市域鐵路建設中的整孔箱梁預應力施工工藝

劉曉麗

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100)

1 工程概況

鄭州機場至許昌市域鐵路工程北農區間和農新區間線路總長5.6 km，設農大路站、新元大道站，沿線施工中箱梁為重點內容，包含3孔35 m現澆梁、8孔25 m節段梁、150孔30 m節段梁、1聯(40 m+60 m+40 m)連續梁、1聯(40 m+60 m+40 m)道岔連續梁、1聯(6×30 m)道岔連續梁、2聯(30 m+50 m+30 m)連續梁。

2 整孔箱梁預應力施工的材料及機具

材料選用的是φS15.20高強度低松弛鋼絞線，標準強度1 860 MPa。鋼絞線進場時加強質量檢驗，廠家、品種、規格、批號均一致時，每30 t視為一個批次，按照規范組織質量檢驗，不足30 t也視為一個批次，檢驗時著重考慮極限伸長率、彈性模量、屈服負荷、破斷負荷，要求各項指標均滿足要求。此外，鋼絞線復驗時需要確保前述提及的各項指標均達標，若某項或多項不滿足要求，從該批次中取雙倍數量的試樣進一步組織試驗，取得復驗結果，進而根據實際結果做出判斷，若有一個試樣存在問題，則將對應批次鋼絞線的質量視為不合格，不予以使用。對于通過質量檢驗的鋼絞線，分類堆放、掛牌標識，同時采取防潮處理措施。

千斤頂和壓力表是預應力施工中的關鍵裝置，根據張拉要求選擇合適的設備，進行配套標定，根據實測數據生成壓力表與張拉力的關系曲線，做到精細化施工。配套設備進場后試運行，判斷其實際情況，若無誤則轉至工作臺面以便使用[1]。對于張拉機具長期未投入使用的情況，在恢復使用前做詳細的校驗，避免精度偏低、故障等質量問題。張拉機具及儀表由專員管理，根據計劃定期開展檢維修工作。此外，張拉作業環境較為復雜，出現如下情況之一者需及時校驗張拉設備：一是預應力鋼絲發生斷絲；二是油壓表指針不回零；三是千斤頂漏油；四是更換千斤頂油壓表。

3 整孔箱梁預應力施工要點

3.1 鋼絞線下料

嚴格控制下料長度，提高鋼絞線的下料精度。按如下方法展開計算：下料長度=孔道長度+2×工作錨厚度+2×張拉設備長度+2×工具錨厚度+2×100 mm(富余量)。以計算結果為準，精細化加工鋼絞線。

切割時，較為合適的是采用高速切割機，根據計算的下料長度要求予以切割處理，禁止采用氣割的方法，否則在高溫環境下容易損傷鋼絞線，加大材料的廢棄率。

3.2 張拉機具的安裝

配套的錨板、夾片在使用前先做全面的檢查，確認無誤后投入使用；標定千斤頂和油壓表，提高運行精度；按照圖紙要求將錨具和千斤頂安裝到位，具體涉及到錨板、夾片、限位板等各類細分裝置，對于夾片的安裝有必要涂抹石蠟，作為退錨劑。適配2 t的手拉葫蘆用于縱向束的張拉作業。錨具及千斤頂兩類裝置的安裝示意圖如圖1所示。

圖1 錨具及千斤頂安裝示意圖

3.3 預應力張拉

3.3.1 張拉流程

1)預張拉：以梁體混凝土實測強度為主要的判斷依據，待該值達到設計強度的60%時進入預張拉環節。

2)初張拉：實測強度達到80%且彈性模量達到3.4×104MPa時進入初張拉環節。

3)終張拉：實測強度達到設計要求、彈性模量達到3.55×104MPa且齡期至少為10 d時進入終張拉環節。

根據前述提及的要求，擇機完成相應的張拉作業，基本流程為：0→20%σ→100%σ(持荷5 min)→補張拉100%→錨固。

3.3.2 張拉操作要點

張拉前做好準備工作，取出設置在錨板灌漿孔內的棉紗，對灌漿孔做全面的檢查，判斷其是否與預應力筋孔道保持暢通，若有堵塞則予以疏通。此外，對于聚積在錨下墊板及喇叭口的灰漿以及其他雜物均要得到有效的清理，目的在于使錨具與墊板密切接觸。

根據張拉要求配套錨具并安裝，將鋼絞線從錨具孔的夾片中穿入，而后推送錨具，直至裝置與錨板呈緊密貼合的位置關系為止。

張拉時，適當對千斤頂油缸充油，由此完成張拉作業。加強對鋼絞線初始應力的觀測，待該值達到0.2σ時暫停供油，安排專員檢查錨具，判斷結構完整性、受力性能等方面的情況，若無誤則測量伸長初始值；隨著張拉進程的推進，張拉應力達到σ時停止供油，穩壓持荷5 min，而后安排補張拉。張拉期間加強對伸長量的檢測，將實測值與理論值做對比分析，判斷兩者是否在許可范圍內，若有誤則根據實際情況予以處理。張拉工作人員及時采集數據并記錄，作為分析的參考依據[2]。

