胡世通，陳國(guó)梁，謝樺潤(rùn)

（1?深圳高速公路股份有限公司，廣東深圳 518000；2?武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司，湖北武漢 430071）

體外預(yù)應(yīng)力錨固裝置施工關(guān)鍵技術(shù)

胡世通1，陳國(guó)梁2，謝樺潤(rùn)2

（1?深圳高速公路股份有限公司，廣東深圳 518000；2?武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司，湖北武漢 430071）

針對(duì)世界范圍內(nèi)普遍存在的因車輛超載所致的公路橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的損壞現(xiàn)象，提出對(duì)有缺陷的橋梁進(jìn)行安全評(píng)估和加固補(bǔ)強(qiáng)，結(jié)合深圳平湖編組站大橋加固工程實(shí)例，系統(tǒng)介紹了預(yù)應(yīng)力加固錨固齒板的施工工藝，總結(jié)出一套體外預(yù)應(yīng)力錨固裝置施工的關(guān)鍵技術(shù)，并且指出施工過程的重難點(diǎn)與解決措施，以期為相關(guān)工程的設(shè)計(jì)與施工活動(dòng)提供參考。

橋梁工程；加固維修；體外預(yù)應(yīng)力；錨固裝置

0 引 言

近年來，隨著中國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，交通量大幅度提高，超載現(xiàn)象較為嚴(yán)重，部分公路橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的損壞，其中一部分已不能滿足使用要求。故對(duì)有缺陷的橋梁進(jìn)行安全評(píng)估和加固補(bǔ)強(qiáng)，使其恢復(fù)正常運(yùn)行，是交通建設(shè)中的重要任務(wù)［1?5］。

就目前橋梁加固方法而言，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)因具有減輕結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力束可更換、運(yùn)營(yíng)期方便檢測(cè)維養(yǎng)、主動(dòng)加固效率高等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞［6?8］。體外預(yù)應(yīng)力加固法是對(duì)布置于承載結(jié)構(gòu)主體之外的鋼束進(jìn)行張拉，從而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力并利用其加固橋梁的后張法［9］。體外預(yù)應(yīng)力體系由體外預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等部件組成［10］。這種加固技術(shù)能大大縮短施工工期，主要由體外預(yù)應(yīng)力束、轉(zhuǎn)向裝置及錨固系統(tǒng)組成。因錨固系統(tǒng)受力性能復(fù)雜，在施工過程中對(duì)其安全和質(zhì)量要求都非常高［11?15］；目前，行業(yè)內(nèi)尚未有體外預(yù)應(yīng)力錨固裝置詳細(xì)施工工藝的系統(tǒng)介紹。

鑒于此，本文結(jié)合既有體外預(yù)應(yīng)力加固工程，總結(jié)出一套體外預(yù)應(yīng)力加固錨固裝置施工關(guān)鍵技術(shù)，明確體外預(yù)應(yīng)力錨固裝置在施工過程中的重難點(diǎn)工藝與解決措施，以期為業(yè)內(nèi)同行對(duì)相關(guān)工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

1 背景工程

1．1 橋梁概況

機(jī)荷高速平湖編組站大橋位于深圳市平湖鎮(zhèn)，左右分幅，于1997年正式運(yùn)營(yíng)通車。2015年6月檢測(cè)單位對(duì)大橋進(jìn)行了系統(tǒng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大橋存在梁體下?lián)稀⑾淞旱装宥嗵庨_裂并延伸至腹板、箱內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力松弛、橋面鋪裝破損嚴(yán)重等多處病害。檢測(cè)單位通過數(shù)據(jù)分析評(píng)估認(rèn)為：由于交通流量驟增，平湖編組站大橋承載能力下降，已無法滿足目前運(yùn)營(yíng)要求。為恢復(fù)其承載能力，采用在箱梁內(nèi)部增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力的方式進(jìn)行加固。

1．2 體外預(yù)應(yīng)力加固

箱梁體外預(yù)應(yīng)力具體設(shè)置為：在箱內(nèi)增設(shè)4束12Φs15．2 mm規(guī)格的低松弛鋼絞線束，單個(gè)箱梁左右側(cè)各設(shè)2束，鋼束在2個(gè)中跨范圍內(nèi)通長(zhǎng)布置，全橋雙幅共8束。體外預(yù)應(yīng)力布置如圖1所示。

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由鋼鉸線、外護(hù)套、防腐材料、轉(zhuǎn)向裝置及錨固體系組成。其中鋼鉸線為OVM?S6環(huán)氧噴涂鋼鉸線，單根外包PE保護(hù)套，錨具型號(hào)采用OVM?TSK15?12體外預(yù)應(yīng)力錨具。外護(hù)套主要起防腐作用，為高密度聚乙烯管（HDEP），在轉(zhuǎn)向塊處設(shè)置轉(zhuǎn)向鋼管，錨固體系采用可調(diào)索換索的錨具。張拉應(yīng)力取鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的60%（1 116 MPa），12Φs15．2 mm鋼束的張拉力為187．48 t。

