后張法預應力箱梁張拉施工質量與成本控制要點分析

摘要：張拉施工是預應力工程結構達到設計承載效果的關鍵，對張拉施工質量與成本進行管控十分重要。以盤營高速鐵路為背景，闡述預應力工程的技術原理和施工特點，并對后張法預應力混凝土簡支箱梁張拉施工質量與成本控制要點論述。

關鍵詞：預應力；張拉；質量；成本；控制

0" "引言

應用預應力技術可以提高結構的承載力與剛度，解決鋼筋混凝土結構易彎曲變形、出現裂縫，進而影響結構耐久性的技術難題。張拉施工是預應力工程結構達到設計承載效果的關鍵，對張拉施工質量與成本進行管控十分重要。本文以盤營高速鐵路為背景，闡述預應力工程的技術原理和施工特點，并對后張法預應力混凝土簡支箱梁張拉施工質量與成本控制要點論述。

1" "預應力箱梁張拉質量控制要點

1.1" " 張拉力計算

張拉力計算便預應力工程施工質量控制的首要要點。張拉力應根據圖紙設計的控制應力進行計算，若圖紙中已給出張拉力值，應全面進行復核，以確保張拉力值的準確無誤。

根據箱梁二期永久荷載的不同，梁型一般可設計為4種。首先應根據設計圖紙準確統計各梁型、各鋼束的鋼絞線的根數，再統計各鋼束的設計控制應力，根據鋼束控制應力乘以鋼束總截面積（單根鋼絞線截面積×鋼絞線根數）計算出鋼束張拉力。

要注意和充分理解錨內和錨外的概念，存在這兩個概念是因為喇叭口存在摩擦阻力，張拉時會產生瞬間預應力損失，影響預應力的施加效果。箱梁預制場生產初期應進行必要的喇叭口摩阻測試，以保證預施應力的準確。

1.2" " 壓力表示數計算

液壓千斤頂和油泵是張拉力實現的工具。千斤頂不能直接顯示出張拉力值的大小，需要通過連接油泵的壓力表示數來體現張拉力力值，因此壓力表示數的計算至關重要。壓力表示數的計算可以通過千斤頂標定報告中的回歸方程，直接帶入張拉力值計算得出。千斤頂在正常的使用情況下，應每1個月或使用超過200次進行一次標定，以保證張拉力的準確性。

1.3" " 伸長值計算

張拉施工是箱梁預制的關鍵工序，為了進一步保證張拉施工質量，在應力控制基礎上需增加一些應變控制措施，即達到控制應力之后，通過鋼束伸長值的計算結論來復核張拉力控制的結果，以保證張拉施工質量。伸長值作為張拉施工輔助控制指標，其計算相對復雜、影響因素也比較多，應綜合考慮詳細復核。

理論伸長值需要通過管道摩阻系數、偏差系數、分段投影長度、橫偏縱偏角度、空間幾何長度、鋼絞線彈性模量、張拉力損失等參數和較復雜的數學公式綜合計算得出，在此不做重點介紹和討論。

實際伸長值應根據圖紙規定的方法，在張拉施工過程中進行測量計算。其值為箱梁兩端工具錨之間的鋼束總伸長值，減去兩端工作錨之外作業段鋼束伸長值。其中鋼絞線彈性模量是伸長值計算的共同因素，應取實際值進行計算[1]。

影響伸長值的因素較多、較復雜，所以張拉施工中應遵循以張拉力控制為主、以伸長值控制為輔的控制原則，以保證張拉施工的質量。某箱梁張拉參數如表1所示。其中管道偏差系數取0.0015，摩擦系數取0.55、喇叭口損失率取6%。鋼絞線規格單根截面積取140mm2，彈性模量取195GPa。

1.4" " 材料檢驗

預應力材料是預應力施加的承載主體，是保證預應力結構質量的前提和基礎，因此必須根據設計要求、技術標準及合同約定，對進場的預應力材料進行嚴格檢驗，經檢驗合格后方可投入使用。

