單跨100m以上懸灌梁預應力施工技術

譚志勇

（中鐵十一局集團第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

0 引言

單跨徑100m以上預應力連續梁橋施工工序非常復雜，要保證施工質量和施工安全，對單跨徑預應力連續梁橋懸灌控制是關鍵。在單跨徑預應力連續梁橋懸灌施工中，容易受到外力擾動影響，出現載荷穩定性失衡，導致單跨徑預應力連續梁橋懸灌施工控制穩定性不好，因此，單跨徑預應力懸灌控制的設計，主要是對縱向預應力工程的優化設計。本文重點對縱向預應力工程進行了研究，以期為工程實踐提供參考和借鑒。

1 工程概況

新建鐵路成都至貴陽線，樂山至貴陽段香壩河特大橋懸灌連續梁（剛構、T構）共93聯，其中，主跨度120m及以上的有9個，主跨度64m和64m～120m的有40個，主跨度24m和24m～56m的有44個，包括14根等跨連續梁和4根獨立的T形梁。

2 預應力施工流程

在縱向預應力鋼筋成束之前，首先將預應力管道利用通孔裝置進行疏浚，通過壓縮空氣或高壓水清理管道中的垃圾。縱向預應力鋼筋成束過程中，鋼絲通過孔和預應力鋼筋連接后，由卷揚機牽引通過；橫向預應力鋼筋應手動穿入。穿筋后，查看預應力鋼筋裸露情況，確保兩頭裸露長度大體一致，符合張拉要求，最后安置錨具和千斤頂。豎向預應力鋼筋應根據設計切割直接生產成型，并且在梁段混凝土澆筑之前埋設在梁體內。張拉次序是先縱向、后橫向，豎向預應力筋在后面1～2段處受拉。圖1為預應力施工流程。

圖1 預應力施工流程

3 預應力施工的控制要點

預應力項目是現澆箱梁最關鍵的部分，從預設管道的布設、錨板的安置、錨碇混凝土的振搗、拉張和注漿作業等方面都不可忽視。任何一個環節一旦產生問題，就會引起質量問題。

待梁的懸掛強度滿足設計值的95%，彈性模量100%滿足設計值，齡期不低于5天后，就可進行預應力張拉，可按設計標準分層次一次實現預應力張拉。

鋼絞線張緊之前徹底檢查梁體。若有任何缺陷，需提前取得監理工程師的同意再進行修補，滿足設計強度，并清除承壓底板和錨下管道膨脹部分的殘余砂漿，否則不能進行張拉。

預應力張拉選擇YCW型貫通千斤頂，兩頭對齊張拉。使用張力設備前務必送權威機構識別并進行校準，超過規定時限的，必須進行復檢。千斤頂和油泵的分組使用方式，需和標配校準的組合方式一樣。中間不可任意更改，否則應根據更改后的匹配模式重新進行校準。

3.1 下料編束

初步檢驗鋼絞線的質量能否滿足設計的標準，確保鋼絞線表皮沒有裂痕、毛刺、機器損壞、氧化鐵垢或油漬。通過運算明確鋼絞線的切割長度，L=（兩個錨頭之間的設計長度）+2×（錨固件厚度+限位板厚度+千斤頂長度+預留長度）。現場切割長度可根據圖紙施工（包括每頭80cm的作業長度），鋼絞線應通過研磨機進行切割，然后編織成束。編織過程中，維持每條鋼絞線處于平行狀態，沒有纏繞，每間隔1.5m捆綁一根鐵絲，鐵絲向內搭，對捆綁的鋼絞線束進行編號并堆疊，綁扎后的鋼絞線束要遠離地面，維持干燥，進行遮擋，避免雨淋。

3.2 預應力鋼絞線的制作和張拉

3.2.1 預應力鋼絞線的制作

（1）有效控制鋼絞線的長度，該值等于設計孔道長度和張拉長度的總和，同時需要確保錨外預留部分至少達到100mm。下料用砂輪機完成，精細化切割，并以可行的方法防止鋼絞線散頭。經過切割后，將各束理順，用鐵絲按照1.5m的間距有序綁扎、編束，每束的鋼絞線均保持順直，不可扭結。

（2）按照如下思路選擇預應力設備：①千斤頂額定張拉噸位根據張拉力而定，取該值的1.5倍。張拉前校正千斤頂，保證該裝置的精準性，其中校正系數不超過1.05。每月組織一次校正，或是張拉達到200次時均安排校正；②配套的壓力表可選擇防震型，精度不低于1.0級，每一周校正一次。若張拉期間壓力表發生異常，在處理故障后需再次校正，以便有效使用；③油泵參數方面，額定油壓達到使用油壓的1.4倍，油箱容量取張拉千斤頂總輸油量的1.5倍；④針對預應力設備建立臺賬和卡片，記錄用于反應設備狀態的信息，并定期檢查。

