孟澤彬

(山西晉中路橋建設(shè)集團有限公司，山西晉中 030600)

近年來，我國橋梁安全事故頻發(fā)。如2011年7月14日，武夷山公館大橋坍塌(見圖1);2011年7月15日，杭州錢塘江三橋引橋垮塌(見圖2);2012年6月18日，即將通車的遼寧撫順月牙島西跨河大橋坍塌;2012年7月2日，杭州幸福南路和德勝東路施工中的高架橋坍塌等。這些橋梁安全事故引起了全社會對橋梁結(jié)構(gòu)安全的極大關(guān)注。

預應力關(guān)乎橋梁的生命。在傳統(tǒng)的橋梁施工中，預應力張拉與壓漿技術(shù)由于依靠工人經(jīng)驗操作，難以掌控施工質(zhì)量，且存在人為篡改數(shù)據(jù)、偷工減料的風險，這就給橋梁結(jié)構(gòu)安全及耐久性留下了嚴重的安全隱患。利用現(xiàn)代科技成果改進傳統(tǒng)的預應力張拉工藝是預應力施工中亟待解決的問題。

圖1 武夷山公館大橋坍塌

圖2 錢塘江三橋引橋垮塌

橋梁預應力施工是保證橋梁結(jié)構(gòu)安全和耐久性的關(guān)鍵工序。預應力智能張拉系統(tǒng)和循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)是由湖南聯(lián)智橋隧技術(shù)有限公司研發(fā)的新型橋梁預應力施工技術(shù)。其克服了傳統(tǒng)預應力施工中質(zhì)量難以控制的難題，具有根治橋梁施工中質(zhì)量控制通病的效果，在橋梁預應力施工質(zhì)量控制上取得了革命性的突破，是我國預應力智能張拉與壓漿施工領(lǐng)域的最先進技術(shù)，在全國多省區(qū)市得到了廣泛應用。

1 預應力是橋梁結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵

在我國發(fā)生的數(shù)起橋梁坍塌事故的調(diào)查表明，在施工中存在的預應力部分損失、管道壓漿不飽滿等質(zhì)量缺陷在超限超載車輛的長期作用下，產(chǎn)生的荷載效應超過其承載能力，從而造成的橋梁坍塌。

橋梁坍塌事故是內(nèi)外因共同導致的結(jié)果。橋梁坍塌的內(nèi)因包括:

1)預應力張拉不合格。

a.有效預應力精度不夠。在施工中，有效預應力偏小，則會導致預應力度不足，結(jié)構(gòu)過早出現(xiàn)裂縫;有效預應力偏大，則可能導致預應力筋安全儲備不足，結(jié)構(gòu)過大變形或裂紋，嚴重的甚至產(chǎn)生脆性破壞。b.有效預應力不均勻，則會導致預應力筋的早期疲勞，危及橋梁使用壽命。預應力施工不當，在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)不能建立合格的有效預應力，在混凝土徐變的共同作用下，梁體必將發(fā)生嚴重的下?lián)?，從而破壞橋面的鋪裝層，影響橋梁的使用壽命和行車舒適性，甚至危及行車安全。

2)管道壓漿不密實。

灌入孔道的水泥漿，將預應力筋和孔道壁粘結(jié)起來形成共同作用，不僅保護預應力筋免遭銹蝕，而且保證了結(jié)構(gòu)物的耐久性。預應力孔道壓漿不密實使得鋼絞線銹蝕，從而導致預應力失效，梁體產(chǎn)生裂縫，使梁體發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，可能在毫無征兆的情況下突然坍塌。

3)預應力施工質(zhì)量通病。

在施工中，預應力施工質(zhì)量通病主要有斷絲(見圖3)、滑絲;錨下開裂、下陷;絞線在孔道內(nèi)纏繞;鋼筋外露(見圖4)等，給橋梁結(jié)構(gòu)留下質(zhì)量及安全隱患。

圖3 鋼絞線斷絲

圖4 鋼筋外露

可以看出，在傳統(tǒng)的預應力施工中，預應力施工質(zhì)量比較難以控制，存在著諸多的缺陷，給橋梁結(jié)構(gòu)的安全埋下了質(zhì)量和安全隱患。當其受到超限超載等荷載作用時，出現(xiàn)橋梁安全事故就成為了必然。

2 梳編穿束工藝

在橋梁施工中，鋼絞線梳編穿束不當會嚴重影響各絞線受力的均勻性。為解決單根穿束引起的絞線相互纏繞，避免張拉時絞線受力的嚴重不均，應采用整束穿束系統(tǒng)進行穿束(如圖5所示)。該工藝在工程中已得到廣泛應用，特別是對多索、長索效果更明顯。

采用梳編穿束工藝，不僅不會耽誤工期，還可以提高工作效率，消除各根絞線受力不均導致的滑絲、斷絲等，是保證有效預應力均勻度的根本措施。

圖5 梳編穿束工藝示意圖

3 預應力智能張拉技術(shù)

在施工中，傳統(tǒng)的預應力張拉工藝由于人為操作誤差大，張拉過程不規(guī)范，難以控制張拉質(zhì)量，給工程留下安全隱患。

橋梁預應力智能張拉系統(tǒng)主要組成部分有:系統(tǒng)控制平臺、智能張拉儀、智能千斤頂(見圖6)。

圖6 智能預應力張拉系統(tǒng)

智能張拉技術(shù)克服了傳統(tǒng)張拉工藝的缺陷，具有以下特性:

1)可實現(xiàn)應力精確施加。在傳統(tǒng)的張拉工藝中，張拉力控制誤差過大，達±15%;智能張拉技術(shù)能精確控制施加的預應力值，將誤差范圍縮小到±1%，完全符合JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范中7.12第二款“張拉控制應力的精度宜為±1.5%”的要求。

