基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工

摘要：目前的高速公路橋梁施工中，常由于鋼絞線受彎性能不足，導(dǎo)致最終的預(yù)應(yīng)力值與標(biāo)準(zhǔn)值相差較大。以某高速公路橋梁施工項(xiàng)目為例，闡述基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工方案。先根據(jù)橋梁長(zhǎng)度定位穿束鋼筋的孔道，使用高強(qiáng)度低松弛的7絲預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行張拉施工，再配制壓漿混凝土進(jìn)行壓漿施工，最后進(jìn)行封錨施工。基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工方案，可使橋梁梁體錨下預(yù)應(yīng)力符合施工標(biāo)準(zhǔn)，有效提升了高速公路橋梁施工的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù)；穿束鋼筋；橋梁施工；封錨

0 " 引言

相比于普通的公路橋梁來(lái)說(shuō)，高速公路的橋梁對(duì)承載力性能要求更高。這是因?yàn)槠湔竭\(yùn)營(yíng)過(guò)程中，承載著各式各樣車輛載荷，特別是發(fā)生交通堵塞時(shí)，其對(duì)橋梁承載力要求更高[1]。與普通公路施工建設(shè)不同，高速公路橋梁施工需要更加關(guān)注各個(gè)構(gòu)件的受彎條件，如果構(gòu)件的受彎性能不良，將會(huì)導(dǎo)致橋梁建設(shè)質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中有著廣泛的應(yīng)用，尤其在受彎構(gòu)件中應(yīng)用更為普遍[2]。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的橋梁施工能夠抵消荷載導(dǎo)致的拉應(yīng)力，維護(hù)橋梁的整體結(jié)構(gòu)，使得橋梁在后續(xù)使用中不會(huì)過(guò)早地出現(xiàn)裂縫。

在高速公路的橋梁建設(shè)中，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行施工，能夠?qū)蛄褐械臉?gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，改變其結(jié)構(gòu)和性能，使得橋梁構(gòu)件的承載力更強(qiáng)，提高高速公路橋梁的剛度與穩(wěn)固性，進(jìn)而提高高速公路橋梁的使用壽命。

1 " 基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的橋梁施工要點(diǎn)

1.1 " 定位孔道穿束鋼筋

高速公路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)常采用預(yù)應(yīng)力波紋管，在波紋管中穿束鋼筋。這就需要在橋梁施工前，對(duì)波紋管的孔道進(jìn)行定位。根據(jù)高速公路橋梁長(zhǎng)度的不同，設(shè)置孔道的數(shù)量，為每隔0.5m定位一個(gè)孔道，如1圖所示。

定位好孔道的大概位置后，將孔道的大小設(shè)置為Φ48～

Φ50。采用3.0～3.5cm的抽拔管作為芯管，將高度為5mm的環(huán)形肋設(shè)置在孔道外壁。如果預(yù)應(yīng)力孔道較短，可以同時(shí)抽拔管；如果預(yù)應(yīng)力孔道長(zhǎng)度超過(guò)了15m，則需要分別進(jìn)行抽拔[3]。抽拔管時(shí)應(yīng)先抽出芯管，再抽拔膠管。波紋管伸入擴(kuò)管芯管內(nèi)，采用薄壁鋼管作為穿束鋼筋的內(nèi)管。

在之前，需要澆筑混凝土對(duì)孔道進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。采用豎向水平分層澆筑的方法來(lái)完成這項(xiàng)施工工序。使用C20混凝土進(jìn)行澆筑施工，混凝土澆筑的厚度設(shè)置為30cm。在澆筑過(guò)程中，采用振搗器進(jìn)行振搗，使得混凝土更加密實(shí)。在澆筑完成后，不能第一時(shí)間進(jìn)行鋼筋穿束施工，待混凝土完全凝固且強(qiáng)度檢測(cè)合格，再進(jìn)行鋼筋穿束施工。

鋼筋穿束時(shí)需要將鋼絞線打開(kāi)，這一步在放線架內(nèi)完成。穿束之前，需要對(duì)鋼筋的質(zhì)量進(jìn)行檢查，將死彎或者被刻傷的鋼筋進(jìn)行剔除。然后采用“后穿法”，套上穿束器，將符合質(zhì)量要求的鋼筋按照一定的順序穿過(guò)定位好的孔道，防止出現(xiàn)漏漿情況。將鋼筋或穿束器引線自一端穿向另一端，即完成定位孔道內(nèi)的鋼筋穿束。

