智能張拉設(shè)備在連續(xù)梁后期束施工中的應(yīng)用

蔣大偉

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 工程概況

莆田至炎陵高速公路尤溪中仙至三元莘口段YA10 標(biāo)段位于福建省三明市尤溪縣中仙鄉(xiāng)、坂面鎮(zhèn)境內(nèi)，線路始于尤溪縣中仙鄉(xiāng)華口村，至湖美溪隧道中部結(jié)束，線路總體呈東西走向。上跨尤溪中仙至大坪公路，穿越六角崎山建六角崎隧道，出六角崎隧道在坂面鎮(zhèn)上村南側(cè)上跨湖美溪及Y094 鄉(xiāng)道建湖美溪大橋，經(jīng)湖美溪大橋進(jìn)入古跡村湖美溪山，在湖美溪山建湖美溪隧道，至湖美溪隧道中部結(jié)束。在標(biāo)段起點(diǎn)處華口村，設(shè)華口樞紐互通連接既有廈沙高速。

YA10 標(biāo)段線路右線起訖里程為K161+556.623—K168+550、線路左線起訖里程為Z1K161+576.642—Z1K168+550，線路長6.994 km，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 莆田至炎陵高速公路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2 智能張拉設(shè)備的優(yōu)勢(shì)

2.1 應(yīng)力施加具有準(zhǔn)確性

智能張拉設(shè)備可以靈活采集預(yù)應(yīng)力值，再根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)值的差值做出調(diào)控，使誤差減小在±1%，而傳統(tǒng)人工作業(yè)方法的誤差要求為±15%，可見智能張拉設(shè)備可以有效減小誤差，作業(yè)精度較高。

2.2 精準(zhǔn)判斷并控制伸長量

智能張拉設(shè)備具備高效采集作業(yè)參數(shù)的能力，除張拉應(yīng)力外，還可及時(shí)測(cè)定鋼絞線的伸長量，經(jīng)自動(dòng)計(jì)算后判斷實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的誤差，即該值需要在±6%以內(nèi)，加之對(duì)張拉應(yīng)力的控制，達(dá)到“雙控”的效果。

2.3 實(shí)現(xiàn)對(duì)稱同步張拉

計(jì)算機(jī)與千斤頂采取一對(duì)多的數(shù)量配置方式，在計(jì)算機(jī)的操控下，同步對(duì)稱張拉。得益于計(jì)算機(jī)的協(xié)同控制機(jī)制，可以有效減小各千斤頂?shù)膹埨Σ钪?，要求其在?%以內(nèi)，避免張拉失衡的情況。

2.4 預(yù)應(yīng)力損失較小

張拉全程無需過多的人工參與，智能張拉設(shè)備能夠以自動(dòng)化的方式完成各項(xiàng)操作，人為誤差明顯減小，包含加載速率、持荷時(shí)間在內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)均得到有效的控制，傳統(tǒng)張拉方式下預(yù)應(yīng)力損失過量的情況也不復(fù)存在。

2.5 自動(dòng)生成張拉記錄表

系統(tǒng)以自動(dòng)化的方式匯總數(shù)據(jù)并生成張拉記錄表，全過程中人工無法干涉，因此可保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。同時(shí)，也無需在張拉力等指標(biāo)的測(cè)定、記錄工作中投入過多的人力資源成本，作業(yè)效率較高，經(jīng)濟(jì)效益良好。

2.6 具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

智能張拉設(shè)備具備遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，業(yè)主、監(jiān)理、施工等相關(guān)單位可共處同一張“信息網(wǎng)”中，數(shù)據(jù)的交互水平提高，相關(guān)單位可根據(jù)需求及時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)，突破了時(shí)間與空間的束縛，有助于實(shí)現(xiàn)“智能控制，精確糾偏”的工作目標(biāo)。

3 智能張拉設(shè)備的具體應(yīng)用要點(diǎn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)粗鋼筋和鋼絞線精準(zhǔn)下料，需確保預(yù)留的張拉工作長度具有合理性?；炷翝仓?，精準(zhǔn)定位波紋管，若無誤則澆筑混凝土；以混凝土的實(shí)際狀態(tài)為準(zhǔn)，待其初凝后，隨即抽出內(nèi)襯管，向其中穿入提前加工成型的鋼絞線。按順序依次張拉，即先縱向、后豎向。其中，縱向束遵循對(duì)稱張拉的原則；而在豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉施工環(huán)節(jié)，首先從0#塊中心位置開始，逐步對(duì)稱交錯(cuò)張拉。

