預應力智能數控張拉施工工法

張貴平 田 寧

（中國水利水電第九工程局有限公司第三分局）

1 工法特點

（1）由一臺智能數控主機同時控制兩臺或多臺千斤頂同時、同步對稱張拉，實現多頂同步張拉工藝。

（2）智能張拉系統能精確控制施工過程中施加的預應力值，將誤差范圍由傳統張拉的±15%縮小到±1%。

（3）系統傳感器實時采集鋼絞線伸長量數據，反饋到計算機，自動計算伸長量，及時校核伸長量是否在±6%范圍內，實現應力與伸長量同步、雙控。

（4）實現了張拉程序智能控制，不受人為、環境因素影響；停頓點、加載速率、持荷時間等張拉過程要素完全符合橋梁設計和施工技術規范要求。

（5）能自動生成真實的張拉記錄表，使施工過程具有可追溯性。同時還省去了傳統張拉工藝對相關參數的測量、計算、填寫過程，從而提高了工作效率。

（6）借助計算機遠程通訊系統，可為業主、設計、監理、施工、檢測單位提供遠程監控功能，突破地域限制，實現實時跟蹤、智能控制、及時糾錯，從而提高質量管理效率。

（7）采用智能張拉能提高工作效率，節約張拉施工周期、減少用工數量，降低工程成本，確保預應力施工安全、可控、精確、同步、自動。

2 適用范圍

本工法適用于預應力混凝土智能數控張拉施工。

3 工藝原理

（1）智能數控張拉系統主要由千斤頂、泵站及控制系統、位移傳感器（電腦或觸摸屏）三大部分組成。

①單束預應力兩端同步張拉（主要用于預制梁場）（見圖1）。

（2）千斤頂是系統給預應力束加載的執行機構，配置有位移傳感器（或位移、壓力傳感器），在張拉過程中測量千斤頂活塞伸縮及壓力的實際變化量（見圖3）。

（3）泵站系統（分主泵站、副泵站）為該系統的動力源，主要完成泵站的起動、調壓、卸荷及故障報警等功能。泵站系統主要包括：電機、泵組、換向閥、溢流閥、集成閥塊、液位計、溫度計、空氣濾清器、耐震壓力表、高壓油管、壓力傳感器等組成。

圖2 雙束預應力兩端對稱同步張拉

圖3 智能千斤頂及其尺寸（250T）示意圖

（4）程序控制系統包含手提電腦（或觸摸屏）、CPU控制單元、開關量、模擬量、采集模塊、變頻器、電器元件柜及相關控制線纜等；程序控制系統就是將泵站系統的壓力傳感器、位移傳感器及各電器元件開關量、模擬量采集到的信息加以運算處理，通過對電磁閥、變頻器的動作控制實現預應力精確加載，并保持主泵與副泵高度同步，實現參數設置、配方管理、控制操作、完成報表等功能并支持internet遠程監控編輯為程序儲存在電腦（或觸摸屏）。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

圖4 數控張拉工藝流程圖

4.2 操作要點

4.2.1 準備工作

（1）準備與張拉系統能配套使用的限位板、錨具、夾片，電腦，三相電纜，施工太陽傘備用發電機等必須準備齊全。

（2）對照張拉系統清單，清點設備，確定設備完好、配件齊全。

（3）核對專用千斤頂的編號，由于專用千斤頂都在出廠前統一標定，使用時一定要注意對應正確的標定公式。

（4）確定好待張拉的梁板。張拉前混凝土幾何尺寸、齡期和強度必須符合設計要求，設計無要求時強度應不應低于設計強度等級值的85%，錨墊板下及周邊混凝土須密實，若有蜂窩及其它缺陷，拆模后應立即進行強化處理，待滿足要求后方可張拉。尤其要認真檢查預應力筋的孔道。其孔道必須保證尺寸與位置正確，平順暢通，無局部彎曲；孔道端部的預埋鋼板應垂直于孔道軸線，孔道接頭處不得漏漿，灌漿孔和排氣孔應符合設計要求的位置。孔道不符合要求時，要清理或作好處理。

（5）進行技術交底，學習熟悉系統軟件說明文件及操作規程。

（6）布置張拉控制站。控制站選擇在確定待張拉梁板側面，要求不影響現場施工、控制站能安全工作、無陽光直射，在張拉過程中無需移動就能方便看到梁板的兩端，能連接到220V電源以保證電腦張拉過程中不掉電，取消電腦的屏幕保護，自動關閉硬盤等功能，安裝好控制軟件。將張拉儀主機和專用千斤頂布置于張拉端，并使之能與控制站保持直線可視狀態。