2)及時校核伸長量，實現(xiàn)“雙控”。在傳統(tǒng)的張拉工藝中，絞線伸長值測量不及時、準確，難以實現(xiàn)張拉力和伸長值的雙重同步控制，張拉過程不規(guī)范，預應力損失大;智能張拉技術(shù)則能實時采集鋼絞線伸長量，自動計算并校核伸長量，實現(xiàn)應力與伸長量同步“雙控”。

3)對稱同步張拉。在傳統(tǒng)的張拉工藝中，兩端對稱張拉不同步，結(jié)構(gòu)受力不均，給橋梁安全留下隱患;而智能張拉技術(shù)則實現(xiàn)了同時同步對稱張拉，完全符合JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范中7.12中第一款“各千斤頂之間同步張拉力的允許誤差為±2%”的要求。

4)數(shù)據(jù)記錄真實準確。在傳統(tǒng)的張拉工藝中，人工記錄數(shù)據(jù)，質(zhì)量隱患容易被掩蓋;而智能張拉工藝實現(xiàn)了質(zhì)量管理和遠程監(jiān)控功能，張拉過程及張拉要素等記錄真實準確，質(zhì)量責任永久追溯。

5)智能控制張拉過程，減少預應力損失。智能張拉技術(shù)智能控制張拉程序，不受人為、環(huán)境因素等影響，最大限度減少了張拉過程的預應力損失。

智能張拉與傳統(tǒng)張拉的比較結(jié)果見表1。

4 循環(huán)智能壓漿技術(shù)

2011 版公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范提高了壓漿質(zhì)量標準，對壓漿材料等提出嚴格的技術(shù)要求。

循環(huán)智能壓漿技術(shù)見圖7，其主要技術(shù)特點如下:

1)準確控制壓力，調(diào)節(jié)流量。

自動監(jiān)測管道壓力損失，以出漿口的最低壓力值來設(shè)置灌漿壓力值，保證沿途壓力損失后管道內(nèi)仍滿足規(guī)范要求的最低壓力值;當進、出漿口壓力差保持穩(wěn)定后，可判定管道充盈;通過進出口調(diào)節(jié)閥對流量和壓力大小進行調(diào)整。

表1 智能張拉與傳統(tǒng)張拉的技術(shù)經(jīng)濟比較

圖7 聯(lián)智橋隧研發(fā)的長管道雙孔交叉循環(huán)注漿模式

2)準確控制水膠比。

按施工配合比數(shù)量自動加水，準確控制加水量，從而保證水膠比符合要求。

3)漿液在管路持續(xù)循環(huán)排除管道內(nèi)空氣。

管道內(nèi)漿液從出漿口導流至儲漿桶，再從進漿口泵入管道，形成大循環(huán)回路，漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)，通過調(diào)整壓力和流量，將管道內(nèi)空氣通過出漿口和鋼絞線絲間空隙完全排出，還可帶出孔道內(nèi)殘留雜質(zhì)。

4)實現(xiàn)高速制漿，提高漿液質(zhì)量。

系統(tǒng)采用高速制漿機，將水泥、壓漿劑和水進行高速攪拌，提高漿液質(zhì)量，滿足規(guī)范要求。

5)規(guī)范壓漿過程，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

灌漿過程由計算機程序控制，不受人為因素影響，準確計量加水量，實時監(jiān)測灌漿壓力、穩(wěn)壓時間、漿液溫度、環(huán)境溫度各個指標，自動記錄，并打印報表，實現(xiàn)預應力管道壓漿的遠程監(jiān)控。

6)系統(tǒng)集成度高，簡單適用。

系統(tǒng)將高速制漿機、儲漿桶、進漿測控儀、返漿測控儀、壓漿泵集成于一體，現(xiàn)場使用只須將進漿管、返漿管與預應力管道對接，即可進行壓漿施工。操作十分簡單，適用于各種結(jié)構(gòu)的管道壓漿。

智能壓漿與傳統(tǒng)壓漿的比較見表2。

表2 智能壓漿與傳統(tǒng)壓漿的技術(shù)經(jīng)濟比較

5 結(jié)語

預應力智能張拉技術(shù)有力地保證了預應力張拉施工質(zhì)量，智能壓漿技術(shù)保證了管道壓漿密實度。和傳統(tǒng)張拉及壓漿工藝相比，預應力智能張拉與壓漿系統(tǒng)配套使用后，能讓混凝土構(gòu)件形成牢固的有效預應力體系，采用智能張拉與壓漿系統(tǒng)，已成為預應力施工工藝技術(shù)發(fā)展的新趨勢。

推廣和應用橋梁預應力智能拉張與壓漿技術(shù)，兩者共同作用，保證橋梁結(jié)構(gòu)形成牢固有效的預應力體系，對于保證橋梁結(jié)構(gòu)安全和耐久性，顯著延長預應力結(jié)構(gòu)壽命具有重要意義，有利于降低橋梁結(jié)構(gòu)全壽命周期成本，節(jié)約社會資源，具有很好的經(jīng)濟和社會效益。

［1］湖南聯(lián)智橋隧技術(shù)有限公司.讓中國橋梁更安全——預應力智能張拉與壓漿技術(shù)研究［Z］.2012.

［2］橋梁預應力智能張拉技術(shù)［DB/OL］［2013-09-28］.http://www.hnlzqs.com/qiaoliangyuyinglizhinengzhanglajishu.

［3］橋梁預應力智能壓漿技術(shù)［DB/OL］［2013-09-28］.http://www.hnlzqs.com/qiaoliangyuyinglizhinengyajiangjishu.

［4］姜桂秀，謝寅濤.預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁分聯(lián)結(jié)構(gòu)分析［J］.山西建筑，2011，37(35):172-173.