橋梁工程預(yù)應(yīng)力扁錨整體張拉施工技術(shù)應(yīng)用研究

戴洲游

（湖南尚上市政建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南長沙 410000）

0 引言

近年來，我國的橋梁工程建設(shè)日趨成熟，其施工技術(shù)得到了空前發(fā)展和提升，大跨徑混凝土橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來越普遍。目前，我國常用的預(yù)制橋梁預(yù)應(yīng)力施工存在扁錨和圓錨兩種錨固體系。相比常規(guī)的扁錨單根預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)，某項目橋梁在進行預(yù)應(yīng)力張拉時，科學(xué)采用新型扁錨整體張拉施工工藝，實施扁錨整體張拉施工，全面提高了扁錨預(yù)應(yīng)力張拉的施工效率，并大大增強了張拉的精度與同步性，科學(xué)避免了預(yù)應(yīng)力損耗，有效保證了張拉的質(zhì)量和效率。

1 工程概況

某高速公路橋梁工程，結(jié)構(gòu)設(shè)計形式為先簡支后連續(xù)，負彎矩預(yù)應(yīng)力張拉在整個橋梁工程施工中是確保橋梁結(jié)構(gòu)連續(xù)的重要環(huán)節(jié)。錨固結(jié)構(gòu)體系選擇扁錨結(jié)構(gòu)形式，通過負彎矩整體智能張拉技術(shù)進行張拉施工，大大提高了施工效率，并顯著提高了施工質(zhì)量。

2 工藝原理

智能張拉體系主要包括主機、油泵以及千斤頂三部分。而負彎矩整體新型扁錨張拉體系則主要包括負彎矩新型扁錨張拉儀、專用千斤頂以及信息管理系統(tǒng)等。實際施工時，整個張拉過程由系統(tǒng)自行控制，以張拉力作為主要控制參數(shù)，并以伸長量為校核參數(shù)。

系統(tǒng)利用智能傳感技術(shù)自動完成對各設(shè)備施加壓力及預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長量等相關(guān)信息的采集，并通過信息傳送功能及時將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)輸送至主機，然后由主機實施分析評估。此時，張拉設(shè)備收到系統(tǒng)指令，同步完成相關(guān)參數(shù)調(diào)整和設(shè)定，進而完成對油泵電機的轉(zhuǎn)速的實時控制，從根本實現(xiàn)施加拉力和張拉速度的精準(zhǔn)把控。

系統(tǒng)通過提前設(shè)定的程序，由主機統(tǒng)一作出指示，對各設(shè)備的工作程序及工作動態(tài)進行實時控制，自行完成張拉施工作業(yè)，具體工作原理如圖1 所示。

圖1 工作原理圖

利用扁錨整體張拉專用千斤頂，可以同時張拉3根、4 根、5 根平行鋼絞線，鋼絞線之間互不干擾，同時受力。該千斤頂?shù)氖┝τ透着c鋼絞線受力平面呈90夾角，極大程度地減少了張拉時需要的操作空間，張拉千斤頂如圖2 所示。

圖2 扁錨整體張拉專用千斤頂

3 施工工藝流程

施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 施工工藝流程圖

4 施工操作要點

4.1 施工準(zhǔn)備工作

鋼絞線下料長度應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求、預(yù)留孔道長度以及張拉機具長度確定，兩端各增加有效工作長度。實際下料時，應(yīng)先對切割部位兩邊5cm 處進行綁扎，并用砂輪切割機實施切割，待切割完成后及時對切割面進行包裹，防止出現(xiàn)松散現(xiàn)象。

預(yù)應(yīng)力張拉前，需對鋼絞線、錨具、千斤頂以及油表配套等設(shè)施的相關(guān)性能進行校驗，檢驗機構(gòu)必須具有相應(yīng)資質(zhì)。

