新建變截面連續(xù)箱梁體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

王鵬飛 劉偉 閆雙江 柴海龍

（中交二公局東萌工程有限公司）

1 工程概述

西河特大橋主橋跨徑為80m+140m+80m 三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，主橋箱梁采用單箱單室截面。結(jié)構(gòu)采用三向預(yù)應(yīng)力體系，縱向與橫向均采用φ15.2mm 鋼絞線，豎向束采用精軋螺紋鋼。0#、1#塊和邊跨現(xiàn)澆塊采用落地支架施工，其余2#～19#懸澆塊段均采用掛籃法懸臂施工，施工過程中同步施工體外預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向器、減振裝置等預(yù)埋件。

本三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用縱橫豎三向預(yù)應(yīng)力體系與混凝土體外預(yù)應(yīng)力體系。其體外預(yù)應(yīng)力體系由體外預(yù)應(yīng)力鋼束、鋼束轉(zhuǎn)向裝置、鋼束的錨固系統(tǒng)、鋼束減振定位裝置及鋼束的防護(hù)系統(tǒng)組成，其鋼絞線采用防腐性能高的單絲涂覆環(huán)氧涂層預(yù)應(yīng)力鋼絞線，各鋼束獨(dú)立且相對(duì)平行，具備單根安裝、張拉及日后單根檢查、單根更換的特點(diǎn)。體外索布置：主橋邊跨設(shè)置TW1 鋼束和中跨設(shè)置TW2 鋼束，均為4 束，單束19 根單絲涂覆環(huán)氧涂層預(yù)應(yīng)力鋼絞線，TW1單束長(zhǎng)83.54m，TW2 單束長(zhǎng)145.58m，均采取跨中下彎的形式布置。

2 施工工藝技術(shù)要點(diǎn)

具體施工工藝流程為：施工機(jī)具準(zhǔn)備→減振裝置預(yù)埋件、錨固裝置及轉(zhuǎn)向器安裝（與懸澆箱梁同步施工）→體外索下料→體外索安裝→體外索張拉（張拉機(jī)具已標(biāo)定完成）→端部錨頭防腐（防塵罩安裝及注油）→附件安裝（減振定位裝置）→所有外露鋼構(gòu)件防腐處理

2.1 施工前準(zhǔn)備

⑴單絲涂覆環(huán)氧涂層預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具、轉(zhuǎn)向器裝置及減振定位裝置選用有資質(zhì)且信譽(yù)良好的廠家定做，進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)分批驗(yàn)收。驗(yàn)收時(shí)，對(duì)其質(zhì)量證明書、包裝、標(biāo)志和規(guī)格等進(jìn)行檢查，并送第三方檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果合格才能使用。

⑵油泵、千斤頂及壓力表組合張拉系統(tǒng)均在施工前一周標(biāo)定完成，并具備具有檢測(cè)資質(zhì)的單位出具的校準(zhǔn)證書。

⑶體外索穿索時(shí)，由于箱梁梁高采用二次拋物線變化形式，箱室內(nèi)位置高差較大，需提前搭設(shè)鋼管支架，便于鋼絞線穿索及張拉。

2.2 體外索預(yù)埋件的安裝

體外索預(yù)埋件包括錨墊板、螺旋筋、預(yù)埋管、轉(zhuǎn)向器、減振定位器等，預(yù)埋件的安裝與懸澆箱梁施工同步進(jìn)行。預(yù)埋件安裝過程中控制重點(diǎn)是其位置需定位準(zhǔn)確，所有預(yù)埋件尤其是轉(zhuǎn)向器及導(dǎo)管安裝，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙位置進(jìn)行精確量測(cè)放樣定位，采用鋼筋焊接牢固。

⑴錨墊板安裝。在懸澆塊段鋼筋綁扎過程中，將體外索錨墊板、螺旋筋和預(yù)埋管安裝在設(shè)計(jì)位置，并利用鋼筋焊接鎖定位置，防止混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋件移動(dòng)。

