現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力分段張拉施工技術(shù)的研究

李晉龍

(山西三建集團有限公司，山西 長治 046000)

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，尤其是城市交通的不斷發(fā)展，人們對橋梁的外觀和使用要求也越來越高。在橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力張拉可以確保橋梁在承受荷載情況下的安全性，而分段張拉技術(shù)則是在張拉時，利用相應(yīng)軟件對其進行控制和引導(dǎo)，從而大大減少人為誤差，降低項目的整體造價，提高工作效率；同時，對預(yù)應(yīng)力的作用也得到了有效保證[1]。本文以某城市道路橋梁為例，分析現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)的運用，以供參考。

1 工程概況

該項目是在建城市道路橋梁工程，跨越污水處理廠。該項目是一個重點交通樞紐站，該工程橋梁工程全長513.714m，高度2m，寬度20m，共15跨，5聯(lián)，該項目單箱三室斷面如圖1所示。

圖1 該項目單箱三室斷面

2 現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)

現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)主要包括波紋管安裝和定位、鋼絞線的下料和穿束，以及預(yù)應(yīng)力分段張拉等，具體如下。

2.1 波紋管安裝和定位

為保證管道順利抵達預(yù)定地點，必須由技術(shù)人員先對管道進行預(yù)處理，然后在管道中安裝定位鋼筋。為使底、腹鋼筋同步設(shè)置，使用了光圈鋼筋來制作波紋管定位卡盤，并將其加工為U型。裝配完畢后，技術(shù)員必須先將 PVC套管裝配到內(nèi)側(cè)，才能繼續(xù)進行下一步工序。為避免在澆筑過程中受到震動或泥漿從接頭流入管道造成堵塞，通常采用的是比PVC管材外直徑10mm大的波紋管[2]。另外，相關(guān)人員在具體施工中，需要根據(jù)施工圖，將波紋管緊固在梁體中，保證錨墊板、螺旋筋等其他的預(yù)埋件固定的精確性，在完成上述工序后，還應(yīng)嚴格按照要求安裝澆筑混凝土，并安裝鋼筋，防止由于波紋管被壓平或破壞而導(dǎo)致的漏漿。

2.2 鋼絞線的下料和穿束

2.2.1 鋼絞線的下料

拉力起重器的型號對拉力起重器的長度有一定的影響。一般的下料長度為孔道的有效長度，活塞的厚度和工具的錨固厚度。工作錨桿厚度，限位板厚度加5cm，露出的鋼索末端長度不超過5cm[3]。鋼絞線的切割機，不能采用氣焊、電焊等方式，而必須采用砂輪來進行切割機的方式，以免造成鋼絞線的溫度不均衡，從而對其整體的性能造成不利的影響。此外，在一次切斷作業(yè)結(jié)束后，技師還要注意鋼索的散亂情況，保證每個鋼索都是平展的。在輸送鋼索時，有關(guān)單位應(yīng)采用人工臺運、機械臺運等非接觸式輸送方法，以防止與地面的直接接觸。

2.2.2 鋼絞線的穿束

在鋼絞線的穿束工藝中，整體穿束是一種常見的方式，通常采用手工進行，但也有一些特殊的場合，需要借助吊車輔助拖拉來進行穿束[4]。在進行多個波形彎曲梁穿孔時，技術(shù)人員可以采用纏繞膠帶的方法，在進行多個波形彎曲梁穿孔時，還可以根據(jù)實際情況，制造出與之相適應(yīng)的牽伸頭；然后用手拉前端，又推后端。

