柯海鵬

（浙江富春紫光環(huán)保股份有限公司，浙江 杭州 310001）

1 工程概況

某市跨河橋梁設計全長57.744 m，與河道斜交10°，采用空腹式拱橋設計。上部結構主拱圈為1×40 m懸鏈線無鉸拱橋，主拱計算跨徑按正投影40 m計算；腹拱圈為圓弧形拱，其中河岸兩側四個腹拱為三鉸拱，其余河中心側兩個腹拱為無鉸拱。下部結構采用 120 cm鉆孔灌注樁，鋼筋混凝土承臺，兩承臺間設有7道系梁，采用體外索預應力技術，在每道系梁內設有4束9s15.2預應力鋼絞線，以抵抗上部荷載產生的水平推力。

2 確定工藝流程和張拉順序

2.1 確定工藝流程

根據拱橋受力，進行體外索預應力鋼絞線的設計布置，并結合施工工藝進行受力分析計算，確定預應力張拉分兩期進行，以解決受力不平衡問題。兩期張拉時間為：主拱圈及立墻底座施工完成且強度達到100%后，張拉一期55%控制應力（張拉過程注意觀測支架變形）；一期張拉完成后，拆除支架，然后張拉二期45%控制應力。具體工藝流程為：檢查驗收承臺結構及預應力孔道預埋符合設計→進行預應力鋼絞線制作→預應力鋼絞線安裝孔道內→安裝張拉設備→一期張拉→拆除支架→二期張拉→孔道灌漿→封錨混凝土施工。

2.2 確定張拉順序

為對稱均勻受力，減少張拉過程受力不平衡對結構的影響，經過受力分析，確定每期的施工張拉順序從中間開始往外側對稱均勻進行，即按照4號系梁→3號系梁→5號系梁→6號系梁→2號系梁→1號系梁→7號系梁的順序，進行張拉施工，見圖1。

圖1預應力布置示意圖

3 施工準備

3.1 計劃設備和材料的投入

根據項目實際及確定的張拉工藝和施工順序，主要投入4套YCW250型張拉設備、壓漿機2臺、鋼卷尺6只；主要材料為9S15.2鋼絞線16.4T、YM15-9錨具56套、42.5強度的普通硅酸鹽水泥15 t。

3.2 作業(yè)條件復核

為確保張拉施工的順利進行，在正式張拉施工前對作業(yè)條件逐一進行復核。在設備材料檢驗方面：施加預應力的設備已經過校驗并有記錄，并經過試車檢查，張拉機具與設備均正?？煽?；承臺和系梁的同條件養(yǎng)護試塊經過抗壓試驗，強度均達到設計100%要求，其幾何尺寸、外觀質量、預留孔道及埋件應經檢查驗收合格；預應力鋼絞線有出廠質量證明書及復試報告，均符合設計要求及國家標準；預應力筋的錨具、夾具有出廠合格證，按規(guī)定進行驗收和組裝件的靜載試驗均符合設計及技術規(guī)程的要求；在第二期張拉前，灌漿用的水泥有出廠合格證書和復試報告單，強度滿足設計要求，灌漿用水泥漿的配合比以及封端混凝土的配合比已經試驗確定。

在現(xiàn)場條件及人員技術準備方面：張拉場地平整、通暢，張拉的兩端按照規(guī)定設置了安全防護措施；張拉施工人員已組織進行技術交底，并將預應力鋼絞線的張拉噸位與相應的壓力表指針讀數、計算伸長值寫在作業(yè)牌上，作業(yè)牌掛在明顯位置處，方便在作業(yè)時觀察掌握。

4 主要施工技術

4.1 檢查承臺和系梁混凝土結構質量

施工采用預埋波紋管方式設置鋼絞線孔道，在預埋施工時，重點控制波紋管定位支架形式和間距嚴格按照設計要求，及在混凝土澆筑過程中，防止振搗設備直接觸碰到波紋管導致波紋管損壞或移位。對結構混凝土本身澆筑質量檢查驗收的同時，尤其要認真檢查預應力鋼絞線的孔道安裝質量。波紋管尺寸與位置要求正確、平順暢通、無局部彎曲；端部的預埋鋼板垂直于孔道軸線，波紋管接頭處不得漏漿，灌漿孔和排氣孔位置準確。