⑵轉(zhuǎn)向器和導(dǎo)管安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在0#塊、1#橫隔板、2#橫隔板處精確定位，然后將組裝好的轉(zhuǎn)向器和導(dǎo)管精確安裝并固定牢靠。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向器位置及角度與與設(shè)計(jì)吻合。同時(shí)為防止轉(zhuǎn)向器分絲管口被雜物堵塞，安裝時(shí)要將用海錦或織布等物品將轉(zhuǎn)向器兩端孔口密封防護(hù)好。

⑶減振定位器預(yù)埋件安裝。減振裝置一般分為A 型和B 型減振裝置兩種，本橋圖紙減振定位裝置采用A 型減振裝置，分別錨固在頂板和底板兩處，故需要提前預(yù)埋固定鋼板，錨固鋼板在懸澆塊段施工過程中同步定位埋設(shè)。

2.3 體外索下料、編號(hào)

新建變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱型橋梁中跨合龍結(jié)束后，進(jìn)入體外預(yù)應(yīng)力索下料工序。將鋼絞線盤運(yùn)輸至指定位置，安置于基架上，利用鋼筋對(duì)基架進(jìn)行固定，防止滑動(dòng)，下料前在待下料的位置隔2～3m 間距布置一塊滑輪防止鋼絞線牽引過程中劃傷表面PE 護(hù)套，然后人工或者用卷揚(yáng)機(jī)牽引鋼絞線，量好所需的下料長(zhǎng)度，校核后用紅色油漆作好標(biāo)記，用砂輪機(jī)切斷。下料完成后，將鋼絞線進(jìn)行編號(hào)，碼放整齊，以便下道工序穿束施工。

2.4 體外索穿索安裝

2.4.1 清理錨墊板及轉(zhuǎn)向器孔道

穿索前，應(yīng)注意避免硬物刮傷鋼絞線表面的HDPE涂層，預(yù)防扭轉(zhuǎn)、纏絞、彎折現(xiàn)象。對(duì)所有轉(zhuǎn)向器分絲管與錨墊板孔口進(jìn)行檢查，每個(gè)孔道必須用鋼絞線逐孔清理干凈，確保每個(gè)孔道都能順利通過，為鋼絞線的穿入與布置做好準(zhǔn)備。

2.4.2 體外索穿束

采用人工導(dǎo)引鋼絞線穿索的施工工藝。將備好的環(huán)氧鋼絞線體外束牽引至箱室入口處，利用人工及牽引設(shè)備，將鋼絞線逐一牽引至箱室內(nèi)體外索孔道處，依次穿過張拉端、預(yù)埋轉(zhuǎn)向器，最后傳出端錨固齒板。需注意：

⑴穿索時(shí)按照鋼絞線編號(hào)進(jìn)行穿束且牽引到位后各根鋼絞線之間應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步梳理，預(yù)防出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、纏絞、彎折現(xiàn)象，同時(shí)要注意保護(hù)鋼絞線的HDPE 護(hù)套，避免受損傷。

⑵穿束時(shí)應(yīng)注意在鋼絞線與混凝土表面接觸位置設(shè)置彩條布、滾輪、鋼管支架等措施，以保護(hù)體外索HDPE 層不受損壞。

⑶體外索穿束后，在張拉端將預(yù)留工作長(zhǎng)度的體外索表面PE 護(hù)套剝除，留出足夠的張拉長(zhǎng)度，剝除護(hù)套注意保護(hù)鋼絞線不受損。

2.5 體外索張拉

2.5.1 張拉準(zhǔn)備

⑴將體外索兩端的墊板及鋼絞線擦拭干凈，進(jìn)行錨夾具安裝。安裝錨具時(shí)注意將錨具孔與轉(zhuǎn)向器孔位對(duì)中，將夾片推入錨具錐孔中，并用塑料套管輕輕敲緊，夾持住鋼絞線。

