特大橋超長預(yù)應(yīng)力鋼絞線后穿索施工技術(shù)*

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1 工程概況

上海S6公路羅蘊河大橋主橋橋型為3 跨（80 m+130 m+80 m）變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，如圖1所示。該橋雙向8 車道，上下行分幅，每幅橋?qū)?6.5 m，2 幅橋型相同。單幅上部結(jié)構(gòu)橋梁截面為單箱單室直腹板箱型截面，中支點梁高8.0 m，跨中梁高3.5 m。梁底采用二次拋物線線形，矢高4.5 m。梁底寬度7.5 m，兩側(cè)頂板挑臂寬4.35 m，頂板全寬16.2 m。

箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，為全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。箱梁縱向預(yù)應(yīng)力體系采用預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線，箱梁豎向預(yù)應(yīng)力體系采用JL32高強精軋螺紋鋼筋。羅蘊河大橋箱梁采用全支架一次性澆筑施工工藝，即縱向箱梁長144 m連續(xù)澆筑。

圖1 羅蘊河大橋剖面示意

2 預(yù)應(yīng)力施工概述

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是為了彌補混凝土過早出現(xiàn)裂縫，而在構(gòu)件使用（加載）以前給混凝土一個預(yù)壓力，即在混凝土的受拉區(qū)內(nèi)，用人工加力的方法將鋼筋進行張拉，并利用鋼筋的回縮力使混凝土受拉區(qū)預(yù)先受壓力[1]。這種儲存下來的預(yù)加壓力，可以在當構(gòu)件承受由外荷載產(chǎn)生拉力時，首先抵消受拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力，然后隨荷載增加才使混凝土受拉，這就限制了混凝土的伸長、延緩或制止裂縫出現(xiàn)[2]。

因此，預(yù)應(yīng)力張拉施工的效果是關(guān)系到羅蘊河大橋箱梁整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重點，而對于如何確保預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿索成功又是預(yù)應(yīng)力工程中關(guān)鍵工序，特別是在羅蘊河大橋部分預(yù)應(yīng)力鋼絞線長度達到200 m的情況下。本文重點介紹羅蘊河大橋箱梁超長預(yù)應(yīng)力鋼絞線的綜合施工技術(shù)以及預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿設(shè)施工的方法及相應(yīng)控制措施。

3 超長預(yù)應(yīng)力鋼絞線綜合施工技術(shù)

后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線的穿設(shè)可采用先穿和后穿2 種工藝，其中后穿鋼絞線的施工工藝的難度較大，但是采用后穿鋼絞線的施工工藝對于預(yù)應(yīng)力張拉施工的有效性和完整性有較大的保障[3-5]。通過分析研究，確定采用后穿鋼絞線的施工工藝。

后穿鋼絞線的施工工藝需要控制的重點有3 點：波紋管布設(shè)精度控制；防止波紋管的破損變形；混凝土澆筑后波紋管的清孔措施。因此，針對本工程的超長預(yù)應(yīng)力鋼絞線后穿索施工技術(shù)正是圍繞上述3 點進行策劃、修訂以及實施的。

3.1 箱梁超長波紋管布設(shè)精度的控制

對于超長波紋管布設(shè)精度的控制，重點是控制箱梁腹板位置波紋管的平順度和走向，因此筆者稱為是波紋管的“三維空間姿態(tài)控制”。根據(jù)圖2所示，箱梁腹板鋼絞線在腹板中均呈三維布置，即x（順橋方向）、y（橫橋方向）、z（垂直高程方向）。

圖2 箱梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線布置示意

首先，利用CAD將每條預(yù)應(yīng)力鋼絞線先進行計算機模擬放樣，再將大橋長64 m的單邊懸臂分為8 段，每8 m設(shè)置1 個三維坐標控制點，將此坐標控制點（預(yù)定位點）設(shè)置在腹板箍筋上（圖3），采用Φ8 mm鋼筋制作。

