橋梁工程后張法預應力箱梁施工技術分析

張嘉輝

（河北建設集團股份有限公司，河北 保定 071051）

后張法預應力梁箱施工，主要是指建筑基礎結構進行混凝土施工后，局部構件在未施工前，通過預應力外部加壓、張伸等方式給予的外部拉應力處理策略，而應力構件在受壓狀態(tài)下，或者梁體承重的狀態(tài)下能夠充分激發(fā)出結構本身的性能，提升資源的耐用指數(shù)。也就是說，后張法預應力梁箱在橋梁施工期間起到了重力承擔的作用，它可以在一定程度上規(guī)避橋梁局部坍塌或者斷裂的問題，在當代橋梁建設過程中發(fā)揮著不可忽視的作用。

1 后張法預應力箱梁施工工藝與施工要點

1.1 工程簡介

國內(nèi)某橋梁建設工程位于河北保定地區(qū)，本次工程建設全長247.4m，寬度為42.0m，屬于8跨連續(xù)性建設結構，且各個部分的單跨寬度為30m。從橋梁的整體結構而言，上層部分的預應力梁箱運用長度為30m的設備，后張法操作時，所有混凝土型號為C50，整體橋梁建設的高度為1.6m，為規(guī)避橋梁建設局部地區(qū)預應力控制不均衡的問題，設計人員采取對稱性張力拉伸施工法進行施工。本次工程實踐期間所采用鋼筋為低松弛性鋼絞線類材料，型號及種類為ΦS15.2，fptk=1860N/mm2。實際運用非預應力鋼筋型號為HRB400E，fy=f'y=360MPa，且預應力部分的金屬管道為波紋成型類管道形式。

1.2 施工工藝

后張法預應力梁箱施工，是項目操作與管理實踐的具體環(huán)節(jié)，為了最大限度地保障項目工程施工質(zhì)量，技術實踐工藝也應結合標準化操作流程進行規(guī)劃處理。概括來說，技藝操作的一般流程可歸納為以下幾個步驟：（1）底層模清理，并涂抹上一層保護油；（2）將工程施工期間所運用的鋼筋材料按要求集中進行捆扎處理；（3）實行波管道鋪設和預埋處理；（3）運用鋼絞線對鋼筋模型進行穿束，同時進行模板安裝操作；（4）實行混凝土澆筑、護養(yǎng)，做好后張法預應力梁箱張拉前準備；（5）具體采取后張法預應力梁箱施工活動，并在孔道部分進行壓漿處理，將所施工梁體結構存放、安置后，進行封端規(guī)劃即可。

1.3 施工要點

（1）波紋管預埋。波紋管是后張法預應力梁箱施工操作準備環(huán)節(jié)的主要步驟，為保障其施工品質(zhì)，實際操作時應做好相應的管道預埋。為保障項目施工品質(zhì)，實際施工前需要按照要求做好波紋管預埋高度與距離環(huán)節(jié)方面的確定。而當前施工期間應用最多的一種定位鋼筋形式是井字架結構，進行空間結構間距離設計時，間隔距離一般在1m左右布設為最佳，而曲線密度可控制較大的變化空間在50～80cm，這樣方可實現(xiàn)波紋管位置精準定位且預埋穩(wěn)定的效果。同時，波紋管連接部分的密封工作，也是這一部分技術操作的主要環(huán)節(jié)，為確保其密封性，一般采用高級密封膠袋進行集中性纏繞，并用鋼絲結構在其外部進行加固，確定其密封結構無松動的跡象時，即可在中線垂直區(qū)域進行管道區(qū)域規(guī)劃，當前波紋管預埋的直徑寬度一般在3.5m左右。

（2）鋼絞線穿束。鋼絞線穿束環(huán)節(jié)最主要的工作環(huán)節(jié)是對穿線長度和鋼絞線的下料比例進行計算，然后方可按照公式中的相關符號代表信息進行分析。其計算公式為：

式中：M為鋼絞線的下料數(shù)值；N為孔道本身長度；N1為錨具大??；N2為拉限位板寬度；N3為千斤頂高度；N4為工具錨板高度；N5為剩余長度，它是一個可變化的常數(shù)量，一般取值為10cm。

