祁 濤， 李 云 川， 劉 楊

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860 )

1 工程概述

南水北調(diào)中線一期工程陶岔渠首～沙河南段魯山南1段工程位于河南省平頂山市境內(nèi)，該項目共有在建橋梁14座，其中有7座橋梁上部結構采用簡支后張法預應力T梁，4座橋梁采用簡支后張法預應力小箱梁，3座橋梁采用先簡支后連續(xù)預應力小箱梁，共有T梁42榀，箱梁63榀，橋梁預應力主要為縱向預應力體系，預應力筋采用φs=15.2的鋼絞線，正彎矩預應力管道采用圓形金屬波紋管。

2 預應力施工方案

2.1 技術要求

(1)當梁體混凝土強度達到設計強度的90%且混凝土齡期不小于7 d時方可進行張拉預應力施工。

(2)預制梁內(nèi)的鋼束采用兩端同時張拉的方式，錨下控制應力為0.75fptk=1 395 MPa。

(3)所施加的預應力采用預應力與引伸量雙控。當預應力鋼束張拉達到設計張拉力時，將實際引伸量值與理論引伸量值的誤差控制在±6%以內(nèi)。

2.2 施工工藝

該項目橋梁工程后張法預應力施工工藝流程為：管道安裝→錨墊板安裝→鋼絞線下料、編束→穿束→檢查梁體混凝土強度→千斤頂與壓力表配套標定→張拉控制力計算→安裝千斤頂→預應力張拉→伸長值計算校核→鎖定→測量計算回縮量→千斤頂拆除→切割多余鋼絞線。

2.2.1 管道安裝

(1)安裝步驟。①在梁體底板鋼筋及腹板鋼筋骨架基本安裝完成后，按設計圖紙進行管道坐標放樣。②根據(jù)放樣坐標，在波紋管底部位置設橫向定位筋與其他鋼筋點焊連接。③將波紋管從鋼筋骨架中穿過放置在定位鋼筋上。④波紋管長度不足時需進行接長。接頭處連接管采用尺寸大一個直徑級別的同類型管道，其長度為被連接波紋管道內(nèi)徑的5～7倍。在搭接處被連接管外周圍涂刷密封膠后穿入連接管，使接口處于連接管的中間部位，外圈用密封膠帶緊密纏裹至少3層。⑤檢查波紋管位置正確后，采用U型或井字型鋼筋固定波紋管，固定鋼筋與定位橫筋和其他鋼筋點焊連接。

(2)控制要點與注意事項。①定位鋼筋間距按照設計要求進行布置，設計無要求時，一般直線段間距不大于50 cm，曲線段不大于30 cm。②波紋管位置與普通鋼筋位置重疊時，適當移動普通鋼筋，保證管道位置準確。③電焊施工時，在波紋管與施焊部位之間設隔離板或用濕布纏繞在管道上，防止火花灼傷或熔渣熔透管道。④波紋管定位完成后，及時檢查坐標和間距并穿入塑料膠棒，防止在混凝土澆筑過程中振搗棒過于振動波紋管，進而造成波紋管的變形和位移。

2.2.2 錨墊板的安裝

(1)安裝步驟。①將錨下螺旋筋事先套入波紋管。②按照設計位置在梁體端頭模板上放樣，標示出錨墊板位置。③沿錨墊板孔口周邊表面貼上雙面膠，緊貼在模板上并用螺絲將錨墊板固定在模板內(nèi)側。④將波紋管穿入錨墊板部分周圍涂刷密封膠后穿入錨墊板內(nèi)，再將搭接處外緣用密封膠帶緊密纏繞至少3層。⑤調(diào)整螺旋筋使其緊貼錨墊板并固定在錨后其他結構鋼筋上。

(2)控制要點與注意事項。①波紋管與錨墊板搭接長度不得小于5 cm。②錨墊板的管道出口端與波紋管中心線垂直、同軸，端面的傾角均應符合設計要求。設計未規(guī)定時，同軸偏差不大于2 mm，錨具槽底面傾斜程度不得超過0.5°。

