橋梁后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)

賀強(qiáng)、饒振華

（江西省嘉和工程咨詢監(jiān)理有限公司，江西南昌 330013）

0 引言

橋梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，承載著重要的交通運(yùn)輸任務(wù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的使命。在橋梁設(shè)計(jì)和施工過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)被廣泛應(yīng)用，其中后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)作為一種重要的預(yù)應(yīng)力施工方法，其具有獨(dú)特的優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。通過該技術(shù)，可以有效提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力、提高整體剛度和抗震性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)橋梁的快速施工、提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

1 后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)分析

橋梁后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)是一種在橋梁施工后應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力施工方法。在施工過程中，需要在澆筑完成的箱梁中預(yù)留孔洞，通常采用鉆孔或者灌注管道的方式。預(yù)留孔洞的位置和數(shù)量需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。之后在孔洞內(nèi)通過預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行張拉，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力力學(xué)效應(yīng)，從而使箱梁內(nèi)部受到壓力，提高箱梁的強(qiáng)度和剛度。在張拉過程中，需要控制預(yù)應(yīng)力值和鋼束的伸長量，以滿足設(shè)計(jì)要求。后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

首先，由于是在橋梁施工后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，因此該技術(shù)可以縮短施工周期，提高工程進(jìn)度。

其次，預(yù)應(yīng)力張拉后的箱梁能夠獲得較好的承載能力和抗震性能，進(jìn)而提高橋梁的結(jié)構(gòu)安全性。

最后，該技術(shù)能夠提高施工質(zhì)量、簡化施工工藝，因此可適用于各種橋梁結(jié)構(gòu)形式。

然而，橋梁后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)在施工過程中也存在一些難點(diǎn)。例如，預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉控制需要精確，以確保預(yù)應(yīng)力力值和伸長量的準(zhǔn)確性。此外，預(yù)留孔洞的位置和孔洞周圍的混凝土結(jié)構(gòu)必須符合設(shè)計(jì)要求，以保證施工安全和可靠性[1]。

2 預(yù)應(yīng)力箱梁預(yù)制施工技術(shù)

2.1 工程概況

某橋梁項(xiàng)目長度為753m，選擇應(yīng)用預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的形式，上部采用先簡支后結(jié)構(gòu)形式，箱梁長度20m。設(shè)計(jì)人員經(jīng)過綜合分析，確定該項(xiàng)目采用后張法開展預(yù)應(yīng)力張拉施工。為了確保箱梁預(yù)制和張拉作業(yè)的質(zhì)量性能合格，現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)建立了完善的質(zhì)量管理體系，對整個(gè)預(yù)制環(huán)節(jié)落實(shí)全面管控措施，以切實(shí)提高施工質(zhì)量，使其能夠充分滿足后續(xù)的運(yùn)行需求。該項(xiàng)目工藝流程如圖1 所示。

圖1 施工流程圖

2.2 箱梁預(yù)制底座設(shè)計(jì)

經(jīng)過設(shè)計(jì)人員綜合分析，結(jié)合預(yù)應(yīng)力箱梁施工的標(biāo)準(zhǔn)要求，箱梁預(yù)制底座選擇使用C20 混凝土施工作業(yè)，底座臺面應(yīng)用6mm 厚度的鋼板制作施工。

首先，結(jié)合目前的箱梁自重、施工荷載等參數(shù)，加強(qiáng)底座地基結(jié)構(gòu)的處理，避免在投入使用之后發(fā)生不均勻沉降、底座斷裂等問題，以此保障工程運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

其次，臺身結(jié)構(gòu)布置中，采用模板對拉筋孔道結(jié)構(gòu)形式，使箱梁預(yù)制底模與臺身結(jié)構(gòu)的混凝土達(dá)到牢固、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，臺身頂面邊角位置應(yīng)用40mm 的槽鋼固定，確保連接性能合格。

再次，吊裝槽口設(shè)置在距離梁端100cm 的位置上，并在缺口部位安裝厚度20mm 的鋼板，使得底座平整性符合工程運(yùn)行的需要。

最后，考慮到該項(xiàng)目的工期要求，合理設(shè)置梁片數(shù)量，確保其符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以此提升預(yù)制底座結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。同時(shí)，還加強(qiáng)了對現(xiàn)場施工的控制，確保相鄰底座之間混凝土澆筑與預(yù)應(yīng)力張拉施工的間隔時(shí)間符合要求。需要注意的是，相鄰預(yù)制底座施工后，應(yīng)加強(qiáng)沉降觀測，并形成觀測記錄，如果變形超出標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)采取處理措施，避免質(zhì)量問題。

2.3 模板

首先，應(yīng)用厚度6mm 的鋼模作為箱梁預(yù)制模板，并確保其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度性能合格，且無變形、無銹蝕。

其次，安裝模板前，進(jìn)行打磨處理，確保模板表面平整度合格，再涂刷一層脫模劑。

再次，模板數(shù)量應(yīng)符合工程的周轉(zhuǎn)要求，保證施工能夠連續(xù)進(jìn)行。

最后，安裝環(huán)節(jié)應(yīng)加強(qiáng)定位，應(yīng)用螺栓進(jìn)行系統(tǒng)固定，接縫部位填充海綿膠條密封處理，防止出現(xiàn)錯(cuò)臺、漏漿等問題，并預(yù)防發(fā)生嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷和問題。

