懸臂澆筑連續(xù)梁豎向預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制措施

何玉先

(中國水利水電第八工程局有限公司, 長沙 410004)

近年來，在鐵路橋梁施工過程中，發(fā)現(xiàn)有梁體腹板開裂的現(xiàn)象，多條豎向或斜剪裂縫同時(shí)發(fā)生在腹板薄弱部位，有的甚至延伸到梁的頂板或底板。梁腹板裂紋使整體結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力、抗剪能力、跨越能力乃至結(jié)構(gòu)的承載力下降，直接威脅橋梁結(jié)構(gòu)的安全。因此有必要在梁腹板中布置豎向預(yù)應(yīng)力筋。豎向預(yù)應(yīng)力筋多采用精軋螺紋鋼，張拉噸位較縱向預(yù)應(yīng)力筋稍小，施工工藝相對復(fù)雜[1-5]。

為減小豎向預(yù)應(yīng)力損失，現(xiàn)行《高速鐵路施工技術(shù)指南》要求采用二次張拉方式，即在第一次張拉完1 d后進(jìn)行第二次張拉，以彌補(bǔ)由于操作或設(shè)備等原因造成的預(yù)應(yīng)力損失。同時(shí)，必須嚴(yán)格遵守豎向預(yù)應(yīng)力張拉施工不得滯后于縱向預(yù)應(yīng)力3個梁段的要求，以最大限度地保證預(yù)應(yīng)力的有效保存。施工過程中雖然對豎向預(yù)應(yīng)力采取了 “雙控”，但仍有部分豎向預(yù)應(yīng)力達(dá)不到質(zhì)量要求。因此，控制豎向預(yù)應(yīng)力須從原材料、安裝、張拉的每個環(huán)節(jié)入手，對張拉使用的扳手、張拉底座構(gòu)件選材及制作等采取精確定制[6-9]。

豎向預(yù)應(yīng)力張拉施工與縱、橫向預(yù)應(yīng)力張拉原理相同，方法相似，本文以青連鐵路李黃崖潮河特大橋連續(xù)梁為例，對豎向預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制開展研究。

1 工程概況及施工工藝

新建青島至連云港鐵路某標(biāo)位于山東省膠南和日照市，正線全長54.064 km。本標(biāo)段共有橋梁6座，其中懸臂澆筑連續(xù)梁7聯(lián)，梁預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)為縱、橫和豎三向預(yù)應(yīng)力。懸灌連續(xù)梁三向預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)豎向預(yù)應(yīng)力施工工藝流程如圖1所示。

圖1 懸灌連續(xù)梁三向預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)豎向預(yù)應(yīng)力施工工藝流程圖

2 施工操作要點(diǎn)

2.1 規(guī)范安裝

(1)根據(jù)圖紙要求，對預(yù)應(yīng)力束管道坐標(biāo)進(jìn)行放樣，精確安裝預(yù)應(yīng)力筋組件。安裝時(shí)應(yīng)檢查管道是否暢通、波紋管是否刮破有孔、接頭是否牢固、螺帽是否齊全，相接方式是否正確等。

(2)安裝錨固端時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋下端要支墊牢固。安裝前確認(rèn)型號規(guī)格，對照圖紙位置，避開綁扎鋼筋；錨固端螺母與錨墊板之間擰緊，并用黃油填滿間隙；波紋管下口與固定端間做好密封。

豎向精軋螺紋鋼筋在梁底錨固端墊板外的露出長度不少于其6倍直徑，在張拉端露出錨具的長度應(yīng)大于或等于鋼筋6倍螺距或滿足張拉工作長度的需求。張拉完畢后，用砂輪切割多余部分，切割后露出錨具的長度與固定端相同。鋼筋應(yīng)鉛直，錨下螺旋筋中心與錨墊板垂直，錨墊板平面嚴(yán)格水平。

(3)安裝豎向預(yù)應(yīng)力波紋管道時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對接頭部位的檢查：進(jìn)出漿口須在混凝土澆注前及時(shí)用膠帶紙封閉好；波紋管接頭處采用大一號長30 cm左右的接頭套接；接管處及管道與喇叭口連接處用膠帶密封。

