大跨度連續槽形梁預應力施工工藝探究

李宇

（廣東宇博項目管理咨詢有限公司，廣東 河源 517000）

一、項目背景

廣東省某橋梁工程上部結構為（40+64+40）m現澆連續槽形梁，橫向總寬10.8m，槽內凈寬6.9m，兩側主梁統一采用箱形結構形式，含A1、A2（兩段）、A3（兩段）、A4（兩段），具體分段示意圖如圖1所示。槽形梁結構組成中，設縱、橫向預應力體系。

圖1 槽形梁分段示意（單位：m）

二、預應力施工準備

（一）原材料準備

鋼絞線、波紋管、錨具等均為重要施工材料。加強質量檢驗，滿足要求后方可入場；加強管理，避免材料因外部環境銹蝕、受損。

（二）張拉設備選用

張拉是預應力施工全流程中的關鍵內容，具有工作量大、要求高的特點，合理適配設備是實現高效張拉的先決條件之一。其中，以千斤頂和高壓油泵較為關鍵。

（三）關鍵參數測定

1.錨口損失的測定

預制C55鋼筋混凝土試塊（80×80×400）cm，兩端錨墊板間用鋼管連接，錨墊板后方設加強鋼筋網和螺旋筋。按規范養護，待試驗強度達到90%且齡期達到7d后，組織測試確定錨口損失量。試驗結果表明，該損失量為張拉端張拉力的6%，在許可范圍內。

2.孔道摩阻與偏差系數測定

測定工作發生于A2梁段F1、F2鋼束處，核心工作內容在于千斤頂平均張拉頂力Ⅳn值的測定，在此基礎上借助公式反推，即可得到孔道摩阻值和偏差系數。

為便于試驗，假定梁體大里程方向為A端，小里程方向為B端，試驗的關鍵內容包括：穿入鋼束F1（F2），將試驗所需的裝置（工作錨、千斤頂、工具錨）安裝到位，對稱張拉F1（F2）束。A、B兩端同步張拉，待張拉值達到4MPa后，關閉A端油泵，但持續張拉B端，待實際張拉力達到設計值后，持荷2min，期間讀取A端左側的油表讀數，記為dA，借助回歸方程展開計算，確定dA。B端千斤頂回頂，按照相同的方法重復張拉兩次，由此確定N2、N3值。在前述基礎上，將張拉和關閉的千斤頂互換，經張拉后依次得到N4、N5、N6值。在確定六項數值（N1～N6）后，求取算術平均值，即為N0值。

按前述方法操作后，可以得知孔道摩阻系數為0.22（設計要求為0.23）、管道偏差系數為0.0027（設計要求為0.0025），可以發現前者較小、后者較大，在計算時均基于試驗數據而開展。

三、預應力施工工藝

（一）預應力管道安裝

合理配筋，加強對定位鋼筋的加密處理，要求該部分鋼筋的距離≤30cm；嚴格控制波紋管接頭的質量，應具有平順、嚴密的特點；預應力孔道需保持順直狀態，避免導致管道摩阻力異常偏大；錨墊板的應力較集中，為減小受力帶來的不良影響，要求錨墊板與管道呈垂直位置關系；鋼絞線需保持潔凈狀態。

（二）預應力鋼束穿束

預應力鋼束的穿束分為兩種情況。當鋼束長度＜100m時，在正式組織混凝土澆筑前，應按規范穿入塑料沉管，可實現預應力孔道的有效防護，維持相對通暢的狀態。該條件下由人工單根有序穿束。

當鋼束長度＞100m時，以腹板處的鋼束為例，其長度達到156m，該處分布有較多的豎曲線，明顯加大穿束難度。應采取以穿束機為主、人工為輔的方法，在中跨合龍前將穿束工作落實到位。