2.4 鋼筋綁扎與波紋管安裝

第一，應(yīng)執(zhí)行設(shè)計(jì)方案的要求，在加工廠內(nèi)完成鋼筋材料的加工與下料，并落實(shí)對安裝間距、數(shù)量方面的控制，根據(jù)需要進(jìn)行綁扎施工，以此提高結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量。

第二，鋼筋連接的部位應(yīng)用焊接方式完成，確保搭接長度符合要求，且雙面焊接的長度在5d（d 為鋼筋直徑）以上，單面焊接長度為10d 以上，相同斷面焊接接頭數(shù)量不得超過總數(shù)的30%。

第三，為確保鋼筋保護(hù)層結(jié)構(gòu)厚度合格，應(yīng)在現(xiàn)場安裝高強(qiáng)度塑料墊塊。

第四，波紋管安裝作業(yè)前，應(yīng)對部件進(jìn)行全面檢查，確保其外觀質(zhì)量合格，沒有裂紋、損壞或者變形等問題。

第五，安裝階段應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)與管理，避免產(chǎn)生波紋管變形、損壞等情況，且焊接環(huán)節(jié)不能出現(xiàn)火花燒灼損傷波紋管的情況。

第六，使用螺栓固定錨具，確保定位鋼筋的固定效果合格，套管則使用直徑稍大的波紋管連接，長度為40cm。

2.5 混凝土施工

2.5.1 配合比設(shè)計(jì)

在現(xiàn)場施工中，采用C50 混凝土材料，加強(qiáng)配合比參數(shù)控制，尤其要加強(qiáng)水灰比、砂率、外加劑加入比量控制，并進(jìn)行試驗(yàn)檢測。在該項(xiàng)目中，水灰比為0.35～0.45 之間，塌落度為70～90mm 之間，質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.2 混凝土澆筑

首先，應(yīng)全面落實(shí)配合比參數(shù)的控制，按照規(guī)定工藝方案進(jìn)行現(xiàn)場拌制處理，檢測合格后進(jìn)行現(xiàn)場施工。

其次，使用龍門吊將材料吊入模板內(nèi)，澆筑作業(yè)長度為8～10m，按照底板、腹板、頂板的順序完成澆筑作業(yè)。

再次，現(xiàn)場澆筑施工時(shí)，每次澆筑施工高度為30cm 左右，采取分層澆筑、分層振搗的施工方式，避免產(chǎn)生施工縫而影響工程質(zhì)量。

最后，澆筑結(jié)束后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行振搗施工處理，振搗棒的移動間隔距離在20cm 左右，且該環(huán)節(jié)不能觸碰模板、鋼筋、波紋管，也不能存在漏振、過振等問題。此外，在澆筑作業(yè)中，應(yīng)加強(qiáng)模板連接與固定處理，且表面收漿施工后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，防止產(chǎn)生質(zhì)量問題[2]。

2.5.3 梁體養(yǎng)護(hù)

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工，如表面灑水、覆蓋處理等，養(yǎng)護(hù)時(shí)間在14d 以上。經(jīng)檢查合格才能拆模施工，并在模板表面涂抹脫模劑，切忌暴力拆模，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞，影響后續(xù)施工。

3 預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝

3.1 張拉設(shè)備選取

張拉工作實(shí)施前，應(yīng)對千斤頂、油表、高壓油泵等設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)校準(zhǔn)，同時(shí)要繪制張拉力與壓力表的變化曲線。

3.2 張拉力計(jì)算

根據(jù)工程的施工需要，進(jìn)行張拉力計(jì)算極為重要，應(yīng)按照規(guī)定公式進(jìn)行，確保參數(shù)符合工程的施工標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)張拉力損失控制，不能超過3%。

3.3 確定張拉油表讀數(shù)

應(yīng)根據(jù)計(jì)算出的張拉力參數(shù)，加上3% 的損失量進(jìn)行張拉力控制值設(shè)定。結(jié)合張拉力與壓力表的變化曲線，使用內(nèi)插值確定張拉力值，并進(jìn)行油表參數(shù)的設(shè)定和控制。

3.4 理論伸長量計(jì)算

在理論伸長量參數(shù)計(jì)算環(huán)節(jié)，應(yīng)對鋼絞線伸出千斤頂缸體的長度加強(qiáng)控制。此外，由于孔道張拉施工采取對稱方式，所以需要計(jì)算1/2 伸長值，1/2 伸長值翻倍為理論伸長值。

