橋梁后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)及質(zhì)量控制

祁 濤， 李 云 川， 劉 楊

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860 )

1 工程概述

南水北調(diào)中線一期工程陶岔渠首～沙河南段魯山南1段工程位于河南省平頂山市境內(nèi)，該項(xiàng)目共有在建橋梁14座，其中有7座橋梁上部結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)支后張法預(yù)應(yīng)力T梁，4座橋梁采用簡(jiǎn)支后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁，3座橋梁采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力小箱梁，共有T梁42榀，箱梁63榀，橋梁預(yù)應(yīng)力主要為縱向預(yù)應(yīng)力體系，預(yù)應(yīng)力筋采用φs=15.2的鋼絞線，正彎矩預(yù)應(yīng)力管道采用圓形金屬波紋管。

2 預(yù)應(yīng)力施工方案

2.1 技術(shù)要求

(1)當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且混凝土齡期不小于7 d時(shí)方可進(jìn)行張拉預(yù)應(yīng)力施工。

(2)預(yù)制梁內(nèi)的鋼束采用兩端同時(shí)張拉的方式，錨下控制應(yīng)力為0.75fptk=1 395 MPa。

(3)所施加的預(yù)應(yīng)力采用預(yù)應(yīng)力與引伸量雙控。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，將實(shí)際引伸量值與理論引伸量值的誤差控制在±6%以內(nèi)。

2.2 施工工藝

該項(xiàng)目橋梁工程后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝流程為：管道安裝→錨墊板安裝→鋼絞線下料、編束→穿束→檢查梁體混凝土強(qiáng)度→千斤頂與壓力表配套標(biāo)定→張拉控制力計(jì)算→安裝千斤頂→預(yù)應(yīng)力張拉→伸長(zhǎng)值計(jì)算校核→鎖定→測(cè)量計(jì)算回縮量→千斤頂拆除→切割多余鋼絞線。

2.2.1 管道安裝

(1)安裝步驟。①在梁體底板鋼筋及腹板鋼筋骨架基本安裝完成后，按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行管道坐標(biāo)放樣。②根據(jù)放樣坐標(biāo)，在波紋管底部位置設(shè)橫向定位筋與其他鋼筋點(diǎn)焊連接。③將波紋管從鋼筋骨架中穿過放置在定位鋼筋上。④波紋管長(zhǎng)度不足時(shí)需進(jìn)行接長(zhǎng)。接頭處連接管采用尺寸大一個(gè)直徑級(jí)別的同類型管道，其長(zhǎng)度為被連接波紋管道內(nèi)徑的5～7倍。在搭接處被連接管外周圍涂刷密封膠后穿入連接管，使接口處于連接管的中間部位，外圈用密封膠帶緊密纏裹至少3層。⑤檢查波紋管位置正確后，采用U型或井字型鋼筋固定波紋管，固定鋼筋與定位橫筋和其他鋼筋點(diǎn)焊連接。

(2)控制要點(diǎn)與注意事項(xiàng)。①定位鋼筋間距按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布置，設(shè)計(jì)無要求時(shí)，一般直線段間距不大于50 cm，曲線段不大于30 cm。②波紋管位置與普通鋼筋位置重疊時(shí)，適當(dāng)移動(dòng)普通鋼筋，保證管道位置準(zhǔn)確。③電焊施工時(shí)，在波紋管與施焊部位之間設(shè)隔離板或用濕布纏繞在管道上，防止火花灼傷或熔渣熔透管道。④波紋管定位完成后，及時(shí)檢查坐標(biāo)和間距并穿入塑料膠棒，防止在混凝土澆筑過程中振搗棒過于振動(dòng)波紋管，進(jìn)而造成波紋管的變形和位移。

2.2.2 錨墊板的安裝

(1)安裝步驟。①將錨下螺旋筋事先套入波紋管。②按照設(shè)計(jì)位置在梁體端頭模板上放樣，標(biāo)示出錨墊板位置。③沿錨墊板孔口周邊表面貼上雙面膠，緊貼在模板上并用螺絲將錨墊板固定在模板內(nèi)側(cè)。④將波紋管穿入錨墊板部分周圍涂刷密封膠后穿入錨墊板內(nèi)，再將搭接處外緣用密封膠帶緊密纏繞至少3層。⑤調(diào)整螺旋筋使其緊貼錨墊板并固定在錨后其他結(jié)構(gòu)鋼筋上。