鋼絞線進場應具備出廠合格證書、質量保證書和檢測報告等證明文件，并應根據相關技術標準對鋼絞線進行、外觀尺寸、彈性模量、屈服負荷、破斷負荷、極限伸長率、松弛率等項目進行全面檢驗。其中外觀檢驗要求鋼絞線表面不得有油、泥、潤滑脂、銹蝕麻坑等[2]。

錨具夾具應具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適用性。進場時相關證書文件應齊全，并根據相關技術標準對錨具夾具進行對外觀、硬度、錨板強度等項目進行檢驗。

同時錨具生產廠家應出具，不同直徑偏差鋼絞線與不同限位高度參數限位板對應使用的技術說明。入庫儲存應作好防護措施及型號標識，不得混放和混用。

1.5" " 人員操作

張拉施工過程和原理相對較復雜，對作業人員的操作水平和專業要求相對較高，因此施工前應對張拉作業人員進行全面、詳盡的崗前培訓，培訓內容應包括：箱梁技術類型分類、管道編號名稱、張拉內容、張拉順序、張拉原理、油泵操作要點、千斤頂安裝規范、壓力表的識讀及保護、施工技術要求及安全防護措施等，經考核合格后方可上崗作業。

1.6" " 機具設備準備

張拉機具設備主要包括液壓泵或張拉機、液壓千斤頂、張拉臺架等。應根據圖紙設計的張拉力值和施工需要對張拉機具類型及數量進行合理選擇，以滿足施工質量與進度的需求。張拉機具應由專人負責保管，并定期進行維護保養。千斤頂應按照規定周期或使用次數進行標定。

1.7" 主要施工技術要求

管道位置應根據圖紙設計要求，按照梁體各截面相應坐標數據通過鋼筋定位網進行穩固準確定位，以保證預應力管道的線形與精度。鋼絞線應使用砂輪切割機下料，下料場地應平坦整潔。整個下料、編束、穿束過程，均應保持鋼絞線的清潔與完整，嚴禁沾水、油、泥等附著性污垢，以免鋼絞線生銹或在張拉中發生滑絲。鋼絞線嚴禁受到火花灼傷或機械損傷，以免張拉中發生斷絲。

穿束完成后，按設計要求安裝錨具、夾具。錨具應嵌入錨固墊板卡槽內，如卡槽內附有水泥漿等雜物應及時清除，以保證張拉力施加的角度準確。同時也能避免在壓漿施工中發生漏漿，導致壓漿時達不到設計壓力值而影響漿體密實狀態。張拉作業前，應根據鋼絞線實測直徑合理選擇相應限位高度的限位板。限位高度過小，將導致鋼絞線被夾具劃傷，同時增加張拉阻力。限位高度過大，將導致鋼絞線錨固回縮量偏大。兩種情況均會導致張拉應力損失而影響預施應力效果。

張拉施工可分為預張拉、初張拉和終張拉3個階段，各階段張拉施工均應嚴格執行張拉通知批準程序，待梁體混凝土強度達到相應強度、齡期和彈模標準后，應及時進行張拉作業。張拉施工應采用兩端兩側同時張拉的方式，張拉過程應采用應力、應變和時間三控原則，即以張拉力為主，以鋼絞線伸長值為輔（伸長值允許偏差為±6%，兩端不同步率允許偏差為±10%），并持荷達5min方可進行錨固。終張拉施工結束后，應按照相應技術要求及時進行后續切絲、壓漿、封端等施工，以免預應力材料長期暴露在空氣中發生銹蝕，影響結構耐久性。

2" "成本控制要點

2.1" " 控制人工費

根據箱梁預制場施工生產特點，按照兩端雙側同步張拉的要求，合理搭配施工中作業人員等級與人員數量。在滿足施工技術要求基礎上，盡量避免人工消耗量在技術上和數量上的浪費，綜合提高勞動力利用率，節約人工費。

