4×30m道岔連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)分析

許 丹

(中鐵十八局集團 第四工程有限公司，天津 300300)

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是一種比較先進的施工技術(shù)，其主要機理是構(gòu)件在使用之前，提前施加一種預(yù)加應(yīng)力，多應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)施工中。在混凝土結(jié)構(gòu)承受荷載之前，通過鋼絞線施加一種預(yù)應(yīng)力，促使構(gòu)件提前受到壓力，以提升構(gòu)件的剛度，進而延遲裂縫出現(xiàn)的時間，從而提升整個工程項目的耐久性[1]，具有良好的發(fā)展前景。因此，以下開展對軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的分析研究。

1 工程概述

軌道交通Z4線一期工程土建施工第2合同段，4×30m道岔連續(xù)梁采用現(xiàn)澆法進行施工。道岔梁混凝土強度達到100%設(shè)計值，彈性模量達到95%設(shè)計值且混凝土齡期至少7天后才能進行張拉作業(yè)。本工程預(yù)應(yīng)力均為箱室內(nèi)張拉，混凝土箱梁120m長度一次澆筑成型，由于采用箱室內(nèi)張拉，混凝土一次澆筑才成型，且張拉是道岔梁混凝土強度已經(jīng)達到設(shè)計要求，張拉工況對支撐影響較小，不會發(fā)生應(yīng)力重分布對支撐形成不利工況狀態(tài)。各墩位及樁號表如表1所示。

表1 各墩位及樁號表

2 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在4×30m道岔連續(xù)梁項目中應(yīng)用的優(yōu)勢

軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程很多工序都在地下進行，難以實現(xiàn)全過程通視施工，施工難度比較大，需要應(yīng)用很多先進的技術(shù)，才能保證各道工序的質(zhì)量，提升軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程的總體質(zhì)量。采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)具有的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

其一在軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程的受拉構(gòu)件或者受彎構(gòu)件施工中采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，可有效提升各構(gòu)件的性能及穩(wěn)定性。

其二是在軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程中科學(xué)合理的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，可大幅度提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如果跨度比較大，采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可提升其工程項目的整體性[2]。

其三是應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可有效減輕軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程項目重量，提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在施工中選擇高粘性混凝土，高強度鋼筋，可在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，減少施工材料的使用量，減輕項目結(jié)構(gòu)自重。

3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程施工中的應(yīng)用

3.1 預(yù)應(yīng)力管道施工技術(shù)

所有管道與管道間的連接及管道與喇叭管的連接確保密封性；所有預(yù)應(yīng)力管道采用定位鋼筋固定，定位網(wǎng)基本間距不大于500mm，跨中附近節(jié)段底板鋼束均設(shè)置間距為250mm的防崩鋼筋，在管道轉(zhuǎn)折控制點處設(shè)間距125mm的定位鋼筋。定位鋼筋與梁段主筋牢固焊接，以確保預(yù)應(yīng)力鋼束的精準(zhǔn)定位[3]。在進行波紋管接頭連接時，需要選擇內(nèi)徑略大一號，長度為250mm的波紋管作為套管，從兩端旋入至少125mm，以免在混凝土澆筑和振搗時發(fā)生套管脫開問題。旋入之后用寬膠布封裹接口位置，至少纏繞4～5圈，以免發(fā)生漿液滲漏問題，具體的波紋管接頭示意圖如圖1所示。

圖1 波紋管接頭示意圖

波紋管和錨墊板的連接位置，極易發(fā)生漿液滲漏問題，需要用經(jīng)水泥漿液浸泡過的棉紗，再由喇叭管的接口位置塞入，以免發(fā)生漿液入侵問題，具體施工示意圖如圖2所示。

圖2 波紋管和錨墊板連接示意圖

3.2 鋼絞線施工技術(shù)

鋼絞線施工技術(shù)是預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵，所選擇的鋼絞線必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，為保證施工中所選擇的鋼絞線符合要求，需要做好檢驗工作，保證鋼絞線的規(guī)格、強度、性能等都符合要求之后，才能應(yīng)用到施工中[4]。在鋼絞線束加工編股時，需要做到隨用隨編，但嚴禁在地面之上拖拉，以免損壞鋼絞線。當(dāng)鋼絞線運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后需做好保護工作，避免發(fā)生腐蝕生銹，在下料時要選擇專用的圓盤鋸冷割，保證切割面為一個平面，以便在后期張拉時及時檢查斷絲問題。穿束前應(yīng)檢查管道是否暢通，如果出現(xiàn)堵塞孔道現(xiàn)象，必須采取措施疏通。鋼絞線端頭必須做成錐型并包裹，可利用人工或卷揚機進行牽引，并在澆砼之前穿束。穿束時在管道內(nèi)穿入一根引索，利用引索將鋼絲引出，將鋼絲另一端與鋼束拖頭連在一起，用卷揚機將鋼束拉出。

