孔 濤

（中鐵二十二局集團(tuán)第三工程有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著時代的快速發(fā)展，市政道路的交通運輸能力和路橋的質(zhì)量有直接的關(guān)系，而預(yù)應(yīng)力技術(shù)又是當(dāng)代橋梁施工中最重要的組成部分。因此，在市政路橋的建設(shè)中，對預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)有了更高的要求，從而能夠建設(shè)出質(zhì)量更好性價比更高的優(yōu)質(zhì)工程。預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛應(yīng)用于市政路橋施工技術(shù)中，所以對預(yù)應(yīng)力技術(shù)在實際應(yīng)用中的研究及探析有很高的價值。

1 工程概況

該文以某城市坪山路節(jié)點改造新建匝道橋為例，論述預(yù)應(yīng)力技術(shù)在預(yù)制空心板梁中的應(yīng)用。擬建匝道橋跨徑布置為（3×23+（23+25+23））m 鋼箱梁+（3×20+2×20）m預(yù)制空心板+（20+22+24.5）m 鋼混組合梁+（12+16+10）m鋼混組合梁=344.5 m （總長）。其中（3×20+2×20）m 上部結(jié)構(gòu)采用20m 預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼空心板梁，全橋邊板10 塊，中板26 塊[1]，總計36 塊，梁高為 95cm。

2 預(yù)應(yīng)力施工工藝流程

該匝道橋工程的空心板梁預(yù)制的施工流程：測量放樣→修建臺座→綁扎鋼筋、安裝固定波紋管→安裝模板→澆筑底板混凝土→安裝內(nèi)芯模板→澆筑梁身混凝土→取出模芯→養(yǎng)護(hù)→張拉→壓漿→存梁→出坑的流程進(jìn)行制作。

3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

3.1 波紋管施工技術(shù)

在安裝金屬波紋管道時，需要在安裝之前檢查定位鋼筋，在焊接方式方面采用“井”字型骨架的方式，使間距保持在0.5m 以內(nèi)，進(jìn)行坐標(biāo)的設(shè)計放樣，其中需要保持其圓順的線條且無彎折現(xiàn)象，在進(jìn)行設(shè)計位置檢查的過程中需要保證其結(jié)構(gòu)鋼筋的焊接牢固，之后定位好預(yù)應(yīng)力管道并固定，金屬波紋管內(nèi)再穿內(nèi)襯芯棒，波紋管不能有缺陷或孔洞，接頭必須牢固無漏漿[2]。對錨墊板的安裝，需要保持和管道處于垂直狀態(tài)下，針對螺栓鋼筋來說需要緊密貼合錨墊板，電焊作業(yè)需要在波紋管道預(yù)埋結(jié)束之前，避免出現(xiàn)波紋管的燙穿現(xiàn)象，導(dǎo)致波紋管堵管。應(yīng)注意5點：①所有預(yù)應(yīng)力管道的定位必須準(zhǔn)確牢固，定位鋼筋的設(shè)置必須滿足規(guī)范要求；②在預(yù)應(yīng)力管道穿鋼絞線前應(yīng)將管道內(nèi)沖洗干凈；③每批金屬波紋管道均應(yīng)按規(guī)定抽樣檢查其咬口緊密性和管道密封性；④金屬波紋管在安裝前應(yīng)整形并去掉毛刺；⑤如果波紋管外徑比錨墊板尾部的內(nèi)徑小，偏差范圍在4mm 以上的狀態(tài)下，可以利用鍍鋅鐵皮喇叭管的方式來實現(xiàn)操作，且需要防止波紋管外徑和錨墊板兩者之間由于直徑變化而產(chǎn)生的張拉力變化。

3.2 混凝土施工

3.2.1 施工前準(zhǔn)備

砼澆注前，要檢查模板安裝是否牢固?；炷恋陌韬驮诎韬驼具M(jìn)行，水泥、粗細(xì)骨料、外加劑及拌和用水等的性能參數(shù)均應(yīng)符合設(shè)計要求。砼拌和后用砼運輸車運輸，到達(dá)現(xiàn)場后使用汽車吊機(jī)起吊入模。

