大跨徑連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點(diǎn)分析

李永

（中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西咸陽712000）

1 引言

連續(xù)梁橋主要是指兩跨或兩跨以上連續(xù)的梁橋，在力學(xué)研究中屬于超靜定結(jié)構(gòu)，由于負(fù)彎矩的出現(xiàn)，其內(nèi)部受力狀態(tài)更加均勻合理，從而使連續(xù)梁在結(jié)構(gòu)上具有整體性好、剛度大、安全度高、單孔跨越能力大、伸縮縫少等優(yōu)點(diǎn)，有利于節(jié)省建筑材料，保證行車的平順性，因此，廣泛運(yùn)用于公路、鐵路、市政等工程建設(shè)中。而大跨徑連續(xù)梁以其突出的跨越能力，在橋梁工程施工中應(yīng)用越來越廣泛，大跨徑連續(xù)梁施工的關(guān)鍵技術(shù)在于后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用，即利用鋼絞線，通過張拉設(shè)備對梁體提前施加應(yīng)力，以提升梁體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，增加耐久度，同時(shí)抵消梁體自重產(chǎn)生的撓度，增加連續(xù)梁的單孔跨度，推遲裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。在施工過程中，需要嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力施工各環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)，以保證連續(xù)梁的整體施工質(zhì)量。

2 工程簡介

商合杭鐵路商丘特大橋跨S324 省道（北海路）60 m+100 m+60 m 連續(xù)梁位于商丘市梁園區(qū)，連續(xù)梁全聯(lián)長221.5 m，孔跨形式采用一聯(lián)三孔，計(jì)算跨徑為（60+100+60）m，為預(yù)應(yīng)力混凝土雙線連續(xù)箱梁，梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，中支點(diǎn)處最大梁高7.835 m，端支座處、邊跨直線段和跨中處梁高為4.835 m，箱梁底寬6.7 m，頂寬12.6 m。連續(xù)梁全聯(lián)共有59 個(gè)節(jié)段，在不同位置采用不同的澆筑方式，以保證施工的整體性、安全性和穩(wěn)定性。其中0#塊及邊跨直線段采用支架法現(xiàn)澆施工，1#～13#梁段采用掛籃法懸臂澆筑施工，合龍段采用吊架模板進(jìn)行合龍施工。

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)為全橋施工的關(guān)鍵技術(shù)。本連續(xù)梁設(shè)縱、橫、豎3 向預(yù)應(yīng)力：縱向、橫向預(yù)應(yīng)力筋采用1×7-φ15.2-1860-GB/T 5224—2003 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk=1 860 MPa，彈性模量為Ep=195 GPa；豎向預(yù)應(yīng)力筋采用PSB830 級(jí)φ25 mm精軋螺紋鋼，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為830 MPa。橫向預(yù)應(yīng)力均位于支座上方，豎向預(yù)應(yīng)力位于1#～10#塊腹板位置。

3 大跨徑連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 孔道摩阻試驗(yàn)

為了保證施工質(zhì)量，必須注重對波紋管孔道的摩阻試驗(yàn)，委托專業(yè)機(jī)構(gòu)測定摩阻系數(shù)，核對預(yù)應(yīng)力伸長量。摩阻系數(shù)的確定通常是利用計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失值而獲得的，這需要設(shè)定鋼絞線的一端作為主動(dòng)端，另一端作為被動(dòng)端，采用一端張拉的形式，然后運(yùn)用壓力傳感器測得兩端的壓力數(shù)值。做好準(zhǔn)備工作，收集原始數(shù)據(jù)，包括鋼絞線參數(shù)、錨具參數(shù)、成孔方式、孔道鋼束參數(shù)等，檢查實(shí)驗(yàn)器具的運(yùn)行狀態(tài)，如精密壓力表、傳感器、千斤頂、讀數(shù)儀、高壓油泵等，相關(guān)儀器設(shè)備需經(jīng)過校正檢驗(yàn)后才能投入使用，同時(shí)必須經(jīng)過系統(tǒng)標(biāo)定，并根據(jù)標(biāo)定結(jié)果確定張拉分級(jí)，全面分析影響儀器工作的現(xiàn)場因素，并采取針對性的解決措施，選擇具有代表性的預(yù)應(yīng)力管道作為試驗(yàn)管道，準(zhǔn)確計(jì)算鋼絞線下料長度，注意清理梁端面、孔道等關(guān)鍵位置，預(yù)備好相關(guān)的表格，全面做好數(shù)據(jù)記錄。在試驗(yàn)過程中，可以將張拉控制力分成5 級(jí)進(jìn)行測試，從20%設(shè)計(jì)強(qiáng)度張拉到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，每級(jí)加載穩(wěn)定后，及時(shí)讀取和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，以固定端和張拉端的壓力數(shù)值為主，這樣可以求得預(yù)應(yīng)力值，然后通過預(yù)應(yīng)力損失量獲得摩阻系數(shù)[1]。

