橋梁箱梁預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿施工技術(shù)分析
——以市政道路橋梁工程為例

李 陽，邢 威

（1．北京路橋瑞通養(yǎng)護(hù)中心有限公司，北京 101300；2．北京市海淀區(qū)市政服務(wù)集團(tuán)有限公司，北京 101300）

本文以某市政道路橋梁工程為例，其總設(shè)計長度為1 497.09 m，考慮到區(qū)域交通運(yùn)輸需求，設(shè)計者將道路寬度設(shè)置為24 m，道路是城市主干道路的旁支，設(shè)計速度為30 km/h。項目建設(shè)中需要橫跨一條河流進(jìn)行橋梁建設(shè)，橋梁長度為160 m，寬度與銜接道路寬度存在一定的差異性，橋梁寬度設(shè)置為12 m，設(shè)計速度與銜接道路設(shè)計速度相同。

1 設(shè)備配置

結(jié)合當(dāng)前工程項目建設(shè)中設(shè)計最大張力，以及灌漿施工工作開展的實際需求進(jìn)行施工機(jī)械設(shè)備的選擇，從而為后續(xù)施工工作順利開展奠定良好基礎(chǔ)。當(dāng)前工程項目建設(shè)中選用的張拉施工機(jī)械設(shè)備包括了千斤頂、電動油泵，應(yīng)用的灌漿施工機(jī)械設(shè)備呈現(xiàn)多樣化的特性，主要是因為灌漿施工工序需要多種機(jī)械設(shè)備組合才能完成灌漿施工，并保證施工技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性與嚴(yán)謹(jǐn)性[1]。

施工主要設(shè)備見表1。

表1 主要設(shè)備配置表

2 預(yù)應(yīng)力張拉壓漿施工技術(shù)分析

2.1 波紋管鋪設(shè)

當(dāng)前工程項目設(shè)計中波紋管采用的是D77 金屬波紋管，在安裝施工工作開展前技術(shù)人員需要對波紋管進(jìn)行剛度性能檢測，檢測結(jié)果與設(shè)計要求一致才能對該材料進(jìn)行應(yīng)用。利用肉眼對管材外觀進(jìn)行細(xì)致觀察，找尋其外表是否存在破損、腐蝕等不良情況。結(jié)合設(shè)計施工圖紙進(jìn)行測量定位工作的落實，并對定位精準(zhǔn)性進(jìn)行審核，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行波紋管的敷設(shè)工作，敷設(shè)完成后利用定位筋對管材進(jìn)行固定處理[2-3]。定位筋設(shè)置間距為50 cm，同時在直線段與曲線段連接位置需要進(jìn)行防崩鋼筋設(shè)置。對波紋管進(jìn)行連接時應(yīng)用的接頭管材孔徑需要比孔道波紋管孔徑大一級，接口對其旋轉(zhuǎn)連接緊固后需要應(yīng)用特定的塑料膠布材料進(jìn)行密封處理，其目的是為了避免漏漿不良問題出現(xiàn)，技術(shù)人員要檢測接頭處是否存在毛刺問題，發(fā)現(xiàn)該問題后需要在第一時間利用設(shè)備進(jìn)行磨平處理。

2.2 錨墊板安裝

錨墊板鋪設(shè)是較為重要的控制內(nèi)容，鋪設(shè)前現(xiàn)場施工技術(shù)人員與管理人員需要對材料尺寸進(jìn)行審核，錨墊板要非常牢固地固定在鋼筋材料制作的網(wǎng)格上，同時利用螺栓進(jìn)行固定處理，完成操作后要審核錨墊板與孔道是否處于對中狀態(tài)，并審核錨墊板與孔道端部是否處于垂直狀態(tài)，如果沒有達(dá)到要求，需要及時進(jìn)行調(diào)整，避免直接進(jìn)行后續(xù)施工環(huán)節(jié)。錨墊板上存在的注漿孔需要進(jìn)行封堵處理，同時錨墊板與模板兩者中間還需要進(jìn)行橡膠墊的鋪設(shè)，從而為后續(xù)灌漿施工質(zhì)量控制奠定良好基礎(chǔ)。