3.2.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)，水平分層，斜向分段，從梁的一端對稱澆筑至另一端。澆筑應(yīng)均勻連續(xù)[3]，不得集中一個點猛放料。

在對梁振搗時需要使用附著式高頻振搗器和插入式振搗棒來進(jìn)行操作。其中附著式的振搗器需要采用錯開安裝的方式使振搗分布均勻，在其布置的期間保持1.5m 的間距。在每次的振搗時間內(nèi)需要保證混凝土的上升和下降都處于穩(wěn)定狀態(tài)，表面平坦泛漿。

對振搗施工來說，需要高度重視鋼筋密集處和錨墊板，每次的澆筑厚度需要保持在30cm 以下，將附著式高頻振搗器和插入式振搗棒進(jìn)行有效結(jié)合實現(xiàn)分層澆筑，仔細(xì)振搗，確保此處混凝土密實無空洞。

3.2.3 模板拆除及混凝土養(yǎng)護(hù)

在對混凝土的實際澆筑過程中，需要進(jìn)行試件的制作，利用4 組隨梁體利用相同的條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)操作，確保其張拉強(qiáng)度。在對混凝土強(qiáng)度試驗的過程中，需要借助于現(xiàn)場的試件強(qiáng)度來進(jìn)行分析，保證其混凝土的不黏模，不掉角且內(nèi)實外美，光潔一致的狀態(tài)。在對砼施工后，需要拆除芯模，在澆筑完畢之后的12 h 內(nèi)進(jìn)行拆除，之后就可以拆除側(cè)模。在對梁體砼養(yǎng)護(hù)時,需要由專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用灌水養(yǎng)護(hù)的方式對腹板的內(nèi)部進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，其外側(cè)和頂板地面需要采用水管噴水的方式養(yǎng)護(hù)。在對混凝土養(yǎng)護(hù)的過程中需要保持至少7 天的養(yǎng)護(hù)周期，且保持充分濕潤的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4 預(yù)應(yīng)力張拉施工

4.1 張拉準(zhǔn)備

在預(yù)應(yīng)力筋張拉之前，需要將千斤頂和油泵進(jìn)行配套標(biāo)定。如果配套了多組的張拉設(shè)備，需要分別進(jìn)行編號，避免出現(xiàn)設(shè)備混用的現(xiàn)象。在梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時方可進(jìn)行張拉施工作業(yè)。在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉的理論伸長值的計算過程中，可以利用可行性的試驗來獲取到按彈性模量的參數(shù)值。如果兩端同時進(jìn)行張拉施工，則要使兩端的千斤頂降壓和畫線以及測量的長度都保持一致，如圖1 所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力張拉示意圖

4.2 張拉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)參數(shù)

在該工程的預(yù)應(yīng)力張拉中，張拉采用混凝土齡期、彈性模量、強(qiáng)度三項控制。每梁段澆注完成后，當(dāng)混凝土齡期達(dá)7 天且強(qiáng)度、彈性模量大于或等于90%的設(shè)計強(qiáng)度時，方可張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，并且要求采用張拉力和延伸量雙控的措施[4]。張拉應(yīng)力主要是油壓表來控制的，其張拉的過程中需要先對使用的千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，獲取到標(biāo)定報告之后，可以采用回歸分析的方法來實現(xiàn)對“張拉力—油表讀數(shù)”的直線方程的求解，根據(jù)其方程來對各個控制點張拉力的油表讀數(shù)進(jìn)行計算分析，最終實現(xiàn)張拉力的控制。在預(yù)應(yīng)力的伸長量值計算過程中需要根據(jù)其設(shè)計的規(guī)定公式來進(jìn)行計算。張拉的過程需要根據(jù)其設(shè)計分級進(jìn)行，根據(jù)其每級別的荷載鋼絞線伸長量來對實際的伸長量計算：

