超長預(yù)應(yīng)力筋施工技術(shù)分析

趙曉棟

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

現(xiàn)澆箱梁橋超長預(yù)應(yīng)力筋施工技術(shù)在縮短橋梁建設(shè)工期、降低工程造價、保證工程質(zhì)量方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。但是從實際施工情況分析，超長預(yù)應(yīng)力筋施工易會出現(xiàn)鋼絞線不易貫穿、張拉不到位、注漿不密實等質(zhì)量缺陷，必須引起施工單位的高度重視，進一步改進和優(yōu)化超長預(yù)應(yīng)力筋施工工藝。

1 工程概況

某橋梁工程為左右幅橋梁，總長275m，主橋和引橋分別長155m、120m。主橋結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)箱梁，主墩支點梁高3.5m，主梁高度呈1.8 倍拋物線變化，單箱梁頂部寬為15.5m，底部寬14.0m。箱梁頂板厚22cm，腹板厚45～75cm，底板厚20～50cm。箱梁采用雙向預(yù)應(yīng)力設(shè)計，共使用48 束超長預(yù)應(yīng)力筋，長為155m。本文重點對本工程采用的超長預(yù)應(yīng)力筋施工技術(shù)進行分析。

2 超長預(yù)應(yīng)力筋施工技術(shù)的應(yīng)用

本工程預(yù)應(yīng)力施工工藝流程為：測量放樣→搭設(shè)支架→模板支設(shè)→安裝支架→綁扎鋼筋→箱室內(nèi)模板支設(shè)→混凝土澆筑→箱室頂板支設(shè)→頂面鋼筋綁扎→安裝預(yù)埋件→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護→張拉→注漿→封錨。具體關(guān)鍵施工技術(shù)分析如下：

2.1 現(xiàn)澆箱梁施工

2.1.1 箱梁支架架設(shè)

本工程采用碗扣支架形式作為現(xiàn)澆箱梁支架，將剪力撐連續(xù)布置在縱橋向排架四周，用于支撐排架，布置間距控制在4.5m 以內(nèi)。剪力撐材料采用直徑為48mm 的鋼管，鋼管銜接長度在1m 以上，不得少于3扣；剪力撐與地面角度為45°～60°，滿足支架穩(wěn)定性要求。支架高度為3.5～4.9m，寬度為34m。為便于施工人員在支架上作業(yè)，支架要寬出梁板1m左右。

2.1.2 混凝土澆筑

（1）在箱梁外圍支設(shè)底模和側(cè)模，驗收模板安裝質(zhì)量；加工箱梁鋼筋，先綁扎橫隔梁鋼筋，再綁扎腹板、底部鋼筋，鋼筋綁扎后澆筑第一次混凝土，再綁扎頂面鋼筋。

（2）預(yù)應(yīng)力混凝土使用普通硅酸鹽水泥，摻入適當(dāng)比例的砂石材料拌和而成，其中水泥用量控制在500kg/m3以內(nèi)。通過加入一定計量的減水劑、緩凝劑等外加劑，以保證混凝土性能指標(biāo)達到技術(shù)規(guī)范要求。

（3）箱梁混凝土澆筑采用分階段澆筑工藝，先澆筑箱梁翼板下部混凝土，再澆筑翼板和頂板部位混凝土，每階段澆筑都從底部向高處澆筑，保證三個箱室澆筑順序相同；混凝土澆筑使用兩臺泵車，從梁高3.5m處澆筑，促使箱梁兩端向中間合龍。

2.2 預(yù)應(yīng)力裝置安裝

2.2.1 波紋管安裝

（1）本工程使用塑料波紋管，在波紋管安裝前檢查外觀是否存在變形、漏洞、裂口問題，不允許使用有質(zhì)量缺陷的波紋管。

（2）根據(jù)設(shè)計圖紙確定波紋管的安裝位置，安裝后綁扎固定波紋管，避免混凝土澆筑時對波紋管造成移動、變形；綁扎間距控制在1.5m，在波紋管的彎曲部位可以縮短綁扎間距。

