淺析南水北調(diào)中線工程某標(biāo)段跨渠公路橋預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

【摘要】南水北調(diào)工程是我國(guó)利國(guó)利民的一項(xiàng)戰(zhàn)略性工程。由于該工程項(xiàng)目跨度長(zhǎng)、工程量大、經(jīng)過的地區(qū)及地質(zhì)情況復(fù)雜，所以施工過程中遇到不少的復(fù)雜技術(shù)問題。筆者結(jié)合南水北調(diào)中線一期工程沙河南至黃河南總干渠滎陽段2標(biāo)段蔣頭村東南跨渠公路橋的實(shí)際情況，從技術(shù)角度對(duì)該工程的預(yù)應(yīng)力施工進(jìn)行相關(guān)探討。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào)中線工程；跨渠公路橋；預(yù)應(yīng)力；施工

1.工程概況

南水北調(diào)中線一期工程沙河南至黃河南總干渠滎陽段2標(biāo)段蔣頭村東南跨渠公路橋（XYD20+848.2）處與連霍高速公路斜交，交點(diǎn)坐標(biāo)為（X=3859208.790，Y=528446.934），高速公路軸線與總干渠中心線夾角為 24°，橋梁平面布置見圖1。

圖1.橋梁平面布置圖

連霍高速公路南水北調(diào)大橋采取斜橋正做的方案，橋型選用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁方案，跨徑布置為30m+60m+90m+60m+30m，橋梁全長(zhǎng)278m。A幅橋?qū)?0.25m，B幅橋?qū)?6m。上部采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁橋型布置圖見圖2、圖3。

圖2.橋梁橋型布置立面圖

圖3.橋梁橋型布置平面圖

2.管道及鋼絞線施工

（1）預(yù)應(yīng)力管道除豎向預(yù)應(yīng)力采用金屬波紋管外，其余均為塑料波紋管，其接頭管采用大一號(hào)的波紋管，長(zhǎng)度30cm，接頭管兩頭用膠帶將其包住，再用扎絲擰緊，以防止漏漿。內(nèi)襯管采用比波紋管直徑小一號(hào)的軟管。并在澆筑砼過程中不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，抽拔。

（2）波紋管的固定采用鋼筋定位架，制作成“#”型與腹板鋼筋焊接定位，在直線段每隔0.5m間距設(shè)一個(gè)定位架，曲線段起彎點(diǎn)開始布置，間距0.3米設(shè)一定位架，定位固定，保證在混凝土澆筑時(shí)不產(chǎn)生位移。

（3）鋼絞線符合設(shè)計(jì)要求，采用Φs15.2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。鋼絞線進(jìn)場(chǎng)須有生產(chǎn)廠家合格證書，按監(jiān)理工程師指定的試驗(yàn)單位作鋼絞線的最大負(fù)荷、屈服負(fù)荷、伸長(zhǎng)率、彈性模量檢測(cè)，作為施工依據(jù)。合格的鋼絞線系上標(biāo)簽放在棚內(nèi)存放臺(tái)上，存放臺(tái)高于地面30cm以上。

（4）下料：下料長(zhǎng)須計(jì)算確定，鋼絞線只準(zhǔn)用砂輪切割機(jī)切割。鋼束長(zhǎng)度考慮兩端各70cm工作長(zhǎng)度。

（5）豎向預(yù)應(yīng)力考慮用鍍鋅管將兩根同側(cè)的管道進(jìn)行連接在一起，形成一個(gè)U型的連通器，便于后續(xù)壓漿。

3.錨具

（1）錨具、夾具應(yīng)具有可靠地錨固性能、足夠的承載力和良好的實(shí)用性，應(yīng)能保證充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度，安全的實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。

（2）錨具應(yīng)滿足分級(jí)張拉、補(bǔ)張拉及放松預(yù)應(yīng)力的要求，錨具的錨口摩擦損失率不宜大于6%。

（3）錨具應(yīng)能滿足外觀、硬度、靜載錨固性能的檢驗(yàn)。對(duì)于不合格的錨具不能進(jìn)行使用。

（4）波紋管安裝就位后，將錨墊板的頸部套在波紋管上，波紋管與錨墊板的搭接長(zhǎng)度不小于3cm，搭接處外緣用膠布纏緊。安裝前應(yīng)將螺旋筋套入，錨具安裝后，螺旋筋緊貼錨墊板固定在鋼筋上。錨墊板的管道出口端與波紋管中心垂直、同軸。