由0 張拉至10%σk時，記錄伸長量L1；

繼續(xù)張拉至20%σk時，記錄伸長量L2；

最后張拉至100%σk時，記錄伸長量L3；

其實際伸長量為ΔL=（L3-L1）+（L2-L1）。

對計算得出的伸長量和理論得出的計算數(shù)值差距需要保持在6%左右，如果超出其范圍值，需要停止張拉測試，進(jìn)行糾正之后才可繼續(xù)進(jìn)行張拉。

張拉施工時采用4 臺穿心式設(shè)備，應(yīng)兩端分級且同步對稱施加預(yù)應(yīng)力，并應(yīng)按照以下操作流程進(jìn)行工作：①每束鋼絞線應(yīng)與配套的錨具相對應(yīng)，分別夾好夾片，將鋼絞線從千斤頂中心穿過，采用引束器通過管道、卷楊機(jī)牽引、人工配合的穿束工藝。對油缸里加油，同時還需要結(jié)束其鋼絞線的張拉測試。對張拉數(shù)值的大小需要對油壓表所顯示的數(shù)值進(jìn)行讀取，以預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長量來作為最終的校驗核準(zhǔn)，其最終的實際數(shù)值和理論的伸長量數(shù)值誤差偏差范圍需要控制在6%左右，且兩端的錨具回縮量需要保持在6 mm 以內(nèi)。②對油缸里加油，同時還需要結(jié)束其鋼絞線的張拉測試。張拉數(shù)值的大小需要根據(jù)油壓表所顯示的數(shù)值進(jìn)行讀取，以預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長量來作為最終的校驗核準(zhǔn)，其最終的實際數(shù)值和理論的伸長量數(shù)值誤差偏差范圍需要控制在6%左右，且兩端的錨具回縮量需要保持在6 mm 以內(nèi)。③如果張拉的油壓處于張拉的t 位的狀態(tài)下對油缸的油路進(jìn)行關(guān)閉，則需要保持5 min 的荷載量，在此種狀態(tài)下測量其鋼絞線的伸長量，如果這個過程中其油壓出現(xiàn)了下降的現(xiàn)象，則需要將其油壓數(shù)值補(bǔ)充至設(shè)計的t 位置處的數(shù)值，進(jìn)行千斤頂回油操作之后其夾片可以自動鎖定。其中的全梁滑絲、斷絲在鋼絲總數(shù)的占比需要保持在在0.5%以下，同一束鋼絞線內(nèi)的斷絲需要在一絲以內(nèi)且不可在同一側(cè)。

鋼絞線伸長量ΔL=2（ΔL1+ΔL2+ΔL3）

式中：ΔL1—梁體直線段孔道一半長度的鋼絞線伸長量；ΔL2—梁體曲線孔道一半長度的鋼絞線伸長量；ΔL3—孔道出口至張拉頂末端；ΔK—錨下設(shè)計張拉應(yīng)力；Eg—鋼絞線彈性模量；L1—鋼絞線在預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)直線段一半的長度；L2—鋼絞線在預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)曲線段的長度；L3—鋼絞線在預(yù)應(yīng)力管道出口至張拉頂末端的長度。e—自然對數(shù)底，取2.71828；θ—張拉端鋼絞線彎起角之和（弧度）；μ—鋼絞線與預(yù)應(yīng)力管道壁的摩阻系數(shù)；x—張拉端至計算截面的預(yù)應(yīng)力管的道長度；k—預(yù)應(yīng)力管道對其設(shè)計位置的偏差系數(shù)。

張拉時取ΔK時的鋼絞線實際伸長減去0.15ΔK時的實際伸長，再加上從0～0.15ΔK的理論伸長值，最終與鋼絞線理論總伸長值比較，誤差允許范圍在6%以內(nèi)為合格。

