橋梁工程中預(yù)應(yīng)力施工關(guān)鍵技術(shù)研究

譚 春 騰

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

1 橋梁施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)綜述

橋梁施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要指的是在進(jìn)行橋梁主體結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，針對(duì)其中受拉模塊鋼筋施加預(yù)應(yīng)力，以此提升橋梁主體結(jié)構(gòu)剛度性能的技術(shù)。在針對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件增加預(yù)應(yīng)力之后，能夠使構(gòu)件本身的抗拉強(qiáng)度提升，從而形成對(duì)混凝土受拉裂縫產(chǎn)生抵抗作用，有效保證工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量。從整體來(lái)看，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠促進(jìn)橋梁工程結(jié)構(gòu)中混凝土和鋼材強(qiáng)度增強(qiáng)，從而使混凝土抗裂能力、抗疲勞性能、防滲漏性能等都得到提升，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁工程整體質(zhì)量提升。因此，當(dāng)前將預(yù)應(yīng)力技術(shù)科學(xué)應(yīng)用到橋梁工程項(xiàng)目中，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量提升有較大的幫助。

2 橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

2.1 預(yù)應(yīng)力筋的布設(shè)

1)縱向預(yù)應(yīng)力筋。縱向預(yù)應(yīng)力鋼束主要有：頂板束、腹板束、邊跨合龍束等類型，其中邊跨合龍束屬于單端張拉類型，其他縱向預(yù)應(yīng)力鋼束為兩端張拉類型。在此工程中設(shè)計(jì)錨下張拉應(yīng)力1 395 MPa，應(yīng)用公稱直徑為15.2 mm的鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼束，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到GB/T 5224—2014標(biāo)準(zhǔn)，此外工程中預(yù)應(yīng)力管道選用金屬鍍鋅波紋管。

2)豎向預(yù)應(yīng)力筋。豎向的預(yù)應(yīng)力筋主要應(yīng)用直徑為32 mm的精軋螺紋鋼筋作為主要預(yù)拉錨固材料，通過(guò)此將抗拉的強(qiáng)度控制在785 MPa，其中每根張拉力在設(shè)計(jì)時(shí)按照567.0 kN預(yù)應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)，所應(yīng)用波紋管管道的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)為50 mm，壁厚為3 mm。此外，配置內(nèi)徑為20 mm的壓漿管，并應(yīng)用JLM-32作為錨具。單根張拉力為567.0 kN，豎向預(yù)應(yīng)力張拉順序?yàn)椋旱贜號(hào)梁段在第N+1梁段施工完成后張拉；中跨13號(hào)梁段和中跨合龍段在中跨合龍后同時(shí)張拉；邊跨15號(hào)梁段和直線現(xiàn)澆段在兩邊跨合龍后同時(shí)張拉，豎向預(yù)應(yīng)力筋滯后2個(gè)節(jié)段復(fù)拉完成后及時(shí)壓漿封錨。

3)預(yù)應(yīng)力筋的定位。在此設(shè)計(jì)中，將橫向預(yù)應(yīng)力筋都設(shè)計(jì)為單端張拉的形式，且同時(shí)將波紋管、套管等安裝到位。安裝固定的過(guò)程中，針對(duì)橫向預(yù)應(yīng)力索的張拉端應(yīng)采用交錯(cuò)布置的方式，且在固定端接通氣孔。工程中縱向預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)時(shí)分為單端張拉、兩端同時(shí)張拉兩種形式，為避免在實(shí)際施工中出現(xiàn)管道漏漿堵管的情況，在施工時(shí)應(yīng)先進(jìn)行波紋管預(yù)埋施工，然后進(jìn)行混凝土澆筑，在張拉前后再穿鋼絞線。因此，在澆筑混凝土之前，使用Φ12鋼筋作為定位預(yù)應(yīng)力筋，同時(shí)應(yīng)將定位鋼筋焊接在梁段主筋點(diǎn)上面，且保證其牢固性，在管道轉(zhuǎn)折位置處，應(yīng)專門針對(duì)定位筋進(jìn)行加密處理，將其間距控制為50 cm。