2 錨固裝置施工工藝

體外預(yù)應(yīng)力加固成敗的關(guān)鍵在于錨固系統(tǒng)的施工。通過背景工程的成功實(shí)施，總結(jié)出施工工藝流程如下：錨固齒板放樣，剪力槽開設(shè)，鉆孔，植筋，錨固齒板鋼筋骨架焊接及預(yù)埋件安裝，澆筑錨固齒板混凝土，養(yǎng)生［16?18］。

（1）剪力槽開設(shè)。為確保新增錨固齒板與既有結(jié)構(gòu)的可靠連接，需在既有結(jié)構(gòu)上開設(shè)剪力槽口。

（2）在新增齒板與箱梁接觸面的底板（腹板）鑿出剪力槽，按縱向中心每間距30 cm設(shè)置一道5 cm× 10 cm的橫向槽口（深5 cm，寬10 cm）。

（3）為保證加固新澆混凝土與原結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)合良好并共同受力，鑿除原構(gòu)件混凝土表面并露出骨料，構(gòu)件結(jié)合面鑿毛凹凸差，1 cm厚的粗糙面在100 mm×100 mm面積中不小于3個(gè)麻點(diǎn)。

（4）鉆孔植筋（圖2）。采用電錘鉆孔，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的植筋深度和鉆孔直徑控制鉆孔深度和大小。為防止鉆孔碰到預(yù)應(yīng)力鋼筋波紋管，鉆孔前采用探測(cè)儀避開原預(yù)應(yīng)力管道。鉆孔時(shí)應(yīng)特別小心，如碰到波紋管則調(diào)整鉆孔位置（適當(dāng)偏移避開），但需保證種植鋼筋植入深度滿足設(shè)計(jì)要求。成孔后，孔內(nèi)灰塵等雜物采用空壓機(jī)清理干凈。種植鋼筋要保證植筋深度、植筋孔灌膠飽滿度（達(dá)到植筋孔2／3深度）、足夠的鋼筋搭接外露長(zhǎng)度。植筋前要做拉拔力檢驗(yàn)，植筋過程中要抽驗(yàn)部分做抗拔力試驗(yàn)，如圖3所示。

（5）錨固齒板鋼筋骨架焊接及預(yù)埋件安裝。按照設(shè)計(jì)圖紙安裝齒板鋼筋時(shí)，需預(yù)留出預(yù)埋件的位

圖1 體外預(yù)應(yīng)力布置

圖2 鋼筋種植

圖3 植筋拉拔試驗(yàn)

置。齒板鋼筋與植筋連接采取雙面焊接形式，焊接長(zhǎng)度、搭接長(zhǎng)度要滿足規(guī)范要求。預(yù)埋件安裝到位后，兩端開口必須進(jìn)行可靠的臨時(shí)封閉處理（防止混凝土進(jìn)入），并與植筋或鋼筋骨架進(jìn)行焊接固定，以保證澆筑混凝土?xí)r不發(fā)生變形或移位，如圖4所示。

圖4 鋼筋骨架安裝

（6）澆注錨固齒板混凝土。由于振搗空間小，錨固齒板采用有良好和易性、流動(dòng)性及自密實(shí)性能的自密實(shí)混凝土，澆注時(shí)采用在箱梁頂板開孔直接澆注的方式，開孔時(shí)需至少設(shè)置1個(gè)進(jìn)料孔、1個(gè)出氣孔，進(jìn)料孔徑為150 mm，排氣孔徑為18 mm，開孔位置選在箱梁頂面最高點(diǎn)處。自密實(shí)混凝土澆注過程中必須控制澆注速度，速度不宜過快，但同時(shí)又要確?；炷恋臄U(kuò)展度和流動(dòng)性滿足要求，如圖5所示。

圖5 齒板混凝土澆注

（7）混凝土養(yǎng)生。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2?5 MPa時(shí)，拆除側(cè)模板，采用灑水的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7 d。在混凝土養(yǎng)生時(shí)限內(nèi)，應(yīng)確保混凝土表面長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)生操作應(yīng)嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG／T F50—2011）有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

3 加固效果評(píng)價(jià)

為評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的加固效果，并判斷其與設(shè)計(jì)期望值是否相符，在加固施工結(jié)束后對(duì)主橋進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。

