70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法形成原因

随着中国国民经济的发展，一些跨越大江、大海等特大型桥梁工程项目相继上马，为了减少深水基础的施工，降低工程造价，就对水上长大桥梁提出了新的施工要求；水上大型专用架梁机械的研制成功，为大跨度、大重量桥梁的预制架设提供了可能。《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》是中铁大桥局股份有限公司、上海市第二市政工程有限公司、上海城建（集团）公司在原有箱梁预制基础上，结合东海大桥和杭州湾跨海大桥70米箱梁预制施工实践，经不断研究、探索、总结而形成的。

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的工法特点是：

1.采用高位法预制箱梁，构思合理，施工方便，移梁不需特大型起吊设备。

2.预制台座采用钢筋混凝土结构，针对不同地质情况和不同部位，采取相应的地基加固方案，安全可靠，经济合理。

3.整体滑移式外模，液压伸缩式整体内模，活动端底模配合固定底模，方便施工。内、外底模板全部采用钢模。

4.底、腹板钢筋和顶板钢筋分别在各自绑扎胎模具上整体绑扎成型，整体安装，保证钢筋绑扎质量、加快施工进度。

5.采用大跨度龙门吊及自行设计的专用吊具吊装底腹板钢筋、内模及桥面钢筋。

6.采用自行开发研制的移梁台车移梁，经济实用、安全可靠。

7.针对箱梁预制长度长、重量大的特点，模板的设计、安装进行了特殊考虑。整个模板系统不设任何拉杆，提高了混凝土外观质量。

70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法适用范围

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》适用于70米及以下跨度整孔后张预应力混凝土箱梁的预制施工。

70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法工艺原理

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的工艺原理叙述如下：

70米预制箱梁预制重量达到2200吨，如沿用常规小吨位T梁预制的方法，在箱梁从制梁台座转移到存梁台座的过程中将需要起重能力超过2200吨的起重设备，这对于一个临时性的预制场来说几乎是不可能实现的，并且投入将十分巨大。为此，箱梁预制采用高位预制法施工。所谓高位预制法，即在常规预制法基础上，将预制台座抬高一个运梁台车高度，并将预制箱梁两端支点处设置为活动底模，预制箱梁混凝土达到设计强度并张拉设计要求的预应力束后，拆除活动底模，运输台车进入预制箱梁相邻支点下部，将箱梁顶起，使之脱离底模，运输台车横移，将箱梁横移运输至相邻的存梁台座上，预制台座进行下道工序施工。对于跨海大桥超长、超大型构件的预制施工，采用高位预制法工艺显得尤为必要。此种施工工艺，预制场内不需要安装大型起吊设备，既可节约工程成本，也可节省施工场地。

70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法施工工艺

• 工艺流程

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的工艺流程见图1。

• 操作要点

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的操作要点如下：

一、预制、存梁台座

根据实际地质情况和台座不同部位的受力要求，台座地基的处理采用了钻孔灌注桩、强夯等地基加固方法。制梁台座两端采用矩形承台，中部采用条形基础梁结构，以满足混凝土浇筑和第一批预应力筋张拉后对台座的刚度、强度和稳定性要求。

二、模板

模板由专业钢结构加工厂分块制造，现场组拼（图2）。

1.底模

箱梁底模共分五个部分，根据设计支点设置要求决定各部长度，如图3所示。

A模板为活动底模，在混凝土浇筑完成并达到强度后，张拉时可随梁纵向自由收缩；B模板为可拆式底模，模板拆除后横移台车从此处移到梁底将箱梁起顶、横移；B模板两侧与A、C模板用销轴及螺栓相连，移模小车上设有可调节模板高度的螺旋千斤顶，混凝土浇筑完成并达到强度后，用千斤顶将B模板落下，并方便抽出；C模板为固定底模。为适应箱梁在养护、张拉过程中的纵向收缩，防止梁体混凝土开裂，A模板底部保持较好的润滑状态，C模在端部一定范围内沿纵向可自由收缩。

2.外模

箱梁外模分块制造，在预制场内一次拼装完成后就不再拆开，外模支架底下设移动小车，整个外模移动时完全支撑在移动小车上，外模支架与移动小车顶之间设滑板结构，用千斤顶顶推外模横向移动，以利拆除和安装模板。每侧设两条钢轨，用卷扬机牵引整个外模在两个预制台座之间来回移动倒用，完成箱梁预制任务。每相邻两个预制台座共用一套侧模。需要说明的是梁体两侧有结构坡度时侧模宜采用4的倍数布置。

