武文婕

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁施工工藝及質(zhì)量控制分析

武文婕

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

介紹了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工工藝流程與質(zhì)量要求，分別從后張預(yù)應(yīng)力施工、預(yù)應(yīng)力筋張拉、預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔道壓漿等方面，闡述了預(yù)應(yīng)力橋梁的施工技術(shù)要點(diǎn)，確保了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力，橋梁，模板，預(yù)應(yīng)力筋

0 引言

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)在橋梁施工建設(shè)中開(kāi)始廣泛被應(yīng)用。文獻(xiàn)［1］通過(guò)對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在國(guó)內(nèi)諸多橋梁建設(shè)中的研究，表明高應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋抗腐蝕能力比較低，發(fā)生腐蝕時(shí)其速度比無(wú)應(yīng)力狀態(tài)大，銹蝕斷面發(fā)生損缺，預(yù)應(yīng)力短時(shí)間內(nèi)失效，威脅預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的安全性、耐久性。必須嚴(yán)控預(yù)應(yīng)力原材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)，張拉設(shè)備必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)標(biāo)定，預(yù)應(yīng)力筋的加工、張拉、壓漿封錨是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工的關(guān)鍵性技術(shù)要點(diǎn)。

1 模板質(zhì)量要求

為了最大程度的保證大跨度混凝土結(jié)構(gòu)物的成形和外觀質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)模板工程的質(zhì)量監(jiān)控。高精度的模板組裝能實(shí)現(xiàn)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋高水平的混凝土構(gòu)造物。強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性校驗(yàn)使模板安裝必須嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行，防止在橋梁施工過(guò)程中模板受載傾覆。模板安裝完成后要立即對(duì)板面進(jìn)行清潔，保證板面平整光潔，接縫嚴(yán)密。腳手架按照規(guī)程嚴(yán)禁與模板進(jìn)行連接。墩臺(tái)、梁側(cè)模板設(shè)拉桿固定，其他側(cè)模板外必須設(shè)置支撐固定。脫模劑使用同一品種不得使用廢機(jī)油。混凝土澆筑前，對(duì)模板進(jìn)行灑水潤(rùn)濕，同時(shí)在靠混凝土的一面應(yīng)涂隔離劑。模板內(nèi)的雜物、泥灰、油污必須及時(shí)清理干凈，以防堵嚴(yán)模板縫隙、孔洞。

1.1 拆除期限原則

拆卸模板時(shí)要減少對(duì)模板和桿件碰損，分別按照結(jié)構(gòu)物特點(diǎn)、模板部位和混凝土所達(dá)到的強(qiáng)度進(jìn)行模板的拆除作業(yè)。非承重側(cè)模板拆除的原則為其內(nèi)側(cè)的混凝土強(qiáng)度為2.5 MPa時(shí)進(jìn)行，混凝土強(qiáng)度為2.5 MPa時(shí)其棱角不會(huì)因?yàn)椴鹉６粨p壞。承重模板的拆除原則是其能承受自重力及其他可能的疊加荷載。

1.2 模板的設(shè)計(jì)

模板的設(shè)計(jì)荷載主要考慮的因素如下:1)各類型模板以及施工支架的自重;2)新澆混凝土重力;3)作業(yè)人員、材料、機(jī)具自重; 4)混凝土振搗荷載;5)側(cè)模受混凝土的壓力;6)混凝土傾倒時(shí)模板所受的水平?jīng)_擊荷載;7)其他荷載。表1為模板荷載組合系數(shù)計(jì)算。

表1 模板設(shè)計(jì)荷載組合系數(shù)

1.3 模板剛度

按照設(shè)計(jì)規(guī)程要求，施工過(guò)程中外露的模板其撓度約為構(gòu)件跨度的1/400;隱蔽模板撓度約為構(gòu)件的1/250;鋼模面板最大變形值約1.5 mm;鋼模的鋼棱、柱箍變形為L(zhǎng)/500，B/500，L為計(jì)算跨徑，B為柱寬。

2 后張預(yù)應(yīng)力施工前要點(diǎn)

2.1 千斤頂及錨具夾具驗(yàn)收

千斤頂使用時(shí)間超過(guò)6個(gè)月或200次，或漏油或串缸檢修后必須重新標(biāo)定。千斤頂高壓油表必須使用表盤讀數(shù)0 MPa～60 MPa，大于1.0級(jí)的表。錨夾具應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，看有無(wú)裂縫、變形或損傷情況，驗(yàn)收嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行，圖1為穿心式千斤頂構(gòu)造，圖2為內(nèi)卡式千斤頂構(gòu)造。