張拉作業遵循的是兩端對稱同步推進的原則，向梁兩端的操作人員發出聯絡信號，由其在同一時間做出相應的動作，做到同步張拉。為保證張拉效果采取“雙控方法”，以實際張拉應力為主，利用伸長量輔助校核。受張拉的影響，鋼絞線可能出現異常，以滑絲為例，要求此部分的數量不大于鋼絲總量的0.5%，并且同一束內斷絲最多僅為一絲。于生產臺座上組織張拉作業，此時操作較為便捷，僅需拆除端模、松開內模即可。按照流程張拉后于鋼絞線處設置標記，安排12 h的觀察時間，判斷該過程中是否有斷絲問題，若無則確定多余的鋼絞線，用砂輪機切除，再壓漿封錨。

3.3.3 施工注意事項

1)張拉時加強安全防護，在現場設置醒目的警告標志，不允許任何無關人員進入現場。

2)張拉作業人員嚴格聽從指揮，避免盲目操作。

3)經過錨固處理后加大對預應力鋼束的防護力度，禁止踩踏或其他損傷行為。

4)分類存放工具錨以及工作錨的夾片，先卸載油管的油壓，而后再拆卸油管，否則將由于油壓過大而噴涌(容易傷人)。

5)張拉采用兩臺或更多千斤頂聯合作業的模式，全程對稱張拉，盡可能減小張拉力偏差；分別為各千斤頂適配專員，聽從指揮，協同操作，確保各千斤頂張拉力的誤差不超過±2%。

6)張拉后，安排技術人員全面檢查預應力鋼絞線，判斷是否存在滑絲、斷絲的情況；同時檢查錨墊板以及錨下混凝土兩部分，主要判斷是否有松動、破損[3]。此外，確定多余的鋼絞線，用砂輪鋸予以切除，但要留有足夠的外露長度(≥30 mm)。

4 孔道壓漿

4.1 施工工藝流程

壓漿設備配套及調試→密封孔道→孔道抽真空→制備漿液→壓漿。

4.2 壓漿作業要點

根據真空壓漿施工要求適配相應的設備，包含真空泵、攪拌機(用于生產漿液)、螺桿式壓漿機、錨具墊板等。壓漿前，先用鋼絲刷全面清理殘留在錨座底面的水泥漿，直至錨座底面保持潔凈、平整的狀態為止。

封錨環節材料選用無收縮水泥砂漿，覆蓋層厚度≥15 mm,要求全面包裹錨圈以及夾片外露鋼絞線。封錨時宜采用保護罩密封，此裝置的安裝質量將直接影響密封效果，需要先清理錨墊板，在保護罩底部和橡膠圈表面均勻涂抹玻璃膠，而后將密封圈設置到位，經過調整后確保保護罩的位置具有準確性，再擰緊螺栓，予以緊固處理。

4.3 壓漿準備

張拉后，若無質量問題則確定多余的鋼絞線，將該部分切除；清理管道內的雜物，吹干積水；疏通灌漿孔，使其保持暢通，以便漿液的高效灌注；將引出管、球閥以及接頭安裝到位，做全面的檢查，要求各閥門可靈活開閉；待蓋帽以及配套設備均安裝到位后擰開排水口，用高壓風清理孔道內的雜物以及水；配套透明喉管，將該管道連接至抽真空端的切換接頭部位，形成一條順暢的通道，供漿液流動。

4.4 試抽真空

完全關閉壓漿閥、排氣閥，經此操作后使孔道構成全密封系統，在此前提下將抽真空閥打開，啟用真空泵，由該設備完成抽真空作業，在此過程中對管路、錨頭等各處細分部位做詳細的檢查，準確判斷密封情況。密切觀察真空壓力表的數顯值，據此判斷真空情況，待該值為-0.071～0.10 MPa時暫停抽真空，并在該狀態下維持1 min，若期間壓力維持穩定，則認為孔道達到抽真空的狀態，滿足要求。

5 梁體封端

對混凝土表面接茬部位做鑿毛處理，而后將聚積在錨墊板表面以及錨環外的灰漿清理干凈。隨后于封錨穴四周涂抹防水涂料，起到防護的作用；對錨頭做防銹、防水處理，按照要求將封端鋼筋網片綁扎到位(位置準確且具有穩定性)；檢查壓漿的管道，確保無漏漿問題。

在前述基礎上澆筑封端混凝土，材料選擇的是C50無收縮混凝土。合理協調，連續澆筑，做到一次成型。

封錨混凝土澆筑后進入養護環節，于上方覆蓋塑料薄膜，并根據現場氣溫以及混凝土的成型情況適當調整灑水參數(頻率以及單次灑水量)，以混凝土表面呈濕潤狀態為止。養護時間根據環境相對濕度而定，該值在60%以內時至少養護28 d，該值超過60%時至少養護14 d。需注意的是，現場環境溫度在5℃以內時有必要在梁表面噴涂養護劑，起到保溫防護的作用，且此時不再灑水，否則混凝土易凍傷。

經過封錨混凝土養護后，進一步處理封錨新老混凝土的接縫部位，用聚氨酯防水涂料對該處做防水處理，避免后續出現滲漏水問題。

6 結 語

在鐵路橋梁整孔箱梁施工中合理應用施工技術至關重要，以保證箱梁的質量，提升橋梁的耐久性以及綜合品質。在箱梁施工全流程中，預應力施工為重點環節，因此，本文對其具體的要點展開了探討，希望所提內容能夠給類似工程提供參考。

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