城市桥梁预制工艺及案例研究与应用

4．3．2．1　盖梁设计方案

工程案例中，高架盖梁采用灌浆套筒连接的预制装配施工工艺。设计盖梁采用倒T盖梁，标准长度23.4 m，宽度2.7 m，盖梁在工厂内预制，脊骨梁部分现场浇筑。盖梁混凝土等级为C60，采用高性能混凝土。具体外形如图4.78所示。

图4.78　标准盖梁外形图

预制盖梁共5种规格：①标准盖梁（23.4 m）；②跨路口盖梁（23.4 m）；③三、四门墩盖梁（14.95～24.45 m）；④6标地面桥盖梁（17.6 m）；⑤匝道盖梁（6.5 m）。

盖梁顶面及地面主筋采用HRB400的Ф22～Ф32钢筋，侧面主筋采用HRB400的Ф16～Ф20钢筋，箍筋及拉钩采用HRB400的Ф10～Ф22钢筋，套筒内钢筋采用HRB400的Ф40钢筋。盖梁装配采用40全灌浆套筒连接形式（同立柱中套筒），套筒与盖梁顶伸出连接插筋相接。

盖梁连接工艺：盖梁底套筒连接盖梁顶预留插筋。盖梁现场安装完毕后，进行垂直度及相对位置调节。调节后拼接面铺设2 cm厚60 MPa砂浆垫层，最后对套筒进行100 MPa砂浆压浆作业，完成整个装配工艺。

4．3．2．2　盖梁预制机械准备

施工机械设备的合理运用，是保证施工进度和施工质量的重要因素。对于盖梁的施工，根据施工进度要求，安排施工机械设备陆续进场，并做好机械的报验工作，确保工程高质量、高效率完成。同时根据试验、测量、质检要求，所需仪器陆续进场，并做好仪器的资料报验工作。具体机械设备见表4.3。

表4．3　所需机械设备

4．3．2．3　预制盖梁制作材料准备

为确保施工进度，视施工进展和需要组织设备材料的投入，确保供应相应的设备和材料，保证工程施工顺利进行。根据两天一个盖梁的进度配置相应的材料，加工盖梁钢筋笼，浇筑预制盖梁。混凝土由联合工厂自建混凝土搅拌站提供。预制施工中将每车到场混凝土进行坍落度测试。灌浆料按照盖梁安装进度进行前期配置，做好防潮防水储存工作。

4．3．2．4　预制盖梁制作施工流程

为了确保盖梁产品质量，根据盖梁工艺特点，工艺流程如图4.79所示。

4．3．2．5　盖梁制作施工材料

预制盖梁的钢筋下料、钢筋弯配、连接套筒等施工工艺同立柱。

图4.79　盖梁施工流程图

4．3．2．6　盖梁钢筋笼制作

1）钢筋笼胎架设计

预制盖梁钢筋笼的加工采用钢筋模块化精加工的理念，盖梁钢筋笼于专用胎架上制作加工成型。为保证钢筋笼支撑稳定，定位体系布置保证主要受力钢筋不变形，钢筋笼制作偏差为允许+2 mm。为保证预制装配的灌浆连接套筒的定位精度，在胎架下部增加套筒定位钢板，该钢板采用车床精加工成型，精度可控制在±1 mm内。

盖梁钢筋笼胎架由底座、支架、挂片及定位平台组成。定位框架总共15个，其中13个固定焊接在底架上，另2个移动框架首次安装时按图示用螺栓固定在底架上；底架总长26 m分段制作，现场拼装焊接成整体；挂片包括顶部横梁、下部横梁、脊骨梁侧面挂片及预制部分侧面挂片（见图4.80）。

盖梁钢筋笼胎架拼装前，对其各个部件进行验收复测，尤其是套筒定位板及定位框架、挂片开槽位置。拼装过程要求胎架底座安装水平，精度控制在±2 mm内。各支架安装要求位置精确状态垂直，精度控制在±2 mm内。胎架安装完成后对各支架整体测量保证每个框架在同一条线上，防止主筋安装时产生弯扭。

图4.80　盖梁胎架设计

图4.81　套筒定位钢板

为保证预制装配的灌浆连接套筒的精确定位，故使用套筒定位钢板（见图4.81）。先在胎架外制作套筒模块，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整体吊入钢筋笼胎架。