2.2.3 鋼絞線的下料與編束

(1)施工步驟。鋼絞線的下料、編束主要包括：切割下料、編號、編束。①計算鋼絞線的下料長度，該項目橋梁預應力采用對穿錨，計算公式如下：

L=s﹢2h

式中L為鋼絞線的下料長度(mm)；s為管道實測長度(mm)；h為錨墊板外鋼絞線使用長度，包括工作錨、限位板、工具錨的厚度及千斤頂長度、工作錨外的安全長度之和(mm)。②用鋼卷尺在下料平臺上放出下料長度，前端設置一塊擋板嵌入，后端在平臺上做出標記。③將鋼絞線盤放入下料架內(nèi)，切割包裝袋，從內(nèi)圈端頭開始向外牽引鋼絞線，前端頂在擋板上，將鋼絞線順直，在后端標記位置切斷鋼絞線。④不同下料長度的鋼絞線分批下料并編號、掛牌標示，注明使用部位和孔號。⑤根據(jù)各管道鋼絞線下料長度及根數(shù)進行分號編束。每束一端對齊，并在距離鋼絞線端部5 cm處用軟鋼絲綁扎一道，使鋼絞線不致散開。中間部位每隔1.5 m綁扎一道，使綁扎成束的鋼絞線順直。⑥鋼絞線編束完成后，將前端包裹并安裝導向帽，以便于穿束。

(2)控制要點與注意事項。①鋼絞線使用前仔細檢查其表面質(zhì)量與直徑偏差。②鋼絞線的切割采用切斷機或砂輪鋸，不得采用電弧或氣割切割。

2.2.4 鋼絞線的穿束

(1)施工步驟。①檢查錨墊板喇叭孔、灌漿孔及管道內(nèi)是否有雜物及積水等，如有則用壓力水沖洗管道內(nèi)的雜物，再用不含油的高壓風吹干管道內(nèi)的水分，以使管道暢通。②核對孔號與鋼絞線束的編號，采用卷揚機整束穿束：先穿入一根鋼絲作為牽引線，再將鋼絲與鋼絞線束前端的牽引頭聯(lián)接起來，人工配合卷揚機將鋼絞線拉入管道，在卷揚機牽引下緩慢、勻速地將鋼絞線束穿入波紋管道。③穿束后，調(diào)整鋼絞線束在梁體兩端的外露長度基本一致。

(2)控制要點與注意事項。①穿束時要有專人指揮，用對講機保持兩端的聯(lián)絡。②穿束過程中保持鋼絞線順直，發(fā)現(xiàn)有扭絞時必須進行調(diào)整后再進行穿束。③鋼絞線穿束后，管道兩端鋼絞線在截面的同一位置成鏡像對稱(圖1)。

圖1 鋼絞線在管道兩端的位置示意圖

2.2.5 安裝千斤頂

(1)安裝順序。該橋梁工程預應力張拉采用整束張拉方式，千斤頂安裝的主要順序為：工作錨→工作夾片→限位板→延長套(根據(jù)需要)→千斤頂→工具錨→工具夾片。

(2)安裝步驟。①清理錨墊板表面的雜物，并將伸出管道口的多余波紋管剪除，然后清理暢通灌漿孔。②將鋼絞線按順直方向每根對中穿過工作錨孔，使工作錨緊靠錨墊板。③夾片用橡皮圈捆住套在鋼絞線上，沿鋼絞線滑移到工作錨孔內(nèi)，夾片安裝完成后，用一內(nèi)徑略大于鋼絞線直徑長度的套管將夾片捅搗整齊并打緊。④安裝限位板，把有止口的面對著工作錨方向。⑤將鋼絞線穿入千斤頂，使千斤頂、限位板、錨具盡量靠攏并對正。⑥在千斤頂?shù)暮竺姘惭b工具錨及夾片，工具夾片亦用套管打緊。

(3)控制要點與注意事項。①千斤頂安裝完成后檢查油管連接的情況，確認無誤后，微微開動油泵，在開動油泵的過程中松開懸掛千斤頂?shù)牡规?，使千斤頂中心與錨墊板管道中心、錨具中心在一條直線上，調(diào)整好后關閉油泵閥門。②夾片安裝時，外露長度要基本一致，頂面平齊。③工作錨、工具錨與夾片必須配套使用，不能與其他廠家的錨具混用。工作錨不能代替工具錨使用，工作錨與夾片不得與工具錨互換。④工具夾片在張拉300次后進行更換。

2.2.6 預應力張拉

(1)張拉程序。后張法預應力張拉程序為：0→初應力σ0(測伸長量及夾片外露量)→2σ0(測伸長量)→σcon(持荷5 min，測伸長量及夾片外露量)→根據(jù)設計要求超張拉1.03σcon(測伸長量)→鎖定→測回縮量。其中：σ0為初應力，一般為張拉控制應力的10%～20%；σcon為張拉控制應力。