圖3 箱梁腹板箍筋波紋管定位點示意

根據(jù)預(yù)定位的參考，進行波紋管布設(shè)。波紋管布設(shè)完畢后再利用這些預(yù)設(shè)的控制點，進行波紋管的加固，采用井字形加固（圖4），從而完成預(yù)應(yīng)力波紋管的布設(shè)。

圖4 波紋管井字形加固示意

3.2 預(yù)應(yīng)力波紋管防治變形、破損的措施

預(yù)應(yīng)力波紋管防治變形、破損的主要控制措施分為2 個部分[6]：一方面是原材料的控制，另一方面是布設(shè)過程中的控制。

原材料控制方面主要是從預(yù)應(yīng)力波紋管的選型、采購、現(xiàn)場驗收進行控制。本文主要介紹是預(yù)應(yīng)力波紋管在布設(shè)過程中的一些列防變形和破損的措施。

（a）波紋管的連接處必須采用封箱帶進行密封，包裹不少于5 層，封箱帶不得采用透明色，必須使用與波紋管反差大的顏色（黃色或紅色）。

（b）波紋管布設(shè)過程中安排專職巡查小組定期巡查。每個巡查小組由2 人組成，一人在前淋水，一人在后檢查。淋水檢查的目的是沖走波紋管表面附著物及降低氣溫過高造成波紋管軟化變形，淋水人員后方的檢查人員，主要轉(zhuǎn)動并用腳踩踏波紋管，便于發(fā)現(xiàn)破損點。

（c）發(fā)現(xiàn)波紋管的破損點，應(yīng)及時進行標記，并立即修復(fù)。修復(fù)采用2 種方法，空間位置充足的情況采用封箱帶進行封閉修復(fù)，如空間較為狹小或透氣管部位則采用發(fā)泡劑注射的方法進行修復(fù)。

（d）預(yù)應(yīng)力波紋管中設(shè)置內(nèi)襯管是防止預(yù)應(yīng)力波紋管堵塞的最好方法，但是羅蘊河大橋波紋管長度較長，超過200 m，如全部采用該方法，施工難度較大并且施工成本也較高。因此，在實際施工中長度在50 m以內(nèi)的波紋管內(nèi)設(shè)置尼龍內(nèi)襯管。

3.3 清孔牽引索的設(shè)置及使用

對于長度大于50 m的波紋管，施工中設(shè)置了清孔牽引索如圖5所示。其有個主要作用，一個作用是清孔，另一作用是作為預(yù)應(yīng)力鋼絞線的牽引線。

圖5 清孔器示意

（a）混凝土澆筑完畢后的波紋管清孔，是設(shè)置清孔牽引索的重要作用，筆者及項目部還設(shè)計了后穿法預(yù)應(yīng)力波紋管清孔器。后穿法預(yù)應(yīng)力波紋管清孔器采用普通的Q345鋼材制作，由6～8 個串聯(lián)使用，在箱梁模板拆除時同時進行清孔。

（b）預(yù)應(yīng)力鋼絞線的穿設(shè)采用穿索機進行施工。常規(guī)人工下料穿索勞動強度大，而且需要大量的勞動力，同時效率低下，往往會因為進度跟不上而影響下道工序。人工下料穿索需較大的場地空間，必須是先下完料后再穿索，這樣下料長度不容易控制，而且經(jīng)常導(dǎo)致梁的另一端鋼絞線長短不一，或超過要求的長度。穿索機下料穿索，一般只需2～3 人即可。

4 結(jié)語

特大橋預(yù)應(yīng)力鋼絞線后穿法施工，相比先穿法施工前期的資源投入是有一定的增加，但是在后期預(yù)應(yīng)力施工中，施工速度有了極大的加快，并且對于市政、公路橋梁工程的后期使用壽命的延長有著巨大的影響。此外由于后期預(yù)應(yīng)力施工速度的加快，有利于模架體系的拆除和周轉(zhuǎn)速度的加快，綜合效益比較明顯。