單跨100m以上懸灌梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

譚志勇

（中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

0 引言

單跨徑100m以上預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工工序非常復(fù)雜，要保證施工質(zhì)量和施工安全，對單跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋懸灌控制是關(guān)鍵。在單跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋懸灌施工中，容易受到外力擾動影響，出現(xiàn)載荷穩(wěn)定性失衡，導(dǎo)致單跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋懸灌施工控制穩(wěn)定性不好，因此，單跨徑預(yù)應(yīng)力懸灌控制的設(shè)計(jì)，主要是對縱向預(yù)應(yīng)力工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文重點(diǎn)對縱向預(yù)應(yīng)力工程進(jìn)行了研究，以期為工程實(shí)踐提供參考和借鑒。

1 工程概況

新建鐵路成都至貴陽線，樂山至貴陽段香壩河特大橋懸灌連續(xù)梁（剛構(gòu)、T構(gòu)）共93聯(lián)，其中，主跨度120m及以上的有9個，主跨度64m和64m～120m的有40個，主跨度24m和24m～56m的有44個，包括14根等跨連續(xù)梁和4根獨(dú)立的T形梁。

2 預(yù)應(yīng)力施工流程

在縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋成束之前，首先將預(yù)應(yīng)力管道利用通孔裝置進(jìn)行疏浚，通過壓縮空氣或高壓水清理管道中的垃圾。縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋成束過程中，鋼絲通過孔和預(yù)應(yīng)力鋼筋連接后，由卷揚(yáng)機(jī)牽引通過；橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)手動穿入。穿筋后，查看預(yù)應(yīng)力鋼筋裸露情況，確保兩頭裸露長度大體一致，符合張拉要求，最后安置錨具和千斤頂。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)切割直接生產(chǎn)成型，并且在梁段混凝土澆筑之前埋設(shè)在梁體內(nèi)。張拉次序是先縱向、后橫向，豎向預(yù)應(yīng)力筋在后面1～2段處受拉。圖1為預(yù)應(yīng)力施工流程。

圖1 預(yù)應(yīng)力施工流程

3 預(yù)應(yīng)力施工的控制要點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力項(xiàng)目是現(xiàn)澆箱梁最關(guān)鍵的部分，從預(yù)設(shè)管道的布設(shè)、錨板的安置、錨碇混凝土的振搗、拉張和注漿作業(yè)等方面都不可忽視。任何一個環(huán)節(jié)一旦產(chǎn)生問題，就會引起質(zhì)量問題。

待梁的懸掛強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)值的95%，彈性模量100%滿足設(shè)計(jì)值，齡期不低于5天后，就可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，可按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分層次一次實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉。

鋼絞線張緊之前徹底檢查梁體。若有任何缺陷，需提前取得監(jiān)理工程師的同意再進(jìn)行修補(bǔ)，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并清除承壓底板和錨下管道膨脹部分的殘余砂漿，否則不能進(jìn)行張拉。

預(yù)應(yīng)力張拉選擇YCW型貫通千斤頂，兩頭對齊張拉。使用張力設(shè)備前務(wù)必送權(quán)威機(jī)構(gòu)識別并進(jìn)行校準(zhǔn)，超過規(guī)定時限的，必須進(jìn)行復(fù)檢。千斤頂和油泵的分組使用方式，需和標(biāo)配校準(zhǔn)的組合方式一樣。中間不可任意更改，否則應(yīng)根據(jù)更改后的匹配模式重新進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.1 下料編束

初步檢驗(yàn)鋼絞線的質(zhì)量能否滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，確保鋼絞線表皮沒有裂痕、毛刺、機(jī)器損壞、氧化鐵垢或油漬。通過運(yùn)算明確鋼絞線的切割長度，L=（兩個錨頭之間的設(shè)計(jì)長度）+2×（錨固件厚度+限位板厚度+千斤頂長度+預(yù)留長度）。現(xiàn)場切割長度可根據(jù)圖紙施工（包括每頭80cm的作業(yè)長度），鋼絞線應(yīng)通過研磨機(jī)進(jìn)行切割，然后編織成束。編織過程中，維持每條鋼絞線處于平行狀態(tài)，沒有纏繞，每間隔1.5m捆綁一根鐵絲，鐵絲向內(nèi)搭，對捆綁的鋼絞線束進(jìn)行編號并堆疊，綁扎后的鋼絞線束要遠(yuǎn)離地面，維持干燥，進(jìn)行遮擋，避免雨淋。