（三）預應力張拉

梁體混凝土試驗強度達到設計強度的90%或更高、彈性模量達標且同時滿足齡期至少達7d的要求后，組織預應力張拉作業，由4臺千斤頂完成，遵循對稱張拉的原則，保證張拉力的均勻性，以免因受力不合理導致腹板及底板處出現明顯裂縫。

1.鋼束預拉緊

張拉期間，各鋼絞線的受力應具有均勻性與完整性。對此，對于長度在50m以上及設置在群錨連接器處的鋼束，在張拉該部分前均采取單根預拉緊措施使該值達到3MPa，為后續正式張拉建立基礎。

2.預應力施加

（1）分級組織預應力的張拉作業，基本流程為0→初應力→2倍初應力→錨下。

（2）張拉期間，千斤頂軸線與預應力筋應始終維持平行狀態。

（3）初應力控制應根據鋼束的長度而定，長度＜100m時，取10%錨下控制應力；長度≥100m時，取15%錨下控制應力。

3.箱內預應力束的張拉

根據槽形梁的結構特點可知，其邊、中跨兩側箱形主梁內均設置有頂、底板預應力束，而主箱梁內凈寬空間有效（最大為1.2m），明顯不利于箱內預應力張拉作業的順利開展。張拉環節采用的是400t穿心式千斤頂，該裝置的自重較大。由此可見，箱內預應力束張拉的限制作用較強，突破該局限性的方式至關重要。對此，提出簡易升降小車方案，結構組成如圖2所示。

圖2 簡易升降小車

4.橫向預應力束的張拉

根據橫橋向預應力鋼束的尺寸特點可知，其理論伸長量為63mm，通過自錨式錨具的應用，張拉全程的回縮量將達到6mm～7mm，所產生的橫向預應力損失量較大，易影響張拉質量。

對此，為最大限度地減小預應力損失，需在槽形梁橫向預應力施工環節，采用單根鋼絞線“頂壓張拉”法進行優化。

在正式張拉前做好準備工作，即按規范組裝千斤頂和頂壓器，具體結構如圖3所示。此外，還要配套三位四通閥，并利用該裝置連接油管，以供后續施工使用。

圖3 千斤頂與頂壓器聯合

在張拉環節，要精準控制B、C油路的截止閥（保持開啟的狀態）和A油路的截止閥（保持關閉的狀態），向張拉油缸供油，精確張拉。期間以實際情況為準，靈活調整節流閥，實現對張拉速度和穩定油壓的控制。待實際張拉值達到設計張拉力后，A油路穩壓，并持荷2min。

經前述操作后，調整三位四通閥位置，將其轉換至C油路供油處，與此同時統一將B、C油路的截止閥關閉，適度調整節流至油壓滿足頂壓油壓值，第一時間開啟截止閥和節流閥完成頂壓作業。實際結果表明，各張拉端鋼絞線的回縮量均被控制在3mm以內，損失量明顯減小。

5.孔道壓漿

在預應力張拉后的48h內組織孔道壓漿作業，自下而上按順序操作。壓漿遵循一次到位的原則，使壓入的漿液達到飽滿、密實的狀態。

（四）預應力施工的質量控制措施

為給正式施工提供清晰的指導，提前組織工藝性試驗，經檢測與計算后明確錨口損失、孔道摩阻系數及管道偏差系數，若與設計值的要求超出許可范圍，應適當調整方法，直至具有可行性。

鋼絞線穿束的工作量較大并且精細化程度較高，因此需注重方法的靈活應用。對此，長束的穿束工作在中跨合龍前完成，以機械穿束為主，分段依次推進，以便高效完成穿束作業。

張拉設備的運行狀態將直接影響最終張拉效果，因此在張拉前及張拉過程中均要定期檢驗設備，并嚴格按照規范標定，提高張拉設備的運行精度。

以施工需求為準，挑選具有資質的施工人員，做好技術交底，加強崗前培訓，使員工能夠規范操作；對于施工中所出現的不當作業行為，應當及時指出，進一步持續提高施工隊伍的綜合水平。