魏 鋼

(中交四公局第五工程有限公司，陜西 西安 710000)

1 工程概況

永善縣月亮灣大橋為主跨465m單跨預應力混凝土加勁梁懸索橋，混凝土加勁梁設計采用橫向及縱向雙向預應力體系，是目前世界最大跨徑的混凝土梁懸索橋，縱向預應力束共37束，其中15-15預應力通長束有21束，5-12預應力短束有16束。橋梁縱向預應力鋼束穿束長度最長達461.58m，是全橋穿束、張拉的施工難點，如圖1所示。

圖1 混凝土加勁梁縱向預應力鋼束布置(單位：cm)

2 超長預應力體系施工總體思路

永善縣月亮灣大橋橫跨金沙江，橋址區(qū)地勢整體西高東低，河谷呈典型V形，山高谷深，谷坡陡峭，主橋兩端引橋及接線路基較短，且四川岸100m引橋后為直角轉彎，云南岸引橋為R=155m小半徑曲線簡支T梁橋，超長預應力鋼絞線放束距離受限，月亮灣大橋混凝土加勁梁的超長預應力體系施工采用“橋面放束及自動編束、橋頭轉向穿束、累進倒頂智能張拉、真空輔助壓漿”的總體施工思路，主要特點為：在四川岸引橋上放置10t卷揚機，先將牽引鋼絲繩穿入預應力孔道，在云南岸引橋上并排鋼絞線盤，由云南岸向四川岸放出鋼絞線，鋼絞線經(jīng)梳絲架(云南側)自動編束，將15根鋼絞線前端同時放索到主跨梁面上，鋼絞線尾端(云南側)再與牽引鋼絲繩(云南側)連接，由主橋端部(云南側)進行轉向并穿入孔道完成穿束，實現(xiàn)超長預應力鋼束放束、編束、穿束自動一體化。按云南岸引橋放束→主橋編束→梁端(云南側)轉向→牽引至四川岸的順序進行逐束牽引穿束，然后從兩端進行同時同步張拉，張拉過程中累進倒頂，完成預應力鋼絞線的張拉工作，最后采用真空輔助壓漿工藝進行超長預應力孔道壓漿施工。

3 懸索橋混凝土加勁梁超長預應力體系施工技術

3.1 工藝流程(見圖2)

圖2 施工工藝流程

加勁梁安裝后的工序流程為：微調梁段接口處的高程、錯臺→焊接接縫鋼筋→穿入縱向預應力束→連接接縫處波紋管→設置接縫處的橫向預應力束→設置接縫處等載壓重→澆筑橫向濕接縫→張拉縱向預應力束(先通長束后短束)→張拉接縫的橫向預應力束→孔道壓漿→形成橋面連續(xù)體系。

3.2 懸索橋混凝土加勁梁超長預應力鋼絞線穿束

3.2.1超長預應力鋼束穿束總平面布置

本橋混凝土加勁梁超長預應力體系穿束施工采用“橋面放束及自動編束、橋頭轉向穿束”的施工工藝，平面布置如圖3所示。

圖3 超長預應力鋼絞線放束與穿束場地布置

鋼絞線放索盤置于云南岸引橋上，距離主跨端部(云南側)30m，四川岸引橋上設10t卷揚機，在距離放索盤15m位置及主跨端部(云南側)2個位置分別設置規(guī)格不相同的梳絲架。

3.2.2梳絲結構設計

梳絲構造包含主橫梁、外包橡膠鋼管滾筒、滾輪立柱、橡膠滾輪及纜風繩，外包橡膠鋼管滾筒上、下兩端各設置1道主橫梁，滾輪立柱焊接于上、下2道主橫梁外側，結合預應力鋼束的根數(shù)及布置形狀在滾輪立柱上安裝橡膠滾輪，下端主橫梁采用螺栓緊固在混凝土基座上，上端主橫梁兩端采用纜風繩斜拉錨固。滾輪立柱采用└50×50，并在預應力鋼束布置位置開孔，便于橡膠滾輪安裝。主橫梁采用[28，并將└50×50耳板焊接于下端主橫梁兩端及中間位置外側，采用將預埋螺栓與槽鋼耳板連接，纜風繩直徑為18mm。梳絲結構如圖4所示。

圖4 梳絲結構設計

3.2.3超長預應力鋼絞線穿束施工工藝

本橋混凝土加勁梁超長預應力體系穿束施工采用“橋面放束及自動編束、橋頭轉向穿束”的施工工藝，具體工藝流程為：施工準備→安裝梳絲結構→預應力鋼絞線放束、自動編束→轉向筒安裝→牽引預應力鋼束進行轉向穿束。

