淺談預應力施工在大跨度連續梁施工中的應用

摘要：本文結合阜六鐵路第二標段工程跨阜六高速公路特大橋連續梁預應力施工工程的施工實例，講述了連續梁預應力施工中從管道安裝、鋼束穿設、預應力張拉及孔道注漿等問題，確保在連續梁預應力施工時能更好的滿足連續梁受力要求，以供相關工程施工參考。

關鍵詞：連續梁 預應力 管道 張拉 注漿

0 引言

鐵路建設快速發展，行車密度不斷加大，鐵路新建改建項目繁多，橋梁結構形式多樣化，涉及到預應力施工時如何保證結構受力系統、橋梁質量是我們施工單位所要面對的考驗，特別是涉及到大跨度預應力橋梁施工的項目，本文結合工程實例加以說明。

1 工程概況

跨阜六高速特大橋為阜六鐵路二標一分部的的重點工程，主橋中心里程DK107+309.36，橋梁全長995.21m。其中跨阜六高速處采用（60+100+60）m連續梁，全長221.5m.全橋預應力系統分為三種：縱向預應力筋、橫向預應力筋、豎向預應力筋。其中縱向預應力筋分為15-15和15-19兩種規格。橫向預應力筋為4-15型。豎向預應力筋采用25-PSB830精軋螺紋鋼。錨具分別采用15-15型、15-19型、BM15-4型、BM15-4P型、JLM-25型錨具。

2 施工簡介

2.1 波紋管

①布置波紋管時首先采用U型鋼筋對波紋管進行定位，定位鋼筋縱向直線段間距為60cm，曲線段間距為30cm。橫向按照圖紙所給坐標進行定位。波紋管內穿內襯管，依保證波紋管成孔質量。

②在波紋管接頭處在用小錘對管口進行整平，以防在穿束時引起波紋管翻卷導致管道堵塞。

③澆注混凝土前檢查波紋管是否有孔洞或變形。接頭處是否有膠帶密封好，在與錨墊板處，一定要用膠帶或其他東西堵塞好，以防水泥漿流入波紋管或錨孔內。

④澆注混凝土時應盡量避免振動棒直接接觸波紋管，以防漏漿堵管。

⑤在管道布置完畢，應最高點直線與曲線連接處設置通氣孔，以防壓漿時造成孔道內漿體不密實。

2.2 鋼絞線

①預應力鋼絞線采用高強度低松弛鋼絞線，公稱直徑為Φ15.20mm，標準強度為1860Mpa。

②鋼絞線下料縱向鋼絞線下料長度=孔道長度+150cm+20cm（采用卷揚機穿束時的固定段）。橫向預應力下料長度=孔道長度+64cm。下料時采用砂輪切割機切斷。

③將鋼絞線理順，用扎絲綁扎好，以防在穿束過程中鋼絞線打絞，形成張拉時鋼絞線受力不均，導致部分鋼絞線達不到張拉控制應力而部分鋼絞線可能被拉斷。

④將鋼絞線接頭做成圓錐形，用氣焊焊牢（嚴禁用電焊焊接）。表面用砂輪打磨平滑，以防穿束時在波紋管接頭處引起管道翻卷，堵塞孔道。

⑤穿束前采用高壓水清洗孔道，清除孔內雜物，保證穿束通順。

2.3 張拉

①準備工作

清除錨墊板內的混凝土等雜物。

清除鋼絞線上的銹蝕、泥漿。

套上工作錨，在錨板錐孔內裝上工作錨夾片。

②千斤頂的定位安裝

套上相應的限位板。

裝上張拉千斤頂，并與油泵相連接（注意千斤頂與油泵的配套）。

套上工具錨，在錨板錐孔內裝上工具錨夾片，錐孔內表面和夾片表面涂上約1mm的蠟質潤滑油，以使張拉后夾片能自由松開。

③張拉

張拉順序：鋼絞線張拉共分十二個批次。沒批次張拉時先張拉長束，在張拉短束；先張拉靠近腹板處的鋼束，再張拉靠近梁體中心線處的鋼束。橫向、豎向對稱張拉。具體張拉順序見下表：

