市政橋梁工程中預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)研究

李彥榮

（中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司， 陜西 西安 710000）

隨著城市建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)， 配套市政橋梁的規(guī)模隨之?dāng)U大， 同時(shí)各界對(duì)市政橋梁的建設(shè)質(zhì)量提出更高的要求。 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)對(duì)提升橋梁結(jié)構(gòu)的承載性能有突出的作用， 為充分發(fā)揮出技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，需梳理施工原則和要點(diǎn)， 制定適宜的施工方案， 加強(qiáng)施工質(zhì)量控制， 確保預(yù)應(yīng)力施工的有效性。

1 工程概況

萬寶路新建工程位于永修縣湖東新區(qū)， 起訖樁號(hào) K0 ＋000 ～K1 ＋640， 設(shè)計(jì)全長 1640m， 起點(diǎn)交于永昌大道， 終點(diǎn)與學(xué)堂三路相交。 設(shè)計(jì)速度50km/h， 道路紅線寬度 36m， 主橋?qū)?34.5m， 引橋?qū)?2.5m， 本橋梁體采用三向預(yù)應(yīng)力體系， 分多次張拉， 預(yù)應(yīng)力張拉控制難度大， 斜拉索張拉采用單根等值張拉法。

2 預(yù)應(yīng)力張拉施工的原則

2.1 確保橋梁的安全性

橋梁預(yù)應(yīng)力施工期間潛在安全隱患， 必須以保障安全為前提進(jìn)行各環(huán)節(jié)的施工。 例如， 預(yù)應(yīng)力施工前清理現(xiàn)場不利于施工的雜物； 做好安全交底和技術(shù)交底， 強(qiáng)化員工的安全意識(shí)。 千斤頂是預(yù)應(yīng)力施工期間的重要設(shè)施， 作業(yè)人員嚴(yán)格控制張拉應(yīng)力和升降速度， 以規(guī)范的方式保障施工安全。 此外，制定安全制度也是相應(yīng)安全性原則的重要途徑， 以安全制度為引導(dǎo)， 規(guī)范各項(xiàng)活動(dòng)[1]。

2.2 選用合理的預(yù)應(yīng)力鋼束和錨具

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙選擇合適型號(hào)的鋼絞線， 進(jìn)場時(shí)安排質(zhì)量檢驗(yàn)， 表觀形態(tài)、 數(shù)量各方面均要達(dá)到要求。 鋼絞線需帶有合格證， 否則不具備使用的條件。預(yù)應(yīng)力鋼束施工所需的錨具類型豐富， 需嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇， 挑選錨具后安排檢驗(yàn)，確保無誤。

2.3 及時(shí)養(yǎng)護(hù)管理

預(yù)應(yīng)力橋梁施工后進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段， 以科學(xué)的控制措施使混凝土在溫度、 濕度均適宜的條件下有效成型。 局部鋼筋銹蝕時(shí)， 盡快處理， 對(duì)鋼筋采取防護(hù)措施。 養(yǎng)護(hù)管理期間由專員定期檢查橋梁的狀況，清理橋面的雜物， 最大限度減小外部因素對(duì)橋梁成型質(zhì)量的影響。

3 斜拉索預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)

3.1 單根張拉

單根張拉原理是等值張拉， 通過等值張拉實(shí)現(xiàn)掛索索力的均勻性控制。 等張法原理見圖1。

圖1 等張法原理圖

1） 安裝單根張拉支座。 底板、 頂板、 立柱共同組成單根張拉支座， 先將底板固定在錨具上， 再將立柱和頂板安裝到位。 單根張拉支座安裝時(shí)， 要求頂板和錨具各自的孔位保持一致。

2） 傳感器安裝。 本橋所采用的的傳感器主要有兩種， 分別是張拉時(shí)測整索索力的索力計(jì)和斜拉索單根等值張拉時(shí)測單根拉索索力變化值的單根壓力傳感器。 索力計(jì)在拉索體系中選取不同長度的3 根拉索安裝索力計(jì)， 用于監(jiān)測索力。 在進(jìn)行單根穿索時(shí)將索力計(jì)安裝在錨具和錨墊板之間， 索力計(jì)安裝如圖2 所示。 掛索張拉期間分別測量各孔位的索力，根據(jù)索力計(jì)讀取的讀數(shù)校正頻譜法測得索力， 進(jìn)而測得其他束索力值。

圖2 索力計(jì)安裝位置圖

單根壓力傳感器安裝在第三根 （第3 個(gè)孔）， 提高傳感器的測量精度。 安裝順序?yàn)?“支座-傳感體-工具錨-工具夾片”， 用導(dǎo)線將安裝到位的傳感體連接至顯示儀。 安裝后， 對(duì)傳感器歸零。 如圖3 所示。

