先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工工藝要點(diǎn)分析
——以福建省省道S207線工程為例

陳林濤

（福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，福建 福州 350000）

0 引言

道路工程、橋梁工程建設(shè)的理想狀態(tài)是在保證工程質(zhì)量的前提下盡可能節(jié)省成本，提高成本收益比、創(chuàng)造更高的利潤[1]。在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁（Hollow Slab Girder）施工技術(shù)中，預(yù)應(yīng)力混凝土（Prestressed Concrete）能夠通過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)消除混凝土構(gòu)件荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，將不可控應(yīng)力控制在可接受的范圍，避免混凝土出現(xiàn)開裂，提升工程構(gòu)件的受力性能和應(yīng)用性能。空心板梁能夠在混凝土成型并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后置入內(nèi)模，從而減輕自重、減少混凝土用量、增大跨度、降低層高且隔音隔熱效果也很好[2]，這對(duì)道路工程和橋梁工程的質(zhì)量控制和成本控制具有重要意義。本文以福建省省道S207 線工程為例，對(duì)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工工藝要點(diǎn)展開分析，以期為類似工況提供借鑒。

1 工程概況

福建省省道S207 線工程是壽寧縣境內(nèi)普通國省干線公路省道S207 規(guī)劃路線的重要組成部分[3]。項(xiàng)目路線起點(diǎn)位于壽寧縣西部尤溪村，起點(diǎn)接縱三線壽寧下黨至尤溪段，路線全長10.964km。工程包括8 座橋梁、39 道涵洞和1 座1340m 的隧道，全線安全等級(jí)為二級(jí)，雙向兩車道，設(shè)計(jì)時(shí)速40km/h，路基寬度為8.5m，路面結(jié)構(gòu)采用全幅式水泥混凝土路面[4]。S207 線工程內(nèi)的8 座橋梁均采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工技術(shù)，共計(jì)使用610 片預(yù)應(yīng)力混凝土空心梁板，其中20m跨徑452片、16m跨徑116片、13m跨徑42片[5]。

2 施工工藝要點(diǎn)

2.1 制作臺(tái)座

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土需要先制作符合工況的臺(tái)座作為基礎(chǔ)支撐，這對(duì)施工效率和施工安全有直接影響。該項(xiàng)目采用的是三槽長線墩式臺(tái)座，整體分為混凝土樁、支撐墩、承載梁、臺(tái)面、壓梁五部分，鋼筋混凝土強(qiáng)度均為C40，其中混凝土樁為8m 灌注樁；支撐墩為10.5m×1.6m×2.5m 的鋼筋混凝土墩；承載梁和壓梁均采用鋼軌焊接成的工字鋼，規(guī)格為600mm×550mm×350mm；臺(tái)面鋼筋混凝土厚度為25cm，表面鋪設(shè)平整的一體式1cm鋼板。

2.2 制作及安裝鋼絞線

鋼絞線進(jìn)場后需要進(jìn)行抽檢復(fù)檢，該項(xiàng)目將同批次的鋼絞線分為5部分，每部分取1根進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，抽檢合格率要求100%。檢查完畢后根據(jù)設(shè)計(jì)要求截取鋼絞線，在保證工程需要的基礎(chǔ)上控制施工成本。安裝鋼絞線時(shí)應(yīng)使用硬度較高的塑料管線包裹鋼絞線，降低張拉施工風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 張拉鋼絞線

先張法施工預(yù)應(yīng)力梁板采用“整拉整放”的施工工藝，就是通過應(yīng)力計(jì)算控制張拉鋼絞線的施工風(fēng)險(xiǎn)，并以鋼絞線的伸長量檢驗(yàn)張拉質(zhì)量。由于張拉鋼絞線的施工風(fēng)險(xiǎn)較高，在施工前應(yīng)對(duì)專業(yè)的張拉技術(shù)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)和施工安全教育，并設(shè)置現(xiàn)場專業(yè)監(jiān)督員全程監(jiān)督張拉施工，以將施工風(fēng)險(xiǎn)控制到最低。同時(shí)，張拉鋼絞線還需對(duì)施工工具進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)，包括千斤頂、安全繩、臺(tái)座、橫梁等。

2.3.1 張拉鋼絞線長度計(jì)算

張拉鋼絞線長度計(jì)算公式如下：

式中：PP——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的平均張拉力，N；

L——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的長度，mm；

AP——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的截面面積，mm2；

EP——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量，N/mm2。

所以，△L=176400×92500/140×2.016×105=57.81mm。

2.3.2 張拉程序

（1）測量預(yù)制鋼絞線長度，確保鋼絞線長度與工程設(shè)計(jì)長度保持一致；

（2）檢查施工人員安全措施和施工設(shè)備安全性；

（3）預(yù)張拉時(shí)首先施加10%～15%的預(yù)應(yīng)力將鋼絞線拉直，并在指定位置標(biāo)記以測量延伸點(diǎn)；

（4）預(yù)張拉后可以逐步提高預(yù)應(yīng)力，按照測量延伸點(diǎn)為張拉基點(diǎn)，采用一端固定一端的張拉方式；

（5）完成張拉后應(yīng)靜止5～10min，減少鋼絞線固定后的應(yīng)力損失；

（6）檢查張拉完成后的鋼絞線延伸量，核對(duì)實(shí)測值和設(shè)計(jì)值的誤差，若實(shí)測值高于設(shè)計(jì)值，需要放松鋼絞線拉力；若實(shí)測值低于設(shè)計(jì)值，需要收緊鋼絞線拉力，誤差范圍控制在±5%內(nèi)；