圖1 穿心式千斤頂構(gòu)造

圖2 內(nèi)卡式千斤頂構(gòu)造

2.2 預(yù)應(yīng)力筋安裝注意事項(xiàng)

檢查錨墊板的位置是否準(zhǔn)確無(wú)誤，孔道是否堵塞，這些項(xiàng)目是預(yù)應(yīng)力筋穿束前必須嚴(yán)格檢查的步驟。若預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)多、管道長(zhǎng)可整束穿。將鋼絞線編號(hào)，穿束時(shí)一端打齊套上穿束器，穿束器引線穿過(guò)孔道向前拉動(dòng)直至兩端都露出足夠長(zhǎng)度，穿束后檢查兩端編號(hào)避免鋼絞線在孔道內(nèi)交叉。若預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)少，管道短時(shí)，將單根鋼絞線頭部套上剛性子彈頭帽，之后逐根將鋼絞線穿入管道。

3 預(yù)應(yīng)力筋張拉

張拉質(zhì)量控制的重點(diǎn)是張拉應(yīng)力的控制，張拉控制應(yīng)力要小于設(shè)計(jì)規(guī)定的最大張拉控制應(yīng)力。按照左右對(duì)稱;先長(zhǎng)束，后短束;曲線梁橋，先張拉曲線外側(cè)，后張拉曲線內(nèi)側(cè)的順序進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)一人負(fù)責(zé)油泵，兩人負(fù)責(zé)千斤頂，一人觀測(cè)記錄。

3.1 預(yù)應(yīng)力筋下料

預(yù)應(yīng)力筋下料計(jì)算公式為:L=L0+n(L1+0.15 m)。

其中［2］，L為下料長(zhǎng)度;L0為梁的管道加兩端錨具長(zhǎng)度;n為張拉端數(shù)目;L1為千斤頂支承端到張拉端夾具外緣距離，含錨墊圈厚0.035 m。

3.2 張拉程序

1)安裝錨具、千斤頂、千斤頂尾部工具錨。2)啟動(dòng)高壓油泵，千斤頂達(dá)到張拉初應(yīng)力的10%～15%，測(cè)量伸長(zhǎng)量。3)持續(xù)張拉，到錨下控制應(yīng)力時(shí)持荷2 min，測(cè)量伸長(zhǎng)量，穩(wěn)定后千斤頂油缸緩慢回油，夾片錨固鋼絞線。4)鋼束實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量與理論值對(duì)比，誤差若在±6%內(nèi)，則拆除千斤頂。5)外露的預(yù)應(yīng)力筋小于30 mm，多余部分用砂輪機(jī)割斷。表2為后張法預(yù)應(yīng)力筋的張拉程序。

表2 后張法預(yù)應(yīng)力筋的張拉程序

3.3 預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長(zhǎng)值

張拉時(shí)采用伸長(zhǎng)值校核，實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的誤差值應(yīng)控制在6%之內(nèi)，預(yù)應(yīng)力束的平均張拉力計(jì)算公式如下［3］:

其中，Pp為預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力，N;P為預(yù)應(yīng)力筋張拉端張拉力，N;x為從張拉端至計(jì)算截面孔道長(zhǎng)度，m;θ為切線夾角之和，rad;k為孔道摩擦系數(shù);μ為預(yù)應(yīng)力筋摩擦系數(shù)。將Pp代入式(2)計(jì)算預(yù)應(yīng)力束的彈性伸長(zhǎng)量:

其中，Ap為預(yù)應(yīng)力筋截面面積;Ep為預(yù)應(yīng)力筋彈性模量;L為預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度。

4 預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔道壓漿

后張孔道壓漿的質(zhì)量關(guān)系到預(yù)應(yīng)力筋的防護(hù)與結(jié)構(gòu)的耐久性。鑒于預(yù)應(yīng)力壓漿工藝具有隱蔽性的特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，張拉后孔道及時(shí)壓漿。