3.2.2 張拉規定

（1）梁體混凝土強度和彈性模量是判斷是否具備張拉條件的關鍵，各自均達到設計值的90%同時滿足混凝土齡期超5d時方可進行張拉。在梁體混凝土強度達到50%～60%后，先拆除內模，暫不拆外模，否則容易出現早期裂縫。

（2）張拉采取兩端同步張拉的方法，最大不平衡束不大于一束。

（3）共有Ty、By、Dy三處備用孔道，若需使用則必須經由設計單位同意，無需使用該類孔道時，以真空壓漿的方法封堵。

（4）有效連接波紋管接頭，保證嚴密性，以免漏漿。

（5）鋼絞線張拉前，先詳細檢查梁體，針對存在的缺陷采取有效的處理措施；施工中，錨下管道擴大部分和承壓墊板處可能殘留灰漿，宜將該部分清理干凈，否則將影響張拉效果。

（6）鋼絞線張拉遵循對稱的原則，兩側千斤頂逐步充油張拉，盡可能保證兩側伸長量的一致性。

（7）正式對預應力鋼絞線束做張拉前，先組織張拉、錨具試驗，并測試預應力瞬時損失值，針對試驗情況合理安排施工，確定合適的張拉方法。此外，為校核張拉錨固力，需安排預應力鋼束的伸長量計算。

3.3 鋼絞線穿束

穿線前，應檢查錨固底板及風管，保證底板準確，風管完整通暢，錨固束與底板垂直。

穿線時，檢驗鋼束捆綁是否結實，末端是否彎曲，長度是否無誤，并按編號貫入風管。長度不足40m的縱向鋼筋，應通過手動進行穿線。按設計長度切割后，需戴上子彈形剛性套，以降低摩擦力。針對長度超出40m的縱向鋼束，首先在管道里貫入一根鋼絞線，并和先捆綁好的鋼絞線拖頭連接，一頭利用卷揚機向外拉，另一頭，手動緩緩貫入。

預應力筋安置后需進行適當保護，安裝結束后及時進行張拉，禁止超過有效時限。禁止在預應力鋼束周圍有電焊施工，避免產生破壞。

3.4 預應力筋張拉

3.4.1 張拉設備的選型

每對吊籃裝備4個250t的千斤頂和4個ZB4-500的油泵。為確保張拉的可靠性、準確性和精確性，所選設備的額定張力需高出預應力鋼筋束的張拉力。預應力筋的張力計算如下：

式中：

Ny——預應力鋼筋束的張力；

N——同步張拉的預應力筋數量；

δk——預應力筋張拉控制應力；

Ag——單股的橫截面積。

本施工段預應力需用最大張拉力為：Ny=9×1302×140×1/1000=164.052t。施工場地通過4臺250t的千斤頂實行同步張拉，根據以上計算，可以滿足現場生產需求。根據規范和張拉應力的標準，油壓計量程為0～60MPa，精度等級為0.4級，要求其讀數板直徑超出150mm。

3.4.2 設備的校驗

通常由高壓油表測量和管理液壓千斤頂的力，以便準確控制張力。因此，高壓油表一定要檢驗，且達標后才可以應用，同時校對時期不可大于一個月。千斤頂一定要校對且達標后才可使用，且校對日期不可大于一個月。選擇大質量的砝碼配重試驗機進行配重試驗，同時將千斤頂和油泵組成的體系進行校準，校準合格后可用于作業。

張拉次序為先張拉腹板梁，然后張拉底板梁，最后張拉頂板梁，張拉時左右需對稱。

3.5 張拉的控制

張拉中采取張拉應力和伸長量的雙重控制，張拉力控制為主，并檢查鋼筋束伸長值[1-2]。鋼絞線應嚴格按照設計標號進行張拉，根據設計標準兩頭對稱同時張拉，或者單頭進行張拉。張拉真實伸長值和設計伸長值對比，誤差應掌握在±6%之內。若發現伸長值異常，就要停止張拉，同時告知項目監理，實時記錄和整理張拉數據并遞交給監理，后續根據監理批準的方案進行治理。

錨固件安置前，務必徹底清理鋼絞線上的異物和銹跡，然后安置工作夾，防止鋼絞線滑動。此外，必須保持工具夾干凈并在外部涂一層石蠟，以便拆卸工具夾。

張拉需根據規定執行，避免鋼絲受力過重而出現斷裂[3]。張緊過程中，命令統一。一定在千斤頂主油缸的兩側同時慢慢注滿油，兩頭伸長率需大體一致，張緊力應相同，禁止一頭拉緊[4-5]。產生響動或者不尋常現象應馬上停止作業，進行檢驗，查明起因后再張拉。