4.預(yù)應(yīng)力張拉

（1）準(zhǔn)備工作：

a.清除錨墊板和鋼絞線上的污物、銹蝕；

b.錨環(huán)、夾片、工作錨等材料試驗(yàn)檢驗(yàn)；

c.千斤頂、油表標(biāo)定，操作工人培訓(xùn)。

（2）操作工藝：

a.將張拉端的鋼絞線理順，嚴(yán)禁交叉；

b.裝工作錨環(huán)和夾片，保證夾片的外露長(zhǎng)度基本一致；

c.裝限位板：限位板上的每一個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的鋼絞線和錨環(huán)小孔后，使限位板緊貼錨環(huán)，無縫；

d.裝千斤頂：鋼束穿過穿心千斤頂?shù)目椎?，千斤頂緊貼限位板使千斤頂、限位板、錨環(huán)、錨墊板都在同一中心線上（即四對(duì)中）。

（3）張拉程序：

預(yù)應(yīng)力筋張拉順序是0號(hào)塊：豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋→縱向預(yù)應(yīng)力束→橫向預(yù)應(yīng)力束；其余節(jié)段：縱向預(yù)應(yīng)力束→豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋→橫向預(yù)應(yīng)力束。

縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采取對(duì)稱同步張拉每個(gè)節(jié)段的頂、腹板懸臂束；對(duì)稱同步張拉頂板合攏束，底板合攏束；按先長(zhǎng)束，后短束，先邊束，后中束，對(duì)稱間隔張拉?？v向：0→初應(yīng)力（10%σcon）劃記號(hào)→20%（σcon）→50%（σcon）→100%（σcon）持荷5分鐘（測(cè)伸長(zhǎng)量）→錨固。

豎向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失一般較大，所以豎向預(yù)應(yīng)力筋的施工應(yīng)采用“滯后張拉”的方式，即本梁段前方4排豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，安排在下一梁段張拉。豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋采用二次張拉方式，在豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋第一次張拉完畢后1～2天，再由另一個(gè)獨(dú)立工作班組重新進(jìn)行張拉操作，二次張拉后24小時(shí)內(nèi)需進(jìn)行灌漿處理。張拉均采用“雙控”，即張拉應(yīng)力為主，伸長(zhǎng)量檢校。

5.孔道壓漿

采用真空輔助壓漿，真空壓漿是在孔道的一端采用真空泵對(duì)管道進(jìn)行抽真空，使之產(chǎn)生-0.06—-0.1MPa真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后水泥漿從孔道的另一端灌入，直至充滿整條孔道，并加以0.5-0.7MPa的正壓力，從而使?jié){體獲得飽滿、密實(shí)的一種施工工藝。

（1）孔道的準(zhǔn)備：

壓漿前，首先對(duì)孔道進(jìn)行清潔處理。用水沖洗后，使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的所有積水吹出。

（2）試抽真空：

將灌漿閥、排氣閥全都關(guān)閉，抽真空閥打開；啟動(dòng)真空泵抽真空，觀察真空壓力表計(jì)數(shù)，即管內(nèi)的真空度，當(dāng)管內(nèi)的真空度保持穩(wěn)定時(shí)（壓力盡量低為好），停泵約1min時(shí)間，壓力能保持不變即可認(rèn)為孔道能到達(dá)并維持真空。

（3）水泥漿的拌制：

a.攪拌要求：攪拌水泥漿之前，加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，將積水倒凈，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)。攪拌好的灰漿要做到全部卸盡。在全部灰漿卸出之前不再投入未拌和的材料，更不能采取邊出料邊進(jìn)料的方法。將稱量好的水、水泥、壓漿劑、倒入攪拌機(jī)，攪拌3分鐘。完成后立即進(jìn)行水泥漿的試驗(yàn)，每一班次做不小于3組尺寸為40x40x160mm的試件，以檢測(cè)其強(qiáng)度，作為評(píng)定的依據(jù)。

b.流動(dòng)性要求：拌和后的初始流動(dòng)度為10～17s；

c.泌水性要求：24h自由泌水率0；

d.初凝時(shí)間：≥5小時(shí)；

e.注意事項(xiàng)：水泥漿出料后盡量馬上進(jìn)行泵送，否則要不停的攪拌；攪拌時(shí)嚴(yán)格控制用水量，否則多加的水會(huì)全部泌出，容易造成管道頂端有空隙；對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿，嚴(yán)禁采用增加水的方法來增加灰漿的流動(dòng)性。