2.3 預(yù)應(yīng)力分段張拉

2.3.1 張拉的準備工作

預(yù)應(yīng)力張拉前，技術(shù)員要做好如下工作：1)對張拉量與壓力計讀數(shù)的關(guān)系進行詳細的分析與計算；2)對于鋼絞線的彈性模量的分析與計算，從施工現(xiàn)場的實際情況與工程設(shè)計的需要出發(fā)，確定與鋼束曲線有關(guān)的元素，據(jù)此計算出鋼絞線的延伸率，并得出相應(yīng)的結(jié)論；3)為確保其混凝土達到設(shè)計強度，需對其進行持續(xù)的預(yù)應(yīng)力處理，并對其進行計算；4)為降低儲油量不足的情況，在前期工作中，技術(shù)人員應(yīng)對油泵儲油量進行仔細的檢測，發(fā)現(xiàn)有不足時，應(yīng)及時補充，并應(yīng)根據(jù)具體情況，將油泵、千斤頂、壓力表等安裝到位；5)對鋼絲繩的張緊順順序進行仔細核對；6)在張緊的前期，要合理地布置安全防卡套、安全警告線等，并要及時發(fā)布通知，不能讓任何不相干的人進入工地；7)在施工前期，技術(shù)員要對張拉梁的施工質(zhì)量，混凝土的實際強度等進行嚴格的檢驗，確保達到設(shè)計規(guī)范的要求；8)為保證操縱臺的穩(wěn)定，應(yīng)在預(yù)備張拉時進行穩(wěn)固工作，提前搭建操縱臺，做好檢查、試驗工作。

2.3.2 張拉操作

在張拉作業(yè)中，技術(shù)員必須對張拉力和伸長量進行有效的控制，當兩者之間存在較大差異時，技術(shù)員必須分別對兩頭進行適當?shù)恼{(diào)整，采用壓力速率法來調(diào)整伸長量。在對鋼絞線進行張緊前，必須先將鋼絞線的末端全部清理干凈，以保證末端在同一水平面上。另外，施工企業(yè)還必須構(gòu)建一個以千斤頂、主機和油泵為主體的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，并采用計算機技術(shù)對其進行自動控制，從而為張拉施工的成功進行奠定基礎(chǔ)[5]。同時，通過傳感器技術(shù)，可以獲得更多的數(shù)據(jù)和信息，如鋼絲繩的伸長量，張拉裝置的工作壓力等，并將這些數(shù)據(jù)傳送給主機，由主機進行判斷和分析，由水泵站根據(jù)系統(tǒng)的命令，適時地調(diào)節(jié)變頻器的運行參數(shù)，并進一步強化對加載速度，張拉力等的控制。此外，該智能張拉系統(tǒng)還可以與預(yù)先設(shè)定的程序相結(jié)合，通過對系統(tǒng)主機的適當命令，使機器與機器保持同步，從而完成張拉工作。

2.3.3 管道壓漿

孔道注漿常用的注漿材料是一種50MPA左右的漿液，它是一種新型的注漿材料[6]。加水使其空運轉(zhuǎn)幾分鐘，保證攪拌器內(nèi)有足夠的水分，然后將泥漿注入壓漿泵中，在注漿泵的壓力下，將泥漿噴出；當漿液濃度與注漿泵濃度一致時，應(yīng)停止注漿，啟動抽真空。當將真空水平保持在-0.06至-0.1MPa時，注漿泵被啟動，注漿閥門被開啟以使真空泵繼續(xù)工作。

2.3.4 封錨作業(yè)

在壓降結(jié)束后，需要進行封錨作業(yè)，保持外露的錨頭干凈，符合整體施工要求。隨后，通過鑿刻等技術(shù)進行截面混凝土密封處理，最后，將整個區(qū)域清理干凈，對混凝土澆筑等進行后續(xù)養(yǎng)護管理。

3 本工程現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力分段張拉施工技術(shù)的應(yīng)用

在本工程項目中，現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力分段張拉施工技術(shù)的應(yīng)用，極大的減少人為誤差，降低了整個工程的成本造價，提高了公司的施工效率；同時，還最大程度的發(fā)揮了預(yù)應(yīng)力的作用。本項目工藝流程及具體應(yīng)用如下。

