豎向曲線預應力管道定位與壓漿

張濤

（重慶城建控股(集團)有限責任公司，重慶 400060）

1 概況

閬中嘉陵江四橋為獨塔斜拉橋，跨徑為2×130m，索塔高度為103.6m，采用混凝土箱型結構，正面呈水滴形。索塔包括下塔柱、橫梁(0#塊)、中塔柱、上塔柱4個部分，下塔柱由上至下漸次內收，呈上口寬下口窄的曲線狀，形如水滴（圖1）。

圖1 下塔柱豎向預應力體系

為了克服施工過程中，異形結構產生的外傾力矩，及防止工作狀態下混凝土裂紋產生，在下塔柱設置豎向預應力體系[1]，順應下塔柱結構線型，預應力呈曲線狀，伸入承臺內，長30～34m。下塔柱混凝土豎向分段澆筑，至豎向預應力錨固高程位置 (橫梁與中塔柱交接段)，張拉預應力鋼束并錨固、壓漿，形成豎向預應力體系，再繼續索塔的下一步施工。

此索塔豎向曲線預應力體系由鋼束T1-T4組成，T1、T2位于外側、T3、T4位于內側，固定錨固端伸入承臺內，張拉錨固端設置于箱內齒塊上；隨索塔結構線形呈多曲線組成的“C”形，最長的T2為32.7m，遠遠大于豎向預應力管道常規的6～15m長度。

此豎向預應力有如下幾個特點：

（1）具體有管道長。

（2）不規則曲線形。

（3）鋼束自伸入承臺的錨固段就位、管道隨混凝土逐段澆筑接長、安裝困難。

（4）豎向管道壓漿難度大、常規壓漿設備一次難以完成等特點。

在施工過程中，針對這些特點，從施工各個工序入手，采取因地制宜的措施，一個個逐個破解。

2 定位安裝

預應力鋼束伸入承臺錨固，再澆筑承臺混凝土的施工順序，形成先埋入預應力鋼束，先有預應力鋼束，后有波紋管穿入鋼束，隨索塔混凝土節段澆筑接長的施工現象。每束鋼束由17根Φ15.2低松馳環氧鋼絞線組成，鋼束 (最長的T2)長度達32.7m，順橋梁軸線縱向間距50cm布置，鋼束數量多(T1-T4)、每束鋼束長且組成鋼絞線多。在埋入時，對每束鋼絞線用細鐵絲間隔1m編束捆扎好，編號并標識清楚，防止無編號定位錯亂，鋼束之間扭纏到一起。

在前段混凝土澆筑完成后，進行下一段勁性骨架的接長、校正定位，作為管道定位的參照物。管道自鋼束的尾段穿入，與埋入已澆筑混凝土的管道口相接，并用封口膠纏繞密貼，防止混凝土澆筑時砂漿自接口進入，堵塞管道。

管道接長與混凝土的澆筑高度相匹配，不宜過長，一般在待澆段頂端以上30cm即可。管道接長完成后，進行管道的坐標定位，豎向曲線管道為空間三維坐標體系，必須定位準確，預應力才能達到良好效果，定位不準走樣，將使管道摩阻增大，預應力將不能有效地傳遞到錨固端，造成預應力損失[2]。利用勁性骨架為支托，在預應力鋼束的線位上，定位出管道的坐標點，逐一將鋼束道就位，用“U”定位鋼筋鎖定，每隔0.5m安裝定位鋼筋以固定波紋管的位置、保證波紋管的曲率，完成波紋管的安裝（圖2）。

圖2 管道定位

預應力鋼束在澆筑承臺混凝土時，即埋入；在索塔每節段(基本按4.5m/節段)混凝土澆筑前，逐段完成相應節段預應力管道的接長與定位，直至混凝土澆筑至鋼束(T1-T4)的錨固處，分別進行鋼束的張拉。在采取了上述的施工控制措施后，管道定位安裝準確、曲線線形圓順的情況下，管道摩阻力較小，達到設計控制應力后，伸長值與設計理論值偏差在±5%以內，可見預應力有效傳遞到了伸入承臺的錨固端。