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的制作和張拉

3.2.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的制作

（1）有效控制鋼絞線的長度，該值等于設(shè)計(jì)孔道長度和張拉長度的總和，同時需要確保錨外預(yù)留部分至少達(dá)到100mm。下料用砂輪機(jī)完成，精細(xì)化切割，并以可行的方法防止鋼絞線散頭。經(jīng)過切割后，將各束理順，用鐵絲按照1.5m的間距有序綁扎、編束，每束的鋼絞線均保持順直，不可扭結(jié)。

（2）按照如下思路選擇預(yù)應(yīng)力設(shè)備：①千斤頂額定張拉噸位根據(jù)張拉力而定，取該值的1.5倍。張拉前校正千斤頂，保證該裝置的精準(zhǔn)性，其中校正系數(shù)不超過1.05。每月組織一次校正，或是張拉達(dá)到200次時均安排校正；②配套的壓力表可選擇防震型，精度不低于1.0級，每一周校正一次。若張拉期間壓力表發(fā)生異常，在處理故障后需再次校正，以便有效使用；③油泵參數(shù)方面，額定油壓達(dá)到使用油壓的1.4倍，油箱容量取張拉千斤頂總輸油量的1.5倍；④針對預(yù)應(yīng)力設(shè)備建立臺賬和卡片，記錄用于反應(yīng)設(shè)備狀態(tài)的信息，并定期檢查。

3.2.2 張拉規(guī)定

（1）梁體混凝土強(qiáng)度和彈性模量是判斷是否具備張拉條件的關(guān)鍵，各自均達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%同時滿足混凝土齡期超5d時方可進(jìn)行張拉。在梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%～60%后，先拆除內(nèi)模，暫不拆外模，否則容易出現(xiàn)早期裂縫。

（2）張拉采取兩端同步張拉的方法，最大不平衡束不大于一束。

（3）共有Ty、By、Dy三處備用孔道，若需使用則必須經(jīng)由設(shè)計(jì)單位同意，無需使用該類孔道時，以真空壓漿的方法封堵。

（4）有效連接波紋管接頭，保證嚴(yán)密性，以免漏漿。

（5）鋼絞線張拉前，先詳細(xì)檢查梁體，針對存在的缺陷采取有效的處理措施；施工中，錨下管道擴(kuò)大部分和承壓墊板處可能殘留灰漿，宜將該部分清理干凈，否則將影響張拉效果。

（6）鋼絞線張拉遵循對稱的原則，兩側(cè)千斤頂逐步充油張拉，盡可能保證兩側(cè)伸長量的一致性。

（7）正式對預(yù)應(yīng)力鋼絞線束做張拉前，先組織張拉、錨具試驗(yàn)，并測試預(yù)應(yīng)力瞬時損失值，針對試驗(yàn)情況合理安排施工，確定合適的張拉方法。此外，為校核張拉錨固力，需安排預(yù)應(yīng)力鋼束的伸長量計(jì)算。

3.3 鋼絞線穿束

穿線前，應(yīng)檢查錨固底板及風(fēng)管，保證底板準(zhǔn)確，風(fēng)管完整通暢，錨固束與底板垂直。

穿線時，檢驗(yàn)鋼束捆綁是否結(jié)實(shí)，末端是否彎曲，長度是否無誤，并按編號貫入風(fēng)管。長度不足40m的縱向鋼筋，應(yīng)通過手動進(jìn)行穿線。按設(shè)計(jì)長度切割后，需戴上子彈形剛性套，以降低摩擦力。針對長度超出40m的縱向鋼束，首先在管道里貫入一根鋼絞線，并和先捆綁好的鋼絞線拖頭連接，一頭利用卷揚(yáng)機(jī)向外拉，另一頭，手動緩緩貫入。

預(yù)應(yīng)力筋安置后需進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)，安裝結(jié)束后及時進(jìn)行張拉，禁止超過有效時限。禁止在預(yù)應(yīng)力鋼束周圍有電焊施工，避免產(chǎn)生破壞。

