預應力鋼絞線薄壁空心方樁在長臺座上的運用探析

單穎濤，朱春山

（中交三航局第三工程有限公司，南京210011）

1 工程概況

某集裝箱碼頭全長556.2m，寬41.28m，共有75 個排架，排架間距7.5m，結構自下而上分別為樁基、樁帽梁、縱橫梁、面板、面層及其附屬結構。820 根預應力鋼絞線薄壁空心方樁在長線臺座上采用先張法預制完成。

2 工程特點和難點

所有方樁長45.5m，根據項目的施工區域劃分，820 根方樁分為680 根水上樁和140 根陸上樁。水上樁整節預制，由樁12號打樁船施打；陸上樁分2 節預制，由陸上打樁機施打，長度分別為23m 和22.5m，既滿足現場施工機械的性能要求，也滿足圖紙說明在泥面以下12m 處不允許有焊接接縫的規定。

對薄壁空心方樁的鋼絞線進行先張法預應力施工，在國外資源缺乏、技術水平不高、無相關施工經驗的背景下，存在較大困難。項目部采用整體張拉的施工工藝，并在國內定制2 個1.8m 長320t 張拉力的千斤頂和整體式張拉小車。為解決長臺座、一次張拉鋼絞線較多、鋼絞線伸長過長等一系列問題，特聘請專業的張拉技術人員對方案進行反復推敲和模擬，解決了保證設計張拉力、直徑355mm 的膠囊在空心方樁內定位、抽取膠囊時間、在動態情況下每根樁的起始綁扎點等技術問題。

3 預制場的場區布置

根據業主的總體工作安排和現場情況，在辦公室附近區域選定預制場地、預應力方樁堆放場地和后方材料加工場地。

龍門吊跨距40m，在其內共布置8 組張拉臺座、14 條預制樁生產線和1 條預制板生產線，所有底胎模均用混凝土澆筑，其中水上樁生產線8 條，每條線一次生產4 根45.5m 空心方樁；陸上樁生產線6 條，每條線一次生產4 根23m 空心方樁和

4 根22.5m 空心方樁。

生產鋼絞線預應力方樁時，由于張拉力和傾覆力矩都很大，根據國內預制廠的生產經驗和施工現場的地質情況選用壓柱式整體臺座，用以承受較大的張拉力和抗傾覆力矩。壓柱式整體臺座主要由通長壓柱、橫梁、臺面組成，通長壓柱由鋼筋混凝土整體澆筑而成，用于承受預應力張拉時的反力。承載橫梁的重力墩具有足夠的強度和剛度，其抗傾覆安全系數≥1.5，抗滑移系數≥1.3，橫梁需要有足夠的剛度，受力后撓度≤2mm，防止變形較大帶來預應力損失。

4 預應力鋼絞線張拉

預應力鋼絞線為270 級φ12.7mm 的低松弛鋼絞線，每根截面積A=98.7mm2，標準強度20 根鋼絞線的設計張拉力為2754kN，具體尺寸見圖1。

圖1 預應力鋼絞線薄壁空心方樁截面尺寸

4.1 施工理念

鋼絞線屬柔性材料，在無外界措施的前提下因重力作用下墜，致使方樁四周上下層單根鋼絞線受力不均勻，項目部研究決定使用鋼托對鋼絞線進行支托，減少重力產生的影響，保證張拉過程中各根鋼絞線的受力均勻性[1]。鋼絞線張拉采用的是張拉力和伸長量雙向控制標準，以張拉力控制為主，利用伸長量來校核，最終伸長量偏差值控制在5%以內。

4.2 張拉施工流程

4.2.1 鋼絞線穿線

每條張拉生產線長200m，除去兩端張拉鋼梁和精軋螺紋鋼的長度，有效長度為185m，根據預制樁的種類和相應的施工間距，需在底胎膜上提前做好標記，并在指定位置布設箍筋套子和樁頭連接件。

4.2.2 鋼絞線初張拉

待兩端精軋螺紋鋼與鋼絞線連接并錨固完好，沿線每間隔20m 布設一組鋼支托，支撐頂部和兩側的鋼絞線，抵消重力影響，然后使用30t 的小型千斤頂對鋼絞線進行單根張拉，由零值張拉至10%的初始應力值。