鋼束張拉順序表

■

張拉流程：0→初應力20%σK（做伸長量標記）→張拉力40%σK→張拉力100%σK，持荷3min后回油。（本橋縱向預應力張拉伸長值是依20%σK為0起記。

預應力鋼束張拉程序如下：

0→0.1σk（作伸長量標記）→σk（持荷5分鐘）→補拉σk（測伸長量）→■錨固。

張拉時將實際伸長值與理論伸長值進行校核，其誤差控制在6％以內，否則需查明原因。

實際伸長值L實＝L2-L1

式中L2－從初應力至控制應力間的實測伸長量。

L1－初應力的伸長值。

理論伸長值L理＝（P×L）/（Eg×Ap）

式中：P－預應力人推算伸長值

P＝P×[1-e-(KL+μθ)]/(KL+μθ)

(簡化計算法：P＝NK[1-e-(KL+μθ]/2；NK=n×A×бk)

NK－錨下控制張拉力（N）。

L－預應力鋼束的張拉力有效長度(mm)。

Ap－預應力鋼束的截面面積。

Eg－鋼絞線公稱面積。

X－張拉端至計算截面的孔道長度(m)。

θ－從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和(rad)。

k－孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數。

μ－預應力束與孔道壁的摩擦系數。

設計以給出每束鋼絞線的理論伸長值、控制應力、張拉力，施工前只需進行復核。

預應力鋼束張拉完成后，應測定回縮量和錨具變形量，檢查是否有斷絲、滑絲現象，檢查完畢割斷露頭。

對同一張拉截面，斷絲率不得大于1%，每束鋼絞線斷絲、滑絲不得超過一根，不允許整股鋼絞線拉斷。

鋼絞線張拉控制應力及錨外張拉力：縱向數值橫向為0.7fpk=1302Mpa（其中fpk=1860Mpa）。豎向為0.75 fpk=622.5Mpa（其中fpk=830Mpa）.根據公式N=fsn（式中f代表張拉控制應力，s代表鋼絞線公稱截面積值為139mm2，n代表每束鋼絞線的根數）可得出其錨外張拉力。橫向為182.28KN，豎向外305.569KN。

壓力表讀書控制：根據千斤頂與壓力表配套校驗報告給出的回歸方程計算可以得出。

鋼絞線張拉控制：張拉鋼束時采用雙控，以張拉控制應力為主，伸長量為校核，張拉伸長量與理論伸長量差值不大于5%。

為了消除鋼絞線布置或初始受力不均的影響，取設計張拉力20%為初始張拉力為伸長量起初值，在進行伸長量測量，用測量值和理論計算值復核。若伸長量不足或過大要及時分析原因，采取相應的措施后方可進行下一步施工。

伸長量過大時應采用兩次或多次張拉，此時應控制千斤頂的伸長值不要超過千斤頂的行程20cm。

2.4 錨固

①松開送油油路截止閥，張拉活塞在預應力筋回縮下回程若干毫米，工作夾片錨固好預應力筋。

②關閉送油油路截止閥，活塞慢慢回程到底。

③按順序取下工具夾片、工具錨板、張拉千斤頂、限位板。

2.5 封錨

①在距工作夾片不小于5cm處切除多余的預應力筋，用C55無收縮混凝土封住錨頭，封錨時應留排氣孔。

②切除多余的鋼絞線時應采用砂輪切割件切除。

2.6 壓漿

①鋼絞線張拉后，孔道48小時內應用壓漿泵盡快壓漿，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水采用潔凈的水，外加劑采用低含水量，流動性好的微膨脹劑。用活塞式壓漿泵由一端向另一端進行擠緊密實

②注漿是最關鍵也是最后一步，壓漿前要認真檢查。充分沖洗，滋潤管道。壓漿開始后需等另一端排水，排水孔冒出純漿并穩定后，才可以封閉排氣孔，其后對其管壓倒0.7Mpa以上并持荷2min后封閉。注漿后3天內不得碰撞錨具。

③壓漿時，每一個工作班應留取不少于3組的4cm×4cm×16cm的試件，標準養護28天，檢查其抗壓強度，作為評定水泥漿質量的依據。

④孔道壓漿應用流動性較大，干縮性和泌水性較小的水泥漿，水灰比一般為0.43。壓漿過程緩慢均勻的進行，并且不能中斷。

3 質量、安全保證措施

3.1 質量保證措施

①由于鋼筋、管道密集；若鋼絞線與管道、普通鋼筋發生沖突時，允許進行局部調整，調整原則是先普通鋼筋、后管道，保持縱向預應力鋼筋管道位置不動。橫向預應力鋼筋張拉槽處的鋼筋可切割。同時應注意加強搗固，不得存在空洞或漏搗。