3.1 工藝流程簡述

在該工程中，為了保證整個現(xiàn)澆箱梁橋的智能化分段張拉，在施工前繪制了清晰的工序圖，詳細布置了工作任務(wù)，以便為接下來的工作做好充分的準備。在整個張拉工程中，各類模具和裝備的安裝和建設(shè)是最為基本的工作。首先，對工作錨桿進行合理的設(shè)置，確保其在工程中發(fā)揮出較好的作用，并對其進行鋼索固定。在此基礎(chǔ)上，進一步提高了工作錨和錨墊的結(jié)合強度，保證了后期張拉的質(zhì)量。其次，保證約束板和工作錨桿的緊固，以防止后面的箱形梁現(xiàn)澆時產(chǎn)生裂縫而導(dǎo)致的混凝土漏漿。最后，安裝支撐桿，然后將支撐桿提起，并將鋼索穿過，將千斤頂和限制片都保持在一個比較一致的高度上，然后用精確的界面定位來保證與限制片的高效對接安裝。

3.2 智能張拉準備

本文所引用的工程實例采用了如下方法對現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力進行智能施工設(shè)計。實施智能化張拉，一是要運用智能化體系，利用信息化的技術(shù)手段，運用專門的應(yīng)用軟件，實現(xiàn)智能化管理；完成了對施工程序的設(shè)置，其中包含了對箱梁有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計，并利用計算機信息技術(shù)對橋梁工程相關(guān)參數(shù)進行計算與統(tǒng)計設(shè)備型號。其次，構(gòu)建完整的資料庫，綜合所有的資料，包括波紋管、鋼絞線和鋼條，并對它們的數(shù)量、長度、種類和編號進行智能設(shè)置。在此基礎(chǔ)上，通過智能化的張拉體系，實現(xiàn)相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計，科學(xué)地對張拉的應(yīng)力狀態(tài)和梁型等進行分析，使之能夠利用相關(guān)的資料作為參照，為后期的工程提供更加高效和實用的資料。在該工程項目中，通過合理設(shè)定必要的張拉力和延伸率，明確梁片資料。

通過控制智能張拉系統(tǒng)，與泵站協(xié)同工作，利用千斤頂進行張拉，并在張拉過程中，對錨桿和錨件的性能進行檢查。通過智能計算機來實現(xiàn)張拉，不僅可以節(jié)省大量的人工，而且還能提高施工的效率和準確性。在施工期間，利用自動設(shè)置各種參數(shù)和全程追蹤集成，全方位監(jiān)控施工中的各種信息，保證每個施工環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的工作點被拍攝下來，在施工過程中，保證張拉力筋的正常工作。在使用時，由專門的技師通過觀測智能張力儀所顯示的數(shù)據(jù)，計算并記錄預(yù)應(yīng)力和張力系數(shù)。在感知張拉系統(tǒng)開始運行后，要通過智能張拉系統(tǒng)來觀察其參數(shù)和位置，并利用數(shù)字化技術(shù)來建立橋梁模型，在確定其處于穩(wěn)定狀態(tài)后，才能進行相關(guān)的錨定工作，實現(xiàn)智能化的預(yù)應(yīng)力張拉。

將項目采用該方法得到的預(yù)應(yīng)力值與采用人工方法得到的預(yù)應(yīng)力值進行了比較，得出了相應(yīng)的張拉結(jié)果。

此外，在進行橋梁施工的前期工作時，還對現(xiàn)澆箱梁的預(yù)應(yīng)力智能壓漿裝置進行了優(yōu)化設(shè)計，技術(shù)人員利用儀器系數(shù)來控制漿料的比例。在這一過程中，既確保了管道的安全性，又確保了管道的穩(wěn)定性，還對管道的壓力進行精確的控制。因其智能化裝置操作方法相對簡單，機械裝置可實現(xiàn)自動卸料和上水作業(yè)，降低了技術(shù)員的勞動強度，是實現(xiàn)現(xiàn)澆箱梁橋張拉智能化的重要途徑。

3.3 施工關(guān)鍵點

在此次施工中，通過波紋管施工、鋼絞線施工，以及管道壓漿及封錨等關(guān)鍵點控制，有效實現(xiàn)了對項目箱梁預(yù)應(yīng)力分段張拉技術(shù)的控制，具體如下。