(2)控制要點(diǎn)與注意事項(xiàng)。①波紋管與錨墊板搭接長(zhǎng)度不得小于5 cm。②錨墊板的管道出口端與波紋管中心線垂直、同軸，端面的傾角均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，同軸偏差不大于2 mm，錨具槽底面傾斜程度不得超過0.5°。

2.2.3 鋼絞線的下料與編束

(1)施工步驟。鋼絞線的下料、編束主要包括：切割下料、編號(hào)、編束。①計(jì)算鋼絞線的下料長(zhǎng)度，該項(xiàng)目橋梁預(yù)應(yīng)力采用對(duì)穿錨，計(jì)算公式如下：

L=s﹢2h

式中L為鋼絞線的下料長(zhǎng)度(mm)；s為管道實(shí)測(cè)長(zhǎng)度(mm)；h為錨墊板外鋼絞線使用長(zhǎng)度，包括工作錨、限位板、工具錨的厚度及千斤頂長(zhǎng)度、工作錨外的安全長(zhǎng)度之和(mm)。②用鋼卷尺在下料平臺(tái)上放出下料長(zhǎng)度，前端設(shè)置一塊擋板嵌入，后端在平臺(tái)上做出標(biāo)記。③將鋼絞線盤放入下料架內(nèi)，切割包裝袋，從內(nèi)圈端頭開始向外牽引鋼絞線，前端頂在擋板上，將鋼絞線順直，在后端標(biāo)記位置切斷鋼絞線。④不同下料長(zhǎng)度的鋼絞線分批下料并編號(hào)、掛牌標(biāo)示，注明使用部位和孔號(hào)。⑤根據(jù)各管道鋼絞線下料長(zhǎng)度及根數(shù)進(jìn)行分號(hào)編束。每束一端對(duì)齊，并在距離鋼絞線端部5 cm處用軟鋼絲綁扎一道，使鋼絞線不致散開。中間部位每隔1.5 m綁扎一道，使綁扎成束的鋼絞線順直。⑥鋼絞線編束完成后，將前端包裹并安裝導(dǎo)向帽，以便于穿束。

(2)控制要點(diǎn)與注意事項(xiàng)。①鋼絞線使用前仔細(xì)檢查其表面質(zhì)量與直徑偏差。②鋼絞線的切割采用切斷機(jī)或砂輪鋸，不得采用電弧或氣割切割。

2.2.4 鋼絞線的穿束

(1)施工步驟。①檢查錨墊板喇叭孔、灌漿孔及管道內(nèi)是否有雜物及積水等，如有則用壓力水沖洗管道內(nèi)的雜物，再用不含油的高壓風(fēng)吹干管道內(nèi)的水分，以使管道暢通。②核對(duì)孔號(hào)與鋼絞線束的編號(hào)，采用卷揚(yáng)機(jī)整束穿束：先穿入一根鋼絲作為牽引線，再將鋼絲與鋼絞線束前端的牽引頭聯(lián)接起來，人工配合卷揚(yáng)機(jī)將鋼絞線拉入管道，在卷揚(yáng)機(jī)牽引下緩慢、勻速地將鋼絞線束穿入波紋管道。③穿束后，調(diào)整鋼絞線束在梁體兩端的外露長(zhǎng)度基本一致。

(2)控制要點(diǎn)與注意事項(xiàng)。①穿束時(shí)要有專人指揮，用對(duì)講機(jī)保持兩端的聯(lián)絡(luò)。②穿束過程中保持鋼絞線順直，發(fā)現(xiàn)有扭絞時(shí)必須進(jìn)行調(diào)整后再進(jìn)行穿束。③鋼絞線穿束后，管道兩端鋼絞線在截面的同一位置成鏡像對(duì)稱(圖1)。

圖1 鋼絞線在管道兩端的位置示意圖

2.2.5 安裝千斤頂

(1)安裝順序。該橋梁工程預(yù)應(yīng)力張拉采用整束張拉方式，千斤頂安裝的主要順序?yàn)椋汗ぷ麇^→工作夾片→限位板→延長(zhǎng)套(根據(jù)需要)→千斤頂→工具錨→工具夾片。

