溫家溪大橋預(yù)應(yīng)力混凝土全連續(xù)特長箱梁張拉施工質(zhì)量控制

曾 勇

（重慶建工第七建筑工程有限責任公司重慶400059）

溫家溪大橋預(yù)應(yīng)力混凝土全連續(xù)特長箱梁張拉施工質(zhì)量控制

曾 勇

（重慶建工第七建筑工程有限責任公司重慶400059）

溫家溪大橋為預(yù)應(yīng)力混凝土全連續(xù)箱梁，單聯(lián)整體長度達233m。針對本橋預(yù)應(yīng)力施工的特點、難點，采取一定的措施進行施工技術(shù)分析，使預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量得到有效控制。

橋梁工程；233m長預(yù)應(yīng)力箱梁；張拉伸長量；壓漿；質(zhì)量控制

1 工程概況和技術(shù)要求

1.1 工程概況

該橋左右幅分離設(shè)計，左幅設(shè)計全長239m，右幅設(shè)計全長238m，橋跨布置為35+4×40+35m的預(yù)應(yīng)力混凝土全連續(xù)箱梁橋。橋面縱坡為1.6%，橫坡為1.5%。預(yù)應(yīng)力張拉端橫斷面布置見圖1。

圖1 箱梁預(yù)應(yīng)力橫斷面布置圖

1.2 箱梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線束、孔道波紋管、錨具技術(shù)要求

橋預(yù)應(yīng)力鋼材選用高強低松馳鋼絞線，公稱直徑ΦS15.2，抗拉強度標準值1860MPa，公稱面積139mm2。預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控，錨下張拉控制應(yīng)力σcon=0.75，fpk=1395 MPa，錨具采用OVM15系列及其配套錨具。

主線橋箱梁腹板釆用13ΦS15.2㎜鋼絞線束，每道腹板梁設(shè)八束，孔道波紋管Φ90㎜，頂板除3#、5#中橫梁位置采用14ΦS15.2㎜鋼絞線束外，其余均采用13ΦS15.2㎜鋼絞線束，每道腹板梁兩側(cè)頂板內(nèi)設(shè)二束，孔道波紋管Φ90㎜，鋼絞線束釆用兩端張拉。箱梁腹板鋼絞線N1、N2、N3彎曲段半徑均為15m，N4為10m、15m。

1.3 主線橋箱梁施工設(shè)計要求

主線橋箱梁釆用現(xiàn)澆施工，預(yù)應(yīng)力張拉為兩端張拉。

全橋箱梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線束：腹板束13ΦS15.2mm鋼絞線束設(shè)計為24束、頂板13ΦS15.2mm負彎矩鋼絞線束設(shè)計為12束、14ΦS15.2mm鋼絞線束設(shè)計為3束，腹板束位于彎曲段設(shè)計設(shè)置防崩鋼筋Φ12@15㎝加固，鋼絞線束波紋管安裝定位采用Φ10鋼筋井字形網(wǎng)片@50㎝。箱梁腹板束、頂板束錨墊板內(nèi)設(shè)計增設(shè)錨下網(wǎng)片鋼筋。鋼絞線束張拉端設(shè)計留置20cm封錨段，并配置封錨鋼筋。

設(shè)計中錨具選擇使用OVM預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品，中國廣西柳州歐維姆機械股份有限公司生產(chǎn)。OVM多根數(shù)鋼絞線張拉端錨固體系：M15錨具（適用于0.6＂鋼絞線）配用ZB4-500型電動油泵和YCW型千斤頂進行張拉，應(yīng)用范圍強度為1860MPa～2000MPa及以下級別的Φ15.2鋼絞線。

箱梁混凝土強度達到設(shè)計強度的90%時，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線束。張拉順序按中上下順序進行。即按照N2、N3、N1、N4，最后張拉頂板束，張拉鋼束時應(yīng)對稱同步張拉。實際伸長量與理論伸長量的差值應(yīng)控制在±6%以內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉，張拉時，每一截面的斷絲、滑絲率不得大于該截面總鋼絲數(shù)的1%。