圖3 單根壓力傳感器安裝位置圖

3） 臨時(shí)夾片錨固后， 安裝張拉所需設(shè)施 （工具夾片、 YDCS160 -150 千斤頂、 單孔工具錨）， 于鋼絞線上設(shè)測量基點(diǎn)。

4） 根據(jù)設(shè)計(jì)張拉力安排張拉作業(yè)， 分階段有序進(jìn)行。 張拉至5MPa時(shí)， 測量鋼絞線的初始伸長量，復(fù)核顯示儀讀數(shù)。 后續(xù)每根索張拉力達(dá)到5MPa時(shí)均隨即測量初始伸長量， 根據(jù)傳感器的變化值確定該根索控制力， 以便精準(zhǔn)張拉。 經(jīng)過預(yù)應(yīng)力張拉后，測量最終的鋼絞線伸長量， 做好記錄。 配套工作夾片， 卸壓至3MPa時(shí)測量回縮值， 采取錨固措施。

5） 預(yù)應(yīng)力張拉期間安排補(bǔ)張拉， 操作時(shí)間以最后一根張拉完成后為宜。 將布設(shè)在第1 根鋼絞線上的傳感器拆除， 適時(shí)補(bǔ)張拉錨固。

6） 若張拉期間某行程不達(dá)標(biāo)， 做反復(fù)張拉處理， 直至達(dá)到動(dòng)態(tài)控制應(yīng)力值為止[2]。

3.2 技術(shù)要求

1） 預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)， 遵循兩側(cè)均衡、 分級(jí)的加載原則， 除了對(duì)張拉應(yīng)力的控制外， 鋼絞線的伸長量偏差也需在許可范圍內(nèi)； 2） 兩夾片間的高差控制分兩種情況考慮， 同一付夾片內(nèi)的高差在1mm以內(nèi)，不同付在0.5mm以內(nèi)， 超出許可范圍時(shí)隨即采取控制措施。 盡可能減小夾片間的高差， 提高平整度；3） 張拉時(shí)， 單根索間、 不同索間的索力差分別在控制索力的1%以內(nèi)、 2%以內(nèi)； 4） 張拉時(shí)， 油壓差值在0.5MPa較為合適； 5） 張拉采取 “雙控” 的質(zhì)量控制方法， 在保證張拉力達(dá)標(biāo)的同時(shí)， 鋼絞線實(shí)際張拉力與理論值的誤差需在±6%以內(nèi)。

3.3 單根張拉的作業(yè)細(xì)節(jié)

1） 張拉兩端的工作人員保持聯(lián)系， 確認(rèn)各方均具備張拉的條件后， 方可聽從指揮， 正式張拉， 且先張拉預(yù)緊不帶抗滑鍵一側(cè)， 保證抗滑鍵與分絲管錨墊板緊密接觸再同時(shí)張拉， 確?？够I有效抗滑；2） 各掛索點(diǎn)的掛索速度需得到控制， 兩束索的總索力差不超過30T； 3） 張拉時(shí)， 作業(yè)人員適時(shí)敲緊夾片， 以防松脫； 4） 鋼絞線的張拉應(yīng)力完全達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)， 安裝工作夾片并緊固， 并及時(shí)記錄傳感器的顯示值， 根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)合理開展下一根鋼絞線的張拉作業(yè)； 5） 夾片的外露量保持一致， 夾片安裝后的平整性、 高度均要達(dá)標(biāo)； 6） 張拉期間緩慢進(jìn)油， 油壓達(dá)到設(shè)計(jì)值后維持1min。

3.4 單根張拉力

為保證單根張拉的有效性， 對(duì)每根鋼絞線采取針對(duì)性的張拉作業(yè)方式: 1） 第1、 2 根: 套管對(duì)單根張拉力可能產(chǎn)生顯著的非線性影響， 導(dǎo)致張拉效果無法達(dá)到預(yù)期。 為此， 第1、 2 根鋼絞線用于承受外套管的自重， 根據(jù)管的垂度對(duì)張拉力做針對(duì)性的控制； 2） 第3 根: 由主梁及索塔的變形量進(jìn)行修正， 目的在于確保單根索力的累計(jì)值盡可能接近設(shè)計(jì)值， 以防后續(xù)對(duì)索力做大幅度調(diào)整； 3） 第i根:Ti=Ti-1-Δi，Δi—第i根安裝時(shí)傳感器變化值； 4）第一、 二根補(bǔ)拉時(shí)按Ti=Ti-1-Δi確定。