3.1 張拉準(zhǔn)備工作

以設(shè)計(jì)規(guī)范中的計(jì)算公式為準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算后確定理論伸長值，將其與設(shè)計(jì)圖中的值展開對(duì)比分析，進(jìn)而根據(jù)差值的大小做進(jìn)一步的規(guī)劃。差值較小時(shí)，將設(shè)計(jì)伸長量作為作業(yè)基準(zhǔn)；差值較大時(shí)，需要分析具體的成因并再次計(jì)算，直至滿足要求為止。箱梁縱向線包含平曲線和豎曲線兩類時(shí)，其張拉復(fù)雜度較高，伸長值的控制需分情況考慮，即分段依次計(jì)算伸長值再疊加，由此得到整束的伸長值。

正式張拉前，檢驗(yàn)張拉千斤頂。經(jīng)試驗(yàn)后，可以確定錨口摩阻損失值，將其視為最終的張拉應(yīng)力，并按照如下方法展開計(jì)算，目的在于確定各級(jí)荷載的油表讀數(shù)：y=AX+B。其中：y 為油表讀數(shù)；A、B 為回歸系數(shù)，根據(jù)檢驗(yàn)報(bào)告確定；X 為張拉力，包含設(shè)計(jì)張拉力和錨口摩阻損失兩部分。

按前述方法展開計(jì)算后，確定各級(jí)荷載的油表讀數(shù)，匯總結(jié)果，報(bào)監(jiān)理工程師審批，若通過則可以作為正式張拉的作業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 張拉設(shè)備的配套

張拉設(shè)備進(jìn)場前，先對(duì)各類系統(tǒng)以及相關(guān)裝置加以標(biāo)定，即傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、千斤頂及油表，在此前提下方可投入使用。此外，施工期間需考慮標(biāo)定有效期，若達(dá)到6 個(gè)月或是故障維護(hù)后，均要再次標(biāo)定。

張拉設(shè)備是實(shí)現(xiàn)張拉作業(yè)的關(guān)鍵裝置，需妥善保管，定期做好維護(hù)和養(yǎng)護(hù)工作。錨具進(jìn)場時(shí)，分批次有序組織質(zhì)量檢驗(yàn)，不可出現(xiàn)裂紋、銹蝕等質(zhì)量問題，否則不予以使用。

3.3 張拉工藝

檢查混凝土強(qiáng)度，確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的90%，同時(shí)混凝土齡期≥7 d，滿足以上條件后即可開展張拉作業(yè)，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)，實(shí)施小箱梁張拉工藝。在正式開展張拉作業(yè)前，應(yīng)對(duì)千斤頂、油泵、油表等張拉設(shè)備校驗(yàn)檢查，審核張拉設(shè)備標(biāo)定證書。

檢查鋼絞線的質(zhì)量和完整性，若鋼絞線外表出現(xiàn)刻痕、燒傷等問題應(yīng)及時(shí)更換，避免影響鋼絞線性能的發(fā)揮，同時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)鋼束進(jìn)行編號(hào)，采用膠帶將鋼絞線端部包裹住，再開展穿束作業(yè)，由人工引導(dǎo)鋼束穿入孔道。檢查錨墊板內(nèi)部環(huán)境是否符合錨板安裝規(guī)范，清理注漿孔內(nèi)的黃油及混凝土，安裝錨板，調(diào)整錨板，保證錨板與錨墊板中心保持一致，并安裝張拉工作夾片。

為了提升張拉作業(yè)的效率，應(yīng)在預(yù)應(yīng)力張拉前，確定張拉設(shè)備相關(guān)參數(shù)，并校驗(yàn)檢查千斤頂、油表、油泵及壓力表等設(shè)備的性能，測(cè)定預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，保證張拉作業(yè)順利進(jìn)行。

預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)配備了智能傳感器，傳感器能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)收集、更新鋼絞線伸長量，再利用智能計(jì)算系統(tǒng)，利用張拉力與伸長量雙控系統(tǒng)控制原理，平衡張拉力與伸長量，控制伸長誤差。預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)比較實(shí)測(cè)鋼絲伸長量與計(jì)算伸長量的不同，若兩者誤差超出±6%可反饋警示，提醒操作人員檢查異常，分析產(chǎn)生異常的原因[1]。