（7）先張法預(yù)應(yīng)力筋制作安裝實(shí)測項(xiàng)目鋼絲、鋼絞線先張法實(shí)測項(xiàng)目。

2.4 制作與安裝鋼筋

鋼筋進(jìn)場后應(yīng)進(jìn)行清潔處理，確保鋼筋表面沒有污漬、油漆、銹跡等污染。鋼筋安裝前應(yīng)按照施工規(guī)范進(jìn)行預(yù)處理，該項(xiàng)目使用雙面焊接方法將鋼筋制作成規(guī)范長度。應(yīng)注意鋼筋安裝的位置，在允許誤差內(nèi)施工。各鋼筋位置允許誤差見表1。

表1 各鋼筋位置的允許偏差

2.5 澆筑梁板混凝土

該項(xiàng)目梁板混凝土為C50 鋼筋混凝土，水泥采用P·O42.5水泥，細(xì)骨料采用中粗砂，粗骨料為碎石，所有原材料均經(jīng)過工地試驗(yàn)室試驗(yàn)且符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[6]。梁板混凝土使用集中式振搗機(jī)進(jìn)行集中攪拌，攪拌后的混凝土通過雙側(cè)管道導(dǎo)入梁板進(jìn)行對(duì)稱澆筑，可以有效避免混凝土氣泡。澆筑過程中應(yīng)全程伴隨插入式振搗器振搗，與對(duì)稱式澆筑匹配使用對(duì)稱式雙側(cè)振搗，進(jìn)而避免芯模（氣囊）左右移動(dòng)。

2.6 拆除模板

拆除模板應(yīng)按照安裝模板的倒序進(jìn)行施工，側(cè)向模板位置應(yīng)采用多人施工方式，在4 個(gè)角位同時(shí)進(jìn)行拆除，避免混凝土表面和棱角因?yàn)椴鹉Ｔ獾狡茐模粌?nèi)模拆除主要應(yīng)考慮混凝土養(yǎng)護(hù)情況，該項(xiàng)目在混凝土養(yǎng)護(hù)第9d，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%時(shí)進(jìn)行內(nèi)模拆除，拆除后混凝土強(qiáng)度保持不變且沒有損壞，平均強(qiáng)度為2.5MPa。

2.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

預(yù)應(yīng)力混凝土養(yǎng)護(hù)過程為：初凝后開始覆蓋養(yǎng)護(hù)，在終凝后開始澆水并覆蓋片狀物，例如麥稈、爛草席、竹簾、麻袋片、編織布等，且需要養(yǎng)護(hù)人員采用水管、水桶等工具隨時(shí)澆水保證混凝土的濕潤度。混凝土在正常溫度條件下保養(yǎng)時(shí)間應(yīng)不少于7d。

混凝土養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)是確保混凝土內(nèi)部水化作用正常，保證混凝土固化后的穩(wěn)定性和抗壓性。為進(jìn)一步提升混凝土的保溫能力和使用壽命，使用蓄熱養(yǎng)護(hù)的方式，即使用保溫材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)（其他步驟不變），并增設(shè)溫度傳感器對(duì)內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測，確保溫度、溫度變化均在要求范圍內(nèi)。混凝土養(yǎng)護(hù)覆蓋溫度應(yīng)在控制在45～50℃之間，以達(dá)到最好的養(yǎng)護(hù)效果，提升混凝土的強(qiáng)度。

2.8 放張

放張需要在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%后進(jìn)行，該項(xiàng)目在混凝土養(yǎng)護(hù)的第9 天開始放張。放張整體采用千斤頂支撐，并按照施工倒序分次、對(duì)稱完成。要求在放張過程中全程繃緊，嚴(yán)禁驟然放松。放張完畢后需要對(duì)鋼絞線進(jìn)行切割防腐。

第一步，在活動(dòng)張拉臺(tái)端，啟動(dòng)千斤頂對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋施加飽滿張拉力，使得錨固端螺栓螺帽和對(duì)拉橫梁有5～10cm距離；

第二步，將每根預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固緊在橫梁端上的螺栓螺帽松開5～10cm 距離，緩慢、同步回縮，反復(fù)3～5次，致使拉力設(shè)備千斤頂受力為0；

第三步，采用砂輪切割機(jī)沿梁端逐根切斷預(yù)應(yīng)力鋼筋，完成整個(gè)預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)加卸應(yīng)力荷載施工。

2.9 移梁

該項(xiàng)目的橋梁設(shè)計(jì)壽命為100 年，為滿足工程需求、避免成本浪費(fèi)，移梁采用龍門吊移梁方式。施工前在空心端板兩側(cè)端部設(shè)置橫向支點(diǎn)，上下保持一致，施工時(shí)以龍門吊設(shè)備為主，移梁軌道小車為輔，整體保持縱向移動(dòng)出槽。

3 結(jié)束語

本文以福建省省道S207 線工程為例，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工技術(shù)展開分析，對(duì)9 項(xiàng)施工要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，其施工質(zhì)量通過了S207 線工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量驗(yàn)收。本文提出的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工技術(shù)，能夠在滿足工程需求的同時(shí)，縮短工期、控制成本。但需要注意的是，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工需要在鋼絞線預(yù)設(shè)應(yīng)力條件下進(jìn)行混凝土澆筑，具有一定安全隱患，施工單位和管理人員需注意安全培訓(xùn)和安全設(shè)施的完善，避免發(fā)生安全事故。