(2)張拉步驟。①檢查確認梁體混凝土強度及齡期是否滿足設計及規(guī)范要求且混凝土無質(zhì)量缺陷；梁體模板是否已經(jīng)拆除、天氣溫度是否符合要求。②根據(jù)每一級張拉控制應力值、千斤頂與壓力表配套標定的回歸方程式計算確定每一級油表控制讀數(shù)并填寫張拉通知單。張拉作業(yè)時，核對梁體編號是否與張拉通知單上的內(nèi)容一致，確認無誤后粘貼在木板上，放在油表前以方便油泵操作人員進行控制。③準備的工具有：30 cm長鋼直尺、記錄筆、記錄表格、計算器、對講機等。④第一級張拉：指揮員下達口令后，操作員開動油泵，張拉至初應力的油表讀數(shù)時立即停止，量測人員使用鋼直尺測量千斤頂油缸長度并報數(shù)，由記錄人員進行數(shù)據(jù)記錄，再測量初應力時的夾片外露量。⑤第二級張拉：在指揮員統(tǒng)一指揮下，張拉至2倍初應力對應的油表讀數(shù)，測量千斤頂油缸長度并進行記錄。⑥第三級張拉：按相同操作步驟張拉至控制應力對應的油表讀數(shù)并持荷5 min才能停止，測量千斤頂油缸長度和夾片外露量并進行記錄。⑦伸長值計算：鋼絞線束的實際伸長值計算公式為：

ΔLs=ΔL1+ΔL2

式中ΔLs為實際伸長值(mm)；ΔL1為從初應力至最大張拉應力間的實測伸長值(mm)；ΔL2為初應力以下的推算伸長值(mm)，一般采用相鄰級的伸長值。計算確定實際伸長值與設計伸長值的差值，其偏差須控制在±6%以內(nèi)。⑧鎖定：油泵在停機狀態(tài)下，打開卸荷閥，將油缸油壓降為零，工作夾片自動跟進鎖定。⑨測量并計算回縮量：張拉完成后，在工具錨外鋼絞線上做一明顯標記，量測其距離梁端長度并記錄；待鎖定后再次量測標記距離梁端長度并記錄，其差值即為回縮量。千斤頂拆除：開動油泵，打開控制閥與節(jié)流閥，向回程油缸供油，千斤頂活塞回程，到位后關閉油泵，卸除工具錨及千斤頂，量測工作錨夾片的外露量。多余鋼絞線的切除：在距離夾片端頭3～5 cm處的鋼絞線上作標記，24 h后復查，確認無滑絲、斷絲后將多余的鋼絞線切除。

(3)控制要點與注意事項。①張拉過程中聽從統(tǒng)一指揮，保證兩端油泵同步操作。②張拉加載與卸載均應緩慢、平穩(wěn)、勻速，加載速率為0.1σcon/min，卸載速率為0.2σcon/min。③在持荷5 min狀態(tài)下，如發(fā)現(xiàn)油壓下降，立即補至規(guī)定油壓，認真檢查有無斷絲、滑絲現(xiàn)象。

3 施工過程中易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理

預應力筋在張拉與錨固時，因各種原因不可避免地會產(chǎn)生個別預應力筋滑移和斷裂現(xiàn)象。

3.1 滑絲的處理

(1)產(chǎn)生的原因。①錨圈錐孔與夾片之間有雜物；②預應力筋和千斤頂卡盤內(nèi)有油污；③錨下墊板喇叭口內(nèi)有混凝土和其他殘渣；④錨具偏離錨下墊板止口；⑤錨具質(zhì)量存在問題，其硬度不均勻而產(chǎn)生變形；⑥張拉操作中回油過猛。

(2)處理措施。采用QYC型千斤頂和卸荷座，將卸荷座支承在錨具上，用QYC型千斤頂張拉滑絲鋼絞線，直至將滑絲夾片取出，換上新夾片，張拉至設計應力即可。如遇嚴重滑絲或在滑絲過程中鋼絞線受到了嚴重的傷害，則將錨具上的所有鋼絞線全部卸荷，再重新張拉。

3.2 斷絲的處理

(1)產(chǎn)生原因。①鋼材材質(zhì)不均勻或嚴重銹蝕；②錨圈口處分絲時交叉重疊；③操作過程中沒有做到孔道、錨圈、千斤頂三對中，進而造成鋼絲偏中，受力不均，個別鋼絲應力集中；④油壓表失靈，造成張拉力過大；⑤千斤頂未按規(guī)定校驗。

(2)處理措施。①提高其他鋼束的控制張拉力作為補償，但在任何情況下不得超出最大張拉力。鋼絞線的最大張拉力不得超過0.8Ry(Ry為鋼絞線的極限抗拉強度標準值)。②換束。卸荷、松錨、換束、重新張拉至設計應力值。

4 結 語

工程施工實踐證明：該標段橋梁工程預應力張拉施工質(zhì)量符合設計及規(guī)范要求。因此，該工程橋梁預應力施工方案及質(zhì)量問題處理措施可行、有效，對其他類似工程具有借鑒作用。