2）盖梁钢筋笼加工

盖梁钢筋笼除预制连接套筒模块外，均在胎架上完成加工绑扎。整个绑扎过程共分成10个步骤，不允许发生跳步加工。整个过程边加工边测量，确保每一步加工的精度得到控制。

步骤一：先在胎架外制作套筒模块，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整体吊入钢筋笼胎架（见图4.82）。

图4.82　盖梁钢筋笼制作步骤一

步骤二：在胎架上安装端部预应力张拉槽口，采用组合式整体钢模板，确保定位精确，钢筋安装之前先把锚垫板安装到位（见图4.83）。

图4.83　盖梁钢筋笼制作步骤二

步骤三：在胎架上依次安装预制部分顶部主筋、脊骨梁顶部主筋（见图4.84）。

图4.84　盖梁钢筋笼制作步骤三

步骤四：安装脊骨梁部位2道箍筋（见图4.85）。

图4.85　盖梁钢筋笼制作步骤四

步骤五：安装盖梁预制部分的箍筋（见图4.86）。

图4.86　盖梁钢筋笼制作步骤五

步骤六：安装盖梁预制部分底部主筋（见图4.87）。

图4.87　盖梁钢筋笼制作步骤六

步骤七：安装波纹管，从端部张拉槽口穿入，并用短钢筋定位，用塑料扎带固定（见图4.88）。

图4.88　盖梁钢筋笼制作步骤七

步骤八：安装预制部分侧面主筋及脊骨梁侧面主筋（见图4.89）。

图4.89　盖梁钢筋笼制作步骤八

步骤九：安装横向及竖向拉钩（见图4.90）。

图4.90　盖梁钢筋笼制作步骤九

步骤十：其他辅助装置，包括套筒止浆塞、波纹管、盖梁钢绞线吊点、保护层垫块、防雷接地板、局部加强措施的安装。

3）套筒压浆管及出浆管

套筒的压浆管及出浆管采用镀锌管接出，内部的套筒均通过90°角弯内丝连接至盖梁侧面（见图4.91）。

图4.91　盖梁套筒压浆管及出浆管布置及固定

4）盖梁钢绞线吊点安装

盖梁吊装吊耳为双点预制吊环，吊耳布置横桥向依照设计图纸要求一般在盖梁外侧以内2 m，纵桥向如图4.92所示的位置布置。

盖梁采用预埋钢绞线吊点进行吊装作业，钢绞线采用Фs15.2，钢绞线埋深1 000 mm，表面伸出长度为200 mm，预埋的最底部采用锚板及P锚挤压套的形式加强。吊点处的钢绞线采用D18×1的白皮管包裹加强钢绞线吊点的局部抗剪能力，铁管长度为400 mm，形状为R60的圆弧（见图4.93）。

钢绞线吊点安装控制的关键点在于：两吊点间距严格控制、伸出长度的控制、吊点处加装钢丝网片加强。

每个钢绞线吊点均采用四束钢绞线，盖梁最重按200 t计算，竖吊时每束钢绞线承受200／16＝12.5 t，均小于钢绞线极限承载力，满足吊装要求。

图4.92　盖梁吊点位置

图4.93　盖梁钢绞线吊点

5）保护层垫块

预制构件的垫块强度为C60（见图4.94）。

图4.94　盖梁保护层垫块

6）预应力波纹管安装

为保证预应力波纹管位置正确，防止浇筑混凝土时上浮，在波纹管线型改变的位置焊接垂直于波纹管线型平面的定位钢筋，并将波纹管用扎带绑在定位钢筋上，确保定位钢筋在直线段的间距不大于1 m，在曲线段的间距不大于0.5 m，预应力管道的位置偏差不大于5 mm（见图4.95）。