4.3 張拉程序及實施

4.3.1 安裝檢查設(shè)備

先安裝好限位板，然后起吊千斤頂[5]。進(jìn)行工具錨、夾片的安裝。對工具夾片，如果未起到作用就會導(dǎo)致最終的延長量也產(chǎn)生較大的誤差。在千斤頂與張拉儀的數(shù)據(jù)線進(jìn)行鏈接操作，借助于梳編穿束工藝來保持鋼絞線的受力處于均勻的范圍內(nèi)，最后需要對儀器天線進(jìn)行安裝。

在設(shè)備電源接通后進(jìn)行調(diào)試操作，其中的位移線和壓力線需要保持水平順直的狀態(tài)移動，如果出現(xiàn)了偏差，則需要對數(shù)據(jù)連接線進(jìn)行檢查，查明其中原因。對各個儀器的位移伸縮桿進(jìn)行拉動，如果其位移的數(shù)值產(chǎn)生了變化，則連線屬于正常范圍，可以開始進(jìn)行張拉。在對1 號機(jī)、2 號機(jī)進(jìn)行進(jìn)、退油手動控制時，需要對相對應(yīng)的紅、綠燈的亮起狀態(tài)進(jìn)行查看，其中紅燈對應(yīng)進(jìn)油，綠燈對應(yīng)回油，保證其操作無誤之后結(jié)束調(diào)試。

4.3.2 檢查預(yù)熱設(shè)備

再次檢查以確定一端的千斤頂安裝是正確的，然后啟動該端的設(shè)備，注意電機(jī)的運轉(zhuǎn)是否正常。儀器應(yīng)預(yù)熱5 min，如溫度低于10 ℃時，進(jìn)行15 min～30 min 預(yù)熱。

4.3.3 張拉注意事項

開始張拉時注意觀察電腦上壓力值和位移值是否正常，如有異常應(yīng)立即停止張拉并檢查異常原因。操作人員應(yīng)專心觀察各項數(shù)值，不得離開控制臺或做其他工作。

4.3.4 張拉操作

相關(guān)人員在整個張拉的過程中應(yīng)該注意張拉設(shè)備及千斤頂?shù)墓ぷ髑闆r，如果出現(xiàn)了異常狀態(tài)則需要停止張拉作業(yè)，排除異常情況之后才可繼續(xù)張拉操作。每束張拉完成后，張拉設(shè)備退頂并保存原始數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備進(jìn)行下一步張拉作業(yè)。在下一步張拉作業(yè)開始之前，操作人員應(yīng)重新檢查千斤頂、工作錨具及限位板等是否正確嵌套及工作，數(shù)據(jù)連接線是否松動，千斤頂是否位置正常等。

重復(fù)以上工作至全部孔數(shù)張拉工作完成。最后關(guān)閉程序、電機(jī)，切斷電源，拆卸千斤頂、油管等各種工具。

4.3.5 張拉作業(yè)結(jié)束

結(jié)束每束張拉之后，需要退出設(shè)備保存數(shù)據(jù)，進(jìn)行下一步張拉作業(yè)，在下一步作業(yè)開始之前需要確保其千斤頂、工作錨具及限位板等都處于正確嵌套及工作狀態(tài)內(nèi)，數(shù)據(jù)連接線屬于正常連接的范圍內(nèi)，千斤頂?shù)仍O(shè)備的位置都處于正常位置內(nèi)。

5 孔道壓漿施工

5.1 設(shè)備及材料選擇

預(yù)應(yīng)力管道采用智能循環(huán)壓漿的方式，來進(jìn)行循環(huán)操作，采用專用壓漿料進(jìn)行壓漿操作，其中的水泥漿需要按照40mm×40mm×160cm 的立方體試件來進(jìn)行設(shè)計，且在28 天的養(yǎng)護(hù)期限范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度需要保持在50 MPa 以上，且其中的抗折強(qiáng)度需要在無摻加氯鹽、鋁粉的狀態(tài)下保持10MPa 以上。