4.2 安裝穿預應力鋼絞線

鋼絞線安裝前，孔道（預埋波紋管）經清理后檢查符合要求，檢查方法可以用通孔器或壓氣、壓水等方法，并應檢查鋼絞線的規(guī)格、尺寸、型號、總長度是否符合要求。采用YCW250型千斤頂，其預留長度設定為不少于68 cm。為此，根據設計計算，其單根鋼絞線下料長度復核后為5875 cm（包括了兩端各75 cm的工作長度）。鋼絞線下料時需要進行切斷，宜采用切斷機或砂輪鋸，不得采用電弧切割，最好能當天下料，當天用完。所下料要及時按照順序編號，編號用膠帶貼于材料兩端，并套上穿束器。

安裝鋼絞線時，先把鋼絞線或穿束器的引線由一端穿入孔道，在另一端穿出，然后逐漸將鋼絞線拉出到另一端，注意要緩慢均勻拖拉。

4.3 安裝錨具及張拉設備

錨具及張拉設備在安裝前，要先將端部預埋鐵板與錨具和墊板接觸的焊渣、毛刺、混凝土殘渣等應清除干凈。再套上工作錨板，在錨板錐孔內抹上一層薄薄的黃油，然后在錐孔內裝上工作夾片，千斤頂套上相應的限位板，進行定位安裝，最后裝上張拉千斤頂，并且與油泵相連接，注意千斤頂要和相應油壓表配套使用。其中在錨板錐孔內裝上工具錨夾片時，錐孔內表面和夾片表面涂上約1 mm厚的黃油潤滑劑，目的是使張拉完畢后夾片能自動松開。安裝錨具及張拉設備時，重點應使張拉力的作用線與孔道中心線在張拉過程中相互重合。

4.4 張拉

本工程采用的低松弛鋼絞線標準強度fpk=1860 MPa，Ep=1.95×105MPa，采用兩端張拉方法，張拉控制應力δ=0.7×fpk=1302 MPa，每束鋼絞線的張拉控制力為1640.52 kN。按照確定的兩期張拉工藝進行施工。具體預應力鋼絞線的張拉程序為：0→初應力→σcon（持荷2 min錨固），其中σcon為預應力鋼絞線的張拉控制應力。兩期張拉具體控制應力和伸長值經過計算復核。張拉采用“雙控模式”，即控制“張拉應力和伸長值”。張拉應力控制在設計值的±5%內，伸長值偏差大于±6%內。如出現(xiàn)伸長值超過允許值，應停止張拉，查明原因采取措施后再進行。

鋼絞線張拉具體控制如下：

（1）第一期張拉：0→初應力→單根鋼絞線σcon=902.286 kN（持荷 2 min錨固），伸長值為14.54 cm。第一期張拉后僅為臨時錨固。

（2）第二期張拉：0→單根鋼絞線σ=902.286kN→單根鋼絞線σcon=1640.52 kN（持荷2 min錨固），伸長值為11.86 cm（一、二期累計為26.4 cm）。

該體外索預應力鋼絞線長度大于25 m，故采用兩端張拉工藝，操作要點為：

預拉：將鋼絞線拉出一小段長度后，檢查每根鋼絞線是否達到長度一致，如有不一致時，應退下楔塊進行調整，然后再用力打緊楔塊。

張拉及頂壓：預拉調整以后方可按規(guī)定張拉程序張拉。張拉完畢，測出鋼絲伸長值，若與規(guī)定符合，就可進行頂壓錨塞。頂壓錨塞時必須關閉大缸油路，給小缸進油，使小缸活塞猛頂錨塞。

校核：將千斤頂裝入未張拉的一端進行張拉，張拉到控制應力后，猛頂錨塞。當兩端都張拉頂壓完畢后，應測量鋼絲滑入錨栓中的內縮量是否符合要求，如果大于規(guī)定數值，必須再張拉，補回損失。

