特大橋超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)后穿索施工技術(shù)*

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1 工程概況

上海S6公路羅蘊(yùn)河大橋主橋橋型為3 跨（80 m+130 m+80 m）變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，如圖1所示。該橋雙向8 車(chē)道，上下行分幅，每幅橋?qū)?6.5 m，2 幅橋型相同。單幅上部結(jié)構(gòu)橋梁截面為單箱單室直腹板箱型截面，中支點(diǎn)梁高8.0 m，跨中梁高3.5 m。梁底采用二次拋物線(xiàn)線(xiàn)形，矢高4.5 m。梁底寬度7.5 m，兩側(cè)頂板挑臂寬4.35 m，頂板全寬16.2 m。

箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，為全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。箱梁縱向預(yù)應(yīng)力體系采用預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線(xiàn)，箱梁豎向預(yù)應(yīng)力體系采用JL32高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋。羅蘊(yùn)河大橋箱梁采用全支架一次性澆筑施工工藝，即縱向箱梁長(zhǎng)144 m連續(xù)澆筑。

圖1 羅蘊(yùn)河大橋剖面示意

2 預(yù)應(yīng)力施工概述

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是為了彌補(bǔ)混凝土過(guò)早出現(xiàn)裂縫，而在構(gòu)件使用（加載）以前給混凝土一個(gè)預(yù)壓力，即在混凝土的受拉區(qū)內(nèi)，用人工加力的方法將鋼筋進(jìn)行張拉，并利用鋼筋的回縮力使混凝土受拉區(qū)預(yù)先受壓力[1]。這種儲(chǔ)存下來(lái)的預(yù)加壓力，可以在當(dāng)構(gòu)件承受由外荷載產(chǎn)生拉力時(shí)，首先抵消受拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力，然后隨荷載增加才使混凝土受拉，這就限制了混凝土的伸長(zhǎng)、延緩或制止裂縫出現(xiàn)[2]。

因此，預(yù)應(yīng)力張拉施工的效果是關(guān)系到羅蘊(yùn)河大橋箱梁整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重點(diǎn)，而對(duì)于如何確保預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)穿索成功又是預(yù)應(yīng)力工程中關(guān)鍵工序，特別是在羅蘊(yùn)河大橋部分預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)長(zhǎng)度達(dá)到200 m的情況下。本文重點(diǎn)介紹羅蘊(yùn)河大橋箱梁超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)的綜合施工技術(shù)以及預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)穿設(shè)施工的方法及相應(yīng)控制措施。

3 超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)綜合施工技術(shù)

后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)的穿設(shè)可采用先穿和后穿2 種工藝，其中后穿鋼絞線(xiàn)的施工工藝的難度較大，但是采用后穿鋼絞線(xiàn)的施工工藝對(duì)于預(yù)應(yīng)力張拉施工的有效性和完整性有較大的保障[3-5]。通過(guò)分析研究，確定采用后穿鋼絞線(xiàn)的施工工藝。

后穿鋼絞線(xiàn)的施工工藝需要控制的重點(diǎn)有3 點(diǎn)：波紋管布設(shè)精度控制；防止波紋管的破損變形；混凝土澆筑后波紋管的清孔措施。因此，針對(duì)本工程的超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)后穿索施工技術(shù)正是圍繞上述3 點(diǎn)進(jìn)行策劃、修訂以及實(shí)施的。

3.1 箱梁超長(zhǎng)波紋管布設(shè)精度的控制

對(duì)于超長(zhǎng)波紋管布設(shè)精度的控制，重點(diǎn)是控制箱梁腹板位置波紋管的平順度和走向，因此筆者稱(chēng)為是波紋管的“三維空間姿態(tài)控制”。根據(jù)圖2所示，箱梁腹板鋼絞線(xiàn)在腹板中均呈三維布置，即x（順橋方向）、y（橫橋方向）、z（垂直高程方向）。

圖2 箱梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)布置示意

首先，利用CAD將每條預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)先進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬放樣，再將大橋長(zhǎng)64 m的單邊懸臂分為8 段，每8 m設(shè)置1 個(gè)三維坐標(biāo)控制點(diǎn)，將此坐標(biāo)控制點(diǎn)（預(yù)定位點(diǎn)）設(shè)置在腹板箍筋上（圖3），采用Φ8 mm鋼筋制作。