根據張拉施工程序特點優化施工管理、加強技術培訓，提高作業人員技術水平和操作熟練程度。再根據適合的人工定額測定方法制定先進的勞動定額，提高作業勞動生產率。現場發生的人工簽證內容應填寫詳細完整，及時簽認。

2.2" " 控制材料費

2.2.1" "控制材料消耗量

應嚴格按照各鋼束設計長度進行鋼絞線下料，下料允許偏差應控制在±20mm之內，嚴禁浪費。應根據具體施工情況設計定制千斤頂連接器尺寸，盡量縮短張拉施工需要的作業長度。以能滿足作業需要為原則，盡量縮短工具錨外鋼絞線外露長度，合理節省材料。

鋼絞線一般以“t”為單位進行采購，而施工中以長度“m”為單位進行消耗。鋼絞線的直徑存在允許偏差范圍，這便可能出現因單位不一致而造成鋼絞線材料費超支情況。可視情況與鋼絞線生產廠家協商訂購符合直徑標準的材料。應根據材料理論消耗量實行定額領料制度，由技術人員簽發領料單，由庫管人員做好領料記錄，材料控制相關人員應定期進行材料盤點并進行節超分析。某箱梁預應力材料理論消耗量統計如表2所示。

預應力材料進場入庫，應做好入庫登記和材料標識，包括材料名稱、型號、使用部位、日期等內容。并采取防雨、防潮、防機械損傷等防護措施對材料進行保管，以保證材料正常使用的要求，減少材料不合理損耗。根據施工進度計劃編制合理的材料采購計劃，按需購進，避免材料積壓。

2.2.2" "控制材料單價

在投標階段，預應力材料單價應參照由工程造價管理機構發布的價格，進行合理填報。應在合同中合理約定價格波動時，承包人應承擔的風險范圍和價格調整方法。如果預應力材料約定為甲供材料，應根據具體的服務內容和要求，合理填報總承包服務費。

在采購材料前應充分進行市場詢價，并結合材料質量和適用性進行合理選擇采購，必要時可采用招標的方式進行采購。材料進場時應做好材料數量與質量的檢驗工作。對于其他零星材料，可采用總價包干控制，以節約管理成本。

2.3" " 控制施工機具使用費

應建立機具設備管理臺賬，設定機具設備負責人，并定期進行維護保養，以降低經常性修理、更換配件等費用的開支，提高機具設備完好率和使用壽命。可根據項目特點、規模和企業需要等因素，視情況選擇先進的機具設備，如鋼絞線穿束機、智能張拉機、傳感器、電動倒鏈等，以節約人工和管理等成本。根據具體情況，張拉機具設備也可以由施工班組提供，以便降低成本。

2.4" " 控制其他費用

預應力材料的存放位置，應按照交通方便、臨近施工現場等原則進行合理選擇，盡量減少二次搬運費用。可根據施工環境和施工方案具體要求，制作兼有千斤頂起降、人員作業和安全防護功能的移動一體式綜合張拉操作臺架。張拉作業時應嚴格按安全文明施工的要求，設置明顯的安全警示標志。箱梁預制場的施工生產具有流水性、規律性等施工特點，預制場施工生產應科學組織、優化管理、以降低成本、增加項目利潤。

3" "結語

預應力張拉施工作為預應力工程施工中的關鍵工序，在施工過程中針對質量與成本的控制重點進行合理準確的分析，并采取合理的控制措施對控制要點進行有效的控制，對保證預應力工程質量與控制施工成本具有重要意義。

參考文獻

[1] 溫江濤. 武廣客運專線雙線整孔箱梁預制技術研究[D].西南交通大學，2009.

[2] 李仲玉.錨具靜載錨固性能試驗的幾點體會[J].交通世界（建養.機械），2012（4）：258-259.DOI：10.16248/j.cnki.11-3723/u.2012."04.137.