2.3 錨具與千斤頂?shù)陌惭b

對于錨具與千斤頂設(shè)備的安裝需要嚴(yán)格依據(jù)預(yù)先制定的安裝順序進(jìn)行，避免違規(guī)性操作造成負(fù)面影響，首先需要對預(yù)先準(zhǔn)備的張拉施工機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行檢測，保證設(shè)備處于健康穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)中，然后進(jìn)行工作錨板的安裝，并利用專用夾具對錨板進(jìn)行固定化處理。進(jìn)行限位板的安裝，然后安裝千斤頂，最終完成工具錨安裝與工具錨夾片安裝。安裝過程中現(xiàn)場施工人員需要對鋼束材料外部進(jìn)行清潔處理，并去掉其表面多余的油污，注重對鋼束材料的保護(hù)工作，避免無意性操作導(dǎo)致表面清潔性以及質(zhì)量受到影響[4]。無論錨環(huán)還是夾片裝置應(yīng)用前都需要利用煤油對其進(jìn)行清洗，目的是保證材料外表的清潔性。工作錨需要精準(zhǔn)的放置于定位槽內(nèi)部，同時與孔道保持對中。工作錨與工具錨分別進(jìn)行夾片構(gòu)件的安裝，安裝完成后利用橡膠圈進(jìn)行保護(hù)處理，夾片間隙要呈現(xiàn)出均勻性的特點，檢查過程中發(fā)現(xiàn)問題需要及時的進(jìn)行微調(diào)處理。每個孔道內(nèi)部都要按照施工規(guī)格要求進(jìn)行夾片設(shè)置，避免夾片過多造成材料浪費(fèi)嚴(yán)重，避免夾片較少對質(zhì)量造成負(fù)面影響。夾片安裝完成后技術(shù)人員需要應(yīng)用測量儀器對夾片外漏長度進(jìn)行檢測，長度控制在4～5 mm，眾多夾片外漏長度需要呈現(xiàn)出均勻性的特點，避免其中有突兀的存在。檢測過程中發(fā)現(xiàn)外漏長度超過了規(guī)定范圍，需要及時的對其進(jìn)行更換。穿過工作錨的鋼束材料要保證其順直，每1 根鋼束的末端都需要與相應(yīng)位置對應(yīng)，嚴(yán)格禁止出現(xiàn)材料彎曲以及交叉情況，工具錨安裝要求與其一致，位置對應(yīng)并不允許出現(xiàn)交叉問題。雖然為了提升建設(shè)施工資源的應(yīng)用價值，施工技術(shù)人員會反復(fù)性應(yīng)用工具錨夾片，但是應(yīng)用總體次數(shù)不能超過10 次，還需要考慮到夾片是否出現(xiàn)了變形、損傷等不良情況。

2.4 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力張拉時間需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，當(dāng)施工現(xiàn)場相同條件下混凝土澆筑試塊強(qiáng)度性能達(dá)到90%后，技術(shù)人員才可以啟動預(yù)應(yīng)力張拉施工機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化張拉工作[5]。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉處理中需要采取雙控施工作業(yè)模式，需要對張拉力進(jìn)行嚴(yán)格控制，對鋼束延伸長度進(jìn)行反復(fù)性的核對，實際檢測數(shù)值與預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)計算理論數(shù)值之間的誤差不能超過6%，若誤差超過了固定范圍需要及時停止張拉工作，在施工現(xiàn)場召開會議分析問題產(chǎn)生的實際原因。

2.4.1 張拉伸長值校核

（1）張拉前所有設(shè)備應(yīng)再進(jìn)行一次檢查，看是否按編號配套使用。

（2） 高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fPk=1 860 MPa，本工程張拉控制應(yīng)力σcon=0.75×fPk=1 395 MPa。

（3）張拉時鋼束理論伸長值計算為

式中：P為預(yù)應(yīng)力筋張拉力，取固定端（一端張拉）扣除孔道摩擦損失后的拉力平均值，即：P=Pj（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）；ΔL為預(yù)應(yīng)力鋼束理論伸長值（mm）；AP為預(yù)應(yīng)力筋的截面積；Lt為預(yù)應(yīng)力筋的實際長度；Es為預(yù)應(yīng)力鋼束的彈性模量（取1.99×1 011 pa），檢測結(jié)果出來后，以檢測結(jié)果為準(zhǔn)，調(diào)整計算值；Pj為張拉控制力（kN）；μ 為孔道摩擦系數(shù)（取0.55）；k為孔道偏差系數(shù)（按規(guī)范取0.001 5）；θ 為孔道曲線累計轉(zhuǎn)角之和（弧度）；x為從張拉端至計算截面的孔道長度（m），預(yù)應(yīng)力理論伸長值見表2。