3.内模

箱梁内模为液压伸缩式整体内模，箱梁底板顶面为开口式。内模预先在专用拼装台座上拼装成型，然后用专用吊具整体吊装到已安装好底腹板钢筋的制梁台座上。箱梁内模全部采用液压千斤顶通过折臂收缩来拆除模板。箱梁每相邻两个预制台座之间净距约为15米，为了方便内模移出，内模分段长度为10~12米。浇筑混凝土时，整个内模通过钢柱支腿支承在底模上。混凝土达到拆模强度后，铺设临时钢轨将带有轮子的活动支腿落下，收起带锥度的钢柱支腿，使整个内模活动支腿支承在临时钢轨上，将内模收起后分段移出。

三、钢筋骨架绑扎、安装

在箱梁预制台座旁设置底腹板钢筋和顶板钢筋绑扎胎模具。钢筋在成型车间制作完成后，分规格、型号堆码，并做好标识。梁体底腹板钢筋和顶板钢筋分别在各自绑扎胎模上绑扎成型，采用两台龙门吊机联合作业整体起吊，安装于预制台座上。为了保证预应力管道和锚块位置准确，在钢筋绑扎胎模上做好控制点。预应力管道定位网布设要符合规范要求，当预应力筋和骨架筋位置发生矛盾时，应优先保证预应力筋位置准确，骨架筋可适当弯折、移动。

四、混凝土施工

在梁体钢筋及模板安装就位，并检查合格后，即可开始浇筑梁体混凝土。由于梁体混凝土方量较大，且为高性能混凝土，为缩短灌注时间，采用四台混凝土输送泵配合四台布料机浇筑梁体混凝土其高性能混凝土具体配合比和搅拌工艺由试验确定。

1.混凝土拌制

开盘前试验人员必须测定砂、石含水率，将混凝土理论配合比换算成施工配合比。根据每片梁混凝土灌注时间及每片梁混凝土总方量，确定初凝时间，混凝土工厂产量选用实际产量不低于150立方米/小时强制式拌合机。控制混凝土在初凝时间内浇筑完毕，一般在8小时左右。混凝土要搅拌均匀，颜色一致，搅拌时间不少于2分钟。根据施工季节、浇筑进度和浇筑部位不同，及时调整配合比。

2.混凝土的运输

混凝土采用混凝土搅拌运输车及输送泵管道运输。根据骨料大小，距离长短及高性能混凝土技术要求选用。采用布料机输送入模。为防止混凝土运送灌注中出现故障，混凝土搅拌应严格控制搅拌时间及坍落度，根据砂石料实际含水率及时调整水灰比，搅拌过程中应随时观察混凝土拌合物情况，以免堵塞混凝土输送管。

3.混凝土的浇筑

为缩短灌注时间，保证混凝土浇筑质量，采用四台输送泵配四台布料机分别从跨中相向两端分层浇筑。边移动布料机输送管边灌注梁体混凝土。布料机布料区域示意图见图4。

混凝土灌注采用水平分层连续灌注，灌注厚度第一层60~80厘米，其余不大于30~50厘米梁体混凝土浇筑顺序为先灌注底板混凝土，再对称灌注两侧腹板混凝土，最后灌注顶板混凝土。

先从腹板下料通过翻浆浇筑底板混凝土，振捣采用插入式振捣，混凝土不足部分在内模顶开孔补充混凝土。底板混凝土浇筑完后，分层、对称浇筑腹板混凝土，为保证倒角内混凝土密实，必须在箱梁内侧梗肋处开口插入振捣棒振捣，有时为保证腹板梗肋处混凝土的质量，当浇筑到底板以上1.0米范围内的腹板混凝土后，可静停一段时间，以控制混凝土不继续翻浆，然后再继续浇筑腹板混凝土腹板混凝土浇筑过程中，应注意两侧对称，控制分层厚度和振动棒插入深度。两腹板灌平后，开始灌注桥面板混凝土。桥面混凝土从腹板两侧及箱梁顶板中间开始，对称向腹板浇筑，在腹板处合拢。振捣采用插入式振捣，桥面必须辅以振动桥振捣，并辅以收浆平台收浆抹平。收浆抹面不得少于2次以尽可能将富余水泥浆抹去。

4.混凝土养护

在梁体混凝土灌注完，并收浆完毕后，应及时覆盖进入养护程序，避免风干和失水。混凝土养护可采用洒水自然养护或喷洒养护剂养护等方法，洒水以保持混凝土表面充分潮湿，连续洒水养护时间7~14天。当气温较低或为了加速预制台座的周转时，梁体混凝土可采用蒸汽养护，并严格按蒸汽养护施工有关规定办理。

