后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政橋梁工程中的應(yīng)用研究

夏新波 李艷坤

一、工程概況

本工程項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于陜西省西安市西部西咸新區(qū)斗門鎮(zhèn)轄區(qū)范圍。斗門水庫(kù)工程即將進(jìn)行分洪渠開(kāi)挖施工。分洪渠總長(zhǎng)4262.58m，渠道底寬20m，采用復(fù)式梯形斷面。渠道開(kāi)挖后，會(huì)中斷渠道沿線村莊的現(xiàn)有通行道路，對(duì)沿線附近村莊居民出行造成嚴(yán)重不便。1#、2#、3#交通橋用于分洪渠修建后，保障橋位周邊村莊村民出行交通，維持既有路網(wǎng)暢通。退水渠開(kāi)挖造成灃鎬大道中斷，4#橋?yàn)闉栨€大道聯(lián)通橋，保證社會(huì)車輛通行。

1.斗門水庫(kù)1#橋

在渠0+188.0處的開(kāi)挖，會(huì)造成此處332鄉(xiāng)道的中斷，為確保當(dāng)?shù)鼐用窠煌ǔ鲂胁皇芄こ逃绊?，?fù)建分洪渠1號(hào)交通橋。1號(hào)交通橋跨越分洪渠，連接332鄉(xiāng)道，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3-20預(yù)應(yīng)力砼小箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、樁柱式橋臺(tái)，基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)。

2.斗門水庫(kù)4#交通橋

灃河退水渠是“三退”通道之一，其設(shè)計(jì)退水流量35m3/s，進(jìn)口位于北池西北角，出口位于灃河與魚斗路交匯處上游320m處，全長(zhǎng)2.05km。渠道采用明渠梯形復(fù)式斷面，底寬10m，在397.0m高程設(shè)5.0m寬的親水平臺(tái)，平臺(tái)以下邊坡坡比為1∶3.0，平臺(tái)以上邊坡坡比為1∶5.0。灃河退水渠在樁號(hào)K0+615.19處穿越灃鎬大道，原有灃鎬大道下有市政管線，為保證交通，對(duì)現(xiàn)有管線、道路進(jìn)行改造，設(shè)置橋梁、綜合管廊。

二、后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的內(nèi)容

1.預(yù)應(yīng)力箱梁施工工藝

1#交通橋共計(jì)使用20m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）簡(jiǎn)支小箱梁9片。4#交通橋共計(jì)使用30m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）簡(jiǎn)支小箱梁26片。箱梁預(yù)制工藝流程圖如圖1所示。

圖1 箱梁預(yù)制工藝流程圖

2.預(yù)應(yīng)力空心板施工組織設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)規(guī)程規(guī)范施工保證預(yù)制場(chǎng)“三通一平”，為了方便材料堆放和保持設(shè)備清潔，材料加工區(qū)、預(yù)制區(qū)和材料堆放點(diǎn)全部進(jìn)行硬化處理，模板制作使用預(yù)制型鋼模板，確保達(dá)到預(yù)制強(qiáng)度需要。

（2）現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)空心板底座進(jìn)行徹底清理，其目的是避免出現(xiàn)不規(guī)則沉降，降低因地基處理不到位造成裂縫和梁體變形。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用C25混凝土澆筑空心板的預(yù)制臺(tái)座，能夠完全滿足外觀及承載強(qiáng)度要求。

（3）根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)的要求預(yù)制場(chǎng)排水設(shè)施必須保證底座周圍不出現(xiàn)積水。為了保證不發(fā)生積水一般情況下在預(yù)制場(chǎng)建造雙向橫坡，能夠確保及時(shí)排出生產(chǎn)用水和雨水，避免地表水侵入底座造成沉降

（4）在臺(tái)座頂面鋪設(shè)已打磨拋光的鋼板，并在臺(tái)面下方預(yù)埋φ50硬塑料管，間距保持在0.6m左右，以便于安裝模板時(shí)穿對(duì)拉桿。

（5）工程施工所用的材料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。

3.預(yù)應(yīng)力張拉

（1）錨具

預(yù)應(yīng)力空心板錨具具有配套設(shè)備，其材質(zhì)采用M15型鋼，管道類型為高密度塑料波紋管；空心頂板負(fù)彎矩鋼束含有配套設(shè)備，其材質(zhì)以BM15型錨具為主。

（2）張拉

預(yù)制空心板中鋼束張拉方式是兩端張拉，并且保證應(yīng)力相等。張拉過(guò)程中通過(guò)預(yù)應(yīng)力和伸長(zhǎng)量進(jìn)行雙向控制。

（3）應(yīng)力

施加應(yīng)力主要是通過(guò)機(jī)具設(shè)備進(jìn)行，該設(shè)備及儀表必須經(jīng)過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)定和檢測(cè)。同時(shí)設(shè)備使用和管理必須由專人負(fù)責(zé)，每三個(gè)月進(jìn)行校驗(yàn)和維護(hù)，或使用2500次左右進(jìn)行標(biāo)定。

（4）檢測(cè)

檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)壓力表、千斤頂和油泵校驗(yàn)結(jié)束后，技術(shù)人員負(fù)責(zé)將其組裝，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行內(nèi)摩阻校驗(yàn)，該項(xiàng)工作結(jié)束后繪制相應(yīng)張拉力和油表讀數(shù)關(guān)系曲線，對(duì)檢測(cè)的設(shè)備還要進(jìn)行編號(hào)，并規(guī)定不同編號(hào)設(shè)備不得進(jìn)行混用。

（5）張拉要點(diǎn)

①施加預(yù)應(yīng)力在應(yīng)力筋過(guò)程中，提前對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢查，要求尺寸和外觀達(dá)到指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)混凝土齡期、強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格控制。通常做法是在施工現(xiàn)場(chǎng)制作多個(gè)混凝土試塊，按照測(cè)試要求進(jìn)行壓試，混凝土強(qiáng)度達(dá)到95%時(shí)，立即進(jìn)行張拉。

②進(jìn)行兩端張拉過(guò)程中，要保證橫橋?qū)ΨQ，并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉，具體順序：左N1→右N2→右N1→左N2。張拉進(jìn)行中測(cè)伸長(zhǎng)量、劃線、千斤頂升降壓需保持同步。

③空心板預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序需參照國(guó)家施工規(guī)范，一般為：0－初應(yīng)力－ócon持荷2min錨固。張拉鋼絞線需要對(duì)每一根鋼絞線進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)還要保證兩端張拉的鋼絞線為同一根。

④進(jìn)行張拉過(guò)程中要保持孔道與預(yù)應(yīng)力筋有足夠的距離，其目的是防止應(yīng)力損失和梁板損壞。

⑤在張拉過(guò)程中千斤頂升降要保持同步，測(cè)量伸長(zhǎng)的初始孔隙、伸長(zhǎng)值要在兩端同步進(jìn)行。

⑥千斤頂開(kāi)始工作前，首先向主油缸注入少許充油，并確保預(yù)應(yīng)力筋繃緊，施加力達(dá)到規(guī)定值后，工作人員需要關(guān)停設(shè)備測(cè)量空隙并進(jìn)行標(biāo)記位置。

⑦當(dāng)逐步增加張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定值后，立即進(jìn)行錨固，通常情況下外露長(zhǎng)度大于40mm，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格后將兩端多余的預(yù)應(yīng)力筋切除，一般采用砂輪機(jī)切除，嚴(yán)禁使用電弧焊切割，切割后使用混凝土進(jìn)行封閉。

三、預(yù)應(yīng)力張拉施工注意事項(xiàng)

一般情況下采用智能張拉的方式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，利用計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)機(jī)械動(dòng)作進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)兩端同步張拉，按照施工設(shè)計(jì)要求設(shè)定張拉力參數(shù)、持續(xù)時(shí)間、加載速率等，以保證對(duì)伸長(zhǎng)量和張拉力值的精準(zhǔn)控制。

1.智能張拉工作原理

智能張拉系統(tǒng)由三部分組成，包括千斤頂、主機(jī)和油泵，將應(yīng)力控制作為指標(biāo)，核對(duì)指標(biāo)為伸長(zhǎng)量。該系統(tǒng)利用傳感器收集每臺(tái)設(shè)備的鋼絞線伸長(zhǎng)量、回縮量以及千斤頂工作壓力值等，將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至主機(jī)進(jìn)行分析判斷，并且張拉設(shè)備接收到系統(tǒng)指令后，對(duì)變頻電機(jī)的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的精準(zhǔn)控制，在張拉過(guò)程中保證加載速率、張力值控制在合理范圍內(nèi)。該系統(tǒng)還能夠根據(jù)預(yù)設(shè)程序向主機(jī)發(fā)出命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)機(jī)械動(dòng)作的同步，自動(dòng)完成張拉過(guò)程。

2.千斤頂、油泵校驗(yàn)

油泵、千斤頂?shù)臋z驗(yàn)需要送至權(quán)威部門進(jìn)行標(biāo)定和檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可投入使用。

3.鋼絞線下料、編束

工作人員應(yīng)提前對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行加工，首先進(jìn)行編束、下斜，使用砂輪機(jī)切割鋼絞線，縱向2.0m使用細(xì)鐵絲進(jìn)行捆綁處理，同時(shí)采用梳編整束穿束工藝來(lái)解決鋼絞線受到應(yīng)力不均的問(wèn)題。

4.預(yù)應(yīng)力筋張拉

預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)按張拉應(yīng)力、伸長(zhǎng)量雙控法進(jìn)行張拉。張拉程序?yàn)?→初始應(yīng)力→持荷2min→0.75fpk（1395MPa）。

四、結(jié)語(yǔ)

后張拉預(yù)應(yīng)力施工的總體技術(shù)要求與其他施工工藝相比要高，其難度也較大。在施工過(guò)程中涉及的參數(shù)和細(xì)節(jié)性工作較多。所以，在進(jìn)行高速路橋梁施工過(guò)程中，需要技術(shù)人員對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行全面了解，提前做好施工流程、施工材料及設(shè)備的準(zhǔn)備工作，對(duì)每一道工序進(jìn)行嚴(yán)格管控，確保整個(gè)施工過(guò)程高效進(jìn)行。