3.3.1 波紋管施工

通過分析以往箱梁預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)的應(yīng)用情況可知，箱梁預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)的應(yīng)用首先要做好波紋管的安放和位置。其施工過程是：①對波紋管進行處理，按照施工圖中有關(guān)內(nèi)容進行波紋管的安裝；②進行適當?shù)腻^固，因本工程中波紋管的特殊需要，需采用錨桿進行錨固，不然會對以后的工程產(chǎn)生不利的作用；③在波紋管安裝完畢后，還需對聚氯乙烯(PVC)塑料套管進行二次加工。

依據(jù)項目的具體情況，對項目的具體方案進行規(guī)范，并安裝相關(guān)規(guī)章制度進行作業(yè)。使用鋼條來對波紋管進行緊固，以防止在以后的施工過程中，由于波紋管的變形而引起與鋼條之間的矛盾。如果要挪動拉桿的定位，要保證波紋管總是在一個平穩(wěn)的條件下，以免對拉桿產(chǎn)生沖擊，并略作修改設(shè)計圖，防止與原設(shè)計圖紙的不一致。同時，鑒于現(xiàn)澆箱形橋梁的特點，在實際工程中必須采用混凝土來進行澆筑。必須與 PVC管道同時進行疊加安裝，從而保證PVC管對波紋管有一定的保護作用，并在波紋管管道內(nèi)有良好的防護效果。

3.3.2 鋼絞線施工

在鋼絞線穿捆的過程中，嚴格做好防止盤繞的措施，對鋼絞線進行合理的整理，達到較好的盤繞效果，防止不同鋼絲繩張拉力的參量情況出現(xiàn)差異。同時，所用的張拉力表示出其張拉的鋼索數(shù)目，以保證兩者在同一條件下，成功的進行張拉工程。因為采用了智能張拉設(shè)置，所以必須對其相關(guān)的參數(shù)進行自適應(yīng)的智能化設(shè)置，如果在鋼絞線的張拉力和真實張拉力的數(shù)值存在偏差，將會影響其在鋼絞線上的應(yīng)用，從而影響到其在鋼絞線上的應(yīng)用。

3.3.3 管道壓漿及封錨

梁體的灌漿全部采用了智能化的循環(huán)灌漿方式，并使用了一種特殊的灌漿材料進行灌漿。在采用智能張拉裝置進行全面張拉后，應(yīng)適時對洞口進行灌漿。在壓漿前，工人們用高壓水炮將管線內(nèi)的異物全部清理干凈，并且對鋼絲繩進行全面的檢測，保證鋼絲繩不會出現(xiàn)打滑、斷線等現(xiàn)象，然后開始壓漿作業(yè)。注完漿液后，對梁的末端進行清洗、鑿毛，并對端部的封閉鋼筋進行焊接，安裝封閉端部模板，澆筑封閉端部混凝土，并進行封閉端部混凝土的澆筑和養(yǎng)護。

4 結(jié)語

本文項目運用了現(xiàn)澆箱梁的智能化分段張拉技術(shù)，通過一臺計算機對4臺千斤頂進行控制，實現(xiàn)了由左、右兩塊腹板上的鋼索在縱向上的均勻分布，從而使預(yù)應(yīng)力的作用更加平穩(wěn)。由于張拉周期較短，可以實現(xiàn)預(yù)先注漿，且使用智能化壓漿器進行注漿，因此，可以避免由于超期使用而導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失?？傊S著現(xiàn)代大橋施工的不斷深入，人們對大橋施工的質(zhì)量與安全問題日益關(guān)注，現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工技術(shù)已被大量采用。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工技術(shù)的應(yīng)用，關(guān)系到今后大橋的運行安全。要提高預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁的質(zhì)量，就需要技術(shù)人員不斷地引入更多的先進技術(shù)、設(shè)備和材料，并對其進行有效的施工質(zhì)量管理，從而保障橋梁工程的順利開展，提高橋梁工程的總體質(zhì)量和安全水平。