（3）波紋管長度要比箱梁長度長出30cm，為保證波紋管管內(nèi)暢通，需密封處理波紋管接頭和錨墊板接頭，避免混凝土澆筑時進入波紋管內(nèi)導(dǎo)致管內(nèi)堵塞。

2.2.2 錨墊板安裝

根據(jù)設(shè)計要求選用對應(yīng)規(guī)格型號的錨墊板、螺旋筋，將錨墊板牢固連接到波紋管上，保證鋼筋張拉順直；密封處理錨墊板的壓漿孔，避免混凝土進入波紋管內(nèi)。

2.2.3 連接器安裝

在第一孔箱梁澆筑張拉后安裝連接器，將其與第二孔箱梁連接，保證前后兩段鋼絞線順利連接。

2.3 鋼絞線穿束

本工程箱梁腹板張拉長度為156.3m，包括鋼絞線155m 外加工作長度1.3m，每束預(yù)應(yīng)力筋共有8 根鋼絞線，總質(zhì)量約為12.3t。因預(yù)應(yīng)力筋質(zhì)量較大、孔道彎曲較多，不適用于人工穿束法，所以本工程對穿束方法進行改進。

2.3.1 施工工藝流程

鋼絞線穿束的施工工藝流程為：鋼絞線編束→頭端套帽→繩索連接帽頭與卷揚機→吊車吊起鋼絞線→卷揚機牽引[1]。

2.3.2 穿束施工

（1）鋼絞線下料，在鋼絞線一端套上錨板，用砂輪鋸切割掉鋼絞線的端頭，切割長度控制在20～30cm，保留一根中心鋼絲。

（2）將中心絲穿過牽引螺塞孔，塞孔直徑控制在整束鋼絞線直徑與預(yù)留中心絲直徑之間，確保穿束時能夠拖動鋼絞線，促使鋼絞線處于平動狀態(tài)，降低牽引摩擦力[2]；錨板直徑大于牽引螺塞直徑。

（3）用牽引螺塞、智能鋼帽套連接整束鋼絞線，牽引螺塞外徑等于鋼帽內(nèi)徑，連接后擰緊絲扣。

（4）在鋼絞線穿束前，用膠帶纏繞保護好鋼絞線的端頭，避免穿束過程中出現(xiàn)端頭散開情況；用卷揚機牽引鋼絞線，保證墩頭處鋼絞線整齊并在牽引頭處纏上膠帶[3]。

（5）在箱梁一端搭建卷揚機作業(yè)平臺，使用5t 卷揚機，連接螺旋套與牽引螺塞；鋼絞線一端用吊車輔助吊起，另一端用卷揚機牽引，緩慢將整束鋼絞線平行移動，完成穿束；在牽引過程中，用錨板梳理和綁扎鋼絞線，綁扎間距控制為1m。