豎向預(yù)應(yīng)力筋套管在進(jìn)行定位時(shí)，每根應(yīng)嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)圖紙，如果在定位中預(yù)應(yīng)力管與普通鋼筋存在位置沖突的情況，可對(duì)之做局部性調(diào)整，且在調(diào)整時(shí)首先相應(yīng)考慮調(diào)整普通鋼筋，然后才是豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，盡可能使預(yù)應(yīng)力筋管道不變。鋼筋在安裝過(guò)程中如果遇到預(yù)應(yīng)力張拉槽，應(yīng)將鋼筋進(jìn)行截?cái)?，然后采用搭接焊接的方式?lái)達(dá)到彎折的效果。錨后加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)采用Φ12 HRB335,按100 mm×100 mm布置，縱向鋼束方向間距應(yīng)控制在10 cm，與喇叭口中心線垂直設(shè)置為3排。在進(jìn)行波紋管接長(zhǎng)處理時(shí)，首先應(yīng)清理波紋管端頭位置的毛刺、折角等，然后利用比其大一型號(hào)的波紋管作為套管，將之套入其中約80 cm，并應(yīng)用膠帶進(jìn)行密封包裹處理，保證該位置不出現(xiàn)漏漿的情況。為避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)將波紋管過(guò)度壓扁的情況，以致后期難以順利穿鋼絞線，在實(shí)際施工過(guò)程中可以在波紋管的內(nèi)部穿入比其小一型號(hào)的硬塑料膠管，當(dāng)混凝土出現(xiàn)終凝并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉之前，再將硬塑料膠管從其中拔出，開(kāi)始穿鋼絞線，在整個(gè)施工過(guò)程中應(yīng)避免管道出現(xiàn)移位或破損的情況。

2.2 預(yù)應(yīng)力筋的安裝

在完成箱梁混凝土澆筑施工之后，應(yīng)等到其初凝之后，再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋安裝施工。當(dāng)澆筑混凝土的強(qiáng)度、彈性模量基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，才能對(duì)之進(jìn)行張拉施工。

2.2.1鋼絞線制束

在進(jìn)行鋼絞線制束時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格依照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)范要求進(jìn)行施工。鋼絞線在進(jìn)行領(lǐng)取時(shí)，應(yīng)逐盤對(duì)號(hào)領(lǐng)料，且將鋼絞線放在專門的放盤框中，避免在鋼絞線制束過(guò)程中出現(xiàn)彈傷人或鋼絞線打絞的情況。且在進(jìn)行放盤操作的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)鋼絞線做細(xì)致全面的外觀檢查，如果發(fā)現(xiàn)折彎、小刺、油污等情況，則需要先對(duì)其進(jìn)行處理。鋼絞線在下料的過(guò)程中應(yīng)用砂輪鋸進(jìn)行切割，且在切割完成后于兩側(cè)距離端口30 mm的位置處應(yīng)用鐵絲進(jìn)行綁扎，對(duì)于相同編號(hào)鋼絞線束，可采用集中下料的方式；對(duì)于兩端同時(shí)進(jìn)行張拉施工的鋼絞線束，在下料時(shí)長(zhǎng)度誤差與需求誤差之間應(yīng)控制在±30 mm范圍內(nèi)；在鋼絞線束的外側(cè)，應(yīng)采用直徑1 mm的鐵線進(jìn)行綁扎纏緊，其將綁扎間距控制在1.5 m，以避免在將鋼絞線綁扎成束的過(guò)程中不出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況；依據(jù)每束鋼絞線的實(shí)際長(zhǎng)度，將鋼絞線做好編號(hào)，然后分別進(jìn)行存放。在對(duì)鋼絞線進(jìn)行編號(hào)處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)在其兩端系鐵皮小牌，然后在小牌上注明編號(hào)，以此避免出現(xiàn)混雜的情況。同時(shí)在存放、移動(dòng)鋼絞線的過(guò)程中，應(yīng)保證其順直性，且做好保護(hù)工作避免其受到損傷和污染。在搬運(yùn)過(guò)程中，不能出現(xiàn)在地面上進(jìn)行拖拉。