圖3 箱梁腹板箍筋波紋管定位點(diǎn)示意

根據(jù)預(yù)定位的參考，進(jìn)行波紋管布設(shè)。波紋管布設(shè)完畢后再利用這些預(yù)設(shè)的控制點(diǎn)，進(jìn)行波紋管的加固，采用井字形加固（圖4），從而完成預(yù)應(yīng)力波紋管的布設(shè)。

圖4 波紋管井字形加固示意

3.2 預(yù)應(yīng)力波紋管防治變形、破損的措施

預(yù)應(yīng)力波紋管防治變形、破損的主要控制措施分為2 個(gè)部分[6]：一方面是原材料的控制，另一方面是布設(shè)過(guò)程中的控制。

原材料控制方面主要是從預(yù)應(yīng)力波紋管的選型、采購(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收進(jìn)行控制。本文主要介紹是預(yù)應(yīng)力波紋管在布設(shè)過(guò)程中的一些列防變形和破損的措施。

（a）波紋管的連接處必須采用封箱帶進(jìn)行密封，包裹不少于5 層，封箱帶不得采用透明色，必須使用與波紋管反差大的顏色（黃色或紅色）。

（b）波紋管布設(shè)過(guò)程中安排專(zhuān)職巡查小組定期巡查。每個(gè)巡查小組由2 人組成，一人在前淋水，一人在后檢查。淋水檢查的目的是沖走波紋管表面附著物及降低氣溫過(guò)高造成波紋管軟化變形，淋水人員后方的檢查人員，主要轉(zhuǎn)動(dòng)并用腳踩踏波紋管，便于發(fā)現(xiàn)破損點(diǎn)。

（c）發(fā)現(xiàn)波紋管的破損點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行標(biāo)記，并立即修復(fù)。修復(fù)采用2 種方法，空間位置充足的情況采用封箱帶進(jìn)行封閉修復(fù)，如空間較為狹小或透氣管部位則采用發(fā)泡劑注射的方法進(jìn)行修復(fù)。

（d）預(yù)應(yīng)力波紋管中設(shè)置內(nèi)襯管是防止預(yù)應(yīng)力波紋管堵塞的最好方法，但是羅蘊(yùn)河大橋波紋管長(zhǎng)度較長(zhǎng)，超過(guò)200 m，如全部采用該方法，施工難度較大并且施工成本也較高。因此，在實(shí)際施工中長(zhǎng)度在50 m以?xún)?nèi)的波紋管內(nèi)設(shè)置尼龍內(nèi)襯管。

3.3 清孔牽引索的設(shè)置及使用

對(duì)于長(zhǎng)度大于50 m的波紋管，施工中設(shè)置了清孔牽引索如圖5所示。其有個(gè)主要作用，一個(gè)作用是清孔，另一作用是作為預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)的牽引線(xiàn)。

圖5 清孔器示意

（a）混凝土澆筑完畢后的波紋管清孔，是設(shè)置清孔牽引索的重要作用，筆者及項(xiàng)目部還設(shè)計(jì)了后穿法預(yù)應(yīng)力波紋管清孔器。后穿法預(yù)應(yīng)力波紋管清孔器采用普通的Q345鋼材制作，由6～8 個(gè)串聯(lián)使用，在箱梁模板拆除時(shí)同時(shí)進(jìn)行清孔。

（b）預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)的穿設(shè)采用穿索機(jī)進(jìn)行施工。常規(guī)人工下料穿索勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且需要大量的勞動(dòng)力，同時(shí)效率低下，往往會(huì)因?yàn)檫M(jìn)度跟不上而影響下道工序。人工下料穿索需較大的場(chǎng)地空間，必須是先下完料后再穿索，這樣下料長(zhǎng)度不容易控制，而且經(jīng)常導(dǎo)致梁的另一端鋼絞線(xiàn)長(zhǎng)短不一，或超過(guò)要求的長(zhǎng)度。穿索機(jī)下料穿索，一般只需2～3 人即可。

4 結(jié)語(yǔ)

特大橋預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)后穿法施工，相比先穿法施工前期的資源投入是有一定的增加，但是在后期預(yù)應(yīng)力施工中，施工速度有了極大的加快，并且對(duì)于市政、公路橋梁工程的后期使用壽命的延長(zhǎng)有著巨大的影響。此外由于后期預(yù)應(yīng)力施工速度的加快，有利于模架體系的拆除和周轉(zhuǎn)速度的加快，綜合效益比較明顯。