根據(jù)錨固回縮損失預(yù)應(yīng)力的大小，可將預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)劃分為10%、20%、100%三個(gè)等級(jí)。1 臺(tái)計(jì)算機(jī)中的預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)控制可同時(shí)控制2 臺(tái)千斤頂設(shè)備，能操作2 臺(tái)千斤頂設(shè)備同時(shí)開展對(duì)稱張拉作業(yè)，同時(shí)帶有實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠動(dòng)態(tài)跟蹤張拉施工，推動(dòng)施工的智能化與機(jī)械化水平，達(dá)到理想的張拉效果。

在開展預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉作業(yè)過程中，應(yīng)密切關(guān)注每一束鋼絞線的斷絲與滑絲情況，檢查斷絲與滑絲數(shù)量，若斷絲或滑絲數(shù)量超出安全允許范圍則返工處理，再次實(shí)施張拉。

完成張拉施工，且預(yù)應(yīng)力張拉控制力趨于穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定后，采用砂輪機(jī)，選擇冷切割工藝，預(yù)留3 cm，將鋼絞線端頭位置其他突出鋼絞線切割干凈，切割完畢后應(yīng)及時(shí)落實(shí)錨固封閉作業(yè)。

（1）縱向束的張拉。張拉前，詳細(xì)檢驗(yàn)各構(gòu)件，如外觀、尺寸均需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；待混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上且滿足7 d 的齡期要求時(shí)，方可正式進(jìn)入張拉環(huán)節(jié)。張拉采用大噸位群錨體系張拉，遵循雙控標(biāo)準(zhǔn)（張拉力和伸長量均要達(dá)標(biāo)），按照既定程序由張拉設(shè)備自動(dòng)完成張拉操作，若張拉力出現(xiàn)突變現(xiàn)象或伸長量超出許可范圍時(shí)，隨即暫停張拉作業(yè)，檢查后確定原因，采取針對(duì)性的處理措施，若恢復(fù)正常則繼續(xù)張拉。

（2）精軋螺紋粗鋼筋張拉。一次張拉到位，適配JLM-32 型錨具和張拉支架，將YC60G 型穿心式千斤頂穩(wěn)定置于支架上。張拉至設(shè)計(jì)荷載后，持荷5 min，期間張拉力無異常下降則予以錨固處理。此外，考慮到各精軋螺紋鋼筋錨固施工質(zhì)量要求，需分別按要求組織復(fù)拉。

（3）橋面板橫向預(yù)應(yīng)力。橋面板橫向預(yù)應(yīng)力束錨下張拉環(huán)節(jié)，宜采取單端張拉的方法，交替布置，要求該處的張拉力為1395 MPa。較特殊的是節(jié)段線端部的橋面板橫向預(yù)應(yīng)力，該部分應(yīng)當(dāng)予以保留（暫不采取張拉措施），安排在下一節(jié)段的橫向預(yù)應(yīng)力束張拉時(shí)同步操作[2]。

4 智能張拉設(shè)備與傳統(tǒng)張拉方法的綜合對(duì)比分析

4.1 技術(shù)可行性層面的對(duì)比

傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力張拉施工需得到大量人員的參與，負(fù)責(zé)設(shè)備的操作、張拉力及鋼絞線伸長量的檢測(cè)、數(shù)據(jù)的記錄與整理等相關(guān)工作，員工工作量較大，效率偏低；在整個(gè)張拉過程中存在諸多人為因素的干擾，易由于個(gè)人工作態(tài)度和技術(shù)水平等原因，出現(xiàn)實(shí)際張拉效果偏離設(shè)計(jì)要求的情況。相比之下，智能張拉設(shè)備能夠按照特定的程序以自動(dòng)化的方式完成各項(xiàng)操作，由此減小工作壓力，并有效保證張拉質(zhì)量。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益層面的對(duì)比

根據(jù)前述的有關(guān)于技術(shù)層面的分析可知，傳統(tǒng)人工張拉方法的人力資源成本投入較高，而且還很容易出現(xiàn)返工的情況，因此進(jìn)一步增加了成本投入。智能張拉設(shè)備則可以減少人員的投入，也能避免因頻繁返工而導(dǎo)致的成本增加的情況，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)突出。

5 結(jié)語

在莆田至炎陵高速公路后期束張拉施工中，通過智能張拉設(shè)備的應(yīng)用，能夠以自動(dòng)化的方式高效完成張拉作業(yè)，張拉力和伸長量兩項(xiàng)指標(biāo)均可滿足要求，同時(shí)在此方面的成本投入較少，可以兼顧質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等多重要求，表明智能張拉設(shè)備具有可行性。通過本文有關(guān)于智能張拉設(shè)備應(yīng)用要點(diǎn)的分析，希望所提內(nèi)容可作為類似工程的參考。