1.2 " 預(yù)應(yīng)力張拉施工

1.2.1 " 張拉前檢查

基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的張拉施工，需要在正式施工之前，對(duì)橋梁施工中應(yīng)用的各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢查，著重檢查構(gòu)件表面是否出現(xiàn)毛刺、裂紋、麻點(diǎn)和蜂窩等現(xiàn)象。同時(shí)，還要檢查孔道中鋼筋穿束情況，是否出現(xiàn)彎曲，尺寸和位置是否符合預(yù)期。

1.2.2 " 張拉

檢查無(wú)誤且混凝土的強(qiáng)度在設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉施工。采用液壓油泵和張拉機(jī)，標(biāo)定張拉力與壓力表讀數(shù)間的關(guān)系曲線，按照初應(yīng)力-持荷-錨固的順序進(jìn)行張拉施工[4]。張拉施工原理如圖2所示。

在高速公路橋梁梁體上，安裝千斤頂和工具錨。安裝完成后，檢查千斤頂與工具錨是否和橋梁的孔道處于同一軸線，由張拉機(jī)進(jìn)行張拉施工。張拉施工需要確保兩端同時(shí)進(jìn)行，且實(shí)際伸長(zhǎng)量與設(shè)計(jì)值之間的差距，不能超過(guò)±6%[5]。張拉施工各項(xiàng)參數(shù)規(guī)范如表1所示。

在該參數(shù)規(guī)范下，開(kāi)展預(yù)應(yīng)力技術(shù)的張拉施工。采用高強(qiáng)度、低松弛、由7絲捻制而成的預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行張拉，為了保證施工安全，需要在鋼絞線周圍敷上濕布，防止火星濺射，灼傷皮膚。

1.3 " 壓漿施工

1.3.1 " 制備壓漿用的混凝土

采用壓漿劑：水泥=10：90的比例進(jìn)行制備，拌合時(shí)間不少于2min。壓漿混凝土的制備規(guī)范如表2所示。

1.3.2 " 壓漿施工

將粗骨料填設(shè)在模板體內(nèi)，保證填設(shè)密實(shí)，然后將砂漿通過(guò)預(yù)埋的管道，壓入空隙。壓漿混凝土輸送一般采用內(nèi)徑為2.5～3.8cm的管道，注漿前應(yīng)先將孔道沖洗干凈，在砂漿入泵口安裝一個(gè)孔徑為5mm×5mm過(guò)濾篩，對(duì)砂漿進(jìn)行進(jìn)一步地過(guò)濾。在另一端滲出濃漿后，停止注漿。在壓漿過(guò)程中，采用高精度的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)砂漿的壓力，測(cè)量泵口處的壓力，以便對(duì)壓力大小以及穩(wěn)壓時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。穩(wěn)壓10s后關(guān)閉截止閥，加大壓力至0.5～0.7MPa，持續(xù)3～5min后結(jié)束。

1.3.3 " 注意事項(xiàng)

需要注意的是，在高速公路橋梁的壓漿施工時(shí)，如果當(dāng)時(shí)的氣溫在5℃以下時(shí)，不能進(jìn)行壓漿施工。需要保證在壓漿時(shí)，混凝土的溫度在32℃以下[6]。壓漿施工完成后，需要根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣候，進(jìn)行保溫處理，使得管道的內(nèi)外溫度均在5℃以上，確保混凝土的凝固程度符合標(biāo)準(zhǔn)。完成壓漿施工后的兩天內(nèi)，需要對(duì)水泥漿的密實(shí)程度進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 " 高速公路橋梁封錨施工

1.4.1 " 封錨砂漿制備

采用橋梁軌道板封錨砂漿保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線。使用轉(zhuǎn)速180r/min以上的強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制封錨砂漿。拌制之前，清理錨穴，確保錨穴內(nèi)沒(méi)有油污、積水、浮沉等雜物。拌制過(guò)程中，采取空氣錘對(duì)砂漿進(jìn)行振搗，頻率大于1000Hz，力度在6kg以上。封錨砂漿的制備規(guī)范如表3所示。

