严格混凝土的浇注顺序,底板灌注长度达到7-8米后,返回来灌注腹板混凝土,分两层浇注,第一次灌注高度控制在0.8米处,第二次灌注剩余腹板混凝土,最后灌注顶板混凝土。(2)底板混凝土灌注完毕后,用竹胶板将内模底通槽封闭。(3)调整附着式振动器位置,端部竖直位置内采用两个震动器。

(4)控制混凝土下料的速度,不得骤然将料斗门打开,让混凝土集料骤然全部涌出,冲击模板,钢筋、预埋件等,混凝土集料的下料速度必须缓慢均匀,以至混凝土布料均匀进行。

2、空心板出现裂缝

空心板在混凝土浇筑完成拆模后,沿连接筋竖向产生长度50~150mm,宽度为0.02~0.08mm的裂缝,顶面也出现50~100mm,宽度为0.02~0.12mm的裂缝。凿开混凝土裂缝发现,裂缝深度在0~5 mm之间,初步判定为收缩裂缝或温度裂缝。不影响空心板的正常使用,但考虑预应力钢绞线放张后,有使混凝土顶面抗拉强度降低,致使裂缝长度、宽度和深度增长的可能,为此,分析裂缝产生的原因和改进措施是完全必要的。混凝土裂缝在浇筑后第一个24h内产生,这时混凝土最敏感产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。早期裂缝一旦发生,会增加混凝土的渗透性,并使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加,这使混凝土早期老化, 裂缝的产生使混

凝土渗水性增大,严重降低混凝土的强度,从而影响其耐久性。并缩短其使用寿命。

1)、裂缝产生的原因分析

鉴于预应力混凝土空心板产生裂缝,技术人员立即对施工中的各个环节进行了分析。

(1) 原材料因素

水泥采用唐山冀东P.O 42.5R,经检验符合规范要求,水泥用量:380kg/m3.

高强混凝土由于其水泥用量大多在(380~450kg/m3),是普通混凝土的1.5~2倍。这样在混凝土生成过程中由于水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通混凝土,出现收缩裂缝的机率也大于普通混凝土。

高强混凝土因采用高标号水泥且用量大,这样在混凝土硬化过程中,水化放热量大,将加大混凝土的最高温升,从而使混凝土的温度收缩应力加大。在叠加其他因素的情况下,很有可能导致温度收缩裂缝。由于高强混凝土中水泥石含量是普通混凝土的1.5倍,在硬化早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。

碎石采用满城碎石,级配符合规范要求,压碎值8.3%<12%(规范指标),含泥量0.7%不符合规范要求。

砂采用山东泰安中砂,含泥量4.2%>3%,不符合规范要求,细度模数Mx=2.7,级配符合规范要求。

水采用机井水,属饮用水。

减水剂为石家庄铁信减水剂,符合规范要求。

碎石和砂含泥量超标,对混凝土表面裂缝有一定影响,水泥用量过大,达到了规范要求的最高限,这是混凝土表面产生裂缝的主要因素。

(2) 设备因素

对张拉设备进行校验,如果张拉用的千斤顶油表度数不准,张拉力超过设计值,造成台座变形位移,假如浇注完混凝土后,台座发生变形,混凝土表面就会产生裂纹。经检查,设备符合要求,台座地基满足要求,没有发现台座变形、位移、下沉

现象。

(3) 施工工艺因素

A、混凝土的拌制。拌和设备是500型强制式搅拌机,操作方面,拌和时间为1min左右,时间过短,从而影响混凝土的均匀性,取其坍落度为3.5,判定水灰比超过了设计用量,水灰比过大,混凝土干缩量加大,产生干缩裂缝。

B、混凝土浇注。工地采用插入式振动器振密,振捣过程出现过振现象,致使混凝土表面粗细集料离析,靠近模板的混凝土表面细集料集中。

C、混凝土养生。现场操作往往是等混凝土脱模后才开始养生,空心板顶面裸露在大气中,夏季最高气温达35℃,加快了水份的蒸发,致使表面干缩裂缝。

(4)混凝土内箍筋的影响因素

由于钢筋和混凝土膨胀率的差异,钢材的膨胀率大于混凝土的膨胀率,混凝土表面的拉应力小于钢筋膨胀所产生的应力,从而使混凝土表面拉裂。

(5)混凝土自身应力形成的裂缝。

A、收缩裂缝。混凝土凝固时,一些水份与水泥颗粒结合,使体积减少,称为凝缩。另一些水份蒸发,使体积减小,称为干缩,凝缩和干缩合称为收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的,在混凝土内呈现含水梯度。因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。当表层混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。

B、温度裂缝:混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时,将发生收缩和膨胀,产生温度应力,温度应力超过混凝土抗拉强度时,即产生裂缝。可以初步推断是由于水化热过大引起的温度裂缝。由于水化热作用,使混凝土内部与外表面温差过大,这时内部混凝土受压应力,表面混凝土受拉应力。由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度,表面拉应力可能先达到并超过混凝土抗拉强度,而产生间距大致相等的直线裂缝(称温差裂缝),该结构裂缝形态正是如此。

2)、裂缝的预防措施

(1)严把原材料质量关。进场材料必须经严格检验后方能使用,对高标号混凝土使用高标号水泥,减少水泥用量,水泥初凝时间必须大于45分钟。细集料使用级配良好的中砂,细度模数Mx应大于2.6,含泥量小于2%。粗骨料使用质地坚硬、级配良好的碎石,含泥量小于1%,针片状颗粒含量应小于5%。严格控制水灰比,保证水的用量控制在标准之内。

(2)混凝土拌和:细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。混凝土拌和时间控制在2min,不能过短,也不能过长。搅拌时间短混合料不均匀,时间过长,会破坏材料的结构。保证混凝土的均匀性,严格控制加水量,经常检测混凝土的坍落度,以保证混凝土具有良好的和易性。

(3)混凝土的浇注:混凝土浇注应选择一天中温度较低的时候进行,采用插

入式振捣器振捣时,移动间距不应超过振捣器作用半径的1.5倍,对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉,不在冒出气泡,表面呈现平坦、泛浆,边振动边徐徐提出振动棒,避免过振,造成混凝土离析。

(4)混凝土养护:不论是收缩裂缝还是温度裂缝,混凝土的养护最为关键。等混凝土脱模之后才开始洒水养护的方法是错误的。混凝土浇注收浆完成后,尽快草帘覆盖和洒水养护,使混凝土表面始终保持在湿润状态,不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量,混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热,以免混凝土由于温度过高,体积膨胀过大,在冷却后体积收缩过大产生裂缝,养护时间不少于两周。

(5)芯模:充气胶囊在使用前应经过检查,不得漏气,有些空心板混凝土顶面裂缝就是由于混凝土在未达到2.5MPa时,芯模漏气,致使顶面混凝土开裂。因此,预制之前检查芯模是否完好格外重要。