預應力鋼筋錨固定后，用砂輪切割錨固外的預應力筋，但暴露長度不能低于設計要求。錨具盡快通過封口混凝土進行防護，需要長期暴露時，應進行防銹。

3.6 預應力鋼絞線的施工要求

（1）根據相應規定抽樣檢查每批鋼絞線，確認強度、彈模數量、切面面積、伸長率及硬度是否達標，不達標產品禁止使用。同時根據實測的彈性模量和橫截面積，更正計算出的伸長率。擴展校正公式如下：

式中：

Δ′——修正后的引伸量值；

E——計算彈性模量，1.95×105MPa；

A——橫截面積，1.40cm2；

E′——測量彈性模量；

A′——截面面積；

Δ——計算引伸量值。

（2）鋼絞線運送到施工場地并放置在室內預防生銹。鋼絞線的切割嚴禁通過電及氧弧進行下料，僅能用圓盤進行下料，且鋼絞線的切割面為一平面，方便張拉時查看斷絲情況。

3.7 錨具和墊板的施工要求

采用OVM型錨固和其匹配的設施。需抽樣檢測夾片的強度等級。逐一檢查墊板喇叭里是否有毛刺，若有毛刺的不可使用并及時退回。

3.8 預應力質量的控制

（1）待梁的懸臂注漿強度等級滿足設定值的95%，彈性模量完全符合設計值，齡期≥5d便可張拉；預應力張拉隊伍務必固定，指派有長期預應力混凝土施工經驗的張拉操作人員擔任操作指揮工作，臨時工不可承擔此項任務。

（2）通過預應力伸長率和拉力的雙重控制，其中張拉是主要的，伸長率誤差在±6%之內。每節斷絲率不可超出該節鋼絲總數的1%，不可以整股斷絲。斷絲是指在拉緊或錨固過程中，錨與錨之間或錨與固錨之間的斷絲。

（3）后張法延伸不包括工作長度的延伸，施工時應按照實際情況考慮。延伸量不符合設計值時，通過灌入中性肥皂水來降低摩擦造成的耗損。灌漿前用高壓水清洗中性肥皂水，也可增加3%的張拉重量，兩種方案可同步進行。需按照每批鋼絞線的現有直徑，及時調節千斤頂限位板的約束尺寸。標配的限制板尺寸應使鋼絞線只有卡子的齒痕，沒有劃痕。若鋼絞線產生嚴重劃痕，說明限位板限制尺寸太小；若產生滑絲及不顯著夾片齒痕，則可能限位板限制尺寸太大。

3.9 預應力張拉的操作

拉伸順序：0→0.2σk（標記伸長率，實測伸長率δ1）→σK（靜置5min）→鋼筋σK（實測伸長率δ2）→錨固件（實測伸長率δ3）。

根據每束的鋼筋根數和對應的錨固件進行匹配，攜帶好夾片，鋼絞線穿越千斤頂中心。在張拉時需將獨根鋼筋進行提前張拉，張拉初始應力滿足0.2σk時，暫停供油。整束張拉是0.2σk時，查看夾片狀況良好后，劃線進行標注。

千斤頂灌油時要將鋼筋進行張拉。油壓符合張拉重量后，閉合主油缸油路，同時維持5min，勘測鋼絞線伸長率并進行校正。維持5min后，如果油壓有所降低，務必補充油量，達到設計重量的油壓數值，千斤頂回油，夾片自主上鎖，本次張拉作業完成。需實時做好相關記錄。

千斤頂是否滑絲：檢驗δ3～δ2能否高出6mm，若高出6mm，則說明有滑絲，需檢查成因并實施相應措施后，繼續張拉。隨即查看鋼絞線末端標記是否在一個平面，若平面發生轉變，證明部分鋼絞線產生了滑絲問題，務必采取措施進行解決。

4 結束語

懸灌梁技術在橋梁項目中占有重要地位，并且普遍應用在大跨度橋梁中。但是懸灌梁技術也有一定缺陷，如施工工期長、工序繁復、耗材數量大等，也給橋梁工程施工帶來一定挑戰。本文以成貴鐵路橋梁工程為例，通過對懸灌梁的下料編束、鋼絞線穿束、預應力筋張拉等各工序進行重點控制，使該工程取得了較好施工效果，為同類型的橋梁施工提供了較好的參考意義。