市政橋梁工程中預應力施工技術的應用

張敖

廣州市市政集團有限公司 廣東 廣州 510630

1 工程概況

本標段為廣東某建設工程土建第X合同段，主要工程規模：高架橋、現澆蓋梁、預制箱梁，改路等。開工前要做好預應力筋張拉設備的標定，并編制相關預應力張拉參數表格，用于現場張拉使用。由于梁長度尺寸變化較大，圖示以35m的箱梁結構為例。

圖1 35m預應力箱梁結構簡圖

2 預應力箱梁和蓋梁二次張拉施工

2.1 箱梁預應力施工方法

（1）預應力筋管道安裝：在底腹板鋼筋安裝的同時，就要將預應力筋管道安裝就位[1]。按照設計圖紙的要求，對每道管道坐標進行復核確認無誤后，在鋼筋胎架上做好標記，采用Φ12螺紋鋼焊接“井”字架，將管道固定在相應的位置。管道安裝完成后要再次檢查其順直情況，如果發現有突變的點，要認真核查設計坐標是否有誤，甚至請設計單位予以確認。梁長變化的，起彎點距離梁端是不變的，只是中間的距離變化。

（2）端頭模板安裝：頂板鋼筋安裝就位后，即可安裝端頭模板，安裝端頭模板時，要嚴格按照設計圖紙的夾角進行安裝，模板上下要垂直，與腹板的夾角要準確。鋼絞線要能平順穿過端頭模板。要采取措施將端頭模板加固牢固。

（3）預應力筋安裝及張拉：

①預應力筋安裝：預應力筋采取在砼澆筑完成后進行安裝，在澆筑前采用硬塑料管穿入管道內防止管道漏漿造成管道堵塞，砼澆筑完成后達到初凝時間立即將硬塑料管拔出[2]。在砼澆筑施工前，應檢查錨墊板位置是否準確。在準備實施預應力筋張拉前，采用清潔劑沖洗管道，并采用高壓風將管道內殘留的水分吹干，然后進行預應力筋的安裝，預應力筋鋼束宜將一孔中的全部預應力筋編束后整體穿入孔道中，鋼束的前端應設置特制的牽引頭，穿束后應保持預應力筋的順直，且應前后拖動，不得扭轉。對鋼絞線，可采用穿束機逐根將其穿入孔道內，但應保證其在孔道內不發生相互纏繞。預應力筋安裝完成后應盡快進行張拉和壓漿施工。

②預應力筋張拉：

A、張拉設備：采用河北某電子科技有限公司生產的四頂智能張拉機進行梁的張拉，設備在使用前必須送有檢測資質的單位進行標定，標定合格才能使用。

B、張拉人員：張拉班組共配備16人，其中張拉設備操作人員3人，千斤頂操作人員12人，電工1人，張拉班組必須進行崗前培訓，其中張拉設備操作人員必須懂得電腦操作知識，并經設備廠家培訓合格后才能進行實際操作。

C、張拉準備工作：張拉設備標定，熟悉設計圖紙，復核預應力筋伸長量，復核結果與設計圖紙給出的數據偏差較大時要找設計代表予以確認，進行張拉施工技術交底，現場準備張拉工作臺架及擋板，張拉設備就位安裝調試，確保施工安全。預應力張拉時間才有混凝土齡期和強度雙控確定，在混凝土齡期不小于7d且混凝土同條件養護試件抗壓強度達到設計強度85%以上方可進行預應力張拉施工。

D、張拉順序：主梁預應力鋼束采用左右側兩端同時對稱張拉，以對稱于構件截面的中軸線、上下左右均衡為原則。按照設計圖紙要求，30m梁預應力筋張拉順序為：N1→N3→N2→N5→N4；25m梁預應力筋張拉順序為：N1→N3→N2→N5→N4；20m梁預應力筋張拉順序為：N3→N2→N5→N4。