1.4.2 " 封錨施工

完成封錨砂漿的制備后，開(kāi)始高速公路橋梁的封錨施工。采用高強(qiáng)度水泥砂漿灌注，達(dá)到一定強(qiáng)度后，使用切割機(jī)剪斷部分外露的鋼絞線。切割時(shí)，需要將錨具淋濕，避免錨具受到損壞。然后在錨具位置綁扎鋼筋、安裝模板，將錨具包裹在混凝土內(nèi)[7]。對(duì)封錨部位進(jìn)行清鑿，直至表面有大量的碎石。在清鑿前，噴水使得新舊混凝土的結(jié)合效果更好。布置好鋼筋網(wǎng)布，定期進(jìn)行帶模澆水養(yǎng)護(hù)，即完成高速公路橋梁的封錨施工。

2 " 工程實(shí)例

2.1 " 工程概況

本文以某高速公路橋梁的施工項(xiàng)目為例，驗(yàn)證本文提出的基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工方法的可行性。該項(xiàng)目整體施工長(zhǎng)度達(dá)327.6m，橋面寬度為12m，起點(diǎn)樁號(hào)K40+600，終點(diǎn)樁號(hào)K92+373。采用T梁的施工方案，使用40mT梁片，共有254片T梁，20m小箱梁192片，30m小箱梁206片。

2.2 " 施工過(guò)程

該高速公路橋梁施工項(xiàng)目中，需對(duì)橋梁兩端的地基進(jìn)行處理，確保橋梁穩(wěn)定性。本次施工項(xiàng)目的全長(zhǎng)共327.6m，設(shè)計(jì)219個(gè)定位孔洞，采用3.5cm的抽拔管，抽拔管后，采用薄壁鋼管進(jìn)行鋼筋穿束，使用C20混凝土澆筑管道，采用“后穿法”進(jìn)行鋼筋穿束。

檢查各項(xiàng)無(wú)誤后，在該橋梁的梁體上安裝張拉結(jié)構(gòu)。使用公稱直徑15.20mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。采用YCWZ.150B型千斤頂以及智能張拉油泵。為了確保張拉施工的精準(zhǔn)度，采用與錨具配套的6mm限位板。油管的壓力設(shè)置為40MPa。

檢查千斤頂以及錨具等是否牢固，無(wú)誤后，即可開(kāi)始張拉施工。連接千斤頂和油管、油表，打開(kāi)油泵電源。完成張拉施工后，進(jìn)行壓漿施工，在10℃的氣溫下開(kāi)展施工作業(yè)。最后進(jìn)行該高速公路橋梁項(xiàng)目的封錨施工作業(yè)。采用轉(zhuǎn)速為220r/min的強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制封錨砂漿，剪斷鋼絞線，灌注封錨砂漿，并定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.3 " 施工效果分析

為了驗(yàn)證基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工方法的可行性，將錨下預(yù)應(yīng)力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)值為178kN。將檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)高速公路橋梁施工方法中的錨下預(yù)應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比，得到結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，本文提出的基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路橋梁施工中，錨下預(yù)應(yīng)力的檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)的錨下預(yù)應(yīng)力值十分接近，僅有0.2kN的差值。而傳統(tǒng)方法的高速公路橋梁施工方法中，錨下預(yù)應(yīng)力的檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)的錨下預(yù)應(yīng)力值相差較大，差值達(dá)10.3kN。由此可見(jiàn)，本文提出的基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工方法能夠使橋梁梁體的錨下預(yù)應(yīng)力更符合施工標(biāo)準(zhǔn)，符合施工要求，有效提升了高速公路橋梁施工的整體質(zhì)量。

3 " 結(jié)束語(yǔ)

目前的高速公路橋梁施工中，常由于鋼絞線受彎性能不足，導(dǎo)致最終的預(yù)應(yīng)力值與標(biāo)準(zhǔn)值相差較大。本文以某高速公路橋梁施工項(xiàng)目為例，闡述基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工方案。實(shí)踐表明，本文提出的基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的高速公路橋梁施工方法，能夠使橋梁梁體的錨下預(yù)應(yīng)力更符合施工標(biāo)準(zhǔn)，符合施工要求，有效提升了高速公路橋梁施工的整體質(zhì)量。

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