1)施工準備 根據(jù)場地布置，在四川岸引橋上放置10t卷揚機，在云南岸引橋上距離主跨端部(云南側)30m處放置鋼絞線盤。

2)安裝梳絲結構 根據(jù)梳絲結構設計在距離放索盤15m位置及主跨端部(云南側)2個位置分別設置規(guī)格不同的梳絲架，距離放索盤15m位置的梳絲架規(guī)格為寬5m、高1.2m，為鋼絞線出盤做好導向和梳絲；主跨端部(云南側)的梳絲架規(guī)格為寬0.5m、高0.3m，用于收緊各鋼絞線股，以便進行綁扎編束。

3)預應力鋼絞線放束、自動編束 用卷揚機牽引預應力鋼絞線，從云南側沿主跨縱向牽引至四川側，置于主跨橋面上，預應力鋼絞線在牽引過程中經(jīng)二級梳絲架完成自動編束。每端均需預留工作長度800mm，牽引端再加長200mm制作錐形頭。

4)轉向筒安裝、牽引預應力鋼束進行轉向穿束 將牽引鋼絲繩穿過超長預應力孔道，一端與卷揚機連接，另一端與鋼絞線連接。在主跨端部(云南側)設轉向筒，牽引卷揚機進行預應力鋼絞線穿束。

5)注意事項 ①先將牽引卷揚機φ16鋼絲牽引繩由孔道的一端逐次逐段穿入相應的孔道內(nèi)，再從另一端引出。因鋼絲繩有一定剛度，從孔道的一端穿過5.5m長的每一梁段可實現(xiàn)。②云南岸因場地相較于四川更為開闊，且主要設施布置于云南岸，因此縱向預應力鋼束由云南岸向四川岸穿入。③加勁梁共有0.5m長濕接縫77條，縱向預應力鋼束穿過濕接縫時在下方設置臨時托管，采用厚0.3mm、長490mm制孔鐵皮開口管，穿束時安裝。穿束后為確保管道通暢、壓漿順利，采用直徑大一號波紋管連接已預埋管道，兩管套接長度應>50mm，調整順直后，采用膠帶纏繞密封接口，防止進漿。④澆筑濕接縫混凝土前，在孔道接頭相應位置上用油漆畫線標記，配置專業(yè)的振搗人員操作，以防振動棒直接碰觸造成損壞、進漿及堵塞管道。⑤縱向預應力管道頂部在濕接縫處須設置排漿、排氣孔，以50～60m/道(2根)為宜，管道采用φ30硬質白塑料管，梁頂面外露25cm，需要時便于后期二期補漿使用。

3.3 超長預應力束張拉工藝

3.3.1超長預應力束張拉程序

張拉初應力為30%σcon，張拉程序為：0→初應力→累進倒頂智能張拉→分級張拉至1.03σcon(持荷60min后錨固)。

3.3.2超長預應力束張拉施工

1)待所有濕接縫混凝土齡期達到7d，且強度達到90%以上時，方可進行張拉作業(yè)，N1縱向通長鋼束為15-15形式，其余采用15-12預應力鋼束形式，單根鋼絞線的張拉控制應力為1 395MPa，采用兩端張拉，現(xiàn)場配置4臺400t液壓千斤頂及配套油缸、壓力表，兩端對稱張拉。由于張拉千斤頂?shù)挠行谐虨?00mm，遠小于通長鋼束的單端計算伸長量1 396mm，張拉過程中必須反復倒頂才能完成一束鋼絞線的張拉，即累進倒頂(見圖5)。

圖5 張拉千斤頂安裝構造

每束鋼絞線的設計錨下張拉控制應力為σcon=0.75Ryb=1 395MPa(不含錨圈口損失)。張拉以張拉力與伸長量雙控，以張拉力主控，伸長量進行校核。因張拉千斤頂頂芯長度不足，采用倒頂方式進行張拉，即先張拉至頂芯最大伸長時錨固、回油，再進行張拉，過程中記錄每次張拉伸長量及張拉應力值，當張拉力達到設計錨下張拉控制應力時，要確保伸長量滿足規(guī)范要求。鋼束的實際伸長值與理論伸長值的偏差按規(guī)范要求必須控制在±6%。

2)由于長預應力束的孔道摩擦力大，鋼絞線的彈性變形時間、混凝土受壓后收縮穩(wěn)定時間均較長，張拉后應力損失也較大，采取的超長束張拉控制措施為：①錨下預應力與溫度之間呈現(xiàn)典型的線性正相關特性，461m混凝土加勁梁懸索橋的預應力受溫度影響顯著，選擇溫度變化較小的時間段進行張拉施工；②在第1次張拉到設計錨下控制應力σcon時，持荷時間為60min，觀察錨板、夾片的松弛情況，并采用“拉脫法”檢測錨下實際應力狀況。