2.3.3 施工效果

（1）鋼絞線從編束到完成穿束所用工時大約為30min，施工人員4 人，大幅減少了傳統(tǒng)人工穿束法耗費的時間和人力。

（2）新穿束方法能夠避免出現(xiàn)波紋管破壞、澆筑堵塞問題，從而保證超長預(yù)應(yīng)力筋施工順利，有效控制施工成本。

（3）新穿束方法不會出現(xiàn)鋼絞線錯擰、滑絲斷絲問題，能夠保證后續(xù)張拉效果。

2.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉

2.4.1 施工前準(zhǔn)備

（1）檢查混凝土工程質(zhì)量，要求強度達到設(shè)計值100%，齡期不少于28d；檢查錨墊板周圍混凝土是否振搗密實，是否存在質(zhì)量缺陷[4]。

（2）安裝張拉設(shè)備，要求張拉合力作用線完全重合預(yù)應(yīng)力筋軸線，保證作用力不發(fā)生偏差。

（3）試驗檢測鋼絞線、錨具、夾具等器具的性能指標(biāo)，增加每批次材料的檢測頻率，確保材料質(zhì)量合格。

（4）本工程采用4 臺千斤頂和壓力表，共設(shè)置2組，對稱分布張拉設(shè)備并在張拉施工前標(biāo)定千斤頂活塞的運行方向，要求與張拉方向一致。

2.4.2 試驗測定張拉初應(yīng)力

在箱梁L3～L8 腹板上測定超長束的初應(yīng)力，一共測試兩組，每組各兩束。試驗采用兩端張拉法，將千斤頂安裝到張拉的兩端進行測定，共測定6次，測出兩端鋼絞線在20%、25%、30%、35%、40%張拉力時的延長量，最終確定張拉控制應(yīng)力為30%[5]。

2.4.3 施加應(yīng)力過程控制

（1）張拉時間控制在10min，千斤頂位移控制在20cm 以內(nèi)；在張拉過程中，測量人員視線與儀器表保持平行，采用標(biāo)準(zhǔn)鋼尺測量鋼絞線的伸長長度，將實際伸長值偏差控制在理論伸長值±6%以內(nèi)。

（2）本工程設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力和縱向預(yù)應(yīng)力，1#～6#為縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，采用圓形波紋管。7#為橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，采用扁形波紋管。

（3）在縱向預(yù)應(yīng)力張拉中，錨固鋼絞線一端，將另一端作為張拉端。腹板束梁端采用15～19P 型錨具，底板束梁端采用15～19 群錨錨具，頂板束梁端采用15～19H 型錨具。現(xiàn)澆箱梁中的鋼絞線分為橫向、縱向和豎向，按照以下順序張拉：先張拉縱向鋼絞線，再張拉橫向鋼絞線，最后張拉豎向鋼絞線；先張拉腹板鋼絞線，再張拉頂板鋼絞線，最后張拉底板鋼絞線；在頂板層鋼絞線張拉時，先張拉中間位置鋼絞線，再向兩側(cè)鋼絞線擴展張拉。

（4）橫向預(yù)應(yīng)力張拉采用單端張拉方式，在預(yù)應(yīng)力束一端設(shè)置BM15～4H 型錨具，控制錨具布設(shè)間距，頂板縱向每間隔50cm 設(shè)置一個錨具；在混凝土澆筑且養(yǎng)護7d后，當(dāng)混凝土強度達到規(guī)定要求時搭建工作臺，工作臺搭建到翼板周邊；橫向預(yù)應(yīng)力張拉順序為先中間、后兩邊；張拉過程中跟蹤控制中心線，以橋墩橫向中心線為控制基準(zhǔn)。

（5）豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用φ32mm 的精軋螺紋鋼筋，對精軋螺紋鋼筋設(shè)置專用的錨具，將錨具布設(shè)到腹板縱向上；在橫向預(yù)應(yīng)力張拉與豎向預(yù)應(yīng)力張拉合龍后，張拉頂腹板縱向預(yù)應(yīng)力筋，先張拉長的鋼絞線，再張拉短的鋼絞線，采用對稱張拉工藝同時張拉。

2.4.4 張拉注意事項

（1）在鋼絞線張拉中易出現(xiàn)斷絲問題，針對這一問題應(yīng)采取以下技術(shù)措施進行防范：按照鋼絞線穿束工藝流程要求，梳編鋼絞線，不允許出現(xiàn)錯擰鋼絲線的情況，避免引發(fā)鋼絞線受力不均[6]；在現(xiàn)場施工中，跟蹤檢驗鋼絞線、錨具質(zhì)量，避免出現(xiàn)滑絲、斷絲問題；定期矯正和檢驗千斤頂、油壓表，保證張拉過程中輸出正確的應(yīng)力。

（2）在鋼絞線張拉中要預(yù)防波紋管堵塞問題，具體技術(shù)措施如下：現(xiàn)場試驗檢測波紋管的性能指標(biāo)，嚴(yán)格把關(guān)管道搭接施工，不允許出現(xiàn)漏洞；箱梁澆筑時用卷揚機每間隔3h抽動一次鋼絞線束，澆筑完畢后，用高壓水槍沖洗管道內(nèi)的漿體，保證管道空間暢通無阻。