⑵為了確保張拉所使用到的穿心式千斤頂及油泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)良好，要在正式施工前進(jìn)行試機(jī)環(huán)節(jié)；此外，還有落實(shí)好體外索工具錨的位置。

⑶在對(duì)千斤頂、工具錨、工具夾片等進(jìn)行安裝時(shí)，必須要將工作錨板、千斤頂、工具錨等緊貼于軸，以保證在正式張拉施工過程中，表面能夠沒有間隙且十分平整。

⑷因跨中單根鋼絞線長(zhǎng)約150m，雖有鋼管支架做鋼絞線支撐，但仍有鋼絞線下?lián)馅厔?shì)。張拉前需要對(duì)鋼絞線進(jìn)行預(yù)緊，確保每根體外索鋼絞線無明顯松弛，保持受力一致。

2.5.2 體外索張拉

采用兩端張拉，應(yīng)安排專人進(jìn)行統(tǒng)一指揮，啟動(dòng)油泵、進(jìn)行張拉。體外索的張拉順序采用單束單根兩端張拉，先對(duì)稱張拉內(nèi)側(cè)的兩束體外索，然后張拉外側(cè)的兩束體外索。每束的張拉順序從上往下、從左往右單根進(jìn)行張拉，每根鋼絞線張拉均應(yīng)做好記錄工作，避免出現(xiàn)未拉或超拉等現(xiàn)象。西河特大橋主橋體外預(yù)應(yīng)力僅預(yù)緊張拉0.1fpk 并錨固，作為后期橋梁維修、加固時(shí)的技術(shù)儲(chǔ)備。

2.6 錨頭防腐

⑴防滑壓板安裝。用手提砂輪機(jī)齊平切除錨頭端多余鋼絞線，預(yù)留的長(zhǎng)度應(yīng)滿足換索及安裝保護(hù)罩的要求。安裝體外索錨具端的防滑壓板，擰緊螺栓，固定夾片，防止體外索滑絲。

⑵錨頭內(nèi)灌注油脂。①在連接完成注油設(shè)備、注油管、工作錨板上注漿口這三者后，即可正式開啟注油設(shè)備，目的在于以灌油管為介完成將防腐油脂灌進(jìn)錨頭內(nèi)的目標(biāo)；②判斷錨頭內(nèi)防腐有致是否已灌滿的標(biāo)準(zhǔn)為，觀察工作錨板出漿口有沒有冒出當(dāng)防腐油脂；③為保障防腐效果可充分灌注入錨頭內(nèi)，在此過程中必須做好確?，F(xiàn)場(chǎng)不會(huì)受到污染的防護(hù)措施。

⑶安裝保護(hù)罩及防腐。要做好保護(hù)罩安裝及其防腐工作，需建立在已使用油脂處理好錨頭防腐需求的前提下。完成這一環(huán)節(jié)后，則可以通過螺栓來在墊板上固定好保護(hù)罩；同時(shí)，還要將防腐油脂補(bǔ)充注進(jìn)保護(hù)罩內(nèi)。

2.7 減振定位器安裝

減振裝置一般分為A 型和B 型減振裝置兩種，西河特大橋采用A 型減振裝置，分別由可調(diào)螺桿、襯套管、橡膠墊層、束箍、束體組成，錨固在頂板處和底板處兩處。

根據(jù)圖紙減振定位裝置安裝位置，先將預(yù)埋鋼板表面的混凝土等雜物清除干凈，將減振裝置螺桿焊接至預(yù)埋鋼板上進(jìn)行固定。首先將A 型減振裝置采用兩個(gè)半圓氯丁橡膠套在鋼束上，然后把兩半減振器套在體外預(yù)應(yīng)力束，拼成一個(gè)整圓，最后將鋼法蘭盤套在體外索上，用扳手將法蘭固定，確保減振裝置與鋼束密貼無間隙。

注意調(diào)節(jié)長(zhǎng)螺桿的位置，使其一端與預(yù)埋件焊接穩(wěn)定，焊接后減振裝置的所有外露金屬如預(yù)埋鋼板、螺桿、螺母等均應(yīng)進(jìn)行防銹處理。