(2)安裝步驟。①清理錨墊板表面的雜物，并將伸出管道口的多余波紋管剪除，然后清理暢通灌漿孔。②將鋼絞線按順直方向每根對(duì)中穿過工作錨孔，使工作錨緊靠錨墊板。③夾片用橡皮圈捆住套在鋼絞線上，沿鋼絞線滑移到工作錨孔內(nèi)，夾片安裝完成后，用一內(nèi)徑略大于鋼絞線直徑長(zhǎng)度的套管將夾片捅搗整齊并打緊。④安裝限位板，把有止口的面對(duì)著工作錨方向。⑤將鋼絞線穿入千斤頂，使千斤頂、限位板、錨具盡量靠攏并對(duì)正。⑥在千斤頂?shù)暮竺姘惭b工具錨及夾片，工具夾片亦用套管打緊。

(3)控制要點(diǎn)與注意事項(xiàng)。①千斤頂安裝完成后檢查油管連接的情況，確認(rèn)無誤后，微微開動(dòng)油泵，在開動(dòng)油泵的過程中松開懸掛千斤頂?shù)牡规湥骨Ы镯斨行呐c錨墊板管道中心、錨具中心在一條直線上，調(diào)整好后關(guān)閉油泵閥門。②夾片安裝時(shí)，外露長(zhǎng)度要基本一致，頂面平齊。③工作錨、工具錨與夾片必須配套使用，不能與其他廠家的錨具混用。工作錨不能代替工具錨使用，工作錨與夾片不得與工具錨互換。④工具夾片在張拉300次后進(jìn)行更換。

2.2.6 預(yù)應(yīng)力張拉

(1)張拉程序。后張法預(yù)應(yīng)力張拉程序?yàn)椋?→初應(yīng)力σ0(測(cè)伸長(zhǎng)量及夾片外露量)→2σ0(測(cè)伸長(zhǎng)量)→σcon(持荷5 min，測(cè)伸長(zhǎng)量及夾片外露量)→根據(jù)設(shè)計(jì)要求超張拉1.03σcon(測(cè)伸長(zhǎng)量)→鎖定→測(cè)回縮量。其中：σ0為初應(yīng)力，一般為張拉控制應(yīng)力的10%～20%；σcon為張拉控制應(yīng)力。

(2)張拉步驟。①檢查確認(rèn)梁體混凝土強(qiáng)度及齡期是否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求且混凝土無質(zhì)量缺陷；梁體模板是否已經(jīng)拆除、天氣溫度是否符合要求。②根據(jù)每一級(jí)張拉控制應(yīng)力值、千斤頂與壓力表配套標(biāo)定的回歸方程式計(jì)算確定每一級(jí)油表控制讀數(shù)并填寫張拉通知單。張拉作業(yè)時(shí)，核對(duì)梁體編號(hào)是否與張拉通知單上的內(nèi)容一致，確認(rèn)無誤后粘貼在木板上，放在油表前以方便油泵操作人員進(jìn)行控制。③準(zhǔn)備的工具有：30 cm長(zhǎng)鋼直尺、記錄筆、記錄表格、計(jì)算器、對(duì)講機(jī)等。④第一級(jí)張拉：指揮員下達(dá)口令后，操作員開動(dòng)油泵，張拉至初應(yīng)力的油表讀數(shù)時(shí)立即停止，量測(cè)人員使用鋼直尺測(cè)量千斤頂油缸長(zhǎng)度并報(bào)數(shù)，由記錄人員進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，再測(cè)量初應(yīng)力時(shí)的夾片外露量。⑤第二級(jí)張拉：在指揮員統(tǒng)一指揮下，張拉至2倍初應(yīng)力對(duì)應(yīng)的油表讀數(shù)，測(cè)量千斤頂油缸長(zhǎng)度并進(jìn)行記錄。⑥第三級(jí)張拉：按相同操作步驟張拉至控制應(yīng)力對(duì)應(yīng)的油表讀數(shù)并持荷5 min才能停止，測(cè)量千斤頂油缸長(zhǎng)度和夾片外露量并進(jìn)行記錄。⑦伸長(zhǎng)值計(jì)算：鋼絞線束的實(shí)際伸長(zhǎng)值計(jì)算公式為：