對于200m 的長臺座生產線，張拉總伸長量為1337mm，若張拉至10%初始應力值便開始綁扎箍筋和定位鋼筋，終張拉時必然會導致成形的鋼筋籠出現較大變形，已完工程也會面臨二次返工。對每條生產線上的所有樁頭位置做好初始標記，陸上樁生產線上布置有8 根短樁，共計8 處標記；水上樁生產線上布置有4 根長樁，共計4 處標記。項目部通過張拉實測尋找規律，了解到在張拉力每增加10%的同時，每處每次的伸長增量幾乎是均等的，伸長總量隨距張拉端距離的增大而減少，具體數據見表1。

為便于施工的安全性和實際操作性，將鋼絞線張拉至80%的設計張拉力便開始綁扎箍筋和定位鋼筋。

2 條生產線的40 根鋼絞線使用320t 千斤頂整體張拉，張拉過程中施工區域嚴禁人員入內，并在張拉端加設鋼筋網，專職安全員在施工現場全程監督，確保人員的人身安全。

4.2.3 綁扎箍筋和定位鋼筋

箍筋的綁扎應依據上述實驗數據預留終張拉的移動距離。為防止膠囊上浮，在樁身內部布設間距30cm 的定位鋼筋，對內置直徑355mm 的膠囊進行加固。

表1 生產線上各標記點處的張拉伸長量mm

4.2.4 終張拉、穿膠囊、支設模板

待所有箍筋、定位鋼筋綁扎完畢，預埋鋼筋妥當，便進行由80%張拉力至100%設計張拉力的終張拉，并將涂刷有肥皂泡沫的膠囊穿進鋼筋籠內。

支設模板時，樁身兩側為鋼模，兩端為木模，在鋼模兩側開洞，利用其自身重力和摩阻力來保證端頭木模的垂直度，防止在澆筑混凝土過程中出現跑模情況，進而影響樁頭的外形。

4.2.5 混凝土澆筑、養護和抽拔膠囊

在澆筑過程中加強膠囊下方混凝土的振搗，避免出現漏振現象。澆筑完成覆蓋土工布并灑水養護，保證混凝土表面一直處于濕潤狀態。膠囊屬于周轉材料，待混凝土強度達到一定強度后需組織施工人員將其拔出[2]。根據現場實測經驗，混凝土澆筑完成9h 且用手按壓混凝土表面沒有痕跡后，即可緩慢均勻拔出膠囊，以免傷及周圍混凝土。

4.2.6 方樁吊運

在日常養護下，3d 的混凝土強度已經超過設計強度的80%，具備脫底模條件。項目部原計劃采用180t 的履帶吊來吊運方樁，因場地限制及安全性、經濟性考慮，改用50t 龍門吊起吊方樁。水上樁長45.5m，用2 臺50t 龍門吊搭配2 個15m 的扁擔和6 個夾樁器同時起吊；陸上樁分2 節預制，分別為23m 和22.5m，用1 臺龍門吊搭配1 個15m 的扁擔和3 個夾樁器起吊。

4.3 預應力張拉過程中出現的問題和防護措施

針對張拉過程中可能遇到的滑絲、斷絲、伸長量不足等問題，項目部提出如下措施以消除安全和質量隱患：

1）針對斷絲、滑絲現象，預應力張拉施工中規定，每束鋼絞線斷絲不得超過1 絲，每個斷面斷絲之和不得超過該斷面總和的1%。項目部按規范要求認真抽查每批次到場的鋼絞線，不合格產品嚴禁用于工程實體；張拉前仔細檢查連接器和夾片，發現有磨損不能繼續使用的立即更換。

2）針對伸長量不足的問題，檢查油泵、千斤頂、油壓表等設備的運行情況，發現故障立即停止張拉并進行維修，待一切正常再繼續張拉，同時檢查鋼絞線上面是否有附著物，增加了鋼絞線的自重，導致張拉力的損失。

5 結語

在預制預應力薄壁空心方樁的過程中，項目部積極采取技術和施工管理措施，改進現場施工工藝，提高生產效率，保證了方樁的成樁質量和項目的整體施工進度，得到了業主們的一致認可，取得了良好的社會效益和經濟效益，為公司在海外市場業務的拓展打下了良好的基礎。