3.5 預(yù)應(yīng)力張拉施工

第一，鋼絞線安裝。預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工中采用后穿法，使管道達(dá)到暢通的標(biāo)準(zhǔn)，且澆筑環(huán)節(jié)應(yīng)將孔道穿入硬質(zhì)塑料管，澆筑結(jié)束后及時(shí)抽出。穿入結(jié)束后，不能使用氣焊或者電弧焊的方式切割鋼絞線，應(yīng)使用砂輪機(jī)切割處理。為了預(yù)防鋼絞線纏繞，應(yīng)間隔1.0～1.5m 使用鐵絲綁扎處理。鋼絞線穿入施工前，應(yīng)使用空壓機(jī)清理雜物，加強(qiáng)對外露長度的控制，并使兩側(cè)保持一致性，為后續(xù)張拉奠定基礎(chǔ)。

第二，確定張拉順序和張拉程序。進(jìn)行鋼絞線張拉作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案的要求進(jìn)行操作。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，張拉作業(yè)應(yīng)按照從上到下的順序逐步進(jìn)行，以確保預(yù)應(yīng)力的均勻施加和橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其次，在張拉作業(yè)中，需要橫向?qū)ΨQ設(shè)置，即同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)的張拉工作，以保證橋梁的整體平衡和力學(xué)性能。再次，為了控制預(yù)應(yīng)力的施加過程，通常采取分級完成的方法，即通過10%、20%、100%三段式逐步施加預(yù)應(yīng)力，以此確保預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)確控制和調(diào)整。最后，在張拉作業(yè)的末端，需要進(jìn)行錨固施工，應(yīng)將鋼絞線牢固地固定在橋梁結(jié)構(gòu)中，以保證預(yù)應(yīng)力的持久性和穩(wěn)定性。

第三，預(yù)應(yīng)力張拉注意事項(xiàng)。在預(yù)應(yīng)力張拉施工環(huán)節(jié)，在混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的90%才能進(jìn)行，并采取雙孔張拉的方式。在此過程中，張拉力控制極為重要，應(yīng)將伸長量作為輔助控制參數(shù)。張拉控制階段，理論伸長值與實(shí)際伸長量之間的偏差應(yīng)保持在±6%以內(nèi)。此外，應(yīng)將多余波紋管全部切，并將錨墊板孔內(nèi)的混凝土清除掉。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉作業(yè)中，多根線路同時(shí)進(jìn)行時(shí)，不能使用小千斤頂。張拉階段應(yīng)對錨具承壓面全面清理，錨環(huán)需要安裝在錨下墊板槽口上，避免影響張拉施工質(zhì)量[3]。

3.6 孔道壓漿

張拉工作結(jié)束后，需要使用砂輪對外露長度過長的鋼絞線進(jìn)行切割處理，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保鋼絞線的長度合適。

鋼絞線切割完成后，進(jìn)入孔道壓漿施工階段。在該工程項(xiàng)目中，選用52.5 級水泥材料。該水泥材料具備良好的強(qiáng)度和耐久性，能夠滿足工程要求。同時(shí)，為了改善混凝土的性能，適量添加了膨脹劑，并經(jīng)過充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笸度胧褂茫源颂岣呋炷恋牧鲃有院涂節(jié)B性，確保水泥漿液均勻地填滿孔道。進(jìn)行壓漿作業(yè)之前，必須對孔道進(jìn)行內(nèi)部清理，以確保施工質(zhì)量。由于壓漿施工是整個(gè)過程中非常重要的一環(huán)，因此需要嚴(yán)格控制施工參數(shù)。其中，壓力的控制至關(guān)重要。一般情況下，壓漿施工的壓力應(yīng)控制在0.5～0.7MPa，這樣可以保證壓漿漿液充分滲透并填充孔道，穩(wěn)壓時(shí)間一般為2min，以確保漿液在孔道內(nèi)形成均勻、致密的填充狀態(tài)。

3.7 封端

橋梁后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)中，封端操作是非常關(guān)鍵的一步。封端操作主要是指在完成預(yù)應(yīng)力張拉后，對預(yù)應(yīng)力鋼束的錨固端進(jìn)行封閉和固定，以確保預(yù)應(yīng)力的穩(wěn)定傳遞。封端操作的要點(diǎn)包括：

首先，進(jìn)行必要的清理和檢查，確保預(yù)應(yīng)力鋼束端部和周圍的環(huán)境干凈無雜物。

其次，選擇預(yù)應(yīng)力箱梁用的錨具和套管等進(jìn)行操作。

再次，按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)范進(jìn)行封端施工，其間做好錨固長度和鋼束的固定方式。

最后，封端操作的準(zhǔn)確性和可靠性對預(yù)應(yīng)力的傳遞和橋梁結(jié)構(gòu)的安全性有重要影響，因此在施工過程中需要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作，并進(jìn)行必要的監(jiān)控和檢測[4-5]。

4 結(jié)語

后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)是一種先進(jìn)的橋梁施工方法，在橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。在箱梁施工后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，能夠增加橋梁的強(qiáng)度和剛度，提高其承載能力和抗震性能。同時(shí)，該技術(shù)還具有施工周期短、施工效率高、施工質(zhì)量可控等優(yōu)勢。隨著交通建設(shè)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，后張法預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)在橋梁工程中會有更廣闊的應(yīng)用前景。因此，應(yīng)通過深入研究和不斷實(shí)踐，更好地發(fā)揮該技術(shù)在橋梁工程中的作用，為民眾提供更加安全、便捷的出行條件。