ΔLs=ΔL1+ΔL2

式中ΔLs為實(shí)際伸長(zhǎng)值(mm)；ΔL1為從初應(yīng)力至最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值(mm)；ΔL2為初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值(mm)，一般采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值。計(jì)算確定實(shí)際伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值的差值，其偏差須控制在±6%以內(nèi)。⑧鎖定：油泵在停機(jī)狀態(tài)下，打開卸荷閥，將油缸油壓降為零，工作夾片自動(dòng)跟進(jìn)鎖定。⑨測(cè)量并計(jì)算回縮量：張拉完成后，在工具錨外鋼絞線上做一明顯標(biāo)記，量測(cè)其距離梁端長(zhǎng)度并記錄；待鎖定后再次量測(cè)標(biāo)記距離梁端長(zhǎng)度并記錄，其差值即為回縮量。千斤頂拆除：開動(dòng)油泵，打開控制閥與節(jié)流閥，向回程油缸供油，千斤頂活塞回程，到位后關(guān)閉油泵，卸除工具錨及千斤頂，量測(cè)工作錨夾片的外露量。多余鋼絞線的切除：在距離夾片端頭3～5 cm處的鋼絞線上作標(biāo)記，24 h后復(fù)查，確認(rèn)無滑絲、斷絲后將多余的鋼絞線切除。

(3)控制要點(diǎn)與注意事項(xiàng)。①張拉過程中聽從統(tǒng)一指揮，保證兩端油泵同步操作。②張拉加載與卸載均應(yīng)緩慢、平穩(wěn)、勻速，加載速率為0.1σcon/min，卸載速率為0.2σcon/min。③在持荷5 min狀態(tài)下，如發(fā)現(xiàn)油壓下降，立即補(bǔ)至規(guī)定油壓，認(rèn)真檢查有無斷絲、滑絲現(xiàn)象。

3 施工過程中易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理

預(yù)應(yīng)力筋在張拉與錨固時(shí)，因各種原因不可避免地會(huì)產(chǎn)生個(gè)別預(yù)應(yīng)力筋滑移和斷裂現(xiàn)象。

3.1 滑絲的處理

(1)產(chǎn)生的原因。①錨圈錐孔與夾片之間有雜物；②預(yù)應(yīng)力筋和千斤頂卡盤內(nèi)有油污；③錨下墊板喇叭口內(nèi)有混凝土和其他殘?jiān)虎苠^具偏離錨下墊板止口；⑤錨具質(zhì)量存在問題，其硬度不均勻而產(chǎn)生變形；⑥張拉操作中回油過猛。

(2)處理措施。采用QYC型千斤頂和卸荷座，將卸荷座支承在錨具上，用QYC型千斤頂張拉滑絲鋼絞線，直至將滑絲夾片取出，換上新夾片，張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力即可。如遇嚴(yán)重滑絲或在滑絲過程中鋼絞線受到了嚴(yán)重的傷害，則將錨具上的所有鋼絞線全部卸荷，再重新張拉。

3.2 斷絲的處理

(1)產(chǎn)生原因。①鋼材材質(zhì)不均勻或嚴(yán)重銹蝕；②錨圈口處分絲時(shí)交叉重疊；③操作過程中沒有做到孔道、錨圈、千斤頂三對(duì)中，進(jìn)而造成鋼絲偏中，受力不均，個(gè)別鋼絲應(yīng)力集中；④油壓表失靈，造成張拉力過大；⑤千斤頂未按規(guī)定校驗(yàn)。

(2)處理措施。①提高其他鋼束的控制張拉力作為補(bǔ)償，但在任何情況下不得超出最大張拉力。鋼絞線的最大張拉力不得超過0.8Ry(Ry為鋼絞線的極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值)。②換束。卸荷、松錨、換束、重新張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力值。

4 結(jié) 語

工程施工實(shí)踐證明：該標(biāo)段橋梁工程預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。因此，該工程橋梁預(yù)應(yīng)力施工方案及質(zhì)量問題處理措施可行、有效，對(duì)其他類似工程具有借鑒作用。