體外預應力錨固裝置施工關鍵技術

胡世通，陳國梁，謝樺潤

（1?深圳高速公路股份有限公司，廣東深圳 518000；2?武漢二航路橋特種工程有限責任公司，湖北武漢 430071）

體外預應力錨固裝置施工關鍵技術

胡世通1，陳國梁2，謝樺潤2

（1?深圳高速公路股份有限公司，廣東深圳 518000；2?武漢二航路橋特種工程有限責任公司，湖北武漢 430071）

針對世界范圍內(nèi)普遍存在的因車輛超載所致的公路橋梁結構出現(xiàn)不同程度的損壞現(xiàn)象，提出對有缺陷的橋梁進行安全評估和加固補強，結合深圳平湖編組站大橋加固工程實例，系統(tǒng)介紹了預應力加固錨固齒板的施工工藝，總結出一套體外預應力錨固裝置施工的關鍵技術，并且指出施工過程的重難點與解決措施，以期為相關工程的設計與施工活動提供參考。

橋梁工程；加固維修；體外預應力；錨固裝置

0 引 言

近年來，隨著中國交通運輸事業(yè)的發(fā)展，交通量大幅度提高，超載現(xiàn)象較為嚴重，部分公路橋梁結構出現(xiàn)了不同程度的損壞，其中一部分已不能滿足使用要求。故對有缺陷的橋梁進行安全評估和加固補強，使其恢復正常運行，是交通建設中的重要任務［1?5］。

就目前橋梁加固方法而言，體外預應力技術因具有減輕結構自重、預應力束可更換、運營期方便檢測維養(yǎng)、主動加固效率高等優(yōu)點倍受青睞［6?8］。體外預應力加固法是對布置于承載結構主體之外的鋼束進行張拉，從而產(chǎn)生預應力并利用其加固橋梁的后張法［9］。體外預應力體系由體外預應力孔管、漿體、錨固體系和轉向塊等部件組成［10］。這種加固技術能大大縮短施工工期，主要由體外預應力束、轉向裝置及錨固系統(tǒng)組成。因錨固系統(tǒng)受力性能復雜，在施工過程中對其安全和質量要求都非常高［11?15］；目前，行業(yè)內(nèi)尚未有體外預應力錨固裝置詳細施工工藝的系統(tǒng)介紹。

鑒于此，本文結合既有體外預應力加固工程，總結出一套體外預應力加固錨固裝置施工關鍵技術，明確體外預應力錨固裝置在施工過程中的重難點工藝與解決措施，以期為業(yè)內(nèi)同行對相關工程的設計與施工提供參考。

1 背景工程

1．1 橋梁概況

機荷高速平湖編組站大橋位于深圳市平湖鎮(zhèn)，左右分幅，于1997年正式運營通車。2015年6月檢測單位對大橋進行了系統(tǒng)檢測，發(fā)現(xiàn)大橋存在梁體下?lián)?、箱梁底板多處開裂并延伸至腹板、箱內(nèi)體外預應力松弛、橋面鋪裝破損嚴重等多處病害。檢測單位通過數(shù)據(jù)分析評估認為：由于交通流量驟增，平湖編組站大橋承載能力下降，已無法滿足目前運營要求。為恢復其承載能力，采用在箱梁內(nèi)部增設體外預應力的方式進行加固。

1．2 體外預應力加固

箱梁體外預應力具體設置為：在箱內(nèi)增設4束12Φs15．2 mm規(guī)格的低松弛鋼絞線束，單個箱梁左右側各設2束，鋼束在2個中跨范圍內(nèi)通長布置，全橋雙幅共8束。體外預應力布置如圖1所示。

體外預應力結構由鋼鉸線、外護套、防腐材料、轉向裝置及錨固體系組成。其中鋼鉸線為OVM?S6環(huán)氧噴涂鋼鉸線，單根外包PE保護套，錨具型號采用OVM?TSK15?12體外預應力錨具。外護套主要起防腐作用，為高密度聚乙烯管（HDEP），在轉向塊處設置轉向鋼管，錨固體系采用可調索換索的錨具。張拉應力取鋼絞線標準強度的60%（1 116 MPa），12Φs15．2 mm鋼束的張拉力為187．48 t。