表2 預(yù)應(yīng)力筋后張拉法允許偏差表

（4）實際伸長值測量方法

鋼絞線的總長度為初始長度與拉伸后伸長長度兩者的和，伸長量需要依據(jù)施加的壓力進(jìn)行計算。張拉時首先張拉至0.15σCON 并用直尺測出千斤頂?shù)挠透咨斐鲎x數(shù)l1，然后再張拉至0.3σCON 同樣測出千斤頂?shù)挠透鬃x數(shù)l2，最后張拉至設(shè)計控制應(yīng)力σCON 測出油缸讀數(shù)l3。張拉至設(shè)計油壓值后，按張拉程序持荷2 min 測量伸長值，即可將張拉油壓緩慢降至零，活塞回程夾片自動跟進(jìn)錨固。專業(yè)技術(shù)人員通過細(xì)致的觀察了解鋼絞線上預(yù)先留下的標(biāo)記是否平齊，如果沒有則說明實際施工中出現(xiàn)了滑束情況，同時技術(shù)人員還需要考慮進(jìn)行滑束補(bǔ)拉處理，保證鋼絞線達(dá)到設(shè)計預(yù)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)。施工中無論是斷裂還是出現(xiàn)滑脫數(shù)量，都需要控制在同一預(yù)應(yīng)力設(shè)置要求鋼絞線數(shù)量的3%以內(nèi)，1 束鋼絲嚴(yán)禁超過1 根。如果在施工中出現(xiàn)了異常問題，施工技術(shù)人員必須要及時進(jìn)行卸錨處理，此階段需要利用專業(yè)卸錨裝備進(jìn)行操作，同時將千斤頂設(shè)備預(yù)先伸出3～5 cm 的距離，為后續(xù)卸錨操作提供便利。

（5）實際伸長值的計算

張拉結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行實際伸長值的計算，實際伸長值按下列公式計算：L實=2（l2-l1）+l3-l2，經(jīng)過科學(xué)計算發(fā)現(xiàn)誤差并沒有控制在要求范圍內(nèi)，需要立即停止施工同時在施工現(xiàn)場召開緊急會議，對問題發(fā)生原因進(jìn)行分析。如果經(jīng)過討論沒有找尋到有效的解決措施，需要及時與設(shè)計部門進(jìn)行聯(lián)系，探討解決的有效措施。技術(shù)人員對多余鋼絞線進(jìn)行切除處理，灌漿施工完成既定施工內(nèi)容且強(qiáng)度經(jīng)過檢驗達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后，不要立即對多余鋼絞線進(jìn)行切斷處理，而是需要提交驗收報告要求監(jiān)理人員對質(zhì)量進(jìn)行驗收，驗收結(jié)果與預(yù)期計劃要求一致后在進(jìn)行鋼絞線切斷操作，切斷處理可以利用砂輪機(jī)進(jìn)行鋼絞線切斷，同時施工人員需要做好防護(hù)處理。

2.4.2 張拉順序

在確認(rèn)箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%以上時，方可進(jìn)行張拉施工。施工順序：首先張拉腹板束，再張拉頂板通長束、墩頂加強(qiáng)束，最后張拉中跨底板束。同類鋼束張拉時采用對稱張拉，先對稱張拉中腹板（或附近）鋼束，再對稱張拉外腹板（或附近）鋼束。

2.4.3 張拉過程控制

整個張拉過程需要平緩、穩(wěn)定進(jìn)行，張拉速度要合理控制，不宜過快也不宜過慢，穩(wěn)定性操作張拉施工機(jī)械設(shè)備，控制油量。現(xiàn)場要配置專業(yè)測量人員對拉伸長度進(jìn)行實時監(jiān)控，對施加的拉力進(jìn)行檢驗，其目的是避免自動化測量設(shè)備出現(xiàn)故障顯示數(shù)值不準(zhǔn)，做好施工管理的雙重保障。張拉至標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求，同時依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)ι扉L值進(jìn)行測量，將張拉油壓緩慢降低最終回歸于零。張拉工作完成施工技術(shù)人員將錨固設(shè)備與千斤頂設(shè)備進(jìn)行卸除，同時對每1 根鋼絞線預(yù)先留下的標(biāo)記進(jìn)行審核，查看標(biāo)記位置是否平齊，如果沒有則代表施工中出現(xiàn)了滑束情況，對出現(xiàn)滑束的鋼絞線進(jìn)行拉力補(bǔ)充，使其可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)控制要求。每1 根鋼絞線只允許出現(xiàn)1 根鋼絲斷裂，出現(xiàn)多根鋼絲斷裂情況后需要及時進(jìn)行調(diào)整。