五、脱模

混凝土养护至15兆帕以上即可拆除内模，养护至25兆帕以上即可拆除外模。当气温较低时拆模强度应比上述数值高5兆帕，气温变化较大时箱梁两端应覆盖遮严，防止产生温差裂纹。

六、预应力张拉施工

梁体混凝土达到设计强度及弹性模量要求后，进行预应力筋张拉施工。预施应力前应作好如下准备工作：

1.千斤顶和油压表均在校验有效期内。

2.检查钢绞线、锚具等技术合格证，并对锚具表面进行质量检查。在第一片预制箱梁张拉前应测定下列数据：

1）锚具的锚口摩阻；

2）管道摩阻；

3）锚具锚固后的钢丝回缩量；

4）夹片回缩量。

第一，在上述准备工作做好后分两步开始进行预应力张拉，早期低强张拉，控制高性能混凝土的裂纹。此为施工过程中利用预应力体系的一个中间过程，是一个控制裂纹的有效措施。早期张拉强度为50%，弹模为50%。第二，进行预应力终张，按设计要求进行。

预施应力是以主油缸油压表读数控制，并以钢绞线束伸长量校核。纵向预应力筋张拉时，应左右对称进行，最大不平衡束不得超过一束张拉顺序严格按设计图纸进行。横向预应力筋采用一端、单根逐根张拉的方法进行。张拉从跨中束开始，向两端对称张拉。

七、预应力孔道压浆

预应力筋张拉完毕后，经检查验证后才能进行压浆，张拉完毕之后应尽快进行压浆，其间隔时间不宜超过48小时。为了提高孔道压浆的密实度，延缓预应力筋的锈蚀，采用真空辅助压浆方法。在压浆之前，一端采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内的真空度达到80%以上，孔道的另一端压浆，最后压浆机以0.7兆帕的正压力保压2分钟。由于孔道内只有极少的空气，很难形成气泡；同时，由于孔道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了孔道压浆的饱满度。在水泥浆中，采用了较小的水灰比（一般为0.34），添加了专用的压浆助剂，以提高水泥浆的流动度，减小了水泥浆的收缩。

八、梁体的起顶、存放及滑移运输

采用自行研制的移梁台车和滑移系统，进行梁体的起顶、滑移至存梁台座存放和滑移运输的施工，通过液压系统的平衡来严格控制箱梁四个临时支点的相对高差（不超过5毫米）保证箱梁在起顶、存放、运输过程中不损伤梁体。

• 劳动力组织

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的劳动力组织见表1。

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》所用的主要材料及机具设备明细如下（主要是根据工程的数量和工程进度，表2~表4仅为参考）。

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的质量控制要求如下：

一、质量标准

1.采用《跨海大桥工程专用施工技术规范》；

2.采用《跨海大桥工程专项质量检验评定标准》；

3.《公路工程质量检验评定标准》JTJ 071-98；

4.《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000；

5.《港口工程质量检验评定标准》JTJ 221-98。

二、质量控制措施

1.为了控制预制箱梁质量，箱梁预制开始前，应编写详细的施工操作作业指导书，对参加施工的全体人员进行技术交底，认真执行经业主及监理工程师批准的施工工艺和设计图纸，对工艺、图纸的修改应取得监理工程师的认可。

2.所有设备应定期进行检查、维修保养和试运转，以保证施工顺利进行。

3.所有用于箱梁预制的材料应符合要求，材料应进行有效标识，并可以追溯，材料的装卸、运输、储存、制作、安装不应影响材料的性能。

4.所有的质量记录应完整，有效标识并保存。

采用《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.严格执行国家有关安全生产的规范和规章制度及《职业健康安全和环境管理手册》（GB/T 24001-1996，GB/T 28001-2001）。

