預(yù)應(yīng)力鋼絞線薄壁空心方樁在長(zhǎng)臺(tái)座上的運(yùn)用探析

單穎濤，朱春山

（中交三航局第三工程有限公司，南京210011）

1 工程概況

某集裝箱碼頭全長(zhǎng)556.2m，寬41.28m，共有75 個(gè)排架，排架間距7.5m，結(jié)構(gòu)自下而上分別為樁基、樁帽梁、縱橫梁、面板、面層及其附屬結(jié)構(gòu)。820 根預(yù)應(yīng)力鋼絞線薄壁空心方樁在長(zhǎng)線臺(tái)座上采用先張法預(yù)制完成。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

所有方樁長(zhǎng)45.5m，根據(jù)項(xiàng)目的施工區(qū)域劃分，820 根方樁分為680 根水上樁和140 根陸上樁。水上樁整節(jié)預(yù)制，由樁12號(hào)打樁船施打；陸上樁分2 節(jié)預(yù)制，由陸上打樁機(jī)施打，長(zhǎng)度分別為23m 和22.5m，既滿足現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械的性能要求，也滿足圖紙說(shuō)明在泥面以下12m 處不允許有焊接接縫的規(guī)定。

對(duì)薄壁空心方樁的鋼絞線進(jìn)行先張法預(yù)應(yīng)力施工，在國(guó)外資源缺乏、技術(shù)水平不高、無(wú)相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)的背景下，存在較大困難。項(xiàng)目部采用整體張拉的施工工藝，并在國(guó)內(nèi)定制2 個(gè)1.8m 長(zhǎng)320t 張拉力的千斤頂和整體式張拉小車。為解決長(zhǎng)臺(tái)座、一次張拉鋼絞線較多、鋼絞線伸長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)等一系列問(wèn)題，特聘請(qǐng)專業(yè)的張拉技術(shù)人員對(duì)方案進(jìn)行反復(fù)推敲和模擬，解決了保證設(shè)計(jì)張拉力、直徑355mm 的膠囊在空心方樁內(nèi)定位、抽取膠囊時(shí)間、在動(dòng)態(tài)情況下每根樁的起始綁扎點(diǎn)等技術(shù)問(wèn)題。

3 預(yù)制場(chǎng)的場(chǎng)區(qū)布置

根據(jù)業(yè)主的總體工作安排和現(xiàn)場(chǎng)情況，在辦公室附近區(qū)域選定預(yù)制場(chǎng)地、預(yù)應(yīng)力方樁堆放場(chǎng)地和后方材料加工場(chǎng)地。

龍門(mén)吊跨距40m，在其內(nèi)共布置8 組張拉臺(tái)座、14 條預(yù)制樁生產(chǎn)線和1 條預(yù)制板生產(chǎn)線，所有底胎模均用混凝土澆筑，其中水上樁生產(chǎn)線8 條，每條線一次生產(chǎn)4 根45.5m 空心方樁；陸上樁生產(chǎn)線6 條，每條線一次生產(chǎn)4 根23m 空心方樁和

4 根22.5m 空心方樁。

生產(chǎn)鋼絞線預(yù)應(yīng)力方樁時(shí)，由于張拉力和傾覆力矩都很大，根據(jù)國(guó)內(nèi)預(yù)制廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況選用壓柱式整體臺(tái)座，用以承受較大的張拉力和抗傾覆力矩。壓柱式整體臺(tái)座主要由通長(zhǎng)壓柱、橫梁、臺(tái)面組成，通長(zhǎng)壓柱由鋼筋混凝土整體澆筑而成，用于承受預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)的反力。承載橫梁的重力墩具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其抗傾覆安全系數(shù)≥1.5，抗滑移系數(shù)≥1.3，橫梁需要有足夠的剛度，受力后撓度≤2mm，防止變形較大帶來(lái)預(yù)應(yīng)力損失。

4 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉

預(yù)應(yīng)力鋼絞線為270 級(jí)φ12.7mm 的低松弛鋼絞線，每根截面積A=98.7mm2，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度20 根鋼絞線的設(shè)計(jì)張拉力為2754kN，具體尺寸見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線薄壁空心方樁截面尺寸

4.1 施工理念

鋼絞線屬柔性材料，在無(wú)外界措施的前提下因重力作用下墜，致使方樁四周上下層單根鋼絞線受力不均勻，項(xiàng)目部研究決定使用鋼托對(duì)鋼絞線進(jìn)行支托，減少重力產(chǎn)生的影響，保證張拉過(guò)程中各根鋼絞線的受力均勻性[1]。鋼絞線張拉采用的是張拉力和伸長(zhǎng)量雙向控制標(biāo)準(zhǔn)，以張拉力控制為主，利用伸長(zhǎng)量來(lái)校核，最終伸長(zhǎng)量偏差值控制在5%以內(nèi)。

4.2 張拉施工流程

4.2.1 鋼絞線穿線

每條張拉生產(chǎn)線長(zhǎng)200m，除去兩端張拉鋼梁和精軋螺紋鋼的長(zhǎng)度，有效長(zhǎng)度為185m，根據(jù)預(yù)制樁的種類和相應(yīng)的施工間距，需在底胎膜上提前做好標(biāo)記，并在指定位置布設(shè)箍筋套子和樁頭連接件。

4.2.2 鋼絞線初張拉

待兩端精軋螺紋鋼與鋼絞線連接并錨固完好，沿線每間隔20m 布設(shè)一組鋼支托，支撐頂部和兩側(cè)的鋼絞線，抵消重力影響，然后使用30t 的小型千斤頂對(duì)鋼絞線進(jìn)行單根張拉，由零值張拉至10%的初始應(yīng)力值。