图4.95　盖梁预应力波纹管布置及绑扎

7）防雷接地板及局部加强钢筋

防雷接地板采用300 mm×10 mm×300 mm预埋钢板（见图4.96）。

图4.96　防雷接地板及局部加强钢筋

8）临时支座模板安装

①支座垫块。支座垫块在预制厂随盖梁一并浇筑完成，制作锚栓直接定位预埋（见图4.97）。

图4.97　支座模板及预制临时混凝土支座

②临时支座。采用混凝土支座，盖梁内预留孔，临时支座预埋钢筋，避免架梁时碰落（见图4.98）。

图4.98　浇筑前支座模板及临时混凝土支座

4．3．2．7　盖梁钢筋笼吊装

（1）盖梁钢筋笼吊装采用专用吊架及吊索具（链条锁）（见图4.99）。

图4.99　盖梁钢筋笼吊装采用专用吊架及吊索具

（2）钢筋笼吊装方式。盖梁钢筋笼最重为35 t左右，采用两台20 t行车抬吊，吊架及链条方式起吊，两端张拉槽口模板一起起吊入模（见图4.100）。

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图4.100　钢筋笼吊装工况

4．3．2．8　盖梁模板设计及安装

1）盖梁模板设计

根据设计要求钢模板的加工精度很高，为了确保模板的整体内外质量，特选定了一家技术工艺成熟、设备力量完善的模板专业加工企业，所用钢板（厚度达到10 mm）要求模板拆拼方便、组合合理。模板对拉螺杆采用精轧螺纹钢，钢模外表面进行抛丸喷砂喷漆，三维图如图4.101所示。

图4.101　盖梁模板三维效果图

本工程所使用的盖梁模板由底模、侧模、端模、张拉槽口、行车、轨道6个部分组成。

盖梁模板加工好后进场必须要按设计要求及质量标准进行验收，验收合格的模板才能使用。检查内容主要针对模板的尺寸、拼接缝隙、平整度、垂直度、光洁度，合格后才能使用。

（1）底模。底模采用整体式钢底模，套筒部位设置定位板，定位板在钢筋笼胎架上随钢筋笼一起入模，同时也作为套筒区域的底模（见图4.102）。

图4.102　盖梁底模板

（2）侧模。侧模采用整体式滑移模板，由3个门架架起侧模在轨道上实现行走。侧模自带操作平台，方便施工（见图4.103）。

（3）上、下拉杆。上拉杆采用整体式25精轧螺纹钢，两端设置限位装置；下拉杆分别拉住底模，同样采用25精轧螺纹钢（见图4.104）。

（4）边口倒角。盖梁预制部分上边口倒角，采用5＃角钢扣在侧模上，上部采用丝杆调节高度（见图4.105）。

（5）端模。采用分体组合式，张拉槽口模板与端模配合使用，采用斜撑固定，方便安拆（见图4.106）。

图4.103　盖梁底模板

图4.104　盖梁上模板下拉杆

图4.105　盖梁边口倒角

图4.106　盖梁端模板

（6）支座垫块。支座垫块在预制厂随盖梁一并浇筑完成，制作锚栓直接定位预埋（见图4.107）。

图4.107　盖梁支座垫块

（7）临时支座。采用混凝土支座，盖梁内预留孔，临时支座预埋钢筋，避免架梁时碰落（见图4.108）。

图4.108　盖梁临时支座

2）盖梁模板施工

整个盖梁模板安装过程共分成7个步骤，不允许发生跳步加工。整个过程边加工边测量，确保每一步加工的精度得到控制。

步骤一：安装底模及侧模轨道（见图4.109）。

步骤二：在侧模轨道上安装好侧模（见图4.110）。

图4.109　盖梁模板施工步骤一

图4.110　盖梁模板施工步骤二

步骤三：吊装盖梁钢筋笼（见图4.111）。

图4.111　盖梁模板施工步骤三

步骤四：通过侧模轨道将侧模安放到位。

步骤五：安放端模（见图4.112）。

图4.112　盖梁模板施工步骤五

步骤六：浇筑高性能混凝土。

步骤七：拆除模板后进行喷淋养护。

3）模板漆涂刷施工

盖梁模板漆施工工艺同立柱。

4．3．2．9　混凝土浇筑及养护

1）盖梁混凝土浇筑

预制盖梁混凝土等级C60，高性能混凝土一次性浇筑完成。C60高性能混凝土的供应由项目部自建拌站提供。

高性能混凝土按照技术指标：水泥选用品质稳定、强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺和料符合JTG／T F50中规定的要求；粗骨料选用粒径≤20 mm，加工形式为反击破式，且针片状含量不大于6%，含泥量不大于1%，泥块含量不大于0.5%；细骨料采用Ⅱ区的中砂，含泥量不大于3%，泥块含量不大于1%，细度模数不低于2.5；采用高性能聚羧酸减水剂，减水率不小于25%；设计合理的级配并进行验证，满足自密实混凝土各项技术指标；搅拌站严格按照规范，确保砂石称重计量误差在+2%，水泥、外加剂、掺合料称重计量误差在+1%。并保证搅拌时间不少于180 s。