2 箱梁預(yù)應(yīng)力張拉施工難點及措施

針對本工程，重點談預(yù)應(yīng)力管道的安裝控制、穿束難、張拉質(zhì)量控制以及真空壓漿措施。

2.1 預(yù)應(yīng)力管道的安裝加強措施

預(yù)應(yīng)力管道的埋置位置決定了今后預(yù)應(yīng)力筋的受力及應(yīng)力分布情況，因此對管道的埋設(shè)要嚴格按照設(shè)計圖紙仔細認真地進行，注意平面和立面的位置。本橋施工用Φ12的鋼筋焊成“#”架夾住管道點焊固定在箍筋及架立筋上，管道容許偏差豎向不大于10mm，橫向不大于5mm。

針對本工程鋼絞線特別長的情況，為了防止?jié)仓炷習r堵塞管道，我們在施工中采取了在波紋管接頭處一定要將波紋管接口用小錘整平，以防在穿束時引起波紋管翻卷，嚴重時會導(dǎo)致管道堵塞。還要檢查波紋管是否因為焊接等原因產(chǎn)生破損或變形，若發(fā)現(xiàn)一定要在澆筑混凝土之前補好。在與錨墊板接頭處，用膠帶堵塞好以防水泥漿滲進錨孔內(nèi)。澆筑前應(yīng)檢查波紋管的密封性及各接頭的牢固性，用灌水法做密封性試驗，做完密封性試驗后用高壓風把管道內(nèi)殘留的水吹出。

2.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線束的穿束難點（鋼絞線束長，鋼絞線穿束難）

鋼絞線為全橋貫通，整體長度達233m（包括張拉長度），鋼束自重很大，如采用澆筑混凝土后再穿束的方式，因孔道長摩阻大，較難穿入。因此，只能在澆筑混凝土前穿入鋼束。

因該橋預(yù)應(yīng)力束孔道是曲線狀，并且鋼絞線總長達233m，用人工穿束就很困難，因此將牽引鋼絲繩系在高強鋼絲上，用人工先將高強鋼絲拉過孔道，然后將鋼絲繩頭用專用連接器（子彈頭式）與牽引鋼絲繩連接在一起。因橋面為弧形，起弧較多，牽引時存在容易弄壞波紋管壁和定位變動等問題，施工風險比較大，因此開啟卷揚機將鋼束徐徐拉過孔內(nèi)，速度控制在20m∕min內(nèi)。在鋼束頭進孔道時，用人工協(xié)助使其順利入孔。

右幅橋施工時，6號橋臺端路基未挖通，鋼絞線穿束時不能直線穿過，而是在6號橋臺端原鄉(xiāng)村公路上將鋼絞線放長，然后在0號橋臺安裝5t卷揚機及定滑輪，在6號橋臺端安裝定滑輪，然后采用先從0號橋臺及3號墩中橫梁位置將2段引線穿過，然后將2段引線連接起來，再將鋼絲繩從6號橋臺箱梁端頭將鋼絲繩人工通過引線拉至0號橋臺，接在卷揚機鋼絲繩上，然后通過卷揚機將鋼絞線從6號橋臺箱梁端頭拖拉至0號橋臺，如此將所有鋼絞線穿完后，進行下一步工序施工。由于穿束時鋼絞線在6號橋臺端頭存在一個接近90度的轉(zhuǎn)角，因此摩擦力大，故在6號橋臺端頭加裝一定滑輪，減少摩擦力，以防止鋼絲繩拉斷的狀況發(fā)生。

左幅穿束時6號橋臺端頭路基已經(jīng)挖通，鋼絞線穿束相對于右幅較為輕松，穿束方法與右幅一樣，卷揚機、定滑輪布置見圖2。左幅采用先穿鋼絞線，再關(guān)箱梁內(nèi)模板，因此波紋管破損較少。

2.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉伸長量控制難點及措施

伸長量控制難點主要是鋼絞線張拉實際伸長值的確定，因為本橋長達233m，且為一次性張拉到位，所以為確保張拉質(zhì)量，必須精確計算實際張拉伸長量來計算出張拉力來控制張拉質(zhì)量。本節(jié)主要分析計算實際伸長量的分析方法。