E、張拉程序：在張拉過程中采用新型智能張拉設備，對張拉過程智能控制，可以實現一鍵張拉，從而完成初張拉、二倍初張、終張拉、錨固、退缸整個過程，利用智能設備確保中間持荷時間、終張持荷時間，使其充分滿足規范要求。張拉過程中對伸長量進行動態校核，使其滿足“伸長值的差值應控制在6%以內”的雙控要求。

F、張拉記錄：采用智能張拉設備，張拉記錄自動生成，自動形成張拉報表。

G、滑絲處理：在鋼絞線張拉過程中，每束鋼絞線斷絲或滑絲數量應不超過1絲，每個斷面斷絲或滑絲之和不超過該斷面鋼絲總數的1%，否則應將鋼絞線和夾片進行更換[3]。在施工中當出現單根鋼絞線滑絲現象時，一般更換夾片后，重新單根張拉錨固。

（4）預應力管道壓漿：

①壓漿材料：珠江材料強度等級為M50水泥漿，采用P.O42.5R級水泥配制。漿液內要求摻入膨脹劑、高效減水劑及礦物摻合料配制。

②壓漿設備：采用河北某電子科技有限公司生產的GDYJ-5-C智能壓漿臺車進行梁的壓漿工作，壓漿臺車將自動稱重、高速制漿、儲漿、進出漿檢測、螺桿泵集成于一體，操作簡單，使用方便。

③壓漿人員：壓漿班組共配備7人，其中壓漿設備操作人員2人，輔助操作人員4人，電工1人，壓漿班組必須進行崗前培訓，其中壓漿設備操作人員必須懂得電腦操作知識，并經設備廠家培訓合格后才能進行實際操作。

④壓漿準備工作：壓漿設備標定，熟悉設計圖紙、壓漿工藝和技術指標，壓漿施工技術交底，壓漿設備就位安裝調試。

⑤壓漿順序：壓漿從底部管道開始，逐層往上進行，最后壓注頂部管道。

⑥壓漿施工：采用一次性注漿壓漿的方法，要緩慢均勻地壓漿，不能間斷。自拌漿到壓入孔道之間的持續時間為30-45分鐘，在灌漿之前和灌漿期間都要不停地攪動壓漿液。如果灌漿時間過長，就會造成壓漿液的流動性變差，此時不可再加入水來提高它的流動性。壓漿的最大壓力應當為1MPa，壓漿要一直壓到另一端排出與配合比規定稠度相同的壓漿液為止[4]。為了確保壓漿飽滿，在封閉出漿口后，要維持不低于0.5MPa，3分鐘的穩壓期。在進行壓漿的時候，每個工作班應該留取不少于3組70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的試壓件，進行28天的標準養護后，對其進行抗壓強度檢測，以此作為對水泥漿質量評估參考。

（5）封端：管道壓漿后將錨具周圍修鑿沖洗干凈，并將梁端砼鑿毛，將已預制好的堵頭板安裝就位，焊接封錨端鋼筋，安裝錨端模板，澆筑封錨端C50砼，裝模時要嚴格控制封錨后的梁端外露面平整，封錨端砼澆筑過程中不得出現跑模現象。

2.2 蓋梁端頭的二次預應力施工

根據設計圖紙要求，鋼絞線分批次兩端單端張拉，第一次預應力張拉在蓋梁施工后強度達到90%以上時進行，先張拉N3、N1鋼束，壓漿封錨，待完成梁板安裝后，然后再張拉N2鋼束，壓漿封錨。預應力鋼束控制應力為0.72fpk=1339.2MPa，張拉時采用張拉力及延伸量雙控；鋼束長度已計入單端工作長度70cm；

第一次張拉時，可利用蓋梁端頭兩側的操作平臺進行張拉，工作平臺長度為1.5m；第二次張拉時，利用臺車配重后掛簡易吊籃（或自制反吊架）作為操作平臺，具體見下圖。

圖3 模板臺車進行二次張拉

圖4 反吊架進行二次張拉

智能張拉工藝流程：

圖5 智能張拉工藝流程示意圖

3 施工技術參數及工序質量檢查驗收

3.1 主要施工技術參數

砼標號：C50；

水泥：堿含量不大于0.6%；

細骨料：細度模數2.6～3.2，含泥量不大于2.0%；

粗骨料：采用設計要求的反擊破碎石，空隙率小于40%，壓碎值小于20%，母巖抗壓強度與砼設計強度之比不小于1.5，含泥量不大于1.0%，針片狀含量小于10%，粒徑5～20mm，最大粒徑25mm，連續級配。