3.3 錨具、錨墊板和連接器

錨具均為成套產(chǎn)品，每套錨具為含錨墊板、錨圈、夾片，加強螺旋筋等在內(nèi)的定型產(chǎn)品。施工前務(wù)必對錨具質(zhì)量進行抽檢試驗。在箱梁混凝土分段、分層澆筑開始直至初凝完成的時間內(nèi)，派專人對已安放在管道內(nèi)的鋼束進行上、下、左、右擺動和旋扭，以防止因管內(nèi)少量滲漿造成卡住鋼絞線[5]。預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具在使用前務(wù)必進行張拉錨固試驗，并對每聯(lián)梁較長的一束鋼束進行管道摩阻、喇叭口摩阻等預(yù)應(yīng)力瞬時損失測試。

3.4 模板和腳手架施工

案例工程在施工中預(yù)應(yīng)力施工截面尺寸比較大，需要模板支架有一定的承載力和強度。本工程最長鋼管支撐約為11.4m，采用Ф630×16mm圓管撐，沿橋梁橫向共設(shè)置5根，分別位于道岔梁的腹板位置、箱室位置以及挑檐位置處，鋼板厚度為16mm，頂部采用12mm厚鋼板進行封閉，法蘭盤及頂部均設(shè)置三角加勁肋板。具體情況如圖3所示。

圖3 鋼管支撐下部法蘭盤及頂部封板斷面圖

模板需要在波紋管固定好，并且完成驗收之后，再進行封模安裝，如果在模板上需要打設(shè)對拉螺栓，需要提前確定好位置，避免發(fā)生打穿波紋管的問題。鋼管撐最大反力為971.7kN，鋼管撐底部沿圓周設(shè)置法蘭盤，法蘭盤寬度為100mm，混凝土承臺采用C30混凝土，取fc=14.3N/mm2，取βc、βl為1，局部受壓公式：

Fl≤1.35βcβtfcAln

(1)

10-3=4726.7kN>971.7kN

鋼管撐局部受壓能力滿足施工要求。

3.5 混凝土澆筑技術(shù)

在進行混凝土澆筑之前，需要對波紋管的標(biāo)高、位置、牢固性、模板支架等進行詳細檢查，確認達到施工要求之后，再進行混凝土澆筑。邊澆筑，邊振搗，在振搗過程中，要避免振搗器直接碰觸波紋管，嚴格控制混凝土澆筑質(zhì)量，做好坍落度試驗?；炷翝仓瓿珊?，及時養(yǎng)護[6]。

3.6 預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)

當(dāng)混凝土的強度達到張拉標(biāo)準(zhǔn)之后及時進行預(yù)應(yīng)力張拉操作，為充分發(fā)揮出預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)的優(yōu)勢，案例工程在預(yù)應(yīng)力張拉時，采用了雙控管理方法，以應(yīng)力控制為主，同時及時跟進伸長值測量。此外，在張拉時需要做好預(yù)張拉操作，確定張拉參數(shù)，保證張拉的實際伸長值不超過設(shè)計的±6%。當(dāng)張拉完成之后及時對控制點的觀測結(jié)果進行統(tǒng)計，保證控制點的觀測反拱值小于8mm。

橫向預(yù)應(yīng)力束采用單端張拉，張拉端采用BM15-4H型錨具，非張拉端采用H型錨具，在頂板中縱向按50cm布置。砼澆筑完畢達到設(shè)計強度90%且齡期達七天后利用翼板的支架搭設(shè)工作平臺，在張拉端采用YCN-25型穿心式千斤頂張拉，張拉時對稱橋墩橫向中心線張拉，先中間后兩邊。

橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉工藝：

0 ——初應(yīng)力15%σcom——σcom(持荷2分鐘錨固)

豎向預(yù)應(yīng)力體系由Ф32mm精軋螺紋鋼筋和專用錨具組成，在每道腹板縱向按50cm間距布置，張拉時對稱橋墩橫向中心線張拉，先中間后兩邊。

張拉豎向預(yù)應(yīng)力筋千斤頂：YC80

豎向預(yù)應(yīng)力筋：0——σcom(持荷2分鐘錨固)

σcom為張拉時的控制應(yīng)力值，包括預(yù)應(yīng)力損失值(KPa)。

豎向預(yù)應(yīng)力筋下端為固定端，澆筑砼前要采取措施防止錨頭松動而造成張拉脫錨。為保證豎向力的有效性，在第一次張拉后20天進行2次復(fù)拉。

3.7 孔道灌漿和封錨

當(dāng)預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束之后，及時開展孔道灌漿操作，避免發(fā)生銹蝕，提升耐久性。本工程在孔道灌漿中使用的漿液，由普通硅酸鹽水泥配制而成，保證漿液的強度不小于M30，并加入0.05%～0.1%的膨脹劑，保證孔道灌漿的效果。

孔道灌漿完成之后及時開展封錨操作，封錨前通過砂輪切割機去除多余的外露鋼筋，控制外露鋼筋的長度小于30mm。在封錨操作中，需要保證錨具、預(yù)應(yīng)力鋼絲頭等全部密封嚴實，不能存在任何空隙，以保證施工質(zhì)量[7]。

4 結(jié)束語

綜上所述，采用工程實例結(jié)合理論實踐的方法，分析了軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程項目的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在控制裂縫、提升工程整體性和穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢。但施工中工序比較多，在軌道交通4×30m道岔連續(xù)梁工程項目中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)時，需要結(jié)合工程特點，制定合理的施工方案，并對各道工序進行嚴格控制，才能發(fā)揮出預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢，保證地鐵工程項目施工質(zhì)量。