②鋼束管道位置用定位鋼筋固定，定位鋼筋牢固焊接在鋼筋骨架上，如管道位置與骨架鋼筋相碰時，應保持管道位置不變，僅將鋼筋稍加移動。定位鋼筋基本間距不大于0.6m，在鋼束曲線段適當加密到0.3m，并應保證管道位置正確。錨具墊板及喇叭管尺寸應正確，喇叭管的中心線要與錨墊板嚴格垂直，喇叭管和波紋官的銜接要平順，不得漏漿，并杜絕堵孔道。

③螺旋筋安放位置要正確，錨墊板與端模安放位置要正確，喇叭內口及壓漿孔中要用棉紗或碎海面塊填充塞緊以防進漿。錨墊板端面與鋼束端部軸線保持垂直。波紋管應插入錨墊板的小口內，縫隙用塑料膠帶裹纏嚴密。若伸入錨墊板喇叭口中則需在張拉前裁剪，以保證預應力張拉時，鋼絞線能在喇叭口內按正常角度分開。

④預應力所需材料進場時應附有合格證、質量證明。進場后按《驗標》要求進行抽檢，抽檢合格后方可使用。張拉機使用前需進行標定，在使用過程中如有異常或更換密封圈等需重新進行標定。

⑤千斤頂、油泵、油表組裝后，首次張拉前需空載運行1～2遍，以便將千斤頂及油管中進入的空氣排出。張拉機具搬運過程中，應避免磕碰油表及千斤頂油嘴，裝卸油表時，嚴禁直接扳動油表，應用兩個扳手松緊連接螺母。

⑥工作錨與限位板、千斤頂（穿心式）要配套使用。安裝錨環前需將錨墊板端面清理干凈，尤其錨環槽口內。喇叭口內若有多余的波紋管應清除掉。對于張拉錨固區處的鋼絞線，需保持清潔，若有浮銹及污物要清理干凈，以免影響錨具效率。

⑦錨環、夾片在工地上一定要妥善保管，防潮、防銹，做到隨用隨取。夾片齒部若出現嚴重銹蝕情況，應禁止使用。錨環及夾片使用時應避免沾上泥砂。安裝錨環時，錨環一定要入槽，并注意確保工具錨與工作錨之間的鋼絞線不能出現交叉的情況。

⑧限位板的限位高度必須與夾片的外露量相適應，限位高度應比夾片外露量低0.5～1.0mm（與鋼絞線直徑相匹配的限位高度，一般在7～8mm）。應注意避免在限位面上沾上泥土等污物。

⑨張拉前應對梁端混凝土進行認真仔細檢查，對錨區混凝土存在的蜂窩、孔洞，需徹底清鑿后修補，修補材料強度不低于梁體本身強度。

⑩張拉時需統一指揮，協調作業。張拉作業（千斤頂給油）應緩慢均勻進行，并且盡可能使兩端預應力鋼束的伸長量保持接近。要及時準確真實地做好張拉記錄。

■壓漿時需做好壓漿記錄，每一工作班至少應留取3組7.07×7.07×7.07cm的試塊，并做好試件的養生工作。

3.2 安全保證措施

預應力施工張拉操作平臺四周要有防護欄桿和安全網，平臺板鋪不得留空隙。作業人員應戴安全帽、穿防滑鞋，高空作業系安全帶。

張拉時，加載應緩慢均勻，逐級加載，兩端張拉時，兩端要取得聯系，盡量使張拉位置同步，兩端伸長量保持一致。

高壓油管應作耐壓試驗，不合格不得使用。

張拉時千斤頂后不能站人，也不得踩踏高壓油管。

張拉機具運轉聲音異常，應立即停機檢查維修。

高壓泵上的安全閥應調至最大工作油壓下能自動打開的狀態。

油壓表安裝必須緊密滿扣，油泵與千斤頂之間采用的高壓油管連同油路的各部接頭均須完整緊密，油路通暢，在最大工作油壓下保持5min以上均不得漏油。若有損壞者應及時更換。

4 結語

大跨度連續梁預應力施工技術，從管道成型材料、定位、穿束張拉工藝的控制以及后期的封錨，作了全面的介紹，解決了工程中因經驗不足盲目施工造成的質量、安全隱患。為今后類似工程提供參考。