5.2 孔道壓漿工藝

孔道壓漿可以采用真空的灌漿工藝來進(jìn)行：①對球閥、排氣閥等各部件進(jìn)行連接。②在抽真空的過程中，需要關(guān)閉排氣閥和灌漿閥，打開抽真空閥。之后借助于真空泵來抽真空，其中需要對真空的壓力表數(shù)值進(jìn)行讀取，這個過程中需要保持1 min 的停泵時間，在停泵期間如果壓力保持不變則充分證明其孔道可以維持真空狀態(tài)。③在攪拌機(jī)當(dāng)中加入計量好的水泥、水和膨脹水泥維持2 min 的攪拌時間，加入減水劑之后需要維持3 min 的攪拌時間。④灌漿。在灌漿泵中加入水泥漿液，漿液在灌漿泵的出口打出，其濃度和泵中的濃度保持一致的狀態(tài)下時就需要關(guān)閉灌漿泵，還需要橡膠管和灌漿管連接并且固定。灌漿泵關(guān)掉之后需要啟動真空泵，如果真空度處于-0.06MPa～-0.09MPa 的狀態(tài)下時，需要啟動灌漿泵對其進(jìn)行灌漿操作。如果漿液流經(jīng)空氣濾清器時，需要關(guān)閉真空泵及抽氣閥的同時打開排氣閥，在這個過程中需要注意排氣管中的出漿情況，在漿液的稠度和灌入前稠度一致的狀態(tài)下需要關(guān)閉排氣閥且保持2 min 的灌注時間，對孔道內(nèi)來說可以形成一定的壓力。⑤清洗。拆下各種接頭和管道，清洗灌漿泵、攪拌機(jī)、閥門、空氣濾清器及其他工具。

6 封錨施工

在壓漿之后進(jìn)行梁端封端砼的操作，在澆筑封端混凝土的過程中需要注意梁間縫隙尺寸、伸縮預(yù)埋件。對錨頭位置處存在的縱向鋼筋需要保持伸出狀態(tài)且和封錨鋼筋連接。對于端部鋼筋的施工來說，由于其密集，因此需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，增?qiáng)其端部的密實程度。

在封錨混凝土施工前，要先將錨槽處梁端壓漿時壓出的水泥漿和雜物清除，并將梁端砼鑿毛，同時清除錨固工具及混凝土的表面污垢，再進(jìn)行澆筑封錨混凝土，并做好養(yǎng)護(hù)。封錨材料必須將錨固工具、外露鋼絞線全部封錨堵密實，不得留有空隙，不得外露封錨應(yīng)采用與梁體同強(qiáng)度等級的混凝土。封錨混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，采用專用防水涂料對封錨交接處進(jìn)行防水處理。錨固端須注意波紋管封頭，防止?jié)仓炷習(xí)r混凝土進(jìn)入波紋管，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失。

7 質(zhì)量控制要點

質(zhì)量控制要點有3 個：1）材料的選購必須符合設(shè)計要求，應(yīng)經(jīng)嚴(yán)格檢測合格后方可進(jìn)場，預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉、錨固、灌漿等相關(guān)機(jī)具使用前必須進(jìn)行標(biāo)定和檢測。2）澆筑空心板混凝土前應(yīng)嚴(yán)格檢查，保證預(yù)應(yīng)力管道及鋼筋位置準(zhǔn)確，當(dāng)兩者有沖突時考慮少許移動鋼筋的位置，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力管道的位置不變。3）對控制應(yīng)力的實施方面，需要保持鋼絞線兩端的實際張拉伸長值之和和其理論的伸長值的偏差在6%以內(nèi)。

8 結(jié)語

該項目已順利通過驗收，新建匝道橋目前正常使用。綜上所述，在市政路橋工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用對提高工程質(zhì)量起到了重要的作用，有很高的探析和應(yīng)用價值。在實際應(yīng)用中，則要根據(jù)實際情況來制定出相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)方案，根據(jù)預(yù)應(yīng)力施工中的影響因素，來采取有效的防范和控制措施，從而提高市政路橋的總體施工質(zhì)量。