鋼絞線張拉伸長值計算鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工設(shè)計控制張拉力，是指預(yù)應(yīng)力張拉完成后鋼絞線在錨夾具前的拉力。但在預(yù)應(yīng)力張拉時，鋼絞線的控制張拉力是在千斤頂工具錨處控制的，因此為控制和計算方便，一般以鋼絞線兩頭錨固點之間的距離，再加上鋼絞線在張拉千斤頂中的工作長度，作為鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉理論伸長量的計算長度。在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉時,鋼絞線的外露部分，大部分被錨具和千斤頂所包裹，鋼絞線的張拉伸長量無法在鋼絞線上直接測量，故只能用測量張拉千斤頂?shù)幕钊谐蹋嬎沅摻g線的張拉伸長值，但同時還應(yīng)減掉鋼絞線張拉全過程的錨塞回縮量（參閱《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》）。一般計算式為：ΔL=ΔL1+ΔL2-b-c⑴式中∶ΔL1：為從初始拉力（橋梁施工規(guī)范規(guī)定一般為設(shè)計控制張拉力的10%～25%）至張拉設(shè)計控制拉力間的千斤頂活塞的張拉行程；ΔL2：為初始拉力時的推算伸長值（按規(guī)范規(guī)定推算求得）；b：工具錨錨塞回縮量；c：工作錨錨塞回縮量。

鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮量的量測：鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉錨塞回縮量在兩個部位出現(xiàn)，即產(chǎn)生在張拉千斤頂使用的“工具錨”，和參與鋼絞線預(yù)應(yīng)力工作，將鋼絞線錨固在混凝土中的“工作錨”部位。有的文獻和產(chǎn)品說明書介紹了錨具的變形造成預(yù)應(yīng)力鋼筋的回縮值的參數(shù)，只可作為對錨具驗收和施工控制的參考依據(jù)，具體計算還應(yīng)以實測為準。

圖2 鋼絞線穿束簡明示意圖

工具錨錨塞回縮量的量測：在鋼絞線開始張拉，當千斤頂張拉力達到鋼絞線張拉至初始拉力（設(shè)計控制拉力的10～25%），已把松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉緊，此時應(yīng)將千斤頂充分固定，精確量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b1，當千斤頂張拉力達到鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計控制拉力時，再量取從千斤頂工具錨錨杯外露端面至鋼絞線外露端頭的長度b2，工具錨錨塞回縮量b=b1-b2。當預(yù)應(yīng)力鋼絞線由很多單根組成時應(yīng)每根量測，取其平均值進行計算，最少不得少于三根。

工作錨錨塞回縮量的量測：張拉完畢卸掉千斤頂后，在工作錨處測量工作錨夾片在錨杯處的外露長度C2，當預(yù)應(yīng)力鋼絞線由很多單根組成時應(yīng)每根量測，取其平均值，一般至少測量三處，千斤頂限位板凹槽深度已知為C1，則工作錨錨塞回縮量C=C1-C2。工作錨錨塞回縮量除與錨具硬度等有關(guān)外，還與鋼絞線直徑有關(guān)，工作錨回縮量大小與鋼絞線直徑大小成反比。

針對工作錨錨塞回縮量對設(shè)計控制張拉力的影響，難點為詳細精確計算工作錨錨塞回縮量，需采取張拉工藝試驗，在取得詳細準確的參數(shù)后才能進行大面積張拉施工。

根據(jù)錨夾具夾片的回縮過程分析，工作錨對張拉伸長量及張拉力均有影響。對張拉力的減小影響值可按下式計算：ΔP=P/ΔL×C⑵式中：ΔL：理論計算伸長值；P：為設(shè)計控制張拉力；C：工作錨回縮量。

關(guān)于C值的取值，應(yīng)分為兩個階段考慮：在鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉施工時，為保證質(zhì)量必須先進行張拉工藝試驗，張拉工藝試驗一般取一個構(gòu)件或2～3個張拉束，進行試驗。張拉工藝試驗完成后，方可大面積施工，在張拉工藝試驗階段，由于對該批錨具性能不了解，計算補償張拉力時C值只能按經(jīng)驗公式估算，經(jīng)驗公式如下：C=h×0.65×a式中：h：限位板凹槽深度；a：與鋼絞線直徑有關(guān)的系數(shù)。本橋Φj=15.24mm取1.0，待張拉試驗完成后，根據(jù)實測的C值，計算補償張拉力，以供大面積施工使用。