2.2.2穿束

1)穿束方法。穿束過(guò)程中，如果為短束，則應(yīng)用人工穿束的方式；如果為長(zhǎng)束，則應(yīng)用5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行穿束。

2)穿束施工。在進(jìn)行穿束施工時(shí)，首先將鋼絞線束前端套在卷?yè)P(yáng)機(jī)之上，然后由現(xiàn)場(chǎng)施工人員將鋼絞線端頭對(duì)準(zhǔn)管道口，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，使鋼束能夠逐漸進(jìn)入到管道內(nèi)部。

2.3 梁體張拉操作工藝

2.3.1縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉

縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉在進(jìn)行張拉時(shí)應(yīng)按照先外后內(nèi)的順序，且將梁中線作為對(duì)稱軸，以對(duì)稱的方式進(jìn)行張拉，且在張拉過(guò)程中將不平衡束控制在1束內(nèi)。張拉工藝流程：0→初始應(yīng)力→控制張拉力(持荷5 min)→卸工具錨和千斤頂。張拉錨具安裝程序：安裝工作錨→安裝限位板→安裝千斤頂→安裝工具錨→在工具錨夾片后鋼絞線上作量測(cè)伸長(zhǎng)量的標(biāo)記→張拉。初應(yīng)力的取值：取10%～15%，根據(jù)規(guī)范要求，預(yù)應(yīng)力筋張拉持荷穩(wěn)壓時(shí)間最小不少于5 min，對(duì)超過(guò)50 m的預(yù)應(yīng)力筋持荷時(shí)間應(yīng)不少于8 min。實(shí)際張拉控制力的確定：在鋼束張拉前，應(yīng)對(duì)鋼束進(jìn)行錨圈口摩阻損失測(cè)試以確定最終的張拉控制應(yīng)力，一般實(shí)際張拉控制力為設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力的101%～103%。預(yù)應(yīng)力張拉:預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)從兩端同步開(kāi)始，采用分級(jí)控制的方式，將兩端實(shí)際張拉伸長(zhǎng)量與計(jì)算數(shù)值之間的偏差控制在±6%以內(nèi)，對(duì)符合的鋼束持荷5 min，然后讓千斤頂緩慢回油錨固。

2.3.2豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉

豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)用單端張拉的方式，選取中橫隔梁段中心、梁中線作為對(duì)稱軸線，以此對(duì)稱張拉。

張拉工藝流程:0→初始應(yīng)力→1.05σk(持荷5 min)→0.9σk→σk(錨固)。

預(yù)應(yīng)力張拉:張拉采用雙控法，以油壓表讀數(shù)為主，伸長(zhǎng)量的誤差不得超過(guò)±6%。

張拉工藝流程：0→初始應(yīng)力→控制張拉力(持荷5 min)→張拉端卸壓自錨→卸工具錨和千斤頂。

張拉錨具安裝程序：安裝工作錨→安裝限位板→安裝千斤頂→安裝工具錨→在工具錨夾片后鋼絞線上作量測(cè)伸長(zhǎng)量的標(biāo)記→張拉。

預(yù)應(yīng)力張拉:預(yù)應(yīng)力張拉單端交錯(cuò)進(jìn)行，分級(jí)控制，升壓或降壓均應(yīng)緩慢進(jìn)行，伸長(zhǎng)量與理論計(jì)算值比較，限差為±6%，符合者持荷5 min，千斤頂緩慢回油錨固；彈性回縮值不大于6 mm，卸下千斤頂；否則，應(yīng)重復(fù)張拉。

