智能張拉設備在連續梁后期束施工中的應用

蔣大偉

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 工程概況

莆田至炎陵高速公路尤溪中仙至三元莘口段YA10 標段位于福建省三明市尤溪縣中仙鄉、坂面鎮境內，線路始于尤溪縣中仙鄉華口村，至湖美溪隧道中部結束，線路總體呈東西走向。上跨尤溪中仙至大坪公路，穿越六角崎山建六角崎隧道，出六角崎隧道在坂面鎮上村南側上跨湖美溪及Y094 鄉道建湖美溪大橋，經湖美溪大橋進入古跡村湖美溪山，在湖美溪山建湖美溪隧道，至湖美溪隧道中部結束。在標段起點處華口村，設華口樞紐互通連接既有廈沙高速。

YA10 標段線路右線起訖里程為K161+556.623—K168+550、線路左線起訖里程為Z1K161+576.642—Z1K168+550，線路長6.994 km，主要技術標準見表1。

表1 莆田至炎陵高速公路主要技術標準

2 智能張拉設備的優勢

2.1 應力施加具有準確性

智能張拉設備可以靈活采集預應力值，再根據實測結果與設計值的差值做出調控，使誤差減小在±1%，而傳統人工作業方法的誤差要求為±15%，可見智能張拉設備可以有效減小誤差，作業精度較高。

2.2 精準判斷并控制伸長量

智能張拉設備具備高效采集作業參數的能力，除張拉應力外，還可及時測定鋼絞線的伸長量，經自動計算后判斷實測值與設計值的誤差，即該值需要在±6%以內，加之對張拉應力的控制，達到“雙控”的效果。

2.3 實現對稱同步張拉

計算機與千斤頂采取一對多的數量配置方式，在計算機的操控下，同步對稱張拉。得益于計算機的協同控制機制，可以有效減小各千斤頂的張拉力差值，要求其在±2%以內，避免張拉失衡的情況。

2.4 預應力損失較小

張拉全程無需過多的人工參與，智能張拉設備能夠以自動化的方式完成各項操作，人為誤差明顯減小，包含加載速率、持荷時間在內的各項指標均得到有效的控制，傳統張拉方式下預應力損失過量的情況也不復存在。

2.5 自動生成張拉記錄表

系統以自動化的方式匯總數據并生成張拉記錄表，全過程中人工無法干涉，因此可保證數據的真實性。同時，也無需在張拉力等指標的測定、記錄工作中投入過多的人力資源成本，作業效率較高，經濟效益良好。

2.6 具備遠程監控功能

智能張拉設備具備遠程監控的功能，業主、監理、施工等相關單位可共處同一張“信息網”中，數據的交互水平提高，相關單位可根據需求及時調取數據，突破了時間與空間的束縛，有助于實現“智能控制，精確糾偏”的工作目標。

3 智能張拉設備的具體應用要點

根據設計要求，對粗鋼筋和鋼絞線精準下料，需確保預留的張拉工作長度具有合理性。混凝土澆筑前，精準定位波紋管，若無誤則澆筑混凝土；以混凝土的實際狀態為準，待其初凝后，隨即抽出內襯管，向其中穿入提前加工成型的鋼絞線。按順序依次張拉，即先縱向、后豎向。其中，縱向束遵循對稱張拉的原則；而在豎向預應力筋張拉施工環節，首先從0#塊中心位置開始，逐步對稱交錯張拉。

3.1 張拉準備工作

以設計規范中的計算公式為準，經計算后確定理論伸長值，將其與設計圖中的值展開對比分析，進而根據差值的大小做進一步的規劃。差值較小時，將設計伸長量作為作業基準；差值較大時，需要分析具體的成因并再次計算，直至滿足要求為止。箱梁縱向線包含平曲線和豎曲線兩類時，其張拉復雜度較高，伸長值的控制需分情況考慮，即分段依次計算伸長值再疊加，由此得到整束的伸長值。

正式張拉前，檢驗張拉千斤頂。經試驗后，可以確定錨口摩阻損失值，將其視為最終的張拉應力，并按照如下方法展開計算，目的在于確定各級荷載的油表讀數：y=AX+B。其中：y 為油表讀數；A、B 為回歸系數，根據檢驗報告確定；X 為張拉力，包含設計張拉力和錨口摩阻損失兩部分。

按前述方法展開計算后，確定各級荷載的油表讀數，匯總結果，報監理工程師審批，若通過則可以作為正式張拉的作業控制標準。

3.2 張拉設備的配套

張拉設備進場前，先對各類系統以及相關裝置加以標定，即傳感器系統、控制系統、千斤頂及油表，在此前提下方可投入使用。此外，施工期間需考慮標定有效期，若達到6 個月或是故障維護后，均要再次標定。

張拉設備是實現張拉作業的關鍵裝置，需妥善保管，定期做好維護和養護工作。錨具進場時，分批次有序組織質量檢驗，不可出現裂紋、銹蝕等質量問題，否則不予以使用。

3.3 張拉工藝

檢查混凝土強度，確保混凝土強度達到設計要求的90%，同時混凝土齡期≥7 d，滿足以上條件后即可開展張拉作業，應用預應力智能張拉系統，實施小箱梁張拉工藝。在正式開展張拉作業前，應對千斤頂、油泵、油表等張拉設備校驗檢查，審核張拉設備標定證書。