鋼絞線在實際應用期間，一般應用間隔1.5m左右即可捆綁一次，這樣可避免材料發(fā)生位移。同時，在進行鋼絞線穿束具體操作時，應避免將鋼絞線在間隔接觸部分上反復操作，因為這樣會造成鋼絞線磨損，使鋼道部分的順暢性受阻，鋼絞線的承重耐力也會受損。為此，在進行具體施工期間，可利用透明膠帶纏繞法，對鋼絞線進行覆蓋，這樣不僅可以保障鋼絞線穿束環(huán)節(jié)工作流暢性，還能夠確保鋼波紋管內(nèi)部清潔，是一種高水平的鋼絞線穿束方式。

（3）混凝土澆筑。工程施工期間所選用的是自拌自密類混凝土，混凝土中融合的水泥、水、砂子、石子、減水劑、粉煤灰、以及膨脹劑的比重為340∶180∶835∶875∶13.9∶158∶34.2?；炷翑嚢杵陂g對材料的要求歸納為：①選用當?shù)仫嬘盟?，并將水體內(nèi)硫酸鹽控制為≥2.7mg/cm3，水中鹽量≤5mg/cm3，pH值≥4，施工所用水體不得為工業(yè)廢水、污水、以及酸性水體等。②采用普通硅酸鹽水泥，并摻入U型膨脹劑10%，以及泵送劑適當。③按工程施工要求，選擇花崗巖、石灰?guī)r等作為粗骨料，骨料碎石顆粒一般不小于20mm，最大壓碎值≤9%，風化顆粒含量≤2%。④運用質(zhì)地硬度大，且內(nèi)部不含有韻母、貝殼、有機物等物質(zhì)的砂石，且要保障砂石顆粒大小為≤0.074mm，內(nèi)含有雜質(zhì)量為1%，使用前要經(jīng)過集中性清洗?；炷翝仓ぷ鲗嵺`操作，要按照底、腹、頂板的順序進行控制。澆筑后要嚴格進行振搗，盡量規(guī)避振搗模具、預埋件等部分防護不當?shù)膯栴}產(chǎn)生。同時，定時進行鋼絞線抽動，這就可避免波紋管中出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象。澆筑后，對應做好混凝土后續(xù)的護理，并按照護養(yǎng)條件要求進行拉伸任務強度施工操作即可。

（4）預應力張拉。預應力張拉環(huán)節(jié)施工是技術操作的核心環(huán)節(jié)，具體進行施工問題處理時，可按照設計要求，將梁體部分的施工強度控制在85%左右，具體操作要點：①預應力張拉設備選擇時，考慮到元件設備操作的具體情況，選擇重量與其相仿的輔助工具，本次所用工具為YCW型150t千斤頂及ZB4-500型高壓油泵，對應預應力張拉設備油表數(shù)，對預應力張拉的大小進行控制。②按照σcon75%（即σcon=1395N/mm2）的標準對預應力張拉強度進行控制。同時，按照0→ 0.1σcon→1.0σcon（持荷2min）計算預應力張拉強度。值的注意的是，預應力張拉力后期處理時，應注重其控制強度≤1.00δcon。③保障重力施工平衡，采取兩側對稱法進行拉動操作。④注意控制預應力張拉值，通常會采用“雙控制法”進行操作。即預應力張拉力與延伸方向上的力控制到位，實際操作應以長度控制為主，合理進行分化等級部分的張拉處理記錄10%σcon、30%σcon、50%σcon、90%σcon、100%σcon，做好預應力張拉管理規(guī)劃，實際操作期間的偏差大小應在±6%之內(nèi)。

（5）孔道壓漿?？椎缐簼{環(huán)節(jié)，是項目施工后續(xù)工作處理的主要環(huán)節(jié)，實際施工期間應將張拉操作時間控制在2d之內(nèi)，并在孔道壓漿操作前全面進行清潔處理。這樣做是為了避免孔道壓漿時波形管部分出現(xiàn)擁堵的問題，同時，它也可以避免孔道壓漿時的混凝土漿體對周圍區(qū)域造成的侵蝕。簡單而言，可將這一部分的操作要點：①水泥漿質(zhì)量控制。首先，水泥漿等級要≥42.5，水泥強度≥40；其次，水泥內(nèi)其他摻雜物質(zhì)的比例為35%～45%，水泥的沁水強度≤3%，充分攪拌3h后，沁水強度控制在2%左右，攪拌24h后沁水應被反向吸收；再次，水泥漿黏稠度在14～18為最佳，水泥中所摻入的其他輔助性劑量中，膨脹率要≤10%；最后，水泥攪拌時間要在5min左右，這樣可確保水泥充分攪拌。②孔道壓漿施工過程中，壓降過程應勻速施行，其操作流程一氣呵成，避免出現(xiàn)孔道壓漿壓力、速度過快的問題，當前該環(huán)節(jié)的最大壓力強度在1.5MPa。同時，孔道壓漿時每次的壓漿工作應為立體化的操作，其施工工作也是小組之間同步性處理。此外，為保障施工質(zhì)量，施工后30d內(nèi)要進行一次護養(yǎng)，并對水泥漿情況進行綜合檢測。