预制工厂内浇筑盖梁混凝土，通过三辆16 m3混凝土搅拌车进行运输和一辆管道长46 m的混凝土泵车进行浇捣。

混凝土浇筑拟采用橡胶导管浇筑方式，有效控制跌落高度在1～1.5 m范围内，不允许超过2 m的跌落高度。

2）浇筑控制措施

混凝土浇筑前，混凝土运输车到场后，必须要求其高速自拌30 s以上。浇筑时，由班组指定人员放料应做到匀速不外溢。泵车应做到合理控制打料速率，保证混凝土质量。

混凝土浇筑中，盖梁浇筑时，首先采用从盖梁的一端（起始端）向另一端（结束端）连续浇筑方式，在达到盖梁底部的预制浇筑限位后，再返回起始端处逐步浇筑两侧挡块。混凝土振捣时，在盖梁的两侧架梁区域内每侧各设立两条振捣棒，同时对混凝土浇筑进行辅助布料及振捣密实作用。振捣时，班组要对盖梁的底部、套筒周边区域、钢筋密集区域、钢笼侧面边角处进行多点布棒加强振捣，确保该区域内混凝土质量密实。采用50型振捣棒每个浇筑面上，布棒间距不超过50 cm，每边振捣点2个交替错位向前振捣，每个点布料、振捣时间不少于1 min。浇筑结束时混凝土略有溢浆现象，应做好及时补料和表层收浆工作。

混凝土收水过程中，在两侧架梁浇筑区达到收水面时，各安排一名收水工及时进行收水工作。收水后，应严格控制横向平整度、满足纵向水平坡度。盖梁脊骨梁后浇带，应在混凝土初凝前进行拉毛处理，确保两次浇筑质量。

混凝土后浇挡块和后浇带，在盖梁两侧浇筑区达到浇筑限位后，待混凝土满足要求时再进行后浇两侧挡块。浇筑时应增加振捣点数，并确保插入振捣的深度，保证上下接合处的混凝土充分振捣密实。收水时确保浇筑挡块的高度、水平度。

再次施工时，应补浇上根盖梁的脊骨梁后浇带，做到部位冲洗干净、充分润湿。

盖梁浇筑、收水俯视图如图4.113所示。

图4.113　盖梁浇筑、收水俯视图

3）盖梁养护

盖梁自最后1 m3混凝土浇筑结束后，一般24 h后即可安排拆除模板。模板拆除后，应及时对盖梁混凝土进行喷淋养护工作，由班组长负责混凝土后期养护工作。构件养护采用水管直接喷淋养护，根据天气情况，确保每2 g不少于一次喷淋养护。高温天气（38℃以上），必须采取土工润湿覆盖措施，确保每1 g不少于一次喷淋养护。

4．3．2．10　盖梁预应力张拉压浆

1）施工材料

钢绞线采用《预应力混凝土用钢绞线》（GB／T 5224—2014）中公称直径15.2 mm的规格，并采用砂轮锯进行切割。锚垫板、螺旋筋、锚具、夹片，以及工具锚、限位板等，均由供应商配套提供。预应力管道采用塑料波纹管，水泥浆强度不低于50 MPa。波纹管采用塑料波纹管，材质HDPE。

2）施工设备

盖梁预应力张拉采用Y 100L2-4型千斤顶张拉及相应的YE2-100L2-4型高压油泵压浆。为确保张拉精度，张拉机具应与锚具配套使用，进场前按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）的有关规定进行检查和校验。千斤顶与压力表配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。所用压力表的精度不宜低于1.5级，校验千斤顶用的试验机或测力机的精度不得低于±2%。张拉机具由专人使用和管理，并经常维护定期检验，且千斤顶在下列任一情况下重新标定：6个月或张拉200次；千斤顶严重漏油；配套油压表指针不回零；引伸量出现系统性的偏大或偏小；钢绞线严重断丝。

3）压浆设备

采用GLX -3三桶高速搅拌机进行水泥浆的搅拌，采用循环压浆的方式进行压浆施工。

4）施工准备

（1）钢绞线的下料、搬运、穿束。钢绞线抵运工地后需采取防锈措施。根据设计要求计算确定下料长度，下料时只能使用切割机切割，不得使用电弧切割或氧乙炔切割。用切割机按设计长度（包括两端工作长度）切割下料、编束，编束后用18＃铁丝绑扎牢固，绑扎处用胶布包裹。

（2）预应力张拉准备。在构件张拉部位搭设安全可靠的操作平台。盖梁张拉第一批束时，利用盖梁两端的模板支架作为操作平台。盖梁张拉第二批束时，在盖梁两端搭设“井”型支架作为操作平台。张拉前，工作锚环、工作夹片、限位板、千斤顶、工具锚环、工具夹片按顺序安装并正确就位。千斤顶、锚具、管道对中安装，并保证千斤顶与锚垫板垂直。对需张拉构件的混凝土试块进行抗压试验，强度及龄期达到设计规定要求方可进行张拉。