3)預應力鋼束張拉按先縱向后橫向(濕接縫范圍)，先通長鋼束后短鋼束(依次為N1，N2，N3，N4，N5，N6)的順序進行，每種類型鋼束均為先中間束后兩邊束(橫橋向)張拉；縱向預應力采用橫向對稱、縱向兩端同步進行張拉，橫向濕接縫內(nèi)預應力鋼束采用單端張拉，單端張拉的張拉端和錨固端的布設位置嚴格按設計要求進行。

3.4 超長預應力孔道壓漿

3.4.1超長預應力孔道壓漿總體思路

因全橋從兩端向跨中設計為+1%縱坡，孔道壓漿配置2套壓漿設備，采用真空輔助壓漿工藝，從兩端向跨中同時進行，在跨中位置設置排漿孔，排漿孔采用φ20鋼管，端頭安裝止?jié){閥，壓漿前采用真空機進行抽真空，真空壓力為-0.1MPa(見圖6)。

圖6 孔道壓漿總布置(單位：m)

3.4.2超長預應力孔道壓漿施工

1)壓漿作業(yè)程序 安裝真空機及壓漿設備→沖洗管道→封堵錨頭→接真空機及壓漿管→拌制漿液→開真空機進行抽真空→壓注漿液→關閉閥門→拆除壓漿及出漿孔上的閥門管節(jié)，準備進行下一管道壓漿。

2)壓漿前準備工作 壓漿前需檢查壓漿孔道是否暢通，采用空壓機吹入無油分的壓縮空氣清理管道，再用清水沖洗管道。壓漿配合比是壓漿料∶水=1 600∶448，漿液流動度須預先試驗合格，初始流動度宜在12～18s，水灰比0.35～0.38，漿液最大泌水率≤2%，24h后泌水全部被漿液吸收。

3)壓漿作業(yè)施工工藝 張拉完畢后宜在48h內(nèi)進行壓漿，壓漿時及壓漿后48h內(nèi)，梁體及環(huán)境溫度≥5℃，否則應采取防凍保溫措施，若氣溫>35℃，在夜間或凌晨氣溫較低時段進行壓漿：①壓漿前關閉所有的排氣閥門(連接真空泵的除外)，在濕接縫處設置臨時排漿、排氣孔，采用φ30硬質韌性白塑料管，彎折后鐵絲綁扎封閉；②啟動真空泵抽真空，將壓力抽至-0.1MPa后，保持真空泵繼續(xù)運轉，然后啟動壓漿泵進行壓漿，觀察壓漿端的透明塑料管，待透明塑料管出現(xiàn)水泥漿后，打開壓漿三向閥門，在1MPa壓力下壓漿，當閥門口流出新鮮的濃漿時關閉閥門，繼續(xù)壓漿，并在1MPa壓力下保壓3～5min；③當漿液不能從另一端冒出時，長束預應力管道存在局部堵塞情況，采用在縱向預應力管道頂部濕接縫處設置排漿管進行補壓漿。

3.5 超長預應力施工注意事項

1)塑料波紋管應具有良好的耐腐蝕性和密封性，不導電、強度高、剛度大，混凝土振搗時不能將塑料波紋管振破。預應力管道連接必須保證質量，避免因漏漿而造成預應力管道堵塞，嚴禁踩壓波紋管并防止急彎。

2)預應力管道壓漿后應盡快封錨，注意封錨混凝土與已澆混凝土之間的接縫順直，并滿足加勁梁整體景觀要求。

3)梁段濕接縫處的混凝土鑿毛必須到位，防止出現(xiàn)波紋管接頭連接不可靠與濕接縫混凝土結合不好造成真空輔助壓漿困難問題。

4)嚴格控制梳束、編束、穿束質量，規(guī)范操作，確保在鋼絲繩牽引旋轉狀態(tài)下不出現(xiàn)扭轉。鋼絞線下料前須實際測量孔道長度，防止計算長度與實際長度出現(xiàn)大的偏差，從而造成廢料。

4 結語

懸索橋混凝土加勁梁超長預應力體系采用“橋面放束及自動編束、橋頭轉向穿束、累進倒頂智能張拉、真空輔助壓漿”的施工工藝，準確控制超長預應力體系在施工過程中出現(xiàn)的各類施工狀況，從而盡可能減少由于超長預應力體系工藝偏差、理論依據(jù)薄弱出現(xiàn)的質量缺陷，保證超長預應力體系張拉、壓漿質量，延長結構壽命，實現(xiàn)懸索橋混凝土加勁梁超長預應力體系的高效施工和高精度質量控制，降低了安全風險，節(jié)約了造價，取得了較好效果。