泉州灣大橋主橋索塔預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

■李瑞紅，李 俠，李忠艷，劉 倩

■1.南通職業(yè)大學(xué)，江蘇 南通 226007;2.天津華興勘察設(shè)計有限公司，天津 300000

引言

斜拉橋的發(fā)展方向是更大的跨徑，跨徑的增大，使得索塔變高，體積變大，施工難度增加。索塔是斜拉橋的主要承重構(gòu)件之一，施工方法和施工順序決定著結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，因此需對各個施工環(huán)節(jié)和工序進行詳細的計算、進行質(zhì)量控制來確保施工的安全。［1］

1 工程概況

泉州灣跨海大橋索塔采用三柱式門型索塔，包括塔座、塔柱、橫梁、塔冠、裝飾塊、鋼錨梁及牛腿等。塔座底面高程5.5m，塔頂高程162.6m，索塔總高度157.1m。其中塔座高2.3m，下塔柱高43.8m，上塔柱高106.0m，塔冠高5m。索塔上、下橫梁以及上塔柱斜拉索錨固區(qū)為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其他塔柱部分為普通混凝土結(jié)構(gòu)。

2 施工工序

索塔上、下橫梁及上塔柱鋼錨梁范圍設(shè)置有預(yù)應(yīng)力。

由于張拉工藝和材料特性等原因，使得張拉應(yīng)力在構(gòu)件的施工及使用過程中都有所損失，這就是預(yù)應(yīng)力損失。

預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵工序是預(yù)應(yīng)力管道施工、錨座預(yù)埋、預(yù)應(yīng)力張拉和孔道壓漿。在塔柱或橫梁施工時預(yù)埋管道及錨座，待混凝土達到設(shè)計強度后進行預(yù)應(yīng)力鋼束(精軋螺紋鋼筋)穿束，按照“后張法預(yù)應(yīng)力筋張拉程序”進行張拉，然后進行孔道真空壓漿，最后進行封錨施工。

2.1 管道及錨座埋設(shè)

(1)HDPE 塑料波紋管的保護。施工中若HDPE 塑料波紋管被損壞，則混凝土會進入管道內(nèi)，使得預(yù)應(yīng)力筋的張拉困難，并使得壓漿工作變得不易進行。所以安裝HDPE 塑料波紋管時，要保護HDPE 塑料波紋管，不能使其損傷，也不行粘上油污。氣割和點焊時更要注意對HDPE 塑料波紋管的保護。

(2)HDPE 塑料波紋管位置的調(diào)整。在預(yù)應(yīng)力管道與斜拉索套管位置有沖突的情況下，需要適當調(diào)整預(yù)應(yīng)力管道位置;但要注意生拉硬撬會是紋管變形，一旦變形將影響預(yù)應(yīng)力筋的穿束。

如果預(yù)應(yīng)力管道與塔柱普通鋼筋和鋼筋骨架位置有沖突，可不需調(diào)整管道位置，將鋼筋和骨架位置調(diào)整下即可。

(3)錨座埋設(shè)。塔柱的豎向鋼筋由于預(yù)應(yīng)力張拉端槽口開得過大容易被切斷，錨墊板栓接一段套筒，對螺栓孔進行攻絲，預(yù)先在套筒外緣距塔柱外側(cè)留有一定距離，用泡沫塑料封堵套筒，避免施工中不慎將混凝土流入套筒內(nèi)。

將預(yù)應(yīng)力張拉端槽口與錨座垂直于預(yù)應(yīng)力鋼束是十分必要的。

2.2 鋼絞線下料、人工穿束

預(yù)應(yīng)力鋼束采用低松弛高強度270 級預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標準強度為1860MPa，計算彈性模量為1.95 ×105MPa，鋼絞線面積Ay=140mm2。精軋螺紋鋼筋，符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》(GB/T20065-2006)的規(guī)定，標準強度為930MPa，彈性模量為2.0 ×105MPa。預(yù)應(yīng)力張拉采用后張法。

使用經(jīng)檢查合格的鋼絞線，計算每束的下料長度，成捆下料編號運輸至施工現(xiàn)場，人工穿束在確定保證錨墊板位置正確、孔道內(nèi)暢通后進行。鋼絞線下料長度等于鋼束長加上張拉工作長度，一端張拉時的工作長度根據(jù)要求可以采用120～150cm，兩端張拉預(yù)應(yīng)力筋時，工作長度需要加倍。

在混凝土澆筑前人工穿束預(yù)應(yīng)力鋼絞線使其就位。

2.3 鋼絞線張拉

橫梁預(yù)應(yīng)力設(shè)計長度達62.5m，采用兩端張拉。在保證做好報驗鋼絞線、校驗千斤頂和油表以及配套油泵的前提下。才能進行預(yù)應(yīng)力施工。單端張拉上塔柱精軋螺紋粗鋼筋。