3.2 鋼絞線下料與編束

準(zhǔn)備張拉用的千斤頂，通過計(jì)算得出，縱向鋼絞線張拉使用YCW-400B 型穿心千斤頂就可滿足施工要求，而橫向張拉千斤頂圖紙要求為YDC240Q 型穿心千斤頂，豎向預(yù)應(yīng)力張拉則采用YC60A 型穿心千斤頂，準(zhǔn)備好與千斤頂配套使用的油泵。預(yù)施應(yīng)力分階段一次張拉完成，科學(xué)計(jì)算所需初拉力、張拉控制力、張拉伸長值等，明確張拉程序。本工程預(yù)應(yīng)力張拉順序?yàn)橄瓤v向后橫向、豎向，縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉順序?yàn)橄雀拱搴箜敯?。張拉時(shí)，必須保證混凝土強(qiáng)度、齡期、彈性模量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不能造成梁體結(jié)構(gòu)破壞。通過公式計(jì)算鋼絞線的下料長度。下料時(shí)，采用砂輪鋸進(jìn)行切割，為了防止切割后鋼絞線散亂、不易控制，可以提前用鐵絲進(jìn)行綁扎固定。做好鋼絞線的防銹工作，嚴(yán)禁使用嚴(yán)重銹蝕的鋼絞線，對于有輕微銹蝕的鋼絞線，需要首先進(jìn)行除銹處理，并經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能投入使用，尤其注意錨固位置的除銹，防止出現(xiàn)滑絲或錨固不緊的問題。在鋼絞線編束施工時(shí)，需要將鋼絞線梳理順直后使用鍍鋅鐵絲進(jìn)行綁扎，間距控制在1～2 m 并且在兩端2 m 范圍內(nèi)進(jìn)行加密處理。為了便于穿束，需要焊制束頭，將束頭呈圓錐形焊接在圓鋼板上?？刂坪附娱L度不能過長，同時(shí)要注意采取一定的保護(hù)措施，不能損傷鋼絞線，如包裹麻布、澆水隔溫等，將理順后的鋼絞線做好標(biāo)記，完成編束的鋼絞束需要掛上標(biāo)牌，標(biāo)注上相應(yīng)的信息，然后按要求進(jìn)行存儲(chǔ)管理，防止因保護(hù)不到位導(dǎo)致質(zhì)量受損[2]。

3.3 預(yù)應(yīng)力管道布置

對于縱向預(yù)應(yīng)力管道的布置，需要通過定位筋進(jìn)行定位控制，定位間距在60 cm 左右。在曲線區(qū)段，需要進(jìn)行加密，將定位間距控制在30 cm 左右，通過點(diǎn)焊或綁扎的方式，保證定位鋼筋和箱梁斷面鋼筋連接牢固，防止出現(xiàn)管道移位的情況。對于通長合龍鋼束的預(yù)應(yīng)力管道，還應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求在應(yīng)力集中的位置設(shè)置足夠的防崩加強(qiáng)鋼筋，以防止合龍束張拉時(shí)出現(xiàn)底板拉裂的情況。嚴(yán)格控制喇叭口中心線與錨具墊板的垂直度，并且波紋管與喇叭口的銜接要平順，不能出現(xiàn)漏漿的情況。如果出現(xiàn)縱向預(yù)應(yīng)力管道和鋼筋位置相互沖突時(shí)，可以通過局部調(diào)整普通鋼筋位置，以保證縱向預(yù)應(yīng)力管道位置的精確安裝；如果縱向預(yù)應(yīng)力管道與豎向預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)沖突時(shí)，應(yīng)對豎向預(yù)應(yīng)力筋和管道進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證縱向預(yù)應(yīng)力管道位置不受影響。在管道接頭處，需要使用膠布粘貼嚴(yán)實(shí)，防止因漏漿導(dǎo)致管道堵塞[3]。