檢查鋼絞線的質量和完整性，若鋼絞線外表出現刻痕、燒傷等問題應及時更換，避免影響鋼絞線性能的發揮，同時要根據設計要求對鋼束進行編號，采用膠帶將鋼絞線端部包裹住，再開展穿束作業，由人工引導鋼束穿入孔道。檢查錨墊板內部環境是否符合錨板安裝規范，清理注漿孔內的黃油及混凝土，安裝錨板，調整錨板，保證錨板與錨墊板中心保持一致，并安裝張拉工作夾片。

為了提升張拉作業的效率，應在預應力張拉前，確定張拉設備相關參數，并校驗檢查千斤頂、油表、油泵及壓力表等設備的性能，測定預應力筋的彈性模量，保證張拉作業順利進行。

預應力智能張拉系統配備了智能傳感器，傳感器能夠實時動態收集、更新鋼絞線伸長量，再利用智能計算系統，利用張拉力與伸長量雙控系統控制原理，平衡張拉力與伸長量，控制伸長誤差。預應力智能張拉系統比較實測鋼絲伸長量與計算伸長量的不同，若兩者誤差超出±6%可反饋警示，提醒操作人員檢查異常，分析產生異常的原因[1]。

根據錨固回縮損失預應力的大小，可將預應力張拉作業劃分為10%、20%、100%三個等級。1 臺計算機中的預應力智能張拉系統控制可同時控制2 臺千斤頂設備，能操作2 臺千斤頂設備同時開展對稱張拉作業，同時帶有實時監控系統，能夠動態跟蹤張拉施工，推動施工的智能化與機械化水平，達到理想的張拉效果。

在開展預應力鋼絞線張拉作業過程中，應密切關注每一束鋼絞線的斷絲與滑絲情況，檢查斷絲與滑絲數量，若斷絲或滑絲數量超出安全允許范圍則返工處理，再次實施張拉。

完成張拉施工，且預應力張拉控制力趨于穩定達到穩定后，采用砂輪機，選擇冷切割工藝，預留3 cm，將鋼絞線端頭位置其他突出鋼絞線切割干凈，切割完畢后應及時落實錨固封閉作業。

（1）縱向束的張拉。張拉前，詳細檢驗各構件，如外觀、尺寸均需要達到標準要求；待混凝土實測強度達到設計強度的90%以上且滿足7 d 的齡期要求時，方可正式進入張拉環節。張拉采用大噸位群錨體系張拉，遵循雙控標準（張拉力和伸長量均要達標），按照既定程序由張拉設備自動完成張拉操作，若張拉力出現突變現象或伸長量超出許可范圍時，隨即暫停張拉作業，檢查后確定原因，采取針對性的處理措施，若恢復正常則繼續張拉。

（2）精軋螺紋粗鋼筋張拉。一次張拉到位，適配JLM-32 型錨具和張拉支架，將YC60G 型穿心式千斤頂穩定置于支架上。張拉至設計荷載后，持荷5 min，期間張拉力無異常下降則予以錨固處理。此外，考慮到各精軋螺紋鋼筋錨固施工質量要求，需分別按要求組織復拉。

（3）橋面板橫向預應力。橋面板橫向預應力束錨下張拉環節，宜采取單端張拉的方法，交替布置，要求該處的張拉力為1395 MPa。較特殊的是節段線端部的橋面板橫向預應力，該部分應當予以保留（暫不采取張拉措施），安排在下一節段的橫向預應力束張拉時同步操作[2]。

4 智能張拉設備與傳統張拉方法的綜合對比分析

4.1 技術可行性層面的對比

傳統預應力張拉施工需得到大量人員的參與，負責設備的操作、張拉力及鋼絞線伸長量的檢測、數據的記錄與整理等相關工作，員工工作量較大，效率偏低；在整個張拉過程中存在諸多人為因素的干擾，易由于個人工作態度和技術水平等原因，出現實際張拉效果偏離設計要求的情況。相比之下，智能張拉設備能夠按照特定的程序以自動化的方式完成各項操作，由此減小工作壓力，并有效保證張拉質量。

4.2 經濟效益層面的對比

根據前述的有關于技術層面的分析可知，傳統人工張拉方法的人力資源成本投入較高，而且還很容易出現返工的情況，因此進一步增加了成本投入。智能張拉設備則可以減少人員的投入，也能避免因頻繁返工而導致的成本增加的情況，經濟效益優勢突出。

5 結語

在莆田至炎陵高速公路后期束張拉施工中，通過智能張拉設備的應用，能夠以自動化的方式高效完成張拉作業，張拉力和伸長量兩項指標均可滿足要求，同時在此方面的成本投入較少，可以兼顧質量、經濟效益等多重要求，表明智能張拉設備具有可行性。通過本文有關于智能張拉設備應用要點的分析，希望所提內容可作為類似工程的參考。