大跨度斜拉橋主塔預應力鋼筋施工關鍵技術

劉 蓬 川

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

韓灘雙島大橋及連接線工程位于金堂縣毗河、中河、北河三水匯合上游600 m處，線路呈西東走向,工程起點里程為K0+240.000，終點里程為K1+881.000，全長1 641 m，其中橋梁長度為1 297 m，引道長度為344 m，工程主要包括道路、景觀、橋梁、交通監控、給水、排水、電氣等。主橋主跨跨越江心島，西側邊跨跨越毗河和新龍路，東側邊跨跨越北河主河道，孔跨布置為(215+430+215)m雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，主橋全長860 m，橋寬38 m。橋塔為鋼筋混凝土結構，橋塔總高度為137.5 m，橋面以上塔柱高度約120.5 m，橋面以下塔柱高度約17 m。斜拉索采用鋼錨梁為主要錨固方式。

主塔由承臺、下塔柱、中塔柱、上塔柱、塔冠、下橫梁、中橫梁、上橫梁組成。下塔柱采用內凹的箱式結構連成整體，上、中塔柱橫截面為帶圓角的單箱單室空心箱型截面。

該工程在索塔Z(B)1-Z(B)4、Z(B)14-Z(B)17區段拉索錨固區布置預應力鋼筋。主塔內配置橫橋向、順橋向兩向預應力，橫橋向預應力分別為單排、雙排布置，順橋向預應力為單排布置(圖1)。預應力筋材料采用直徑40 mm、PSB930級的精軋螺紋鋼，錨下張拉控制應力為837 MPa。采用單端張拉，張拉交替布置。該橋共配套JL40錨具共680套。

圖1 橫橋向拉索錨固區布置圖

2 施工工藝分析

2.1 施工難點

該橋主塔施工上塔柱分模高度為5.5 m，其中上塔柱預應力筋的精軋螺紋鋼數量非常多，布置亦十分密集，因此，在現場施工過程中控制施工質量確實存在一定的困難，亦對后期的檢查也增加了一定難度。根據該橋主塔預應力筋精軋螺紋鋼的布置特點，項目部提前對該工序所需材料、機械設備準備、施工環境、施工方法、質量要求、施工人員控制要點等6個方面進行了分析總結，確定了適合的施工方案。

2.2 材料分析

根據該橋設計圖紙中的要求，預應力管道采用金屬波紋管，通過對金屬波紋管的缺點進行分析后筆者注意到以下幾點：

(1)金屬波紋管不耐腐蝕，遇水或長時間存放容易生銹，存放時間較短，因此，采購時間與安裝時間需要縮短。

(2)強度較弱、易變形、易被振搗棒振搗造成破損。

(3)抗滲能力較差，在波紋管與精軋螺紋鋼連接處易發生漏漿。

通過對以上問題進行分析后決定對以下幾點加強關注：

(1)混凝土澆筑時，需要預防混凝土滲漏進入波紋管以及錨盒。對此，采用透明膠帶加土工布填充錨盒的方式進行處理(圖2)。

圖2 拉索錨固區防滲措施示意圖

(2)安裝好波紋管后，嚴禁進行焊接以防焊渣將波紋管燒穿，因此，所有的焊接工作應保證在安裝波紋管之前即全部完成。

(3)安裝錨墊板時，波紋管應與錨墊板在合適的位置連接，為防止在波紋管與錨墊板連接處的空隙滲入混凝土，影響之后的孔道壓漿工作，項目部采用了在連接基礎纏繞透明膠帶的方式以確保之后的壓漿質量，阻止混凝土的滲入(圖3)。

圖3 錨墊板與波紋管連接處的防滲措施示意圖

(4)波紋管的安裝由定位鋼筋定位，定位鋼筋的間距不得大于1 m。波紋管連接時，采用大一號的波紋管套接，兩端用膠帶包纏以防漏漿，波紋管就位后，用鋼筋卡子與定位架固定，以防止澆筑混凝土時波紋管上浮，鋼筋焊接時嚴禁燒壞波紋管。波紋管的安裝誤差需滿足設計和規范要求。埋設好的管道不允許踩踏，盡量不要在其附近進行電焊和氣割作業，必要時，應采取相應的保護措施。

(5)進行混凝土振搗作業時，振搗棒需避開波紋管的安裝位置，防止振搗引發波紋管破損現象。

2.3 機械設備及材料的準備

為了張拉壓漿，項目部準備了智能張拉設備、兩臺千斤頂(若需重新校定，則須有相關證明)、鋼尺、連接頭、一臺智能壓漿機。需要注意的是：精軋螺紋鋼應采用圓盤切割，禁止采用電、汽切割，避免造成錨具的局部損傷和脆性破壞。

2.4 施工環境

根據該橋的結構形式：主塔塔柱采用液壓爬模體系施工，為主塔施工提供全方位的操作平臺。上塔柱預應力在距地面126 m的高空作業，預應力筋的精軋螺紋鋼單根長度為5～8.4 m。在精軋螺紋鋼安裝過程中，液壓爬模施工頂平臺能夠滿足現場張拉、壓漿等操作的安全施工。該平臺操作方便，安全性高，可以滿足現場施工需要。