(1)橫梁預(yù)應(yīng)力張拉。橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束采用15-22 鋼束，張拉控制應(yīng)力為1395MPa，橫梁預(yù)應(yīng)力張拉步驟為:0→初應(yīng)力→4297kN→持荷5 分鐘→4297kN 錨固。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時需要對張拉噸位和伸長量進行控制，稱之為雙控，但主要以控制引伸量為主，伸長率控制在±6%以內(nèi)。施工規(guī)范對斷絲率也有要求，不得超過規(guī)范要求值。鋼束張拉過程和結(jié)束都不要撞擊錨頭，否則會產(chǎn)生不必要的影響。用砂輪切割機切割鋼束，錨頭以外鋼束長度在3cm 和5cm 之間，用混凝土封錨，保護端部鋼筋束外漏也可以滿足美觀要求。

橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序為:先從腹板中部開始上下對稱張拉腹板束，再從頂、底板中部開始左右對稱張拉頂、底板鋼束。預(yù)應(yīng)力鋼束均為兩端張拉，一次張拉完成。

(2)上塔柱應(yīng)力張拉。上塔柱斜拉索錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力精軋螺紋粗鋼筋采用單端張拉，張拉控制應(yīng)力為0.85fpk=0.85 ×930=790.5MPa，張拉控制力為636kN。

粗鋼筋張拉步驟為:預(yù)壓張拉施加力大小為涉及張力的50%以上不超過100%。

設(shè)定初張拉力為設(shè)計張力的10%，逐漸增加至設(shè)計張力的50%，將張力設(shè)置為設(shè)計張力的103%，進行超張拉。持荷5min 后回到設(shè)計張力100%，然后扳緊螺母錨固，回油卸荷，在以此超張拉，然后回到設(shè)計張力的100%，扳緊螺母錨固，張拉結(jié)束。

(3)張拉注意事項。①張拉設(shè)備。張拉設(shè)備設(shè)由專人保管，定期檢驗(6 個月內(nèi))、使用200 次后要標定、維護;錨具應(yīng)保持干凈，無銹蝕，無油污，安裝錨具及時張拉。安裝錨具時，要逐一檢查核對，不能出現(xiàn)安裝錯誤。②張拉程序。張拉前保證錨具錐孔與夾片之間、錨墊板喇叭口內(nèi)有無雜物。張拉順序要正確，嚴格按施工圖提供的順序進行預(yù)應(yīng)力張拉。

張拉時注意人員安全，禁止施工人員正對鋼束錨頭進行張拉，防止出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象進而傷人。

隨時檢查斷絲情況，同一截面預(yù)應(yīng)力束的斷絲率不超過1%，鋼絞線不得斷絲超過1 根。

2.4 真空壓漿

傳統(tǒng)壓槳工藝有很多缺陷，泉州灣跨海大橋采用真空輔助壓漿工藝。它是在把原有的金屬波紋管換成成塑料波紋管，密封孔道系統(tǒng)，真空泵放置在孔道的一端對孔道進行抽真空，達到-0.1MPa 左右的真空度，利用灌漿泵灌入優(yōu)化后的特種水泥漿，在孔道的另一端施加0.5～0.7MPa 的正壓力，確保預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實度達到要求。采用真空灌漿工藝可以有效地保證混凝土結(jié)構(gòu)安全度和耐久性的。

真空壓漿工藝選用不會發(fā)生析水、干硬收縮的槳體。這種工藝可以消除壓漿法時的氣泡。在接近真空的情況下，孔道中殘留的水珠被汽化，同空氣一起被真空泵抽出，使得漿體更密實。避免了有害水積聚在預(yù)應(yīng)力筋附近造成預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕。

由于孔道高低彎曲使?jié){體形成的壓力差，真空狀態(tài)下，壓力差減小。漿體充滿整個孔道，彎型、U 型、豎向預(yù)應(yīng)力筋在真空壓漿工藝中葉能更好地發(fā)揮自身的優(yōu)越性。

利用方法施工使得它施工質(zhì)量具有高水平的，但真空輔助吸漿的材料成本將變大，用工量也增加。作為一種全面的技術(shù)，真空輔助壓漿對施工現(xiàn)場的管理人員和操作人員都有較高要求。

2.5 封錨

預(yù)應(yīng)力壓漿完畢后，對以深埋錨方式的預(yù)應(yīng)力束進行封錨，連接被截斷的塔柱鋼筋，安裝模板，澆注混凝土。

3 結(jié)語

塔柱的質(zhì)量是影響斜拉橋的質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而塔柱的質(zhì)量主要有預(yù)應(yīng)力的施工質(zhì)量來決定的，所以預(yù)應(yīng)力的施工至關(guān)重要，泉州灣大橋?qū)︻A(yù)應(yīng)力的施工加以控制，提出需要注意的事項，得到了良好的效果。

［1］劉昀，顏東煌，涂光亞.大跨度斜拉橋橋塔下橫梁安全施工方案研究.中外公路［J］.2014(10)105-109.

［2］唐紅元.斜拉橋預(yù)應(yīng)力混凝土索塔關(guān)鍵問題研究.東南大學(xué)工學(xué)博士論文［D］，2006(2).