3.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉

3.4.1 張拉設(shè)備的選型

每對吊籃裝備4個250t的千斤頂和4個ZB4-500的油泵。為確保張拉的可靠性、準(zhǔn)確性和精確性，所選設(shè)備的額定張力需高出預(yù)應(yīng)力鋼筋束的張拉力。預(yù)應(yīng)力筋的張力計(jì)算如下：

式中：

Ny——預(yù)應(yīng)力鋼筋束的張力；

N——同步張拉的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量；

δk——預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力；

Ag——單股的橫截面積。

本施工段預(yù)應(yīng)力需用最大張拉力為：Ny=9×1302×140×1/1000=164.052t。施工場地通過4臺250t的千斤頂實(shí)行同步張拉，根據(jù)以上計(jì)算，可以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求。根據(jù)規(guī)范和張拉應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)，油壓計(jì)量程為0～60MPa，精度等級為0.4級，要求其讀數(shù)板直徑超出150mm。

3.4.2 設(shè)備的校驗(yàn)

通常由高壓油表測量和管理液壓千斤頂?shù)牧?，以便?zhǔn)確控制張力。因此，高壓油表一定要檢驗(yàn)，且達(dá)標(biāo)后才可以應(yīng)用，同時校對時期不可大于一個月。千斤頂一定要校對且達(dá)標(biāo)后才可使用，且校對日期不可大于一個月。選擇大質(zhì)量的砝碼配重試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行配重試驗(yàn)，同時將千斤頂和油泵組成的體系進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)合格后可用于作業(yè)。

張拉次序?yàn)橄葟埨拱辶海缓髲埨装辶?，最后張拉頂板梁，張拉時左右需對稱。

3.5 張拉的控制

張拉中采取張拉應(yīng)力和伸長量的雙重控制，張拉力控制為主，并檢查鋼筋束伸長值[1-2]。鋼絞線應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)號進(jìn)行張拉，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)兩頭對稱同時張拉，或者單頭進(jìn)行張拉。張拉真實(shí)伸長值和設(shè)計(jì)伸長值對比，誤差應(yīng)掌握在±6%之內(nèi)。若發(fā)現(xiàn)伸長值異常，就要停止張拉，同時告知項(xiàng)目監(jiān)理，實(shí)時記錄和整理張拉數(shù)據(jù)并遞交給監(jiān)理，后續(xù)根據(jù)監(jiān)理批準(zhǔn)的方案進(jìn)行治理。

錨固件安置前，務(wù)必徹底清理鋼絞線上的異物和銹跡，然后安置工作夾，防止鋼絞線滑動。此外，必須保持工具夾干凈并在外部涂一層石蠟，以便拆卸工具夾。

張拉需根據(jù)規(guī)定執(zhí)行，避免鋼絲受力過重而出現(xiàn)斷裂[3]。張緊過程中，命令統(tǒng)一。一定在千斤頂主油缸的兩側(cè)同時慢慢注滿油，兩頭伸長率需大體一致，張緊力應(yīng)相同，禁止一頭拉緊[4-5]。產(chǎn)生響動或者不尋?，F(xiàn)象應(yīng)馬上停止作業(yè)，進(jìn)行檢驗(yàn)，查明起因后再張拉。

預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固定后，用砂輪切割錨固外的預(yù)應(yīng)力筋，但暴露長度不能低于設(shè)計(jì)要求。錨具盡快通過封口混凝土進(jìn)行防護(hù)，需要長期暴露時，應(yīng)進(jìn)行防銹。

3.6 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的施工要求

（1）根據(jù)相應(yīng)規(guī)定抽樣檢查每批鋼絞線，確認(rèn)強(qiáng)度、彈模數(shù)量、切面面積、伸長率及硬度是否達(dá)標(biāo)，不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品禁止使用。同時根據(jù)實(shí)測的彈性模量和橫截面積，更正計(jì)算出的伸長率。擴(kuò)展校正公式如下：

式中：

Δ′——修正后的引伸量值；

E——計(jì)算彈性模量，1.95×105MPa；

A——橫截面積，1.40cm2；

E′——測量彈性模量；

A′——截面面積；

Δ——計(jì)算引伸量值。

（2）鋼絞線運(yùn)送到施工場地并放置在室內(nèi)預(yù)防生銹。鋼絞線的切割嚴(yán)禁通過電及氧弧進(jìn)行下料，僅能用圓盤進(jìn)行下料，且鋼絞線的切割面為一平面，方便張拉時查看斷絲情況。