2.4 管道壓漿

箱梁張拉完成后，在48 h內(nèi)進(jìn)行管道壓漿，壓漿采用真空壓漿工藝(見(jiàn)圖1)。

1)密封。在進(jìn)行管道壓漿施工的過(guò)程中，密封處理屬于關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，其主要應(yīng)用密封罩密封封錨端，如果密封的效果較好，在完成密封30 min便能開(kāi)始抽真空。所采用密封罩相較于封錨端稍大，應(yīng)能夠?qū)⒄麄€(gè)錨具全部罩住，然后應(yīng)用螺栓將之固定在錨墊板上，在密封處理過(guò)程中必須應(yīng)用密封橡膠墊，且為了增強(qiáng)密封性能，應(yīng)在密封橡膠墊上均勻涂抹適量玻璃膠。

2)試抽真空及配置漿液。待一切準(zhǔn)備完畢之后，將吸氣開(kāi)關(guān)關(guān)閉，同時(shí)關(guān)閉其他閥門，開(kāi)始進(jìn)行抽真空操作，在抽真空時(shí)應(yīng)保證真空度低于-0.8 MPa，并保證在停機(jī)后1 s時(shí)間內(nèi)，真空度低于-0.6 MPa，如果未能達(dá)到該要求，則證明密封效果存在不良，應(yīng)對(duì)之密封性進(jìn)行檢查。在管內(nèi)處于負(fù)壓的狀態(tài)下，將按照試驗(yàn)確定配合比配制完成的水泥砂漿，應(yīng)用壓漿設(shè)備將其壓入到管內(nèi)。

3)壓漿。在滿足真空度要求的情況下，準(zhǔn)備充足的漿液，然后啟動(dòng)注漿泵，向管道內(nèi)注入漿液。在壓漿操作的過(guò)程中，必須保證真空泵持續(xù)工作，使管內(nèi)維持負(fù)壓狀態(tài)，保證注漿的順利性。

4)停抽真空和保壓。在壓漿施工的過(guò)程中，應(yīng)在真空泵前端設(shè)置透明喉管、儲(chǔ)漿桶(如圖1所示)。當(dāng)看到喉管之中出現(xiàn)水泥漿的時(shí)候，則立即將吸氣開(kāi)關(guān)關(guān)閉，停止抽真空，避免水泥漿進(jìn)入真空泵中。同時(shí)將排漿閥和排氣閥打開(kāi)，在此過(guò)程中保持持續(xù)壓漿狀態(tài)，當(dāng)端口溢出水泥漿的濃度與壓入端基本相同時(shí)，使之在0.6 MPa壓力下持續(xù)壓漿2 min，然后關(guān)閉壓漿泵、壓漿閥，完成整個(gè)壓漿施工。

2.5 封錨及預(yù)留孔封堵

封錨應(yīng)在箱梁張拉后3 d內(nèi)進(jìn)行，封錨前應(yīng)先對(duì)錨具穴槽表面進(jìn)行鑿毛處理，然后將表面產(chǎn)生的浮漿清理干凈，最后在縱向預(yù)應(yīng)力筋錨具、錨墊板四周做防水處理，應(yīng)用防水材料為881-1型聚氨酯防水涂料。在完成封錨鋼筋安裝后，對(duì)之進(jìn)行混凝土灌漿封堵，在此過(guò)程中應(yīng)做好保濕養(yǎng)護(hù)處理，確保封堵混凝土不產(chǎn)生收縮裂縫。

3 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是橋梁建設(shè)的重要組成部分，具有很好的應(yīng)用效果。因此，在路橋建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)大的背景下，加大對(duì)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的研究是十分重要的。在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工過(guò)程中，為保證橋梁施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，才能更好地保證預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工的效率與質(zhì)量。