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)量控制

⑴單絲涂覆環(huán)氧涂層預(yù)應(yīng)力鋼絞線及其配套產(chǎn)品作為橋梁特殊專用材料，應(yīng)選用有資質(zhì)且信譽(yù)良好的廠家定做，進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)分批驗(yàn)收確保原材合格。

⑵運(yùn)輸成盤裝的鋼絞線必須平穩(wěn)固定，并加柔性材料支墊，保證運(yùn)輸過程中不受到擠壓破壞。

⑶現(xiàn)場(chǎng)卸貨、吊裝必須使用柔性吊帶材料，切記不可使用鋼絲繩直接吊裝，避免損傷鋼絞線表面HDPE 涂層。

⑷集中存放至封閉場(chǎng)內(nèi)，應(yīng)保證存放位置平整、無積水，底部用枕木支撐，上部采用彩條布覆蓋。

3.2 施工過程質(zhì)量控制

⑴下料時(shí)，嚴(yán)禁直接在地面拖動(dòng)，應(yīng)利用鋼絞線自身盤架放索，并每隔2～3m 布置一道滑輪，形成下料滑輪組合，防止刮傷表面涂層[1]。

⑵下料完成切記避免直接存放至箱梁頂面，應(yīng)采用柔性支墊材料，每隔2m 做支墊，保護(hù)鋼絞線。

⑶穿索時(shí)，從箱梁頂面牽引至箱室內(nèi)，穿入各位置轉(zhuǎn)向器時(shí)，應(yīng)在所有轉(zhuǎn)角部位設(shè)置滑輪或鋼管，一是作為保護(hù)，二是作為導(dǎo)向。

⑷在箱室內(nèi)體外索穿索施工的通道上架設(shè)鋼管支架，鋼絞線距箱室內(nèi)底板距離小于50cm 時(shí)，無需架設(shè)鋼管支架且在穿索通道上鋪設(shè)棉布等軟質(zhì)材料，嚴(yán)禁鋼絞線與地面、箱梁內(nèi)壁等堅(jiān)硬部位直接接觸。

⑸所有轉(zhuǎn)向器分絲管孔道應(yīng)提前涂抹黃油，用于臨時(shí)潤(rùn)滑，既方便穿索，又能保護(hù)鋼絞線表面涂層。

⑹導(dǎo)向鋼管按設(shè)計(jì)給定的坐標(biāo)參數(shù)安設(shè)，應(yīng)與鋼筋骨架焊接牢固，澆筑混凝土前應(yīng)包裹嚴(yán)密。

4 新建橋體外預(yù)應(yīng)力與舊橋加固維修增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力對(duì)比分析

當(dāng)前，普遍使用的橋梁上部結(jié)構(gòu)加固方法主要包括增大截面與配筋加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼鋼板加固法。本工程中，為了實(shí)現(xiàn)施工過程簡(jiǎn)便與加固效果良好的雙重目標(biāo)，選擇使用了體外預(yù)應(yīng)力束加固法。此外，通過對(duì)新建橋體外預(yù)應(yīng)力與舊橋加固維修時(shí)增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力兩種方式從人機(jī)物法環(huán)等多角度對(duì)比分析得出，前者明顯較后者優(yōu)勢(shì)更加凸顯（見表1）。

表1 新建體外預(yù)應(yīng)力橋梁與舊橋加固增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力橋梁對(duì)比

5 結(jié)語

雖然在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)新建變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱型橋梁建設(shè)中，鮮有采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為后期橋梁加固維修的技術(shù)儲(chǔ)備，但該技術(shù)具備施工速度快、工效高、成本低、后期加固維修工期短、對(duì)車輛的正常通行影響小等特點(diǎn)，在新建各種大跨徑橋梁中采用該施工技術(shù)極具前瞻性，能夠?yàn)楹笃跇蛄杭庸叹S修提供有利保障。