主要設(shè)備計劃見表1。

表1 主要設(shè)備表

4.2 安裝錨具及張拉設(shè)備

在張拉位置，搭設(shè)扣件式腳手架設(shè)置張拉支架，利用手拉葫蘆鉤住扁錨整體張拉千斤頂；根據(jù)張拉預(yù)應(yīng)力索的位置不同，也可利用預(yù)埋件，設(shè)置簡易的型鋼施工平臺，扁錨整體張拉工藝示意如圖4 所示。

圖4 扁錨整體張拉工藝圖

施工平臺安裝完成后，首先安裝好負彎矩新型扁錨張拉儀，然后再進行工作錨安裝，并在錨具位置安裝夾片，夾片應(yīng)安裝規(guī)范、牢固，確保鋼絞線固定可靠。按標(biāo)準(zhǔn)要求對夾片實施調(diào)節(jié)，確保外露部分相同，且中間距離均勻，再安裝限位板、頂環(huán)以及千斤頂，最后安裝錨具、油管以及傳輸線。

對工作錨安裝情況進行檢查，看其是否緊貼錨墊板凹槽，并檢查千斤頂軸線和錨墊板軸線的位置，確保二者在同一直線上；最后對各油泵管接頭進行全面檢查，確保緊固可靠，壓力表和千斤頂保持一致。

4.3 張拉過程

張拉施工應(yīng)兩端同步進行，采取分級張拉的形式，級別為10%σk，20%σk，50%σk，100%σk 四個等級。

張拉至設(shè)計值時，持續(xù)加載5min，檢查并記錄100%σk 狀態(tài)下鋼絞線伸長量及夾片外露長度。然后將設(shè)備復(fù)位，采用同樣的方式實施下一束鋼絞線張拉。

鋼絞線張拉通過張拉力與伸長量共同控制的方式，若伸長量實際值與理論值差距超過±6%時，應(yīng)停止張拉，待查出具體影響原因，由設(shè)計單位給出處理方案后方可進行施工。

若兩端壓力表數(shù)據(jù)之差超過1.5MPa 時，應(yīng)立即停止張拉，將荷載卸除并更換油表后，重新實施張拉。

4.4 錨固

應(yīng)力滿足設(shè)計要求后，持續(xù)加載3～5min，逐漸回油使油缸壓力歸零，鋼絞線牢固可靠的錨固在錨具內(nèi)。若再次張拉，只需調(diào)節(jié)千斤頂活塞歸零，并將工作錨推至工作狀態(tài)，即可再次實施張拉。

4.5 壓漿、封錨

壓漿采用活塞式壓漿機勻速緩慢進行，通常其最大壓力為0.5～0.7MPa，具體加壓大小結(jié)合實際情況靈活掌握，當(dāng)壓漿孔或輸漿管較長時，可適當(dāng)增大壓力，反之可適當(dāng)降低壓力。

各孔道達到最大壓力后，應(yīng)持續(xù)穩(wěn)壓一段時間，確?？椎纼?nèi)有足夠的壓力及漿體，待漿體由孔道末端飽和溢出，且排氣孔內(nèi)溢出標(biāo)準(zhǔn)濃度的漿液時，壓漿完成。

為有效確?？椎纼?nèi)部填滿漿體，待出漿口封閉后，應(yīng)采用0.5MPa 的壓力持續(xù)穩(wěn)壓2min 以上。

5 安全保證措施

其一，油表安裝應(yīng)滿扣，高壓油管在正式應(yīng)用前必須實施壓力試驗，達不到標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)禁使用。

其二，千斤頂性能必須滿足規(guī)范要求，其拉力及行程應(yīng)與設(shè)計匹配。

其三，預(yù)應(yīng)力張拉是極為重要的隱蔽施工，應(yīng)強化施工過程控制，在施工單位自檢合格的基礎(chǔ)上，由監(jiān)理單位進行現(xiàn)場驗收，并安排專業(yè)監(jiān)理人員對張拉過程、壓漿工藝以及封錨過程實施現(xiàn)場監(jiān)督和檢查。