3.4 預(yù)應(yīng)力鋼束穿束

對于縱向鋼束穿束，需要采用卷揚(yáng)機(jī)整束牽引的方式進(jìn)行。如果屬于超長管道，應(yīng)在懸臂施工時(shí)埋入8 號(hào)鐵絲，并隨著T 構(gòu)伸長而伸長。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，增加50 cm 下料長度，將端部做成錐形，使用銅焊焊死，套上牽引接頭，制作專門的架子，讓鋼束通過架子進(jìn)入孔道，通過孔內(nèi)的8 號(hào)鐵絲，將卷揚(yáng)機(jī)上的鋼絲繩拉入孔內(nèi)。當(dāng)鋼絲繩穿出孔道后，需要通過特殊設(shè)備與鋼束牽引接頭有效連接，然后通過卷揚(yáng)機(jī)緩慢將鋼束拉進(jìn)管內(nèi)，完成預(yù)應(yīng)力鋼束穿束工作[4]。

3.5 施加預(yù)應(yīng)力

對于縱向預(yù)應(yīng)力的施加，需要保證混凝土強(qiáng)度和彈性模量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求的95%，而且混凝土養(yǎng)護(hù)齡期不小于5 d，才能進(jìn)行張拉施工，預(yù)應(yīng)力施加時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的順序?qū)嵤?，兩端同步進(jìn)行，左右對稱進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力張拉控制值應(yīng)以油表讀數(shù)為主，并以預(yù)應(yīng)力筋伸長量進(jìn)行校核。在澆筑完0號(hào)塊混凝土后，將設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿入相應(yīng)的波紋管內(nèi)，初始張拉噸位應(yīng)按照10%設(shè)計(jì)張拉力計(jì)算，通過分階段一次張拉到設(shè)計(jì)噸位時(shí)，計(jì)算設(shè)計(jì)伸長量與實(shí)測伸長量之間的差值不得超過6%，否則應(yīng)停止張拉，及時(shí)找出問題產(chǎn)生的原因，必要時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)方進(jìn)行解決。同時(shí)，注意檢查是否存在斷絲、滑絲等問題，詳細(xì)完整地填寫張拉記錄。對于橫向預(yù)應(yīng)力的施加，需要在縱向預(yù)應(yīng)力張拉完成后進(jìn)行，宜采用單端張拉的方式，固定端和張拉端在兩端交錯(cuò)布置。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用單端張拉。豎向和橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉滯后縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉不宜大于3 個(gè)懸澆梁段。

3.6 壓漿及封錨

一般情況下，需要在施加預(yù)應(yīng)力后24 h 內(nèi)完成壓漿工作，即在特殊情況下，也不得晚于48 h，這樣可以保證在完成灌漿工作前預(yù)應(yīng)力筋不會(huì)出現(xiàn)銹跡。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，提前進(jìn)行雜物清除處理，保證壓漿密實(shí)飽滿，由于本工程縱向預(yù)應(yīng)力束及合龍束長度較長，壓漿施工采用真空輔助壓漿工藝，在水泥漿入口處和出口處設(shè)置密封閥門，真空泵連接在非壓漿端上，而壓漿泵設(shè)置在壓漿端上，負(fù)壓容器、三向閥門、錨具蓋以串聯(lián)的形式連接起來，閥門和錨具蓋之間使用透明喉管相連。在壓漿前，關(guān)閉所有排氣閥門，啟動(dòng)真空泵10 min，顯示出真空負(fù)壓力的產(chǎn)生，保持孔道內(nèi)真空度在一定范圍內(nèi)，穩(wěn)定真空度后，馬上開啟管道壓漿端閥門，并且開啟壓漿泵連續(xù)壓漿，在保持真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，向壓漿端的水泥漿入口壓漿。同樣，注意控制壓漿最大壓力，不能超過設(shè)計(jì)要求。操作閥門隔離水泥漿和真空泵，使水泥漿導(dǎo)向廢漿桶。繼續(xù)壓漿，當(dāng)溢出的水泥漿流暢穩(wěn)定、沒有不規(guī)則擺動(dòng)時(shí)即可關(guān)閉真空泵以及設(shè)在壓漿泵出漿處的閥門。壓漿充盈度需要滿足要求，在到達(dá)孔道另一端并與排氣孔內(nèi)排出與規(guī)定流動(dòng)速度相同的漿體即可。出漿口關(guān)閉后，需要保持一定時(shí)間的穩(wěn)壓期，最后關(guān)閉壓漿泵[5]。