2 錨固裝置施工工藝

體外預應力加固成敗的關鍵在于錨固系統(tǒng)的施工。通過背景工程的成功實施，總結出施工工藝流程如下：錨固齒板放樣，剪力槽開設，鉆孔，植筋，錨固齒板鋼筋骨架焊接及預埋件安裝，澆筑錨固齒板混凝土，養(yǎng)生［16?18］。

（1）剪力槽開設。為確保新增錨固齒板與既有結構的可靠連接，需在既有結構上開設剪力槽口。

（2）在新增齒板與箱梁接觸面的底板（腹板）鑿出剪力槽，按縱向中心每間距30 cm設置一道5 cm× 10 cm的橫向槽口（深5 cm，寬10 cm）。

（3）為保證加固新澆混凝土與原結構混凝土結合良好并共同受力，鑿除原構件混凝土表面并露出骨料，構件結合面鑿毛凹凸差，1 cm厚的粗糙面在100 mm×100 mm面積中不小于3個麻點。

（4）鉆孔植筋（圖2）。采用電錘鉆孔，嚴格按照設計要求的植筋深度和鉆孔直徑控制鉆孔深度和大小。為防止鉆孔碰到預應力鋼筋波紋管，鉆孔前采用探測儀避開原預應力管道。鉆孔時應特別小心，如碰到波紋管則調整鉆孔位置（適當偏移避開），但需保證種植鋼筋植入深度滿足設計要求。成孔后，孔內(nèi)灰塵等雜物采用空壓機清理干凈。種植鋼筋要保證植筋深度、植筋孔灌膠飽滿度（達到植筋孔2／3深度）、足夠的鋼筋搭接外露長度。植筋前要做拉拔力檢驗，植筋過程中要抽驗部分做抗拔力試驗，如圖3所示。

（5）錨固齒板鋼筋骨架焊接及預埋件安裝。按照設計圖紙安裝齒板鋼筋時，需預留出預埋件的位

圖1 體外預應力布置

圖2 鋼筋種植

圖3 植筋拉拔試驗

置。齒板鋼筋與植筋連接采取雙面焊接形式，焊接長度、搭接長度要滿足規(guī)范要求。預埋件安裝到位后，兩端開口必須進行可靠的臨時封閉處理（防止混凝土進入），并與植筋或鋼筋骨架進行焊接固定，以保證澆筑混凝土時不發(fā)生變形或移位，如圖4所示。

圖4 鋼筋骨架安裝

（6）澆注錨固齒板混凝土。由于振搗空間小，錨固齒板采用有良好和易性、流動性及自密實性能的自密實混凝土，澆注時采用在箱梁頂板開孔直接澆注的方式，開孔時需至少設置1個進料孔、1個出氣孔，進料孔徑為150 mm，排氣孔徑為18 mm，開孔位置選在箱梁頂面最高點處。自密實混凝土澆注過程中必須控制澆注速度，速度不宜過快，但同時又要確保混凝土的擴展度和流動性滿足要求，如圖5所示。

圖5 齒板混凝土澆注

（7）混凝土養(yǎng)生。在混凝土強度達到2?5 MPa時，拆除側模板，采用灑水的方式進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于7 d。在混凝土養(yǎng)生時限內(nèi)，應確保混凝土表面長期處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)生操作應嚴格按照《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG／T F50—2011）有關規(guī)定進行。

3 加固效果評價

為評價橋梁結構的加固效果，并判斷其與設計期望值是否相符，在加固施工結束后對主橋進行了靜載試驗。

3．1 主要檢測內(nèi)容

橋梁靜力荷載試驗主要是通過測量橋梁結構在靜力試驗荷載作用下的應力和變形，并與加固前的橋梁荷載試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，評估加固效果［19?21］。左右幅主橋均選擇與加固前荷載試驗相同的測試跨，測試箱梁結構控制截面混凝土最大應力（或應變）。