2.5 預(yù)應(yīng)力筋孔道灌注

2.5.1 壓漿材料

在壓漿材料中摻入減水劑、引氣劑、緩凝劑、鋼筋阻銹劑等外加劑，水膠比控制在0.25，漿體強度為50MPa，與箱梁主體強度一致；漿體拌和3h 的泌水率為2%，隨著拌和時間的增加，泌水率也會隨之增長，待拌和24h后漿體完全吸收泌出的水，將漿體黏稠度控制在15s左右[7]。

2.5.2 真空壓漿施工

本工程采用真空灌漿施工技術(shù)，確保超長預(yù)應(yīng)力筋孔道灌漿密實。

（1）在本工程中，當(dāng)灌漿量為1m3時，儲漿體需用1.5m3，所以必須在灌漿前準(zhǔn)備充足的漿體。

（2）灌漿前沖洗干凈管道，清理孔內(nèi)的雜物，保證預(yù)應(yīng)力筋孔道順暢；用真空泵、抽水機排出管道內(nèi)的空氣、水分，促使孔道內(nèi)形成負(fù)壓壓力狀態(tài)。

（3）用壓漿機向管道內(nèi)注入漿體，壓力值控制在-0.06～-0.1MPa；壓漿過程中，跟蹤檢查壓力表讀數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)漏漿問題，則要找到漏漿位置，用氈片堵塞漏洞。

（4）漿體注入的工程壓力保持在0.5～0.7MPa，連續(xù)穩(wěn)定施加荷載5min，保證注漿時長充足、壓力穩(wěn)定，避免出現(xiàn)漿體不密實的問題。

2.5.3 同比例模型試漿

因超長預(yù)應(yīng)力筋的孔道較長，內(nèi)部彎曲情況復(fù)雜，為保證孔道壓漿密實度達到技術(shù)規(guī)范要求，本工程采用同比例模型試壓漿檢測空洞情況。根據(jù)現(xiàn)場試驗檢測結(jié)果顯示，本工程5#、6#號試驗墩出現(xiàn)少量空隙和蜂窩，需再次進行真空壓漿灌入，保證注漿密實度達到質(zhì)量驗收要求。

2.5.4 補漿處理

在預(yù)應(yīng)力筋孔道灌漿壓實中，受多種因素影響會出現(xiàn)漿體不密實的情況，未能達到100%飽和度，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須進行補漿處理。在豎曲線錨固點的上部孔道位置，由于漿體泌水無法順利排出，所以水干之后會形成空洞。為解決這一問題，本工程采用高壓黃油槍對孔道空洞手動補壓漿體，能夠達到良好的密實效果；本工程提前設(shè)置排氣管道和排壓管道，在漿體灌入管道后，用探條檢測空洞情況，如果發(fā)現(xiàn)空洞質(zhì)量缺陷，則可以利用管道直接手動補漿，保證整體施工質(zhì)量[8]。

3 結(jié)論

在超長預(yù)應(yīng)力筋施工中，要嚴(yán)格把控關(guān)鍵施工工藝環(huán)節(jié)，對傳統(tǒng)的施工方法適當(dāng)改進創(chuàng)新，確保超長預(yù)應(yīng)力筋施工質(zhì)量達到技術(shù)規(guī)范要求。

（1）在預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束工序中，借助卷揚機和吊車梳編穿束，提高穿束施工效率；

（2）在預(yù)應(yīng)力筋張拉工序中，重新測定張拉初應(yīng)力和鋼束轉(zhuǎn)角值，加強張拉過程監(jiān)控；

（3）在預(yù)應(yīng)力筋孔道注漿施工中，需采用真空灌漿施工技術(shù)和人工補漿技術(shù)，保證孔道注漿密實，提高超長預(yù)應(yīng)力筋施工的整體質(zhì)量。