預應力筋張拉：錨外控制張拉應力為1437MPa，實際伸長量與理論伸長量偏差應控制在±6%以內。砼強度達到設計強度的85%，且齡期不少于7天方可張拉。

3.2 施工過程質量檢查

預應力管道安裝質量檢查：主要檢查管道安裝的位置和坐標是否符合設計圖紙要求，檢查管道接頭處包扎是否嚴密，檢查管道內硬膠管是否已安裝，端口是否封堵嚴密。

預應力筋的安裝質量檢查：預應力筋在砼澆筑后進行安裝，主要檢查預應力筋的下料長度是否滿足要求，預應力筋安裝后是否有纏繞現象，預應力筋安裝前管道是否清理干凈，管道內積水是否吹干[5]。

預應力筋張拉質量檢查：預應力筋張拉前要將錨墊板上的水泥漿等雜物清理干凈，張拉過程中主要檢查張拉設備與預應力筋鋼束是否匹配，張拉設備是否已標定，千斤頂安裝就位后與錨墊板中心線是否重合，張拉控制應力的精度應為±1.5%以內，張拉完成后持荷時間是否滿足要求，張拉力是否達到設計要求，鋼束伸長量偏差值是否滿足±6%以內，如果不滿足，則要分析原因或重新張拉，千斤頂退出后要檢查鋼束是否有斷絲或滑絲現象，如果有超過1絲以上的斷絲或滑絲，必須采取措施將該鋼絞線更換后再重新張拉。

預應力管道壓漿質量檢查：主要檢查孔道壓漿設備性能是否滿足要求，拌制的壓漿液是否在40min內使用完，壓漿液在出漿口流出的漿液與壓入口的濃度相同時，才能停止壓漿。出漿口封閉后，至少要維持0.5 MPa的穩定壓力，維持3-5分鐘。壓漿完畢后，應用檢查孔眼檢查注漿是否密實，發現不密實度時，應立即補壓。

封端質量檢查：壓漿完成后要及時按照設計要求對錨固端進行封閉保護或防腐處理，主要檢查梁端清理是否干凈，封錨端模板安裝的垂直度和交角是否滿足要求，砼澆筑振搗是否密實，脫模后端面是否平整，砼密實無裂紋。

移梁存放：后張預應力混凝土梁采用孔道注漿后再運輸時，其注漿強度必須達到設計強度80%以上。后張預應力混凝土梁也可以先將其從預制平臺上吊起，移放到場內存梁臺座上，然后再進行孔道壓漿。

4 保證工程質量的技術措施

4.1 預應力筋安裝質量控制、管理措施

預應力筋嚴格按照設計要求坐標定位，在鋼筋胎架上標記管道坐標位置，設置定位鋼筋，定位鋼筋嚴格按照設計圖紙要求的數量和間距設置，曲線部位加密布置[6]。管道接頭和錨墊板接口位置重點控制，接頭一般采用膠帶包纏，防止漏漿。鋼筋焊接時采取措施防護，防止管道破損。鋼束采用后穿方式整束穿入施工，在混凝土澆筑前設置內襯管保證孔道暢通。

4.2 成品保護措施

管道壓漿時要特別注意不得污染梁體；預應力張拉結束后，須在48h內進行真空輔助壓漿；預制梁在場內運輸、起落梁時，應保證梁體的平穩性，嚴禁突然升降。存梁臺座采用擴大基礎，嚴格控制存梁臺座的沉降量、嚴格控制梁底支撐點的高程，并墊橡膠墊塊以保證四個支點的不平衡量不大于2mm。