吳守民
中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司
汾河特大橋連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力施工控制
吳守民
中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司
預(yù)應(yīng)力施工控制對(duì)與橋梁來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,關(guān)系到橋梁的使用壽命以及安全性能,本文對(duì)汾河特大橋連續(xù)箱梁的預(yù)應(yīng)力施工控制進(jìn)行了全面設(shè)計(jì),確保施工質(zhì)量,為特大橋連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工提供有價(jià)值的參考。
特大橋;連續(xù)箱梁;預(yù)應(yīng)力;施工控制
在山西靜樂縣城寧白線靜樂連接線的汾河上,有一座特大橋,汾河特大橋,是一座17跨,跨長(zhǎng)為20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋,設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí),設(shè)計(jì)年限為100年,全長(zhǎng)244m。
預(yù)應(yīng)力管道的安裝包括縱向管道,豎向管道和橫向管道三個(gè)方向的管道。
縱向管道采用波紋管,縱向預(yù)應(yīng)力管道中穿入外徑為Φ 65mm的聚乙烯塑料管保持管道暢通,在混凝土澆注過程中,經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)塑料管,以防預(yù)應(yīng)力波紋管漏漿“凝死”塑料管,所有管道在未安裝內(nèi)襯管前均不得澆筑混凝土。
豎向預(yù)應(yīng)力筋管道按照設(shè)計(jì)位置,將豎向預(yù)應(yīng)力筋管道及豎向筋固定在腹板構(gòu)造鋼筋骨架上,為保證豎向預(yù)應(yīng)力筋管道灌漿順利,在豎向力筋管道下端設(shè)灌漿孔,管道上端設(shè)排氣孔。為保證管道與墊板接觸處施工時(shí)砼漿液不進(jìn)入管道內(nèi),在墊板上焊接長(zhǎng)約50mm的φ45mm鋼管,然后將豎向預(yù)應(yīng)力筋的管道上下端插入φ45mm鋼管內(nèi),并用膠帶紙封口。
橫向預(yù)應(yīng)力筋管道安裝時(shí),其張拉端和錨固端在箱梁左右側(cè)交替安裝。首先對(duì)鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行定位,在其上固定預(yù)應(yīng)力管道,確保滿足設(shè)計(jì)要求。
三向預(yù)應(yīng)力筋張拉體系,預(yù)埋波紋管定位準(zhǔn)確與否是施工控制的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn),在梁體鋼筋進(jìn)行焊接時(shí),不能把預(yù)埋的波紋管道穿透,否則澆筑的混凝土?xí)杨A(yù)埋波紋管堵塞,無(wú)法進(jìn)行穿筋和張拉,這也是施工過程中重要控制節(jié)點(diǎn)。澆筑梁體混凝土?xí)r應(yīng)當(dāng)預(yù)埋波紋管端頭采取保護(hù)措施,以免混凝土澆筑到波紋管。
預(yù)應(yīng)力的施工是剛構(gòu)連續(xù)梁施工的關(guān)鍵工序,對(duì)于后張法預(yù)應(yīng)力筋的張拉,按施工順序從外到內(nèi)左右對(duì)稱張拉的原則進(jìn)行,即先張拉縱向預(yù)應(yīng)力,再?gòu)埨瓩M向、豎向。
預(yù)應(yīng)力束按計(jì)算長(zhǎng)度下料,使用圈盤切割機(jī)切割。加工好的鋼絞線編成設(shè)計(jì)要求的鋼束,鋼束穿入端頭用膠布纏裹密實(shí),鋼束每隔2米用膠布纏繞,以免穿入過程中鋼束順直,不打結(jié),不對(duì)鋼絞線造成損傷。穿束前要對(duì)預(yù)埋波紋管進(jìn)行清孔處理,采用清水進(jìn)行清空,當(dāng)出水口溢流出來(lái)的水清澈后停止壓水。穿束采用金屬網(wǎng)套法,網(wǎng)套長(zhǎng)度為5米左右,直接將網(wǎng)套編接在鋼束上,先用孔道內(nèi)預(yù)留鉛絲將牽引網(wǎng)套的鋼絲繩牽入孔道,再用慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)慢慢牽引鋼絞線,注意緩慢行進(jìn),以防穿束時(shí)出現(xiàn)扭絞現(xiàn)象。