4.2.2 電源電線連接

由專業電工連接好三相電源（連接三根火線），接電箱中，一般數字2、4、6位置代表火線，字母N代表零線。不應該剪斷或拆除接線插頭，連接電線以后，用試電筆檢查電源是否正常。嚴禁帶電狀態下作電線連接操作。請見電線連接示意圖（圖5），其中2、4、6位置代表火線，N位置代表零線。

圖5 電線連接示意圖

4.2.3 油管連接

連接好油管：仔細檢查油嘴及接頭是否有雜質，必須將其擦拭干凈，確保進油管與回油管不被混淆。回油管在千斤頂的安裝位置為張拉時千斤頂遠離梁板的一段，即千斤頂安裝了黑色安全閥的一端；油管連接處必須使用銅墊片以防止漏油。油管的保護彈簧應當靠近油嘴處以延長油管使用壽命，油管連接位置示意圖，如圖6所示，進油管安裝位置靠近數據線接口，保護彈簧靠近油嘴起到保護作用；回油管安裝位置遠離數據線接口，回油管的另外一端安裝在千斤頂帶有安全閥的油嘴處。

圖6 油管連接位置示意圖

4.2.4 專用千斤頂、天線、數據線安裝

安裝好限位板以后，起吊專用千斤頂。千斤頂必須采用鋼絲繩起吊以確保安全。起吊之后，安裝好工具錨、工具夾片。工具夾片的安裝必須符合《公路橋涵施工技術規范》（JTG/TF50-2011）相關要求。工具夾片未起作用或未完全起作用都會導致最終伸長量誤差偏大。然后連接張拉儀與千斤頂的數據線，張拉一孔完畢，不得拉扯該數據線用于移動千斤頂。為了使鋼絞線受力均勻，應當采用梳編穿束工藝，接下來安裝好儀器天線。

（1）千斤頂鋼絲繩、儀器天線安裝（見圖7）。

（2）數據線連接（見圖8）。

4.2.5 錨具安裝（見圖9）

安裝完畢，現場操作人員對以上安裝步驟和部件進行檢查。

圖7 千斤頂、儀器天線連接位置示意圖

圖8 數據線連接位置示意圖

圖9 錨具安裝示意圖

4.2.6 智能張拉施工操作要點

（1）控制軟件回到主界面，檢查軟件左下角的狀態欄，顯示正常，右上角的“張拉梁號”正確，“第1次”張拉為準備狀態。

（2）再次檢查確定梁板的兩端千斤頂安裝正確，然后啟動梁板兩端設備（按下綠色“油泵啟動”按鈕），啟動設備，電機運轉聲音正常，平順。儀器進行5min預熱；溫度低于10℃時，進行15～30min預熱。

（3）通知梁板兩邊工作人員，注意安全。點擊控制軟件的“開始張拉”按鍵，“第1次張拉施工”啟動，此時密切注意在電腦上觀測壓力值和位移值是否正常，有異常立即點擊“暫停張拉”并進行相關檢查。電腦在張拉施工過程中嚴禁運行其他程序，操作人員時刻關注相關數值，嚴禁離開控制臺。

（4）在張拉過程中應密切注意梁板兩端設備和千斤頂的工作情況，注意安全，如有異常情況立即單擊“暫停張拉”、按下張拉儀“急停指示”按鈕，停止張拉，排除異常情況后，方可繼續張拉。

（5）每一孔張拉完成后，設備自動退頂，保存數據，并自動跳到下一個張拉步驟，在下一個張拉步驟開始之前，計算機操作人員應再次檢查錨具、千斤頂、限位板是否正確嵌套，數據連接線是否松動、被擠壓，千斤頂是否壓迫粗鋼筋等。

4.2.7 張拉結束

（1）整片梁板張拉施工完成后依次關閉軟件、電機、切斷電源，拆卸千斤頂、油管。

（2）張拉系統所有設備在張拉完畢以后必須妥善保管，儀器、千斤頂都必須有良好的防曬、防水措施。

（3）定期維護。油量不足情況下應及時加注符合要求的抗磨液壓油。每三個月更換一次液壓油。