淺談預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

劉彬 張文瑞

摘 要：我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，促使了城市化建設(shè)的突飛猛進，各地都在不斷加大市政路橋建設(shè)的投資。立交橋、高架橋以及跨河橋等構(gòu)筑物占城市交通的比重越來越大，橋梁工程的施工技術(shù)也在不斷提高。本文就市政路橋的某橋梁工程為實例，對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工技術(shù)進行了詳細的分析和探討，以供業(yè)內(nèi)技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：市政橋梁;后張預(yù)應(yīng)力;施工技術(shù)

1.工程概況

某新建橋梁工程是該區(qū)域的示范性建設(shè)工程，橋型布置為5×20m預(yù)應(yīng)力空心板+（45+80+45）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+5×20m預(yù)應(yīng)力空心板，柱式墩（主墩為薄壁墩），肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁橫斷面布置：0.5m防撞護欄+10.5m行車道+0.5m防撞護欄，橋面全寬11.5m。橋梁主橋位于平面直線上，部分引橋位于曲線上，橋梁最大縱坡2.99%，豎曲線半徑R=4500m，橋面橫坡雙向1.5%。

主橋上部結(jié)構(gòu)為45+80+45m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用掛籃懸澆施工，單箱單室截面箱梁根部高度4.8m，跨中高度2.4m;箱梁根部底板厚75cm，跨中厚30cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2次拋物線變化。箱梁腹板根部厚75cm，跨中厚50cm。箱梁頂板厚度28cm。箱梁頂寬11.5m，底寬6.5m頂板懸臂長度2.5m，懸臂板端部厚20cm，根部厚65cm。箱梁頂設(shè)有1.5%的雙向橫坡，底板保持水平。

2.工程施工特點

本工程主橋承臺在河岸邊水面下8m左右，現(xiàn)場不具備放坡開挖條件，河道在保證60m凈寬通航條件下，向河道內(nèi)兩側(cè)各填土10m，基坑開挖采取拉森鋼板樁支護措施，保證深基坑施工安全。主橋掛籃懸澆施工是本工程的重點、難點，在施工過程中，我公司積極組織、精細施工，嚴格控制掛籃就位、梁段澆筑、預(yù)應(yīng)力施工及掛籃前移四個主要工況，確保橋梁線形符合設(shè)計要求。同時各專業(yè)施工作業(yè)隊必須協(xié)同合作、各工序緊密銜接，通過合理調(diào)配來節(jié)約施工時間，全力確保如期完工。主橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計，縱向預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)置了腹板（F）、頂板懸澆束（T）、中跨頂板束（ZT）、中跨底板束（ZD）、邊跨頂板束（BT）、邊跨底板束（BD）等多種形式，鋼束類型為15-22、15-19兩種類型，縱向預(yù)應(yīng)力采用標準強度1860Mpa，設(shè)計錨下張拉控制應(yīng)力1395Mpa。箱梁縱向鋼束每股直徑15.2mm，大噸位群錨體系，縱向預(yù)應(yīng)力筋除邊跨合攏段鋼束采用內(nèi)單端張拉外其余均采用兩端張拉，箱梁混凝土采用C50砼。

工藝流程：測量放線→ 拼裝前準備→托架施工→底模安裝→托架預(yù)壓及沉降觀測→預(yù)壓卸載及底模標高調(diào)整→模板安裝及鋼筋綁扎→混凝土澆筑及養(yǎng)生→拆除內(nèi)模、側(cè)模及翼板底模→預(yù)應(yīng)力施工→掛籃安裝及前移。

3.施工方法

3.1支架與模板的施工。本橋地處河畔，地勢高低起伏，地基承載力較差，采取了鉆孔灌注樁承載。掛籃施工按監(jiān)理審批后專項方案施工。待托架搭設(shè)完成并驗收合格后，繼續(xù)箱梁底模板的安裝，底模、側(cè)模采用工廠加工定型整體鋼模，內(nèi)模采用木模，一次立模澆筑。在整個施工中，應(yīng)按設(shè)計要求預(yù)留預(yù)拱度。安裝過程中，應(yīng)注意施工的平整度及垂直度，并要符合規(guī)范及驗收要求，在托架下方設(shè)置沉降觀測點以定時觀測和記錄情況。

3.2鋼筋加工綁扎。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁中普通鋼筋既有受力筋又有架立鋼筋，形狀復(fù)雜，數(shù)量多，首先將普通鋼筋制成平面或立體骨架，骨架在模具上制作，焊接牢固，主筋骨架之間、骨架與斜筋之間采用雙面焊，焊縫長度不小于設(shè)計要求的鋼筋直徑的5倍，以免在吊裝過程中變形。鋼筋綁扎成骨架后，根據(jù)每根預(yù)應(yīng)力鋼束坐標，在骨架上劃線，并點焊定位筋，然后綁扎固定筋。分層測量、劃線、綁扎、焊鋼束定位筋。普通鋼筋綁扎成骨架后，根據(jù)各預(yù)應(yīng)力鋼束的坐標和曲線要素，首先在骨架的箍筋上測量劃線，并點焊定位筋，然后在定位筋上綁扎鋼束的導向筋。