其四，在張拉施工區(qū)域，設(shè)立警戒線及警告標(biāo)志，非施工人員禁止靠近。

其五，錨具及夾片進場后，應(yīng)報送檢測機構(gòu)進行性能檢測，檢驗合格后，方可用于施工作業(yè)。

其六，檢查油管、油泵以及千斤頂連接處的接口，確保嚴(yán)密可靠。油泵工作人員要采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施。

其七，張拉施工時，應(yīng)對高壓油管采取有效的防護措施，防止外力作用損傷油管，有效避免油液噴濺傷人。

其八，張拉施工前，工作人員必須建立高效的聯(lián)絡(luò)信號，確保兩端張拉同步進行。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

扁錨負彎矩整體智能張拉施工的智能化、自動化，有效保證了預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)了橋梁工程預(yù)應(yīng)力度的建立，大大增強了橋梁工程整體的安全性與穩(wěn)定性，延長結(jié)構(gòu)使用年限，提高經(jīng)濟價值。

該橋梁工程通過單根張拉及新型扁錨整體張拉技術(shù)分別完成了10 個負彎矩斷面鋼絞線張拉施工，共計張拉負彎矩鋼絞線500 根，采用兩種張拉技術(shù)各張拉250 根。單根張拉所用總時間為44.9h，單根張拉用時10.8min；而應(yīng)用新型扁錨整體張拉技術(shù)所用總時間為14.3h，單根張拉用時3.4min。通過數(shù)據(jù)能夠看出，智能單根張拉技術(shù)所用的張拉時間是新型扁錨整體張拉技術(shù)的3.17 倍。采用新型扁錨張拉技術(shù)顯著提高了施工效率，減少了施工人員的投入，降低了工程成本。兩種張拉技術(shù)工效對比情況見表2。

表2 張拉工效對比表

6.2 社會效益

在施工過程中，積極采用扁錨負彎矩整體智能張拉技術(shù)，能夠有效提升施工效率，加快施工進度，保證施工質(zhì)量，大大降低人員投入量，提高經(jīng)濟價值和社會價值。

在橋梁工程中，采用扁錨負彎矩整體智能張拉技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對整個張拉過程的實時控制，及時發(fā)現(xiàn)并處理預(yù)應(yīng)力張拉過程中存在的問題。

采用扁錨負彎矩整體智能張拉技術(shù)能有效推動我國預(yù)應(yīng)力橋梁施工的智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化發(fā)展。

在預(yù)應(yīng)力橋梁施工中，建立科學(xué)有效的預(yù)應(yīng)力度，能有效提升橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和使用年限，減少維修費用，提升橋梁安全使用性能，防止安全事故的發(fā)生。

運用扁錨負彎矩整體智能張拉技術(shù)能夠提升扁錨預(yù)應(yīng)力的施加效果，全面提升橋梁工程結(jié)構(gòu)強度，確保橋梁使用性能和安全性能，促進社會穩(wěn)定、和諧發(fā)展。

7 結(jié)論

綜上所述，該橋梁工程結(jié)構(gòu)形式為先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)，負彎矩預(yù)應(yīng)力張拉在整個橋梁工程施工中是確保橋梁結(jié)構(gòu)連續(xù)的重要環(huán)節(jié)，施工過程中應(yīng)用扁錨結(jié)構(gòu)形式和負彎矩整體智能張拉技術(shù)，總結(jié)出如下結(jié)論：

其一，新型扁錨整體張拉技術(shù)主要是通過新型整體張拉機具，實現(xiàn)對多根鋼絞線同步張拉。與單根張拉技術(shù)相比，有效提升了其張拉質(zhì)量和性能，且大大提升了施工效率和精度；

其二，與傳統(tǒng)單根張拉技術(shù)相比，新型扁錨整體張拉技術(shù)的施工效率明顯提高了3 倍以上。負彎矩張拉平臺設(shè)計科學(xué)合理，與張拉工藝高度匹配，便于千斤頂?shù)陌惭b，降低施工人員的施工強度；

其三，實現(xiàn)了張拉數(shù)據(jù)的自動采集和整合，大大降低了信息處理的難度，且該技術(shù)具有較強的實用性，能夠應(yīng)用于各種扁錨張拉施工中。