2.设专职安全员负责制定施工安全操作规程，检查安全情况，提出改进措施。

3.坚持岗位培训，持证上岗，杜绝无证驾驶，无证操作。

4.机械性能良好，无机械事故。

5.用电安全、消防安全必须得到贯彻。

6.预应力张拉作业安全注意事项应得到落实，张拉作业过程中，非许可作业人员不得旁站，不得站立在张拉作业的正前方。

7.所有压力作业应有效防范压力设备失效时可能产生的事故。

8.模板、设备及材料等的起吊、运输、存放应牢固、可靠，防止倾覆。

9.应充分考虑暴风雨、尘土对安全生产的影响。

10.必要的医疗设备和人员应能及时处理人身安全事故。

11.晚间作业时，应设置足够的照明设施。

12.作业现场应设置安全生产警示牌和详细的安全生产细则。

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的环保措施如下：

1.成立环保工作小组，配置环保专职人员，切实贯彻环保法规，该机构由一名副经理任组长。各作业队、班组派人参加，将环保责任和义务落实到人。

2.遵守环境保护法律，执行环保政策严格执行国家及地方政府颁布的有关环境保护，水土保持的法规、方针、政策和法令。

3.接受监理工程师、业主及政府的监督、检查，认真按照监理工程师的指令办事。

4.制定环境保护方案，包括施工现场所必需的排泄系统、照明灯光、护板、围挡、栅栏、警示信号标志。及时申报有关环保方案，按批准的方案组织实施，定期检查和保护措施等。

5.环境保护措施

1）废水排放、废弃物的清除及生产、生活环境的空气污染

施工废水采用沉淀池或药物净化后排放。生活营区厕所设化粪池，生活污水和化粪池的污水排放到井中，防止对周围环境的污染，船舶上设置移动厕所，防止粪便排入水中污染海水。生活垃圾运至环保部门指定处掩埋。施工便道经常洒水，防止车辆通过时尘土飞扬。加强海上施工船舶及运输船舶的管理，定期检查船舶的环保状况，对废油、弃油不得直接排入海中，污染水域。

2）噪声控制

遵守《中华人民共和国环境噪声污染防治法》并依据《工业企业噪声卫生标准》合理安排工作人员轮流操作机械，减少接触高噪声的时间或穿插安排高噪声的工作。对距噪声源较近的施工人员，按规定配备防护用品。注意对机械的经常性保养，尽量使其噪声降低到最低水平。将生活区布置在离噪声源较远的地方，保持施工人员的休息环境，切实保护参加施工人员的健康。施工场地周围按规定砌筑隔声墙，防止噪声扰民。

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》的效益分析如下：

一、经济效益

70米箱梁若采用移动模架或节段拼装，其每片梁的施工周期一般为15天左右。以杭州湾跨海大桥540片箱梁为例：采用6套移动模架，每套移动模架施工90片箱梁，其施工时间90×15=1350天最快需要3.7年，工期较长。每套移动模架造价2000万人民币、6套移动模架需1.2亿人民币。采用4套模板整孔预制，每5天可施工一片梁；每套模板制梁135片，施工周期为135×5=675天、最快1.9年即可完成。每套模板造价700万元人民币，4套模板需2800万元人民币。采用移动模架需海上混凝土工厂，其海上费用与整孔安装大型浮吊费用大体相当。仅模板投入一项整孔预制即可节省费用8000万元。采用移动模架工期滞后带来的投资利息及滞后通车效益将以数亿计。同时海上高空作业所带来的安全及环保要求难度比整孔陆上预制要大得多。

注：施工费用以2005-2006年施工材料价格计算

二、社会效益

中铁大桥局股份有限公司、上海市第二市政工程有限公司、上海城建（集团）公司开发了70米跨度后张预应力混凝土整孔箱梁预制技术，为跨越大江、大海等特大型桥梁的设计、施工提供了新的选择。

《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》成功运用到了东海大桥和杭州湾跨海大桥的70米箱梁预制施工中，其中东海大桥的70米箱梁预制数量为362榀，杭州湾跨海大桥的70米箱梁预制为540榀。箱梁预制长度最长69.1米，预制重量达2200吨。从东海大桥到杭州湾跨海大桥，施工中克服了结构设计复杂、施工组织困难等难题。取得了良好的效果，获得社会效益和经济效益。

2008年1月31日，中华人民共和国住房和城乡建设部以“建质[2008]22号”文件发布《关于公布2005-2006年度国家级工法的通知》，《70m后张法预应力混凝土箱梁现场预制工法》被评定为2005-2006年度国家一级工法。 2100433B

2019年5月10日，《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》发布。

2019年12月1日，《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》实施。

《柔性台座预制拼装顶推施工工法》的工法特点是：

1.柔性台座主要由六四式军用梁组成，施工容易，转场速度快，可以缩短工期，而且采用制式器材，可以节省大量材料，经济性好。

2.循环顶推长度可以不受限制，施工速度可以大大加快，且节约投资。

3.由于采用预制拼装，实现了预制和顶推平行作业，可以加快施工速度。

4.连续梁预制可以实现工厂化施工便于质量和安全控制。

5.将大量的空中作业转移到地面，施工安全，可以改善工作条件。