波紋管定位時(shí)，采用定位鋼筋焊接在箍筋或主筋上。定位鋼筋應(yīng)焊接牢固，定位后的管道軸線偏差不大于5 mm，并保證波紋方向與穿束方向一致。錨墊板與錨束垂直，擴(kuò)孔中心與束孔中心、錨固中心、錨墊板中心應(yīng)同心。

在波紋管附近電焊鋼筋時(shí)，應(yīng)對波紋管加以防護(hù)，并嚴(yán)禁電焊火花和氧割靠近預(yù)應(yīng)力束。

(4)澆筑混凝土?xí)r，用黃油或紗布將縫隙堵塞好。振搗人員應(yīng)熟悉預(yù)應(yīng)力筋埋設(shè)位置，嚴(yán)禁振動棒長時(shí)間接觸波紋管而造成損傷。預(yù)應(yīng)力筋張拉前，對不平整處進(jìn)行鑿毛處理并加鋪細(xì)砂找平夯實(shí)，確保設(shè)備使用時(shí)底部平穩(wěn)。

2.2 張拉施工

(1)張拉設(shè)備及油表按每個月或每使用200次檢驗(yàn)1次進(jìn)行定期校定，張拉前循例進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，以確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，防止張拉千斤頂油缸不規(guī)律出行，有效控制張拉數(shù)據(jù)的合格率，提高預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量。

(2)張拉施工前，應(yīng)徹底清潔上錨墊板表面，避免因放張時(shí)壓碎表面混凝土碎屑或其它雜物而引起較大回縮。張拉豎向預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋多采用60～70 t穿心頂，并結(jié)合相應(yīng)的連接器。張拉后，須高度重視螺母擰緊，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)擰緊操作，并加強(qiáng)旁站檢查督查，盡可能減小人為因素的影響。

(3)豎向預(yù)應(yīng)力筋短的張拉施工不易控制，毫米級的偏差就會造成張拉數(shù)據(jù)不滿足要求，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況作出調(diào)整，采用三階段張拉方式(即初始應(yīng)力、二倍初應(yīng)力、控制應(yīng)力3個階段)進(jìn)行施工，并邊張拉邊擰緊螺母。加強(qiáng)施工過程控制，強(qiáng)化兩側(cè)呼應(yīng)，提高施工同步穩(wěn)定性。

(4)為減小豎向預(yù)應(yīng)力損失，采用二次張拉方式對豎向預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉。即在第一次張拉完1 d后進(jìn)行第二次張拉，以彌補(bǔ)操作或設(shè)備等原因造成的預(yù)應(yīng)力損失。同時(shí)豎向預(yù)應(yīng)力張拉施工不得滯后于縱向預(yù)應(yīng)力3個梁段。

(5)安裝豎向張拉連接器(套筒)時(shí)，采取劃線標(biāo)注定位的措施，確保豎向精軋鋼筋與外接輔助精軋鋼筋上下連接長度均等，連接緊密。檢查中發(fā)現(xiàn)連接處絲口紋路異常或連接套筒缺損時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

(6)張拉過程中，對彎曲程度過大或不滿足要求的設(shè)備、構(gòu)件等應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固或更換。

2.3 數(shù)據(jù)測量

采用雙向測量控制法測量張拉伸長量，即一是測量放點(diǎn)量測預(yù)應(yīng)力筋伸長變化量(伸長量=張拉前后同一測點(diǎn)兩次測量數(shù)據(jù)的高差)，二是鋼板尺或可用電子游標(biāo)卡尺(使用前需調(diào)0)量測油缸伸縮量。以測量放點(diǎn)量測為主，以鋼板尺量測為輔，綜合比較分析兩者數(shù)據(jù)，減小測量偏差率。豎向預(yù)應(yīng)力的數(shù)據(jù)測量結(jié)果如表1所示。

表1 豎向預(yù)應(yīng)力的數(shù)據(jù)測量表(大里程右線內(nèi)側(cè))

由表1可以看出，采用雙向測量方法進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，數(shù)據(jù)偏差率明顯下降，合格率上升。

2.4 人員設(shè)備

豎向預(yù)應(yīng)力張拉施工的設(shè)備需求和人員需求如 表2和表3所示。

表2 施工設(shè)備需求表

表3 施工人員需求表(人)

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)對每批次進(jìn)場的預(yù)應(yīng)力構(gòu)配件，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行抗拉伸等性能試驗(yàn)，及時(shí)掌握其材質(zhì)、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量等參數(shù)，確保張拉計(jì)算數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確。并在施工過程中對設(shè)備及材料加以防護(hù)，條件允許情況下入庫保管。