按照前述提及的方法張拉時(shí)， 張拉活動(dòng)的可控性較好， 鋼絞線索力均勻性穩(wěn)定在2%以內(nèi)。

3.5 單根鋼絞線張拉及錨固

單根張拉工藝要點(diǎn): 1） 安裝上YLSDl60 -150千斤頂； 2） 單根鋼絞線的張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值的15%時(shí)測量鋼絞線伸長量， 作為初始值。 若經(jīng)過一個(gè)行程后張拉效果未符合預(yù)期， 在連續(xù)張拉部件內(nèi)臨時(shí)錨固； 3） 測定最后一級(jí)張拉力， 對(duì)比分析前期傳感器的變化值， 兩者保持一致時(shí)測定伸長量 （終止值）， 配套工作夾片， 卸壓至3MPa后測回縮值并錨固； 4） 傳感器在掛索完成后方可拆除， 必要時(shí)安排補(bǔ)張拉； 5） 經(jīng)過一根鋼絞線的張拉后， 檢測工作夾片的平整度并予以控制； 6） 張拉錨固時(shí)， 輕敲夾片以便及時(shí)跟進(jìn)[3]。

3.6 低應(yīng)力錨固技術(shù)措施

若單根掛索索力偏低， 需考慮此時(shí)低應(yīng)力狀態(tài)下的錨固措施， 具體方法如下: 1） 加強(qiáng)源頭質(zhì)量控制， 檢驗(yàn)拉索錨具產(chǎn)品的質(zhì)量， 以防由于張拉設(shè)施存在異常而導(dǎo)致張拉效果變差； 3） 夾片的安裝必須具有規(guī)范性， 夾片的位置、 穩(wěn)定性均要達(dá)到要求；4） 對(duì)于低應(yīng)力錨固的作業(yè)場景， 現(xiàn)場工作人員需與設(shè)計(jì)、 監(jiān)理及監(jiān)控單位取得聯(lián)系， 視實(shí)際情況對(duì)拉索初始控制應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整， 例如適當(dāng)增加該值， 通常在0.15δb 以上較為合理； 5） 單根張拉期間采取臨時(shí)錨固措施時(shí)， 必須完全在連續(xù)張拉裝置內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)必須確保全過程中工作夾片無頻繁的高應(yīng)力錨固現(xiàn)象； 6） 為維持工作夾片的穩(wěn)定性， 配套夾片防松裝置， 旋緊各空心螺栓。

3.7 張拉質(zhì)量控制措施

預(yù)應(yīng)力張拉細(xì)節(jié)多， 采取質(zhì)量控制措施是保證張拉效果的關(guān)鍵所在: 1） 張拉千斤頂、 傳感器、 二次儀表等均是橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工中的重要設(shè)施，各自的精度、 運(yùn)行穩(wěn)定性均會(huì)對(duì)張拉質(zhì)量帶來影響。因此， 一方面需合理選購， 保證設(shè)施型號(hào)的合理性；另一方面加強(qiáng)進(jìn)場時(shí)的校驗(yàn)和使用期間的定期檢查，確認(rèn)無誤后方可投入使用； 2） 油表和二次儀表的讀數(shù)由專員采集并記錄， 保證讀數(shù)的準(zhǔn)確性； 3） 鋼絞線多行程張拉， 伸長量的確定不可采用反復(fù)測量千斤頂活塞進(jìn)行累計(jì)的方法， 原因在于該方法易產(chǎn)生測量和回縮累計(jì)誤差。 事實(shí)上， 該值宜以測量鋼絞線實(shí)際拔出量為準(zhǔn)； 4） 僅在最后錨固時(shí)才可將工作夾片打緊， 此外嚴(yán)格控制兩夾片間的環(huán)縫分布， 要求具有均勻性和一致性； 5） 張拉力和伸長量是影響張拉效果的關(guān)鍵指標(biāo)， 為有效控制， 需采取同步雙控核準(zhǔn)的方法， 某項(xiàng)或多項(xiàng)指標(biāo)存在異常時(shí)， 及時(shí)探明原因， 制定應(yīng)對(duì)策略并落實(shí)到位， 待張拉力和伸長量均達(dá)標(biāo)后方可按照施工計(jì)劃組織下一道工序的施工； 6） 傳感器和二次儀表的測量數(shù)據(jù)需具有全面性和準(zhǔn)確性， 為此應(yīng)由專員規(guī)范操作。 例如， 使用前對(duì)二次儀表做歸零處理， 以免由于儀表自身誤差的存在而導(dǎo)致數(shù)據(jù)有失真實(shí)性。

4 箱梁預(yù)應(yīng)力施工中出現(xiàn)的問題及處理措施

4.1 穿束困難

孔道成型后， 進(jìn)行穿束， 如果孔道偏離了設(shè)計(jì)位置， 會(huì)造成孔道不圓順， 甚至出現(xiàn)彎折； 波紋管受外力作用發(fā)生擠壓， 孔徑改變； 穿束時(shí)孔道遭到混凝土塊或其它工程材料的堵塞， 穿束受阻； 穿束方法缺乏可行性， 穿束時(shí)防護(hù)不當(dāng)， 波紋管的內(nèi)壁被戳傷， 諸如此類現(xiàn)象均是穿束困難的重要表現(xiàn)。