3.3波紋管綁扎固定。預(yù)應(yīng)力鋼束孔道采用預(yù)埋塑料波紋管成孔，波紋管外購，并應(yīng)具有足夠的強度和剛度，經(jīng)水密性試驗檢驗合格。其長度根據(jù)管道長度定制，出現(xiàn)接頭處用接頭波紋管連接。接縫處用膠帶紙包裹嚴密，防止漏漿。根據(jù)設(shè)計圖提供的管道坐標，放出波紋管的位置控制點;梁體鋼筋骨架與定位網(wǎng)片綁扎好后，將波紋管穿入定位網(wǎng)片設(shè)計位置并確定其定位準確，并經(jīng)檢查校正后固定，確保在砼澆筑時波紋管不上浮、不移動，曲線處保證定位準確，圓順。砼澆筑前仔細檢查波紋管和鋼絞線有無破損、銹蝕、油污等，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，以免影響后續(xù)施工。砼澆筑3天后方可穿束（也可提前穿束），鋼絞線兩端預(yù)留足夠工作長度作為張拉使用。

3.4砼澆筑與養(yǎng)護。澆筑混凝土前要對掛籃、模板、鋼筋進行檢查，清除模板內(nèi)的雜物、積水和鋼筋上的污垢;混凝土采用商品混凝土罐車運輸，泵車泵送入模板。澆筑混凝土前，檢查掛籃、模板、鋼筋，使其穩(wěn)定。運送混凝土須與施工進度相適應(yīng)，以保證從攪拌混凝土到灌注混凝土的時間，不得超過混凝土初凝時間。澆筑過程中派專人對模板、掛籃、堵縫等進行看護。如發(fā)現(xiàn)有模板走動、漏漿等情況，應(yīng)立即停止?jié)仓?，對其進行加固，在混凝土初凝前修整完好。

使用插入式振搗棒振搗混凝土時，操作時要做到快插慢拔，振搗棒插點要均勻排列，振搗移動間距不超過振搗器作用半徑的1.5倍（500mm）。與側(cè)模保護10cm的距離，插入下層混凝土5-10cm，每層澆筑厚度不超過30cm。每一處振搗完畢后邊振搗邊徐徐提出振搗棒，避免振搗棒碰撞模板、鋼筋。澆筑混凝土期間設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋等穩(wěn)固情況，當發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時及時處理。對每一處振搗部位振搗到密實為止，密實的標志是混凝土不再下沉，不再冒出氣泡、表面平坦泛漿。在砼澆筑完畢初凝后，覆蓋灑水養(yǎng)護，時間不少于7天。

3.5模板的拆除及掛籃前移。箱梁內(nèi)模在砼強度達到15Mpa、側(cè)模在砼強度達到12.5Mpa時方可拆除。模板拆除后及時清理干凈，并碼放在易于取用的地方。掛籃安裝及前移時，按審批方案依次進行。

4.預(yù)應(yīng)力施工

4.1鋼絞線準備。從每批鋼絞線中任取3盤，并從每盤所選的鋼絞線端部正常部位截取一根試樣進行表面質(zhì)量、直徑偏差和力學性能試驗。如每批少于3盤，則應(yīng)逐盤取樣進行上述試驗。試驗結(jié)果如有一項不合格時，則不合格盤報廢，并再從該批未試驗過的鋼絞線中取雙倍數(shù)量的試樣進行該不合格項的復(fù)驗，如仍有一項不合格，則該批鋼絞線為不合格。

每批鋼絞線的重量應(yīng)不大于60t。

a）鋼絞線的切割與編束。根據(jù)圖紙設(shè)計尺寸，確定料長，采用砂輪鋸切斷，不得用電弧切割。同一根鋼絞線不得焊縫接頭，同管道內(nèi)采用長度相等的鋼絞線，編束時，分根理順，綁扎牢固，防止相互纏繞。整束預(yù)應(yīng)力筋中，各根預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)互相平行，不得纏繞，每1.0～1.5m綁扎一道，然后再根據(jù)圖紙要求注明鋼號鋼束編號。

b）穿束。構(gòu)件端部的孔采用喇叭管，它是體系的重要組成部份，在施工中應(yīng)保證其位置正確，因此穿束前必須檢查構(gòu)件端部預(yù)留口形狀和尺寸。穿束時宜將預(yù)應(yīng)力放在上進行穿束，以防預(yù)應(yīng)力接觸地面而弄臟，穿束后應(yīng)檢查預(yù)應(yīng)力筋外露情況且規(guī)范要求。

4.2錨具。錨具、夾具和連接器進場時，除應(yīng)按出廠合格證和質(zhì)量證明書核查其錨固性能類別、型號、規(guī)格及數(shù)量外，還應(yīng)按下列規(guī)定進行驗收：1）外觀檢查、2）硬度檢驗、3）靜載錨固性能試驗：對大橋等重要工程，當質(zhì)量證明書不齊全、不正確或質(zhì)量有疑點時，經(jīng)上述兩項試驗合格后，進行靜載錨固性能試驗。在安裝錨具、夾片前，在操作錨固范圍內(nèi)，鋼絞線表面應(yīng)用毛刷、精煉油或汽油洗干凈，確保錨固質(zhì)量，夾片內(nèi)側(cè)齒口及表面也應(yīng)刷洗干凈后，予以安裝。