對(duì)混凝土試塊進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè),混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%以上即可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉工序。檢查錨墊板、錨具、墊板等,使其沒有缺陷和油污混凝土殘?jiān)?,清理預(yù)應(yīng)力管道,進(jìn)行孔道摩阻力試驗(yàn),確定其損失值,設(shè)定預(yù)應(yīng)力超張拉值,以計(jì)算實(shí)際的伸長(zhǎng)值,根據(jù)張拉力和張拉行程,選用合適的張拉設(shè)備。
(1)縱向張拉
縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉從中間向兩邊分束對(duì)稱張拉,且應(yīng)兩端同時(shí)進(jìn)行。具體以張拉次序以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)。
預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉時(shí),先單束預(yù)張拉,然后再整束張拉:
0→0.1 σk→σk(靜停5min)→補(bǔ)拉σk→錨固
(2)橫向張拉
橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線單束張拉,順序?yàn)椋簭拈_始端向施工前進(jìn)方向進(jìn)行。
0→0.1 σk→σk(靜停5min)→補(bǔ)拉σk→錨固
(3)豎向張拉
豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉順序?yàn)椋簭拈_始端向施工前進(jìn)方向進(jìn)行,兩邊腹板同時(shí)進(jìn)行。一次張拉到控制噸位,持續(xù)1-2min,實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量作為校核,然后擰緊螺帽。
(1)張拉開始時(shí)先將單束鋼絞線略微予以張拉,以消除鋼絲和鋼絞線松弛狀態(tài),并檢查孔道軸線、錨具和千斤頂是否在一條直線上,并注意使鋼絲束受力均勻。
(2)當(dāng)鋼絞線初始應(yīng)力達(dá)到張拉控制的10%時(shí),在鋼絞線上劃一個(gè)記號(hào),作為量測(cè)伸長(zhǎng)值的參考點(diǎn),并檢查鋼絞線有無(wú)滑動(dòng)。
(3)當(dāng)張拉達(dá)到控制應(yīng)力時(shí),測(cè)量鋼絞線伸長(zhǎng)量,保持5分鐘,回至控制應(yīng)力,再測(cè)量伸長(zhǎng)量。
(4)錨固時(shí)測(cè)量回縮量,張拉頂油壓回零,測(cè)量總回縮量及夾片外露量。
(5)預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)以漸進(jìn)的和均勻的速度從兩端同時(shí)進(jìn)行,鋼束伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)的理論計(jì)算伸長(zhǎng)值相差不應(yīng)超過6%。若超過,則應(yīng)停止張拉,分析原因。
(6)兩端同時(shí)張拉,兩端千斤頂升降壓、劃線、測(cè)伸長(zhǎng)、插墊等工作應(yīng)一致。同一張拉截面的斷絲率不得大于1%,任何情況下都不允許鋼束整根拉斷。
(7)張拉過程中應(yīng)填寫施工記錄
鋼絞線張拉完畢后,清理鋼絞線的工作長(zhǎng)度,在錨具外預(yù)留5厘米長(zhǎng)的鋼絞線,其余工作長(zhǎng)度手提砂輪機(jī)切除,切除過程中注意降溫。封錨混凝土采用C50號(hào)混凝土,模具中的夾片之間以及夾片與鋼絞線間的小縫隙,用水泥砂漿進(jìn)行預(yù)處理,將縫隙填滿,填滿后再用水泥砂漿將將其外露部分全部包裹,漿體層厚度大于2cm,包裹后養(yǎng)護(hù)24h再進(jìn)行壓漿施工。封錨如圖1所示。
圖1 封錨示意圖
真空壓漿所需機(jī)具種類很多,數(shù)量也很多,但是主要有水管、水泥拌漿機(jī)、濾網(wǎng)、儲(chǔ)漿罐、機(jī)械活塞式壓漿機(jī)、壓漿管、空氣濾清器、壓力表及真空泵等。設(shè)備連接示意如圖2所示。