2.5 施工工藝

精軋螺紋鋼的施工順序可以分為以下幾個步驟：精軋螺紋鋼下料→精軋螺紋鋼安裝→錨具管道安裝→混凝土澆筑→精軋螺紋鋼張拉→封錨、壓漿。

(1)管道安裝。為確保預應力鋼筋的施工質量，要求對定位鋼筋、管道成形進行嚴格的控制。

管道安裝前，檢查管道質量，管道定位必須穩定牢固，嚴禁上浮錯位。

壓漿嘴和排氣孔可以根據施工需要設置，管道壓漿前應采用壓縮空氣清除管內的雜質及管內積水。

(2)張拉施工流程。檢查孔道是否通暢→清理干凈張拉端→安裝錨固螺母→采用連接器連接千斤頂張拉桿與預應力筋→按規范程序張拉到設計噸位→檢查各項張拉控制指標→擰緊錨固螺母→卸載→拆除千斤頂和連接器→張拉完畢。

(3)張拉順序。根據設計要求，該塔塔柱精軋螺紋鋼預應力張拉應采用二次張拉，在初次張拉到位7 d后，對預應力筋進行兩次張拉后方可在48 h內進行管道壓漿，封錨。

主要步驟：

0→初應力(10%)，量取初始伸長量→張拉控制應力(持荷5 min)，量取最終伸長量→0→張拉控制應力→錨固。

預應力鋼筋按先張拉順橋向、再張拉橫橋向依次對稱張拉。

(4)壓漿施工。精軋螺紋鋼張拉完成后48 h內進行壓漿。

壓漿順序：制漿→連接壓漿孔和壓漿管→開啟壓漿泵→出氣孔冒出濃漿后保持不小于0.5 MPa的穩壓期→將出氣孔封堵。壓漿必須連續進行，不得中途中斷。

預應力鋼筋張拉及壓漿完成后，應將高出螺母40 mm以上部分的預應力鋼筋切割掉，張拉槽口應及時采用C55細石混凝土封錨，表面應設置鋼筋網為(網格間距100 mm)。

2.6 質量要求[2]

(1)精軋螺紋鋼張拉。首先，進場的精軋螺紋鋼應具有出廠質量證明書和試驗報告單。精軋螺紋鋼進場后，從每批次中任取3根并將隨機選取的精軋螺紋鋼試樣進行表面質量、直徑偏差和力學性能試驗。

張拉完畢，應對精軋螺紋鋼的實際伸長量進行測量，實際測量伸長量與設計伸長量兩者應滿足誤差在±6%以內的要求，測定伸長量時要扣除非彈性變形引起的全部伸長量。

(2)精軋螺紋鋼壓漿。精軋螺紋鋼張拉完成后，應在48 h內完成對精軋螺紋鋼的壓漿工作。壓漿前，采用先往注漿管里注水的方式以確保注漿能夠暢通，對于不暢通的地方要分析其原因，找出源頭，盡快想辦法進行處理。壓漿時，排氣孔應有濃漿溢出，每個孔道應密實、飽滿、在達到濃漿溢出的標準后需要保壓120 s以上的時間，以確保每一個孔道都達到飽滿密實的程度。

2.7 施工過程中的控制要點[3]

(1)精軋螺紋鋼的堆放位置應遠離明火，底部墊高30 cm的方木進行存放；下料時必須使用圓盤切割機切割精軋螺紋鋼，并用砂輪或銼刀對切口進行修整，嚴禁采用電焊或氧氣進行切割。

(2)在主塔施工場地將精軋螺紋鋼插入金屬

波紋管內形成整體、放入到吊架內，安放過程中注意安放順序[3]。吊裝時，吊點必須采用四點吊裝，鋼絲繩的長度必須相同，吊耳和卡環必須符合要求后方可進行吊裝。

(3)根據圖紙位置對精軋螺紋鋼進行定位，定位筋每1 m焊接一道，精確定位，避免管道下沉[4]。精軋螺紋鋼安裝完成后對管道進行調整順直，每1 m使用U形筋進行固定，以保證混凝土澆筑過程中管道不發生上浮和左右偏移。

(4)將張拉端錨具、連接鋼管和進漿管焊接成整體。將錨固端錨具、連接鋼管和出漿管焊接成整體。進漿管與連接鋼管焊接時，必須檢查連接鋼管上開口孔徑不得小于2 cm，整體焊接密實，無縫隙。出漿管與連接卡安裝時，必須注意口對口，避免連接卡將連接管道出口堵住。張拉錨具整體和錨固端整體拼裝完成后灌水檢查其是否嚴密，出水是否飽滿，如有問題應立即整改。

(5)混凝土澆筑過程中，施工人員不允許腳蹬波紋管道進行振搗作業。

(6)待混凝土強度達到設計強度的85%、混凝土彈性模量達到85%后且混凝土養護齡期不少于7 d方可進行張拉。

3 結 語

在橋梁施工過程中，現場的施工單位在進行工程項目建設期間，需要對張拉壓漿施工質量問題進行深入的研究，可以組織專題討論會進行研究，從而找出導致該質量問題發生的影響因素，進而可以從相關因素著手，進行工程施工全程的質量監管控制，避免出現預制梁板后張法預應力的施工質量問題，促使工程項目可以在既定的工期內保質保量的建設完成，使其在投入應用后具有非常理想的應用質量及較長的使用壽命[5]。