張拉施工中，對于鋼絲斷絲和滑脫的數量要嚴格控制，嚴禁超過構件同一截面鋼絲總數的3%，且一束鋼絲只允許一根。如超過上述規(guī)定，必須重新張拉，這時應把鋼絲拉到原來的張拉噸位，拉松錨塞，用一根鋼釬插入墊板槽口內，卡住錨塞，然后大缸回油，錨塞被拉出，取出整個錨栓。分別檢查錨環(huán)是否被抽成凹槽，錨塞的細齒是否被抽平，若有這類情況，要調換錨具，重新張拉，如果錨環(huán)、錨塞仍然完好無損，則只要在頂壓時加大壓力頂緊錨塞。

4.5 孔道灌漿

孔道灌漿是后張法預應力工藝的重要環(huán)節(jié)，待二期預應力鋼絞線張拉完后應盡早進行孔道灌漿，以減少預應為損失。灌漿前，對孔道采用壓水方式清洗干凈，并檢查灌漿孔是否與預應力鋼絞線孔道連通，否則，應事先處理。

灌漿順序自南端向北端（即北端灌漿孔作為排氣孔），灌漿應緩慢、均勻進行，不得中斷。當從北端排氣孔冒出濃漿后，再堵死排氣孔，然后壓漿至0.6 MPa，并穩(wěn)定兩分鐘，即可堵塞灌漿孔，再關閉控制閥。每條孔道應一次灌成，中途不應停頓，否則將已壓的水泥漿沖洗干凈，從頭開始灌漿。

水泥漿采用42.5強度的普通硅酸鹽水泥，水灰比根據設計強度C40要求，經過試配確定為0.43，其3 h后泌水率1.8%，24 h后泌水全部被漿吸回。為減少水泥漿收縮，施工時摻入了0.08%的脫脂鋁粉，與水泥漿均勻混合，調度控制在14～18 s之間。水泥漿自拌制至壓入孔道的延續(xù)時間，視氣溫情況而定，一般在30 min范圍內。在灌漿前和灌漿過程應經常攪動攪拌桶內的水泥漿，以防止水泥漿沉淀泌水、過快地降低流動度。注意灌漿過程中要及時制作試塊（每個臺班應留取不小于3組70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方體試件，并留置2組同條件養(yǎng)護試件），以驗證強度和為后續(xù)施工提供強度依據。

4.6 封錨

封錨前，先用切割機割除外露鋼絞線，其剩余長度保證不小于30 mm，并對封錨混凝土與老混凝土的交接面進行鑿毛處理和沖洗干凈，然后安裝鋼筋網、模板及加固，采用商品混凝土澆筑封端混凝土。由于施工期氣溫較高，故采用表面掛草袋灑水的方法對混凝土進行養(yǎng)護。

5 張拉常見質量問題的原因分析

5.1 滑絲問題

常見原因有：在張拉時錨具錐孔與夾片之間夾有雜物，鋼絞線上有油污、錨墊板喇叭口內有混凝土和其它雜物；錨具的錨固效率系數小于規(guī)范要求值，鋼絞線受力性能不符合設計要求，由于初應力小使鋼絞線受力不均而引起鋼絞線收縮變形，切割錨頭鋼絞線時留得太短或未采取降溫措施；長束張拉因伸長量大而油頂行程小，多次張拉錨固，引起鋼束變形，活著塞片、錨具的硬度不夠。

5.2 斷絲問題

常見原因有：鋼束在孔道內部彎曲，張拉時部分受力大于鋼絞線的破壞力；鋼絞線本身質量有問題；油頂重復多次使用，導致張拉力不準確。

6 結 語

以體外索預應力技術用來抵抗拱橋上部荷載產生的水平推力，在橋梁工程中應用不多。采用該技術時，需要根據結構受力及施工特點，預先合理分布預應力鋼絞線和分析確定工藝流程、施工張拉順序，對于鋼絞線和錨具材料質量、預留孔道和鋼絞線安裝、張拉應力和伸長值、孔道灌漿密實度和強度等要做重點控制，以確保施工質量。