同時，第三方監控單位在下塔柱混凝土內埋入的應力監測感應器，測得張拉后的混凝土應力值于設計模擬值較接近，證明預應力張拉效果較好，達到設計要求。

3 壓漿

3.1 壓(出)漿管的安裝

長距離的豎向管道，因漿體自重及管道阻力，用普通壓漿設備難以一次壓漿完成；若加大壓漿壓力，則漿體泌水快，將出現漿體還未充盈管道，底部漿體已凝結的現象。這是豎向管道壓漿普遍存在的問題，也是困擾豎向預應力施工質量的一大難題。

為解決上述難題，本文采用分級壓漿法。按照“化整為零、分級壓漿、一次成活”的原理，將管道豎向高度按每9～11m為一級，埋設出漿管、壓漿管，自下而上，逐級壓漿，接力完成整束預應力管道的壓漿。應用普通常規壓漿設備即能滿足長距離壓漿的要求，壓漿效果良好。

閬中嘉陵江四橋的索塔預應力管道豎向高度超過30m，錨固端伸入承臺4m，以錨固端為起點，在豎向高度上每間隔10m，依次埋入三道壓(出)漿管。

第一級壓漿管位于錨固端，出漿管設于距錨固端11m高度的管道處；

第二級壓漿管設于距錨固端10m高度的管道處(第二級壓漿管低于第一級出漿1m)，第二級出漿管設于距錨固端21m高度的管道處；

第三級壓漿管設于距錨固端20m高度的管道處(第三級壓漿管低于第一級出漿1m)，第三級出漿管設于管道的頂端(自然最高處)；

達到分級壓漿，逐級銜接，一次成活，壓漿飽滿的目的。

3.2 壓漿

預應力鋼束張拉完成，經檢驗合格后，及時進行管道壓漿。按照“化整為零、分級壓漿、一次成活”的原理，同時準備好三套壓漿設備，為避免輸漿管過長增大壓漿壓力的情況，每套壓漿設備布置于各級壓漿管道高度的平臺處，抵近壓漿管口接入（圖3）。

圖3 分級壓漿工藝流程圖

設壓漿總指揮一人，每套壓漿設備各配備一組作業人員，持無線通訊設備，保持壓漿過程的通訊暢通。

壓漿設備的壓漿嘴接入各級壓漿管，準備就緒，事先計算好每級管道的用漿量，攪拌好，由壓漿總指揮下令開始第一級壓漿，勻速不間斷壓入漿體，待第一級出漿管溢出濃漿后，立即扎實出漿管。同時，開啟第二級壓漿設備工作，停止第一級壓漿設備工作。按此循環，完成一束管道的壓漿，再逐次進行下一束管道的壓漿。

壓漿的過程連續不間斷，自下而上逐級壓漿達到分級壓漿，逐級銜接，一次成活，壓漿飽滿的目的。

依托這次的創新實施，成功申請了實施新型專利“一種長距離豎向預應力管道壓漿裝置”(專利號：ZL 2016 2 0335651.0)。

4 結論

豎向預應力實施完成及全橋完工后，對索塔進行外觀檢查驗收中，未發現下塔柱出現受力裂紋，橋塔水滴型造型與設計線型符合；第三方監控單位報告顯示，應力監控數據在允許范圍內；超聲檢測預應力管道壓漿充盈度飽滿。

通過外觀檢查、應力監測、超聲波檢測這三項內容，可知豎向預應力體系施工達到設計預期，施工中采用的鋼束管道依托勁性骨架定位(空間曲線三維坐標)，化整為零、分級壓漿、一次性成活的壓漿方法行之有效。

參考文獻：

[1]JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[2]李守凱，張峰，李術才，等.施工定位誤差對豎向預應力損失的影響研究[J].山東大學學報：工學版，2011（3）.