4.1 預(yù)留孔道水泥質(zhì)量

為了評(píng)定水泥漿質(zhì)量，檢查水泥漿抗壓強(qiáng)度，孔道壓漿前留取數(shù)量大于3組的標(biāo)養(yǎng)28 d，規(guī)格為70 mm×70 mm×70 mm的立方體測(cè)試件。水泥漿的強(qiáng)度應(yīng)不低于30 MPa?？椎澜孛孑^大時(shí)水泥漿可摻入適量細(xì)砂。孔道壓漿水泥漿水灰比為0.45～0.50。水泥漿中摻入適量膨脹劑時(shí)膨脹率不大于10%。水泥漿稠度控制在14 s～18 s，水泥漿調(diào)制好后在30 min～45 min時(shí)間內(nèi)用完，不得加水增加其流動(dòng)度。

4.2 壓漿方法

壓漿應(yīng)緩慢、均勻使用活塞式灰漿泵。最高點(diǎn)排氣孔道內(nèi)要排氣通暢，出漿端或排氣孔要排出空氣→水→稀漿，保持大于0.5 MPa的壓力，穩(wěn)壓大于2 min，當(dāng)排出規(guī)定稠度水泥漿時(shí)，用木塞塞住孔道。壓漿后應(yīng)及時(shí)處理不密實(shí)的壓漿情況。壓漿期間發(fā)生故障時(shí)立即用壓力水沖洗使孔道通暢，故障排除后壓漿，圖3為孔道壓漿方法示意圖。

圖3 孔道壓漿方法示意圖

兩個(gè)排氣管道分別設(shè)置在孔道平直段的起點(diǎn)C和終點(diǎn)D的頂部，打開(kāi)C點(diǎn)和D點(diǎn)排氣管道閥門的時(shí)間點(diǎn)必須在孔道A端、B端水泥漿飽滿密實(shí)后才能進(jìn)行。為了確保壓漿密實(shí)，每隔10 m～15 m設(shè)置一個(gè)排氣孔，將孔道內(nèi)封住的殘余氣體排除［4］。

5 封錨

孔道壓漿施工中，關(guān)閉出漿口處閥門的時(shí)間點(diǎn)是決定孔道壓漿施工質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。實(shí)際施工中當(dāng)錨墊板出漿口流出與壓漿端一樣的濃漿后，關(guān)閉出漿口閥門，打開(kāi)密封罩上閥門繼續(xù)壓漿，使?jié){體透過(guò)錨具夾片和鋼絞線間的縫隙流入密封罩內(nèi)。

錨固完畢并檢驗(yàn)合格后，用砂輪機(jī)切割多余的預(yù)應(yīng)力筋。壓漿完成后要將密封罩周圍的渣滓鑿毛并盡快的沖凈。封錨混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的80%，不低于30 MPa，長(zhǎng)期外露錨具采取防銹措施。封錨前將錨頭周圍沖洗干凈并鑿毛［4］。

6 結(jié)語(yǔ)

為了確保大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁的施工質(zhì)量，依次從混凝土澆筑前模板控制、后張預(yù)應(yīng)力施工、預(yù)應(yīng)力筋張拉、預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔道壓漿、封錨等施工關(guān)鍵性控制技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了歸納?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)期間必須嚴(yán)控預(yù)應(yīng)力原材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)，張拉設(shè)備必須校驗(yàn)標(biāo)定，預(yù)應(yīng)力筋的加工、張拉、壓漿封錨要符合規(guī)程要求。

［1］ 趙治國(guó).后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)應(yīng)用研究［D］.大慶:東北石油大學(xué)，2012.

［2］ 張子鵬.淺析公路橋梁施工技術(shù)的質(zhì)量控制［J］.黑龍江交通科技，2014(10):109-110.

［3］ 李 鵬.論公路橋梁施工技術(shù)的質(zhì)量控制［J］.黑龍江科技信息，2014(36):223.

［4］ 沈霖源.后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)應(yīng)用研究［J］.價(jià)值工程，2016(25):139-142.

On construction craft of large-span prestressed bridge and its quality control

Wu Wenjie
(Shanxi Transportation Research Institute，Taiyuan 030006，China)

The paper introduces the construction craft procedure and quality requirements of the large-span prestressed bridge，and illustrates the construction points from the post-tension prestressed construction，prestressed rebar stretching，and prestressed reserved channel grouting，so as to ensure the construction quality of the large-span prestressed bridge.

prestress，bridge，template，prestressed rebar

U445

A

1009-6825(2016)35-0172-02

2016-10-09

武文婕(1983-)，女，工程師