為順利穿束， 提出如下應(yīng)對(duì)措施: 穿束前， 用橄欖球在孔道內(nèi)做多次拉動(dòng)， 清理孔道的雜物； 穿束期間， 若人為穿束的作業(yè)效果差， 可采取機(jī)械牽引穿束的方法， 但不可導(dǎo)致孔道大幅度變形； 孔道堵塞且孔道的直徑較小時(shí)， 先確定堵塞的部位， 適度開鑿小孔， 采取處理措施， 穿束完成后安排修補(bǔ)。

4.2 預(yù)應(yīng)力筋實(shí)測伸長量超出許可范圍

根據(jù)要求， 預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長量與理論值的偏差不大于±6%時(shí)方可滿足要求， 但實(shí)際張拉期間可能由于預(yù)埋管道局部凸起而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋與管壁發(fā)生劇烈的摩擦， 出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋伸長量超出許可范圍的情況。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋伸長量的有效控制， 采取如下應(yīng)對(duì)措施: 嚴(yán)格按照坐標(biāo)位置進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋管道的預(yù)埋作業(yè)， 保證預(yù)埋位置準(zhǔn)確且管道穩(wěn)定可靠，定位間距不超過40cm， 必要時(shí)適度加密定位間距；根據(jù)施工方法加強(qiáng)質(zhì)量控制， 按照先向管道穿入預(yù)應(yīng)力筋、 再澆筑混凝土的思路進(jìn)行施工時(shí)， 混凝土澆搗期間加強(qiáng)對(duì)管道的防護(hù)， 避免由于施工擾動(dòng)而導(dǎo)致管道受損； 每隔10 ～20min 適度推拉活動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋， 直至混凝土初凝為止。

5 預(yù)應(yīng)力張拉施工注意事項(xiàng)

5.1 預(yù)應(yīng)力施工

1） 張拉作業(yè)對(duì)混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度提出特定的要求， 以不低于施工要求的75%為宜； 2） 鋼絞線兩端附著的雜物需得到有效的清理； 3） 張拉前， 詳細(xì)檢查錨具、 夾片及各類張拉配套設(shè)施， 任何形態(tài)、硬度等方面不達(dá)標(biāo)的材料均不可投入使用； 4） 夾片的安裝應(yīng)與錨環(huán)口相吻合， 夾片安裝后需做到位置合理、 穩(wěn)定可靠； 5） 嚴(yán)格按照施工規(guī)定進(jìn)行張拉，逐步完成預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉作業(yè)， 對(duì)于工程項(xiàng)目無明確要求的， 采取分段對(duì)稱張拉的作業(yè)方法； 6）張拉期間精準(zhǔn)控制鋼絞線的張拉應(yīng)力， 必須穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)， 若鋼絞線的伸長量也滿足要求， 采取錨固措施， 裸露至外部的鋼絞線需在3cm以上。

5.2 孔道灌漿

1） 為現(xiàn)場配備水泥稠度儀， 用于檢測孔道灌漿所用漿液的性能； 2） 水泥漿液拌和時(shí)的水需達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)， 有機(jī)物含量應(yīng)達(dá)標(biāo)， 且不可摻雜有損漿液性能的雜物； 3） 禁止隨意增加外加劑， 各類材料的質(zhì)量和用量均要達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 投入使用的材料不可侵蝕鋼絞線； 4） 預(yù)應(yīng)力管道選用塑料波紋管，使用前檢查是否存在銹跡、 油污等雜物， 做好清理工作； 5） 漿液拌制完成后隨即用于孔道灌漿， 保證灌漿量的合理性。

6 結(jié)語

綜上所述， 市政橋梁預(yù)應(yīng)力張拉屬于工程施工全流程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)， 預(yù)應(yīng)力張拉效果對(duì)橋梁建設(shè)質(zhì)量有顯著的影響， 工程人員需妥善應(yīng)用預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)， 將前期準(zhǔn)備、 中期張拉及后期養(yǎng)護(hù)工作有效落實(shí)到位。 同時(shí)， 施工單位需秉承安全第一的原則， 根據(jù)工程狀況制定安全管理制度， 在專員的推動(dòng)下落實(shí)安全管理工作， 從材料質(zhì)量管控、 機(jī)械設(shè)備性能優(yōu)化、 員工操作規(guī)范性等多方面著手， 營造安全的施工環(huán)境。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力張拉期間存在的張拉力不合理、 鋼絞線伸長量超標(biāo)等問題， 需分析原因，妥善處理。 在全面的管控下， 保證市政橋梁的預(yù)應(yīng)力張拉效果。