為減少工作錨回縮對預(yù)應(yīng)力造成的損失及保證張拉力能滿足設(shè)計要求，應(yīng)按如下程序操作，予以補償：當兩端達到設(shè)計控制張拉力時，應(yīng)按一端先錨固，再將另一端補張拉力后錨固的方法操作。因為當A端錨固時由于工作錨夾片的回縮，致使B端油壓下降，張拉力減少，不滿足設(shè)計控制張拉力要求，故應(yīng)在B端補張拉后再錨固。同理，B端補張拉錨固時，由于工作錨夾片回縮仍會造成張拉力的損失，為保證滿足設(shè)計控制張拉力要求，其修正后的設(shè)計控制張拉力（即設(shè)計控制張拉力加補張拉力）PK應(yīng)按下式計算，注意不能將此與超張拉混淆，此值屬于對預(yù)應(yīng)力張拉時，由工作錨產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失的補償。PK=P+ΔP⑶式中：P：為設(shè)計控制張拉力；ΔP：工作錨回縮對預(yù)應(yīng)力損失的影響力（補償張拉力）。

3 預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量保證控制措施

本橋孔道長，壓漿量較常規(guī)的大很多，為了保證預(yù)應(yīng)力鋼絞線的使用壽命，對孔道必須填充密實。怎樣從施工方案及施工工藝上保證漿體對孔道充分密實，將對結(jié)構(gòu)物的使用和耐久性起著關(guān)鍵性的作用。

針對本橋孔道較長，且箱梁有曲線，采用傳統(tǒng)的灌漿方法，對孔道填充的密實性和飽滿性的保證有較大的難度，真空灌漿和傳統(tǒng)壓漿相比，其從預(yù)應(yīng)力孔道形成起，就為形成真空保證預(yù)應(yīng)力孔道創(chuàng)造了條件。為保證孔道的壓漿質(zhì)量，采取了真空壓漿措施。

施工過程中，在箱梁孔道的曲線波峰處設(shè)置排氣管。排氣管安裝前，在波紋管上鉆一直徑Φ20㎜的孔，放上一塊海綿，再把塑料波紋管扣上，用鋼絲綁扎后接縫處用塑料膠布密封。輸漿管應(yīng)采用高強度橡膠管（抗壓能力≥2.0 MPa），并注意連接牢固，安裝好后，用塑料膠管將排氣管引出，并高出箱梁頂板200㎜。

壓漿在預(yù)應(yīng)力張拉后48小時內(nèi)進行。孔道灌漿質(zhì)量要求：孔道灌漿應(yīng)采用強度等級不低于50MPa的普通硅酸鹽水泥配置的高強度水泥水泥漿。灌漿用水泥漿的水灰比不應(yīng)大于0.4，攪拌后3小時泌水率不宜大于2%，且不應(yīng)大于3%，泌水應(yīng)能在24小時內(nèi)全部重新被水泥漿吸收，水泥漿稠度宜控制在14～18S。

壓漿工作在灰漿流動性下降前進行（約30～45分鐘時間內(nèi)），孔道一次連續(xù)灌注。壓漿應(yīng)達到孔道另一端飽滿和岀漿，排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止，出漿孔閥門待出濃漿后關(guān)閉，進漿口閥門待壓力上升至0.6～0.7MPa，持荷2min保壓時間且無漏水和漏漿時關(guān)閉，錨具上的漏漿縫隙，在壓漿前采用封錨混凝土封閉。中途換管道時間內(nèi)，繼續(xù)啟動灌漿泵，讓漿體循環(huán)流動。灌漿時作好記錄，以防漏壓。壓漿過程中，應(yīng)注意中橫梁位置出漿孔是否冒漿，出漿后方可進行堵塞，然后繼續(xù)壓漿。

壓漿按照先下層后上層的順序，平緩、均勻的連續(xù)進行，并將所有最高點的排氣孔依次一一放開和關(guān)閉。

孔道壓漿后，及時檢查孔道上凸部位灌漿密實性，效果良好。

[1]JTGF80/1-2004,公路工程質(zhì)量檢驗評定標準[S].

[2]現(xiàn)代公路，橋梁，隧道工程設(shè)計，施工實用圖集[M],當代中國出版社,2004.

Quality Control for Extension Limits Construction Concerning A Prestressed Trunk Beam Bridge in Chongqing's Wen Jiaxi River

This paper deals with Wen Jiaxi Bridge project,a 223 m long prestressed trunk beam bridge.Detailed methods are adopted in this project to effectively bring the extension limits under control.

bridge project；223 m long prestressed trunk beam；extension limits；extracted syrup；quality control

U445.4

A

1671-9107（2011）10-0025-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.10.025

2011-06-29

曾勇（1969-），男，高級工程師，一級建造師，主要從事施工技術(shù)質(zhì)量管理工作。