2.5 孔道壓漿

2.5.1 孔道的準(zhǔn)備

預(yù)應(yīng)力張拉施工完成達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)，并通過質(zhì)量檢驗后便可以開展壓漿工作，壓漿工作因施工難度性較大，施工中會受到眾多因素影響，為了強(qiáng)化施工質(zhì)量控制需要盡可能的一次性完成，將施工周期控制在48 h 內(nèi)。灌漿施工前施工技術(shù)人員對孔道進(jìn)行清潔處理，避免后續(xù)出現(xiàn)孔道堵塞等不良問題。

2.5.2 壓漿材料

壓漿材料控制是非常關(guān)鍵的，結(jié)合工程項目設(shè)計規(guī)范要求水泥漿強(qiáng)度需要控制在M30 以上，確定配比方案后需要在實驗室內(nèi)部對其綜合性能進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果對配比方案進(jìn)行優(yōu)化和改良。灰漿應(yīng)用的是42.5 普通硅酸鹽水泥材料，應(yīng)用的水中不能存在對鋼筋材料以及水泥材料性能造成損害的成分，應(yīng)用水質(zhì)量需要嚴(yán)格控制。各種試驗檢測材料都需要妥善儲存，避免因環(huán)境因素使樣品質(zhì)量受到影響。

2.5.3 水泥漿

灰漿的水灰比需要控制在0.40～0.45，制備過程中還需要添加一定量的外加劑，其中具有代表性的就是減水劑，減水劑對于鋼筋材料以及水泥材料性能并不會造成不利影響，同時還可以降低水灰比，對于提升配制材料綜合性能有著積極影響。配制完成的水泥砂漿泌水率需要控制在3%范圍內(nèi)，拌和完成3 h 后泌水率會降低，需要將其控制在2%，經(jīng)過24 h 后材料表面不會出現(xiàn)泌水情況同時泥漿黏稠度在90～120 范圍內(nèi)，達(dá)到工程項目建設(shè)實際需求標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.4 灌漿

灌漿操作施工前施工技術(shù)人員需要進(jìn)行嚴(yán)密的檢查工作，了解目前孔道內(nèi)部是否保持清潔，如果發(fā)現(xiàn)孔道內(nèi)部存在一定的雜質(zhì)需要利用排廢孔將雜質(zhì)排除。水泥砂漿綜合性能經(jīng)過檢驗達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)后，啟動真空機(jī)設(shè)備進(jìn)行真空環(huán)境創(chuàng)造，當(dāng)真空程度提升到80%后利用壓漿設(shè)備進(jìn)行水泥砂漿的輸送。水泥砂漿經(jīng)孔道運(yùn)輸?shù)秸婵斩撕螅夹g(shù)人員需要及時打開三通排廢液通道，當(dāng)通道排除的水泥砂漿黏稠度與初始端送入的水泥砂漿黏稠度一致時，停止設(shè)備運(yùn)行并及時關(guān)閉排氣閥門。逐一孔道的進(jìn)行施工，施工完成后對設(shè)備進(jìn)行清洗，對施工現(xiàn)場進(jìn)行清潔。真空壓漿施工中技術(shù)人員要注重細(xì)節(jié)內(nèi)容的掌控，蓋帽安裝過程中需要對錨座安裝平面進(jìn)行清潔處理，避免雜質(zhì)影響蓋帽的緊密性。灌漿施工中一定要預(yù)留出2 組試驗檢測樣塊，做好檢測樣品的備用處理，由專業(yè)人員對試驗樣塊進(jìn)行4周的綜合性能檢測。

2.6 封錨

封錨施工前需要進(jìn)行有效的鑿毛處理，同時對經(jīng)過鑿毛處理的表面使用清水進(jìn)行沖洗，并對錨具周圍進(jìn)行沖洗。監(jiān)理部門工作人員需要積極承擔(dān)起相應(yīng)的責(zé)任與義務(wù)，對現(xiàn)場進(jìn)行巡視并對施工質(zhì)量進(jìn)行驗收，達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)后簽署質(zhì)量驗收報告，允許施工人員對端頭位置多余的鋼筋材料進(jìn)行切斷處理，鋼筋材料外漏長度需要控制30 mm 范圍內(nèi)。做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作的落實。