（4）壓漿：

a.灰漿加到灌漿泵中，在灌漿泵的高壓橡膠管出口打出漿體，待這些漿體濃度與灌漿泵中的濃度一樣時(shí)，關(guān)掉灌漿泵，將高壓橡膠管此端接到孔道的灌漿管上，扎牢。

b.關(guān)掉灌漿閥，啟動(dòng)真空泵，當(dāng)真空度達(dá)到并維持在-0.06～-0.10MPa時(shí)，啟動(dòng)灌漿泵，打開灌漿閥，開始灌漿。當(dāng)漿體經(jīng)過空氣濾清器時(shí)，關(guān)掉真空泵及抽氣閥，打開排氣閥。

c.觀察排氣管的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和灌入之前稠度一樣時(shí)，關(guān)掉排氣閥，仍繼續(xù)灌漿3～5分鐘，使管道內(nèi)保持一個(gè)不小于0.5MPa的穩(wěn)壓期，最后關(guān)掉灌漿閥，關(guān)掉真空壓漿機(jī)和負(fù)壓裝置，整個(gè)真空灌漿完畢。

6.封錨

壓漿完成后，外露錨頭封錨時(shí)先將錨槽處的水泥漿等雜物清理干凈，并將端面混凝土鑿毛，同時(shí)清除錨墊板、錨具及端面混凝土的污垢，綁扎封錨鋼筋，澆筑封錨混凝土，灑水養(yǎng)護(hù)。

7.結(jié)論與建議

由于預(yù)應(yīng)力施工是一項(xiàng)集多種機(jī)械設(shè)備與技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)，加之工程對(duì)該施工的嚴(yán)格檢測(cè)，所以在施工的過程中一定要注意以下幾點(diǎn)：

（1）預(yù)應(yīng)力張拉注意事項(xiàng)：千斤頂加載和卸載時(shí)做到平穩(wěn)、均勻、緩慢、無沖擊；張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度和齡期不得低于圖紙要求；張拉加載與卸載均應(yīng)緩慢、平穩(wěn)、勻速；當(dāng)氣溫下降到-10℃以下時(shí)，禁止張拉作業(yè)，以免鋼絞線發(fā)生脆斷；張拉過程中不敲擊和碰撞張拉設(shè)備和油管路；在高壓油管的接頭加防護(hù)套，以防噴油傷人。

（2）滑絲和斷絲處理：在張拉過程中，多種原因都可能引起預(yù)應(yīng)力筋滑絲和斷絲，使預(yù)應(yīng)力筋受力不均，甚至不能建立足夠的預(yù)應(yīng)力，從而影響橋梁的使用壽命。因此需要限制預(yù)應(yīng)力筋的滑絲和斷絲數(shù)量。當(dāng)滑絲和斷絲數(shù)量在允許范圍內(nèi)時(shí)，不需處理；但當(dāng)滑絲和斷絲數(shù)量超過允許范圍時(shí)，則需處理。

（3）壓漿注意事項(xiàng)：壓漿泵上輸漿管選用抗壓能力10MPa以上的抗高壓橡膠管，壓漿系統(tǒng)上各連接件之間的連接要牢固可靠；壓漿在灰漿流動(dòng)性下降前進(jìn)行；灰漿進(jìn)入灌漿泵之前通過1.2mm的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，以防止堵管；每根孔道的壓漿連續(xù)進(jìn)行，水泥漿攪拌結(jié)束至壓入管道的時(shí)間以保證水泥漿在初凝時(shí)間內(nèi)壓注完為度。

參考文獻(xiàn)

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[3]《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）

作者簡(jiǎn)歷

毛俊波，男，（1981.07——），大學(xué)本科學(xué)歷，工程師職稱，現(xiàn)主要從事投標(biāo)工作。