3．1 主要檢測(cè)內(nèi)容

橋梁靜力荷載試驗(yàn)主要是通過測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在靜力試驗(yàn)荷載作用下的應(yīng)力和變形，并與加固前的橋梁荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估加固效果［19?21］。左右幅主橋均選擇與加固前荷載試驗(yàn)相同的測(cè)試跨，測(cè)試箱梁結(jié)構(gòu)控制截面混凝土最大應(yīng)力（或應(yīng)變）。

在試驗(yàn)中，觀測(cè)箱梁控制截面、錨固齒板及其附近區(qū)域是否有新裂縫產(chǎn)生，測(cè)點(diǎn)布置如圖6所示。

圖6 測(cè)點(diǎn)布置

3．2 主橋靜荷載試驗(yàn)結(jié)果

左右幅主橋測(cè)試截面在各對(duì)應(yīng)工況試驗(yàn)荷載作用下，應(yīng)變和撓度校驗(yàn)系數(shù)均小于1．0，測(cè)試跨測(cè)試截面承載能力滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)要求。靜載試驗(yàn)結(jié)果如下。

（1）跨中附近截面、次邊跨3／4截面和中跨跨中截面混凝土的應(yīng)變和撓度均比加固前有明顯改善，應(yīng)變實(shí)測(cè)值比加固前減小了9%～21%，撓度實(shí)測(cè)值比加固前減小了17%～19%。

（2）靜載試驗(yàn)前后，箱梁控制截面、錨固齒板及其附近區(qū)域混凝土未發(fā)現(xiàn)新增裂縫。

靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，通過體外預(yù)應(yīng)力加固的成功實(shí)施，編組站大橋主梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度得到明顯提高，達(dá)到了加固設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。

4 施工注意事項(xiàng)

（1）新舊混凝土接觸面盡量用小功率鑿毛機(jī)鑿毛，以免損傷箱梁。

（2）鑿除區(qū)內(nèi)原結(jié)構(gòu)的構(gòu)造鋼筋不得剪除，澆注加固混凝土前務(wù)必按原樣予以連接恢復(fù)。

（3）鑿毛和鑿除面應(yīng)清刷干凈，特別在腹板鉆孔植筋后，應(yīng)重新清刷一次。

（4）在植筋過程中應(yīng)留出合適的鋼筋用于拉拔試驗(yàn)，該位置應(yīng)能夠使拉拔儀千斤頂部分順利穿入。本次植入的鋼筋為HRB400Φ16 mm，植筋72 h后即可進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，務(wù)必待抗拔試驗(yàn)結(jié)果滿足驗(yàn)收要求后，方可進(jìn)行下一道施工工序。

（5）焊接過程中應(yīng)做好隔熱措施，防止熱量傳遞到兩端影響植筋膠性能。

（6）澆注過程中嚴(yán)禁采用振動(dòng)棒直接振搗，防止混凝土離析，可采用橡膠錘或木槌敲擊模板以保證混凝土的密實(shí)性。

（7）當(dāng)混凝土的養(yǎng)護(hù)期不少于28 d且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，方可進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力張拉。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文以平湖編組站大橋增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力加固工程為依托，詳細(xì)介紹了錨固齒板關(guān)鍵施工技術(shù)，并通過加固效果驗(yàn)證，得出如下結(jié)論。

（1）通過在既有結(jié)構(gòu)上開剪力槽，有效解決了新、舊混凝土之間的黏結(jié)問題。

（2）鉆孔植筋時(shí)，孔內(nèi)是否清理干凈是影響拉拔試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素。

（3）澆注混凝土選擇橋面開孔作為進(jìn)料口和出氣孔，依次循環(huán)澆注，既方便施工又保證了澆注質(zhì)量。

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［責(zé)任編輯：高 甜］

Key Technologies for Construction of Externally Prestressed Anchors

HU Shi?tong1，CHEN Guo?liang2，XIE Hua?run2
（1．Shenzhen Expressway Company Limited，Shenzhen 518000，Guangdong，China；2．CCCC Road＆Bridge Special Engineering Co．，Ltd．，Wuhan 430071，Hubei，China）

Aiming at the ubiquitous phenomenon of damage to the highway bridge structure caused by vehicle overload，the necessary to carry out safety assessment and reinforcement of defective bridge was emphasized．Combined with the reinforcement of the bridge located in the Pinghu marshalling yard in Shenzhen，the construction technology ofanchor plate with prestressed reinforcementwas introduced，and the key technologies for the construction of externally prestressed anchors were summarized．The difficulties in construction and solutions were pointed out，which provides reference for the design and construction of similar projects．

bridge engineering；reinforcement maintenance；externally prestressed；anchor

U445．4

B

1000?033X（2017）08?0102?04

2017?01?11

胡世通（1981?），男，浙江金華人，工程師，研究方向?yàn)闃蛄汗こ獭?/p>