管道壓漿施工需要注意許多問題。在壓漿設(shè)備的選擇上，應(yīng)依據(jù)壓漿要求和孔道長度，選擇真空壓漿機(jī)進(jìn)行縱向管道注漿，選擇普通壓漿泵配合灰漿拌和機(jī)進(jìn)行橫向和豎向預(yù)應(yīng)力管道注漿。在進(jìn)漿孔和排氣孔的設(shè)置上，縱向管道的排氣孔和進(jìn)漿孔需要設(shè)置在錨墊板上，使用鐵管與喇叭管接通，對于較長的縱向管道，應(yīng)在管道的最高位置設(shè)置三通管，這樣有利于排氣，可以提升壓漿質(zhì)量。壓漿時(shí)，漿液應(yīng)從低處向高處壓，禁止?jié){液從高向低壓。調(diào)制灰漿需要滿足相應(yīng)的技術(shù)要求，使用的水泥應(yīng)該和梁體用水泥相同，保證灰漿強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求，水灰比控制在0.4%左右，可以適當(dāng)加入一定量的無腐蝕性減水劑，在攪拌3 min 后，泌水率不能超過3%，為了減少收縮量，可以在灰漿中加入適量的微膨脹劑。張拉完成后，必須及時(shí)進(jìn)行壓漿作業(yè)，同一管道內(nèi)的壓漿作業(yè)需要一次性完成，低速攪拌儲(chǔ)漿桶內(nèi)的水泥漿，保證其均勻性，從調(diào)制到壓入管道間隔時(shí)間不能超過40 min，壓漿泵內(nèi)不能出現(xiàn)空缺現(xiàn)象，如果需要暫停工作，壓漿口和輸漿嘴不能脫離，防止進(jìn)入空氣，那樣會(huì)對壓漿質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。出漿孔流出濃漿后，關(guān)閉球形閥門，壓漿泵持壓0.5 min 后，關(guān)閉進(jìn)漿口球形閥門。夏季高溫施工時(shí)，應(yīng)該盡可能在夜間氣溫比較低的時(shí)候進(jìn)行壓漿作業(yè)，反之，冬季施工需要做好保溫措施，控制水泥漿溫度在5～30 ℃，防止溫度過高或過低影響水泥漿性能。壓漿泵的加壓速度不能過快，需要逐步增加壓力，如果壓漿過程中出現(xiàn)故障不能繼續(xù)進(jìn)行，如管道堵塞，那么需要立即用清水沖洗管道內(nèi)的水泥漿，并且使用空壓機(jī)吹干積水，完成相關(guān)操作后，需要及時(shí)全面地清洗施工機(jī)具和施工現(xiàn)場，認(rèn)真填寫壓漿記錄。鋼絞線割束是在壓漿后進(jìn)行的，需要使用砂輪機(jī)鋸進(jìn)行切割，不得使用電弧燒割，嚴(yán)格控制鋼束切割的余留長度，必須滿足相關(guān)要求。封錨前需要將錨具周圍沖洗干凈，并進(jìn)行鑿毛處理，做好錨具的防銹工作，按照設(shè)計(jì)圖紙布置鋼筋網(wǎng)，澆筑與梁體同標(biāo)號(hào)的混凝土[6]。

4 結(jié)語

橋梁是連接區(qū)域交通的重要樞紐，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活中扮演著重要的角色，面對許多復(fù)雜地形時(shí)，往往需要進(jìn)行大跨徑連續(xù)梁工程設(shè)計(jì)和施工，以求實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)目的。本文對大跨徑連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際工程案例，強(qiáng)調(diào)對重點(diǎn)施工技術(shù)的運(yùn)用，希望能夠起到積極的促進(jìn)作用，充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，提高結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，保證交通的順利運(yùn)行。