3.7 錨具和墊板的施工要求

采用OVM型錨固和其匹配的設(shè)施。需抽樣檢測夾片的強(qiáng)度等級。逐一檢查墊板喇叭里是否有毛刺，若有毛刺的不可使用并及時退回。

3.8 預(yù)應(yīng)力質(zhì)量的控制

（1）待梁的懸臂注漿強(qiáng)度等級滿足設(shè)定值的95%，彈性模量完全符合設(shè)計(jì)值，齡期≥5d便可張拉；預(yù)應(yīng)力張拉隊(duì)伍務(wù)必固定，指派有長期預(yù)應(yīng)力混凝土施工經(jīng)驗(yàn)的張拉操作人員擔(dān)任操作指揮工作，臨時工不可承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)。

（2）通過預(yù)應(yīng)力伸長率和拉力的雙重控制，其中張拉是主要的，伸長率誤差在±6%之內(nèi)。每節(jié)斷絲率不可超出該節(jié)鋼絲總數(shù)的1%，不可以整股斷絲。斷絲是指在拉緊或錨固過程中，錨與錨之間或錨與固錨之間的斷絲。

（3）后張法延伸不包括工作長度的延伸，施工時應(yīng)按照實(shí)際情況考慮。延伸量不符合設(shè)計(jì)值時，通過灌入中性肥皂水來降低摩擦造成的耗損。灌漿前用高壓水清洗中性肥皂水，也可增加3%的張拉重量，兩種方案可同步進(jìn)行。需按照每批鋼絞線的現(xiàn)有直徑，及時調(diào)節(jié)千斤頂限位板的約束尺寸。標(biāo)配的限制板尺寸應(yīng)使鋼絞線只有卡子的齒痕，沒有劃痕。若鋼絞線產(chǎn)生嚴(yán)重劃痕，說明限位板限制尺寸太小；若產(chǎn)生滑絲及不顯著夾片齒痕，則可能限位板限制尺寸太大。

3.9 預(yù)應(yīng)力張拉的操作

拉伸順序：0→0.2σk（標(biāo)記伸長率，實(shí)測伸長率δ1）→σK（靜置5min）→鋼筋σK（實(shí)測伸長率δ2）→錨固件（實(shí)測伸長率δ3）。

根據(jù)每束的鋼筋根數(shù)和對應(yīng)的錨固件進(jìn)行匹配，攜帶好夾片，鋼絞線穿越千斤頂中心。在張拉時需將獨(dú)根鋼筋進(jìn)行提前張拉，張拉初始應(yīng)力滿足0.2σk時，暫停供油。整束張拉是0.2σk時，查看夾片狀況良好后，劃線進(jìn)行標(biāo)注。

千斤頂灌油時要將鋼筋進(jìn)行張拉。油壓符合張拉重量后，閉合主油缸油路，同時維持5min，勘測鋼絞線伸長率并進(jìn)行校正。維持5min后，如果油壓有所降低，務(wù)必補(bǔ)充油量，達(dá)到設(shè)計(jì)重量的油壓數(shù)值，千斤頂回油，夾片自主上鎖，本次張拉作業(yè)完成。需實(shí)時做好相關(guān)記錄。

千斤頂是否滑絲：檢驗(yàn)δ3～δ2能否高出6mm，若高出6mm，則說明有滑絲，需檢查成因并實(shí)施相應(yīng)措施后，繼續(xù)張拉。隨即查看鋼絞線末端標(biāo)記是否在一個平面，若平面發(fā)生轉(zhuǎn)變，證明部分鋼絞線產(chǎn)生了滑絲問題，務(wù)必采取措施進(jìn)行解決。

4 結(jié)束語

懸灌梁技術(shù)在橋梁項(xiàng)目中占有重要地位，并且普遍應(yīng)用在大跨度橋梁中。但是懸灌梁技術(shù)也有一定缺陷，如施工工期長、工序繁復(fù)、耗材數(shù)量大等，也給橋梁工程施工帶來一定挑戰(zhàn)。本文以成貴鐵路橋梁工程為例，通過對懸灌梁的下料編束、鋼絞線穿束、預(yù)應(yīng)力筋張拉等各工序進(jìn)行重點(diǎn)控制，使該工程取得了較好施工效果，為同類型的橋梁施工提供了較好的參考意義。