圖2 設(shè)備連接示意圖
將機(jī)具按圖2所示連接好,進(jìn)漿閥之前的可暫時(shí)不連接,關(guān)閉進(jìn)漿閥、排漿閥,打開排氣閥、抽真空閥,擰開進(jìn)循環(huán)水口、開動(dòng)抽真空泵,觀察壓力表的讀數(shù),當(dāng)壓力表穩(wěn)定達(dá)到-0.06~-0.10MPa的讀數(shù)時(shí),再進(jìn)行壓漿,否則應(yīng)重新檢查各處封口,再試抽真空。
本橋水泥凈漿的配置嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行,這也是確保預(yù)應(yīng)力體系承載力,是質(zhì)量控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),水泥凈漿的配置采用自來(lái)水,水泥為52.5,加入U(xiǎn)SA膨脹劑,減水劑采用FDN-5型,其配合比為:0.39:1:0.1:0.01。漿體流動(dòng)度為30~50 s。最大泌水率為2%,泌水在24 h內(nèi)重新全部被漿體吸回。自由膨脹率<5%。體積收縮率<2%。初凝時(shí)間宜6h,終凝時(shí)間≤17h。7d強(qiáng)度≥40 MPa。
水泥凈漿制備過程中,同時(shí)準(zhǔn)備壓漿設(shè)備,并且調(diào)試設(shè)備,確保正常工作,水泥凈漿制備好后馬上進(jìn)行壓漿工序,壓漿前將拌漿斗用水濕潤(rùn),倒凈剩水,防止壓漿斗干燥吸收水泥凈漿中的水,改變了配比,影響將體的強(qiáng)度。壓漿過程中保證壓漿順暢,保證管道內(nèi)漿體飽滿。
逐個(gè)對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行壓漿,壓漿完畢及時(shí)對(duì)壓漿設(shè)備進(jìn)行清理,真空泵的出水管進(jìn)行折疊,讓水從高強(qiáng)透明膠管反流而出,再用清水對(duì)濾清器和透明膠管進(jìn)行反復(fù)沖洗,直至干凈。進(jìn)漿閥及排氣閥在壓漿后保持45分鐘后再進(jìn)行拆除,拆除后把壓漿口進(jìn)行封堵,確保密實(shí)。在結(jié)束一天的壓漿工作后,將所有機(jī)械設(shè)備進(jìn)行清洗,把上面的水泥漿沖洗干凈,不能在設(shè)備上凝結(jié)。
(1)水泥凈漿質(zhì)量控制。確保凈漿水灰比不變,壓漿中要求壓力穩(wěn)定,保證壓漿豐滿,為達(dá)到漿體密實(shí),可以采用二次壓漿提高漿體強(qiáng)度。
(2)管道密封控制。抽真空的目的是隔離預(yù)應(yīng)力筋和氧氣,不讓他們發(fā)生化學(xué)反應(yīng),確保預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度和應(yīng)力,若管道密封不好,管道內(nèi)形成不了真空,預(yù)應(yīng)力將喪失承載能力,嚴(yán)重影響梁的使用安全性能,實(shí)際工程中因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力筋喪失承載能力,橋梁拆除和垮塌的案例比比皆是。
(3)壓漿完畢后控制。壓入的水泥凈漿在基本不流通后,拆除壓漿閥及排氣閥,這個(gè)時(shí)間一般控制在壓漿后45~60分鐘,過早或者過晚都不合適,設(shè)備拆除后,開口用事先加工好的木塞塞緊,防止空氣進(jìn)入,確保壓漿質(zhì)量。
本文對(duì)汾河特大橋連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力施工進(jìn)行了控制設(shè)計(jì),分別對(duì)三向預(yù)應(yīng)力管道安裝的施工控制進(jìn)行了設(shè)計(jì),管道的定位是否準(zhǔn)確是關(guān)鍵所在。預(yù)應(yīng)力筋穿束要避免扭絞現(xiàn)象,嚴(yán)格按照張拉工序進(jìn)行施工,張拉過程中應(yīng)填寫施工記錄??椎缐簼{中的水泥漿要保證配合比良好,壓漿完畢設(shè)備計(jì)算進(jìn)行清理。
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吳守民,男,1983年08月11日,項(xiàng)目副經(jīng)理,工程師,研究方向,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù),土木工程。