預應力空心板斜對稱后張法施工工藝

陳慶忠，梁建威 ，任延生

（1.山東水利工程總公司，山東 濟南 250014；2.山東省水利工程局，山東 濟南 250013）

北放水橋和南固城橋是16 m后張法預應力空心板上部結構的公路橋，屬南水北調中線京石段應急供水工程跨渠交叉建筑物。兩橋共有30片預應力空心板，高750 mm，寬1 240 mm，C40混凝土預制；采用Φ70 mm（內徑）金屬波紋管預留孔道；高強度低松弛1 570級4束6ΦJ15.2鋼絞線配合OVM15-6錨具張拉，設計錨下張拉控制力為1 125 MPa，孔口摩擦系數(shù)按3%考慮；C50純水泥漿孔道壓漿。

1 預應力張拉準備

1）構件檢查。檢查內容包括：預留孔道尺寸與位置是否正確，有無局部彎曲；孔道端部的預埋鋼板是否垂直孔道軸線；孔道接頭處是否漏漿；灌漿孔和排氣孔位置是否符合設計要求。如果孔道不夠暢通，利用空氣壓縮機將孔道內的雜物清除出來，再用高壓水槍沖洗孔道，保證穿筋孔道暢通。

2）鋼絞線制作及穿束。將通過試驗檢驗和現(xiàn)場檢查合格的鋼絞線束，先用22#鐵絲綁扎好，然后由孔道一端逐漸穿向另一端，直至兩端均滿足張拉長度要求為止。同時穿束過程中盡量減少與波紋管的摩擦，以防22#鋼絲松動，造成鋼絞線打絞，加壓時產(chǎn)生錯位糾纏，受力不均，引起斷絲或發(fā)生預應力不夠的現(xiàn)象，影響工程質量。

3）安裝錨具及張拉設備。將有出廠合格證并通過試驗檢驗和現(xiàn)場檢查合格的工作錨具和工作夾片穿在鋼絞線上，然后把鋼絞線伸出千斤頂?shù)闹鞲?，并套上工具錨墊板、錨具和工具夾片。安裝時一定要分清工作錨具、夾片和工具錨具、夾片，不能將其混用，并且不能重復使用工作錨具、夾片。安裝到位后，及時進行張拉，以防因銹蝕而產(chǎn)生滑絲、斷絲。

4）張拉設備檢驗。首先檢查千斤頂是否與壓力表配套，各種設備安裝是否符合施工技術要求。然后檢查直線孔道張拉力的作用線與孔道中心線是否相互重合；曲線孔道鋼絞線張拉力作用線與孔道到末端中心點的切線是否相互重合。對于不滿足要求的設備和構件及時改正。

2 預應力張拉及伸長量校核

北放水橋和南固城橋預應力空心板共布置4束6ΦJ15.2鋼絞線束，梁板下部為平行的2束水平鋼絞線束N1，梁板上部為平行的2束曲線鋼絞線束N2。

根據(jù)鋼絞線的布設情況，結合現(xiàn)場施工設備，參考《公路工程施工技術規(guī)范》和設計技術要求，確定后張法預應力空心板張拉方法為梁板下部平行的2束水平鋼絞線束N1采用斜對稱一端張拉，梁板上部平行的2束曲線鋼絞線束N2先斜對稱一端張拉，然后斜對稱另一端補足張拉應力。

張拉步驟為：0→初始應力 （10%σk）→量測千斤頂缸體、工具夾片和工作夾片外露量并記錄在表內→100%（σk）→量測千斤頂缸體、工具夾片外露量并記錄在表內→持續(xù)荷載2 min→逐步使油壓表回零→退出工具夾片、錨具和千斤頂→量測工作夾片外露量并記錄在表內→錨固工作錨具和工作夾片→計算實際伸長量→校核實際伸長量和理論伸長量→分析伸長量偏差可控度及產(chǎn)生的原因→及時糾偏。

張拉過程中采用張拉應力與伸長量雙重控制，以張拉應力控制為主，以實際伸長量與理論伸長量比較進行校核，主要包括預應力張拉和伸縮量的量測、計算及對比分析。

2.1 預應力張拉

張拉過程分為初張拉和正式張拉2個階段，具體情況如下：

初張拉。檢查錨具和張拉設備無誤后，采用2套率定好的千斤頂和配套油泵、油表，在預應力空心板兩端斜對稱同時張拉平行的2束鋼絞線束N1或N2，為了使鋼絞線均勻受力，正式張拉前將斜對稱兩端千斤頂同時加載到10%的控制應力后打緊夾片，千斤頂主缸回油至自然狀態(tài)。