在試驗中，觀測箱梁控制截面、錨固齒板及其附近區(qū)域是否有新裂縫產(chǎn)生，測點布置如圖6所示。

圖6 測點布置

3．2 主橋靜荷載試驗結果

左右幅主橋測試截面在各對應工況試驗荷載作用下，應變和撓度校驗系數(shù)均小于1．0，測試跨測試截面承載能力滿足設計荷載等級要求。靜載試驗結果如下。

（1）跨中附近截面、次邊跨3／4截面和中跨跨中截面混凝土的應變和撓度均比加固前有明顯改善，應變實測值比加固前減小了9%～21%，撓度實測值比加固前減小了17%～19%。

（2）靜載試驗前后，箱梁控制截面、錨固齒板及其附近區(qū)域混凝土未發(fā)現(xiàn)新增裂縫。

靜載試驗結果表明，通過體外預應力加固的成功實施，編組站大橋主梁結構的強度與剛度得到明顯提高，達到了加固設計的預期效果。

4 施工注意事項

（1）新舊混凝土接觸面盡量用小功率鑿毛機鑿毛，以免損傷箱梁。

（2）鑿除區(qū)內(nèi)原結構的構造鋼筋不得剪除，澆注加固混凝土前務必按原樣予以連接恢復。

（3）鑿毛和鑿除面應清刷干凈，特別在腹板鉆孔植筋后，應重新清刷一次。

（4）在植筋過程中應留出合適的鋼筋用于拉拔試驗，該位置應能夠使拉拔儀千斤頂部分順利穿入。本次植入的鋼筋為HRB400Φ16 mm，植筋72 h后即可進行拉拔試驗，務必待抗拔試驗結果滿足驗收要求后，方可進行下一道施工工序。

（5）焊接過程中應做好隔熱措施，防止熱量傳遞到兩端影響植筋膠性能。

（6）澆注過程中嚴禁采用振動棒直接振搗，防止混凝土離析，可采用橡膠錘或木槌敲擊模板以保證混凝土的密實性。

（7）當混凝土的養(yǎng)護期不少于28 d且強度達到設計強度的100%后，方可進行體外預應力張拉。

5 結 語

本文以平湖編組站大橋增設體外預應力加固工程為依托，詳細介紹了錨固齒板關鍵施工技術，并通過加固效果驗證，得出如下結論。

（1）通過在既有結構上開剪力槽，有效解決了新、舊混凝土之間的黏結問題。

（2）鉆孔植筋時，孔內(nèi)是否清理干凈是影響拉拔試驗成敗的關鍵因素。

（3）澆注混凝土選擇橋面開孔作為進料口和出氣孔，依次循環(huán)澆注，既方便施工又保證了澆注質量。

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［責任編輯：高 甜］

Key Technologies for Construction of Externally Prestressed Anchors

HU Shi?tong1，CHEN Guo?liang2，XIE Hua?run2
（1．Shenzhen Expressway Company Limited，Shenzhen 518000，Guangdong，China；2．CCCC Road＆Bridge Special Engineering Co．，Ltd．，Wuhan 430071，Hubei，China）

Aiming at the ubiquitous phenomenon of damage to the highway bridge structure caused by vehicle overload，the necessary to carry out safety assessment and reinforcement of defective bridge was emphasized．Combined with the reinforcement of the bridge located in the Pinghu marshalling yard in Shenzhen，the construction technology ofanchor plate with prestressed reinforcementwas introduced，and the key technologies for the construction of externally prestressed anchors were summarized．The difficulties in construction and solutions were pointed out，which provides reference for the design and construction of similar projects．

bridge engineering；reinforcement maintenance；externally prestressed；anchor

U445．4

B

1000?033X（2017）08?0102?04

2017?01?11

胡世通（1981?），男，浙江金華人，工程師，研究方向為橋梁工程。