4.3張拉設(shè)備及檢驗。1）在下述情況下，應(yīng)對油表、千斤頂進行配套校驗。2）油泵、千斤頂、油表之中有一件是進場后修復(fù)過，第一次使用的。3）使用超過六個月或連續(xù)張拉300次。4）在使用過程中出現(xiàn)異常時。

4.4張拉有關(guān)數(shù)量值計算。張拉時應(yīng)兩端同時對稱張拉，張拉控制以張拉力為主，伸長值為校核控制，實際伸長值與理論伸長值控制在±6%以內(nèi)。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉理論伸長量計算公式

ΔL=（PpL）/（ApEp）

4.5張拉。1）張拉的準備工作。對力筋施加預(yù)應(yīng)力前，應(yīng)對構(gòu)件進行檢驗，外觀和尺寸應(yīng)符合質(zhì)量標準要求，灌漿孔及排氣孔應(yīng)滿足施工要求，并檢查千斤頂、油泵的油量是否充足。張拉時，構(gòu)件的混凝土強度應(yīng)符合設(shè)計和規(guī)范要求。2）張拉施工流程。鋼束張拉次序為：按照設(shè)計圖紙要求。操作程序：安裝前清理→安裝工作錨板→安裝夾板→安裝限拉板→安裝千斤頂→安裝工具錨→張拉→錨固張拉加荷程序為0→初應(yīng)力（采用張拉控制應(yīng)力的σcon10%）→σcon（持荷5min錨固）。3）張拉。張拉順序按規(guī)定的束號順序進行，張拉前宜先試拉，按“雙控”要求取得試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)常校驗張拉機具。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉及放松時，及時填寫施工記錄。實際伸長值與理論伸長值的差值為±6%每束鋼絞線中鋼絲的斷絲、滑絲數(shù)不超過1根，每個斷面斷絲之和不超過該斷面的鋼絲數(shù)的1%鋼絞線的瞬時回縮量的兩端和應(yīng)不大于6mm

4.6伸長值的測量。為了將預(yù)應(yīng)力束緊和克服靜磨擦，必須對預(yù)應(yīng)力束施加初應(yīng)力，其值為張拉控制應(yīng)力的10%，伸長值從初應(yīng)力時開始量測。力筋的實際伸長值除量測的伸長值外，還要加上初應(yīng)力以下的推算伸長值。對于在張拉過程中產(chǎn)生的彈性壓縮值可省略。

實際伸長值

ΔL=ΔL1+ΔL2

式中：ΔL1――從初應(yīng)力至最大張拉應(yīng)力間的實測伸長值（mm）

ΔL2――初應(yīng)力以下的推算伸長值（mm）

4.7壓漿。預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后切除多余鋼絞線，鋼絞線的外露長度控制在5cm～7cm（且不宜小于3cm），切除后用1∶3水泥砂漿將鋼絞線周圍的夾片空隙封閉。

孔道應(yīng)盡早壓漿，且應(yīng)在48小時內(nèi)完成，否則應(yīng)采取防銹蝕措施。壓漿時由一端壓漿直至另一端冒濃漿后，將該段用閥門關(guān)閉或木塞塞緊，再從原壓漿段補壓漿以達到漿壓飽滿的效果，水平或曲線壓力宜為0.5～0.7MPa，超長孔道宜為1MPa，豎向宜為0.3～0.4MPa，關(guān)閉出漿口后，宜保持一個不小于3～5min的穩(wěn)壓期。壓漿時每工作班留取3組40cm×40×160cm試件，標養(yǎng)28天，作為水泥漿質(zhì)量的評定依據(jù)。

4.8封錨。壓漿后立即將水泥沖洗干凈，同時清除墊板，錨具的混凝土污垢，并將端部鑿毛，設(shè)置鋼筋網(wǎng)澆筑封錨混凝土，封錨應(yīng)采用和構(gòu)件相同強度的混凝土。

結(jié)束語

后張法預(yù)應(yīng)力張拉在市政橋梁的建設(shè)中普遍采用，預(yù)應(yīng)力箱梁是整個橋梁施工中非常關(guān)鍵的工序，它的施工質(zhì)量直接影響到整個結(jié)構(gòu)的受力和安全。作為工程技術(shù)人員必須牢固掌握。

參考文獻

[1] JTG T F50-2011 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].2011.

[2] GB 50204-2002 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].2002.

[3] 劉效堯、朱新實編.預(yù)應(yīng)力技術(shù)及材料設(shè)備[M].人民交通出版社.2012年9月第三版.

[4] 田均舉.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（14）：109-110.

[5] 張玉婷.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的運用分析[J].環(huán)球市場，2016（18）：236.