對(duì)于200m 的長(zhǎng)臺(tái)座生產(chǎn)線，張拉總伸長(zhǎng)量為1337mm，若張拉至10%初始應(yīng)力值便開(kāi)始綁扎箍筋和定位鋼筋，終張拉時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致成形的鋼筋籠出現(xiàn)較大變形，已完工程也會(huì)面臨二次返工。對(duì)每條生產(chǎn)線上的所有樁頭位置做好初始標(biāo)記，陸上樁生產(chǎn)線上布置有8 根短樁，共計(jì)8 處標(biāo)記；水上樁生產(chǎn)線上布置有4 根長(zhǎng)樁，共計(jì)4 處標(biāo)記。項(xiàng)目部通過(guò)張拉實(shí)測(cè)尋找規(guī)律，了解到在張拉力每增加10%的同時(shí)，每處每次的伸長(zhǎng)增量幾乎是均等的，伸長(zhǎng)總量隨距張拉端距離的增大而減少，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

為便于施工的安全性和實(shí)際操作性，將鋼絞線張拉至80%的設(shè)計(jì)張拉力便開(kāi)始綁扎箍筋和定位鋼筋。

2 條生產(chǎn)線的40 根鋼絞線使用320t 千斤頂整體張拉，張拉過(guò)程中施工區(qū)域嚴(yán)禁人員入內(nèi)，并在張拉端加設(shè)鋼筋網(wǎng)，專職安全員在施工現(xiàn)場(chǎng)全程監(jiān)督，確保人員的人身安全。

4.2.3 綁扎箍筋和定位鋼筋

箍筋的綁扎應(yīng)依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)留終張拉的移動(dòng)距離。為防止膠囊上浮，在樁身內(nèi)部布設(shè)間距30cm 的定位鋼筋，對(duì)內(nèi)置直徑355mm 的膠囊進(jìn)行加固。

表1 生產(chǎn)線上各標(biāo)記點(diǎn)處的張拉伸長(zhǎng)量mm

4.2.4 終張拉、穿膠囊、支設(shè)模板

待所有箍筋、定位鋼筋綁扎完畢，預(yù)埋鋼筋妥當(dāng)，便進(jìn)行由80%張拉力至100%設(shè)計(jì)張拉力的終張拉，并將涂刷有肥皂泡沫的膠囊穿進(jìn)鋼筋籠內(nèi)。

支設(shè)模板時(shí)，樁身兩側(cè)為鋼模，兩端為木模，在鋼模兩側(cè)開(kāi)洞，利用其自身重力和摩阻力來(lái)保證端頭木模的垂直度，防止在澆筑混凝土過(guò)程中出現(xiàn)跑模情況，進(jìn)而影響樁頭的外形。

4.2.5 混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)和抽拔膠囊

在澆筑過(guò)程中加強(qiáng)膠囊下方混凝土的振搗，避免出現(xiàn)漏振現(xiàn)象。澆筑完成覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土表面一直處于濕潤(rùn)狀態(tài)。膠囊屬于周轉(zhuǎn)材料，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后需組織施工人員將其拔出[2]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，混凝土澆筑完成9h 且用手按壓混凝土表面沒(méi)有痕跡后，即可緩慢均勻拔出膠囊，以免傷及周圍混凝土。

4.2.6 方樁吊運(yùn)

在日常養(yǎng)護(hù)下，3d 的混凝土強(qiáng)度已經(jīng)超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，具備脫底模條件。項(xiàng)目部原計(jì)劃采用180t 的履帶吊來(lái)吊運(yùn)方樁，因場(chǎng)地限制及安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮，改用50t 龍門(mén)吊起吊方樁。水上樁長(zhǎng)45.5m，用2 臺(tái)50t 龍門(mén)吊搭配2 個(gè)15m 的扁擔(dān)和6 個(gè)夾樁器同時(shí)起吊；陸上樁分2 節(jié)預(yù)制，分別為23m 和22.5m，用1 臺(tái)龍門(mén)吊搭配1 個(gè)15m 的扁擔(dān)和3 個(gè)夾樁器起吊。

4.3 預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和防護(hù)措施

針對(duì)張拉過(guò)程中可能遇到的滑絲、斷絲、伸長(zhǎng)量不足等問(wèn)題，項(xiàng)目部提出如下措施以消除安全和質(zhì)量隱患：

1）針對(duì)斷絲、滑絲現(xiàn)象，預(yù)應(yīng)力張拉施工中規(guī)定，每束鋼絞線斷絲不得超過(guò)1 絲，每個(gè)斷面斷絲之和不得超過(guò)該斷面總和的1%。項(xiàng)目部按規(guī)范要求認(rèn)真抽查每批次到場(chǎng)的鋼絞線，不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁用于工程實(shí)體；張拉前仔細(xì)檢查連接器和夾片，發(fā)現(xiàn)有磨損不能繼續(xù)使用的立即更換。

2）針對(duì)伸長(zhǎng)量不足的問(wèn)題，檢查油泵、千斤頂、油壓表等設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)故障立即停止張拉并進(jìn)行維修，待一切正常再繼續(xù)張拉，同時(shí)檢查鋼絞線上面是否有附著物，增加了鋼絞線的自重，導(dǎo)致張拉力的損失。

5 結(jié)語(yǔ)

在預(yù)制預(yù)應(yīng)力薄壁空心方樁的過(guò)程中，項(xiàng)目部積極采取技術(shù)和施工管理措施，改進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，提高生產(chǎn)效率，保證了方樁的成樁質(zhì)量和項(xiàng)目的整體施工進(jìn)度，得到了業(yè)主們的一致認(rèn)可，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為公司在海外市場(chǎng)業(yè)務(wù)的拓展打下了良好的基礎(chǔ)。