5）预应力张拉工艺及控制措施

盖梁混凝土强度必须达到100%才能张拉第一批墩顶标高，且此时混凝土的龄期不得小于10 d。第一批钢束，张拉完毕后方可拆除盖梁支撑。盖梁的钢束均采用两端张拉，张拉控制应力为0.75 Ryb。张拉时采用张拉力和延伸量双控，同时两侧各级荷载下的伸长读数，以便测定各钢束的引伸量。当混凝土构件达到设计要求的强度和龄期，根据张拉通知单，并经监理工程师和有关质检部门同意后，方可进行张拉。钢束张拉工艺为：0→初应力（0.1σcon）→1.03σcon→（持荷3 min，锚固），σcon为张拉控制应力。钢束张拉顺序及张拉方法详见《盖梁预应力张拉专项方案》。钢丝（锚具、滑丝等）回缩值不大于6 mm。张拉后在离锚头30 mm处用切割机切割，严禁电弧切割。实测引伸量按下式计算：

δ＝（δ3－δ1）+（δ2－δ1）

将实测引伸量与设计引伸量相比较，如实测引伸量与设计引伸量的差值在±6%以内，说明张拉合格，否则，应查明原因并采取措施进行处理后方可继续张拉。认真做好张拉记录，并由现场监理工程师签认。每一个截面的断滑丝率不得大于JTJ041—2000的规定，否则应查明原因并采取解决措施后方可继续张拉。张拉锚固后，对锚具外表露出部分钢绞线进行切割（钢绞线切割应在灌浆后进行）。

6）孔道压浆

（1）灰浆原材料。水泥：采用硅酸盐水泥或普通水泥，水泥标号不低于42.5＃。

萘系减水剂（液体）：掺量为1.5%～2.0%水泥重量。

水：一般饮用水。

水泥浆特性指标：水泥浆稠度控制在14～18 s，稠度试验方法可按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）附录G-11的规定进行。水灰比不大于0.40。水泥浆泌水率最大不超过4%，拌和后3 h泌水率控制在2%，24 h后泌水应全部被浆吸回。

（2）水泥浆的拌制工艺及注意事项。预应力钢绞线张拉结束后，经监理工程师同意，孔道在48 h内压浆。水泥浆采用高速拌浆机拌制，使浆体质量均匀，呈悬浮状。操作程序是：先将水加入搅拌机，然后启动搅拌机，边搅拌边不断加入水泥，在搅拌少许时间之后再加入减水剂，搅拌时间为2～3 min。将搅拌后的水泥浆放入储浆筒，继续搅拌，以保持浆质的均匀性，一次搅拌好的水泥浆应在30～45 min内泵送完。

压浆前检查孔道是否畅通。对曲线孔道和竖向孔道应由最低点的压浆孔压入，最高点的排气孔排气、泌水（本工程孔道的排气孔可设在孔道拐点的最高点）。

压浆应连续、缓慢、均匀进行，一次压完。对比较集中和邻近的孔道，先进行连续压浆完成，以防水泥浆串孔，堵塞孔道。停顿时立即将已压入孔道的灰浆用水冲洗干净，以后再重新压入。

压浆的最大压力一般为0.5～0.7 MPa，当输浆管道较长或采用一次压浆时应适当加大压力，每个孔道压浆至最大压力后，应有1～2 min的稳压时间。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。

如果压力超过1.0 MPa而灰浆仍不能向另一端流动，表明孔道出现堵塞现象，应立即用水冲洗，检查原因并采取处理措施后再进行压浆。高温季节，当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。气温低于5℃时不得压浆。

图4.114　盖梁存储

压浆时每工班制作不少于3组试块（每组6块），其中两组标准养护28 d，其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据，另一组同构件一起养护，为切割钢绞线提供依据。在压浆操作中填写压浆记录表。

4．3．2．11　盖梁存储

预制工厂内盖梁台座浇筑区共设置1条生产线，生产线上设置5个盖梁台座。盖梁预制部分浇筑好以后，拆模存放于台座之上进行养护。养护完毕混凝土强度达100%以后，存放于生产线旁边，下部垫黄沙，黄沙上用土工布覆盖，保证盖梁底部受力均匀（见图4.114）。