正式張拉。首先對斜對稱兩端千斤頂主缸要同時進油，使油壓表讀數(shù)達到10%σk初始應力值后停機持荷，此時在鋼絞線上做好明顯標記，并量測當前狀態(tài)下千斤頂油缸外露量A1，工具夾片外露量B1和錨固端工作夾片外露量C1,并做好記錄；然后再對兩端千斤頂同時緩慢進油張拉，且保證油壓表讀數(shù)上升速度相同，使空心板不產(chǎn)生扭矩，破壞空心板的質量，油壓表讀數(shù)達到100%σk應力值后停機持荷2 min，并量測當前狀態(tài)下千斤頂油缸外露量A2和工具夾片外露量B2，并做好記錄。最后，逐步使油壓表回零，退出工具夾片、錨具和千斤頂，再次量測錨固端工作夾片外露量C2，并做好記錄。

張拉平行的2束曲線鋼絞線N2時，還需在預應力空心板鋼絞線束的另一端進行上述步驟的操作，以補足張拉應力。同時量測出10%σk應力狀態(tài)下的千斤頂油缸外露量A3、工具夾片外露量B3、錨固端工作夾片外露量C3和100%σk應力狀態(tài)下的千斤頂油缸外露量A4、工具夾片外露量B4、錨固端工作夾片外露量C4，并做好記錄。

張拉結束后，及時對工作錨具和工作夾片進行錨固。

2.2 實際伸長量計算

鋼絞線束N1實際伸長量△L為：

鋼絞線束N2實際伸長量△L為：

其中，A2-A1和A4-A3為自 10%σk開始時至100%σk時千斤頂油缸伸長量；B1-B2為工具夾片內縮量；C1-C2為工作夾片內縮量；D和D1為10%σk以下推算伸長量，采用理論伸長量的10%。

2.3 伸長量對比分析

計算出實際伸長量后，將實際伸長量與理論伸長量進行對比，產(chǎn)生的伸長量偏差有如下2種情況：

3 孔道灌漿及封錨

3.1 孔道灌漿

錨固完成后，及時進行孔道灌漿。首先，利用專用拌漿機將標號為42.5的袋裝普通硅酸鹽水泥和潔凈的飲用水按0.38～0.4左右的水灰比拌和成水泥漿液，其稠度控制在1.4～1.8之間，拌和時間在2 min以上。同時，利用壓力水槍對波紋管進行充分沖洗，濕潤管道，清孔完畢后利用快干性石膏粉對錨頭進行密封處理，確保不漏漿。密封時，操作人員需佩戴防護手套，防止石膏或速凝劑燒傷手臂。然后，將拌合好的純水泥漿利用壓漿泵從灌漿孔向排氣孔壓漿，當排氣孔噴出純漿并穩(wěn)定后，封閉排氣孔，繼續(xù)加壓至0.7 MPa，持荷3 min后封閉壓漿孔。同時還要做好灌漿記錄，以便出現(xiàn)問題時能夠準確、及時地查找、分析原因。施工人員也需佩戴防護鏡，防止水泥漿濺入人眼，造成傷害。

灌漿時，每一工作班至少留取3組70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方體試件，并標養(yǎng)28 d，檢查其抗壓強度，作為評定水泥漿質量的依據(jù)。

灌漿完畢后，抽查孔道灌漿的密實情況，發(fā)現(xiàn)不夠密實的，及時處理和糾正。

3.2 鋼絞線割除及構件封錨

孔道灌漿完成3 d內不得碰撞工作錨具，3 d后，在距工作夾片5 cm處，利用砂輪切割機切除多余鋼絞線。待水泥漿達到一定強度后，將外露錨具和鋼絞線用混凝土進行封錨。

4 結語

預應力空心板斜對稱后張法施工工藝，不僅充分發(fā)揮了材料的效能，減小了混凝土構件的體積和重量，提高了混凝土的剛度、抗裂性和耐久性，克服了鋼筋混凝土構件過早出現(xiàn)裂縫的缺點，而且減少了張拉設備的投入，降低了施工成本，易于掌握和施工，為類似工程的施工提供了一定參考經(jīng)驗。但是，預應力張拉過程中伸長量的精確量測等難點仍需不斷摸索和總結。