(2)下料前，應(yīng)清除預(yù)應(yīng)力筋表面浮繡、污物等，并對鋼筋進(jìn)行檢查。 如有目測可見的彎折須調(diào)直，如鋼筋表面有明顯凹坑等缺陷，應(yīng)剔除該段。采用砂輪機(jī)切割下料，切割后去除毛刺。

(3)預(yù)應(yīng)力張拉前，須將張拉油表和千斤頂配套標(biāo)定。必要時(shí)，有選擇地安裝錨下壓力傳感器進(jìn)行張拉力控制，有條件的情況下建議使用二次測力扳手(亦稱扭矩扳手)控制。千斤頂額定張拉力宜為預(yù)應(yīng)力筋張拉力的1.2～1.5倍，最大行程宜按預(yù)應(yīng)力筋的伸長量加初始張拉時(shí)預(yù)留行程量進(jìn)行計(jì)算。張拉油泵額定油壓宜為使用油壓的1.4倍，油泵容量宜為張拉千斤頂輸油量的1.5倍以上。與千斤頂配套使用的壓力表宜采用防振型，表盤量程應(yīng)為工作最大油壓的1.25～2.0倍。

(4)施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，張拉千斤頂放置于張拉底座上，底座直接置于梁面上。底座需進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)，具備必要的剛度和操作便利性，并減少對梁面的損傷。

(5)文明施工，減少交叉作業(yè)和人員流動，加強(qiáng)兩側(cè)呼應(yīng)，提高施工同步性，確保施工安全。

(6)預(yù)應(yīng)力筋一般都在室外張拉，環(huán)境因素尤其是溫度對預(yù)應(yīng)力的影響較大，會造成不同程度的預(yù)應(yīng)力損失。施工過程中采取有效控制措施，如不在混凝土水化熱溫度場未完全穩(wěn)定前進(jìn)行張拉施工、避開日照大溫差時(shí)段施工等，以降低環(huán)境因素的影響。

4 應(yīng)用效果

本文對青連鐵路懸臂澆筑連續(xù)梁的豎向預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制方法進(jìn)行了研究，并將該方法廣泛應(yīng)用于青連鐵路連續(xù)梁豎向預(yù)應(yīng)力的張拉施工過程中。該方法在保障豎向預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量的同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)化施工流程、加快施工進(jìn)度等方面也具有一定的優(yōu)勢，其主要優(yōu)點(diǎn)包括：

(1)適用范圍廣

該方法適用于采用精軋螺紋鋼筋作為豎向預(yù)應(yīng)力筋的所有橋梁的張拉施工。

(2)施工質(zhì)量好

該方法可有效防止豎向預(yù)應(yīng)力張拉超張或欠張現(xiàn)象的發(fā)生，提高張拉合格率，保障張拉質(zhì)量。

(3)可操作性強(qiáng)

該方法可操作性和施工同步性高，施工便捷，對施工場地及環(huán)境的要求相對較低強(qiáng)。

(4)標(biāo)準(zhǔn)化程度高

豎向預(yù)應(yīng)力張拉方法過程標(biāo)準(zhǔn)化和操作模式化程度高，便于推廣普及。

(5)經(jīng)濟(jì)效益好

該方法設(shè)備簡單，取材方便，人工和物料投入較少，施工操作成本相對較低。與以往施工工法相比，施工工期短，張拉效率高，每聯(lián)連續(xù)梁平均約節(jié)省費(fèi)用15萬元。

5 結(jié)束語

本文針對豎向預(yù)應(yīng)力張拉施工過程中，張拉力和伸長量難以同時(shí)保證，不合格情況較為明顯的現(xiàn)象，通過對青連鐵路懸臂澆筑連續(xù)梁豎向預(yù)應(yīng)力張拉過程的實(shí)踐和研究分析，從預(yù)應(yīng)力安裝、預(yù)應(yīng)力張拉等環(huán)節(jié)入手，研究出能較好地控制豎向張拉超、欠張及二次處理等問題的有效方法。該方法標(biāo)準(zhǔn)化程度高，操作便捷，安全可靠，在提高鐵路連續(xù)梁豎向預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量方面成果顯著，將成為預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制的有效手段，并將發(fā)揮重要作用。