（6）封錨。封錨環(huán)節(jié)的控制要點主要是從混凝土應力與梁體結構承載強度關系上進行分析，只有前者強度大于后者時，后張法施工預應力箱梁施工方可取得預期效果，實現(xiàn)混凝土建設環(huán)節(jié)質(zhì)量最優(yōu)化調(diào)控。

2 后張法施工預應力箱梁質(zhì)量控制措施

2.1 預應力損失控制

后張法施工預應力箱梁施工工作的有序?qū)嵤?，首要環(huán)節(jié)是做好預應力損失環(huán)節(jié)的控制。簡單而言，可將該部分的實踐措施歸納為以下幾點：

（1）注重摩擦力部分的強度控制。一方面是指水平方向上的拉力控制，一方面是指垂直方向上的拉力。

（2）后張法施工預應力箱梁施工過程中，加強對錨具應用環(huán)節(jié)的把握，也是有序操作工作中的環(huán)節(jié)之一。一般來說，錨具操作期間的張拉間距調(diào)節(jié)在1mm左右為最佳，此時錨具的間隔墊板用量，應按照后張法施工預應力箱梁需求進行調(diào)整。

（3）后張法施工預應力箱梁施工時，減少材料應用期間的溫度破壞性條件，做好溫度護養(yǎng)，也是其操作工作探索時不可忽視的一方面。一般來說，后張法施工預應力箱梁施工溫度在7～10℃為最佳，將混凝土與鋼筋混合后，兩者會結合在一起，此時需要考慮的是結合后周圍環(huán)境溫度會出現(xiàn)一定的變化差異。

（4）具體施工的每一步驟，都要嚴格按照工程實踐的規(guī)范性要求進行操作，這樣可避免后張法施工預應力箱梁松弛損失問題。同時，在進行具體施工環(huán)節(jié)操作處理期間，綜合進行張拉伸長部分的水分控制，也是其工作實踐期間不可忽視的一方面。比如，水泥攪拌期間水分和膠成分的添加比例協(xié)調(diào)性，混凝土振搗時期的夯實度控制，以及混凝土護養(yǎng)等工作。

2.2 張拉伸長值計算與校核

（1）張拉伸長強度結算。為確保張拉伸長操作精準化操作，實踐環(huán)節(jié)符合工程建設期間，需按照式（2）進行分析。

式中：Lp為預應力實踐長度；Ep為預應力筋彈性模量；Ap為預應力筋截面面積；Fpm為預應力筋平均張拉力。

結合以上公式進行張拉伸長強度結算分析后，適當?shù)倪M行拉力大小情況定位和探究，也需要從張拉伸長強度平均張力視角上給予相應的核算，其計算公式可表示為：

式中：Fcon為預應力筋張拉端的張拉力；k為局部摩擦產(chǎn)生的摩擦系數(shù)；μ為預應力筋與孔道壁間的摩擦系數(shù)；x為從張拉端至計算截面的孔道長度；θ為從張拉端至計算截面曲線孔道部分的切線夾角。系數(shù)k和μ值如表1所示。

表1 國際橋梁工程后張法預應力數(shù)據(jù)表

（2）張拉伸長分析時，也應從數(shù)據(jù)驗證與分析的環(huán)節(jié)上進行相應定位。一方面，張拉伸長強度的探究中，主要是從預應力產(chǎn)生的大小及損失層面上進行探究，而非直接對預應力情況的變化狀況進行分析；另一方面，局部進行張力數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)時，盡量在24h之內(nèi)完成所有工作，這樣可避免預應力調(diào)節(jié)時產(chǎn)生的強度把握不當問題出現(xiàn)。

3 結語

綜上所述，橋梁工程后張法預應力箱梁施工技術分析，是橋梁建筑施工關鍵要點探究的理論歸納。在此基礎上，文章結合實際案例，對相關控制經(jīng)驗進行要素的統(tǒng)籌分析，它為國內(nèi)橋梁建設工作的多元化開發(fā)帶來了新思路。