李永
(中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司,陜西咸陽(yáng)712000)
連續(xù)梁橋主要是指兩跨或兩跨以上連續(xù)的梁橋,在力學(xué)研究中屬于超靜定結(jié)構(gòu),由于負(fù)彎矩的出現(xiàn),其內(nèi)部受力狀態(tài)更加均勻合理,從而使連續(xù)梁在結(jié)構(gòu)上具有整體性好、剛度大、安全度高、單孔跨越能力大、伸縮縫少等優(yōu)點(diǎn),有利于節(jié)省建筑材料,保證行車(chē)的平順性,因此,廣泛運(yùn)用于公路、鐵路、市政等工程建設(shè)中。而大跨徑連續(xù)梁以其突出的跨越能力,在橋梁工程施工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛,大跨徑連續(xù)梁施工的關(guān)鍵技術(shù)在于后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用,即利用鋼絞線,通過(guò)張拉設(shè)備對(duì)梁體提前施加應(yīng)力,以提升梁體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度,增加耐久度,同時(shí)抵消梁體自重產(chǎn)生的撓度,增加連續(xù)梁的單孔跨度,推遲裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。在施工過(guò)程中,需要嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力施工各環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn),以保證連續(xù)梁的整體施工質(zhì)量。
商合杭鐵路商丘特大橋跨S324 省道(北海路)60 m+100 m+60 m 連續(xù)梁位于商丘市梁園區(qū),連續(xù)梁全聯(lián)長(zhǎng)221.5 m,孔跨形式采用一聯(lián)三孔,計(jì)算跨徑為(60+100+60)m,為預(yù)應(yīng)力混凝土雙線連續(xù)箱梁,梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu),中支點(diǎn)處最大梁高7.835 m,端支座處、邊跨直線段和跨中處梁高為4.835 m,箱梁底寬6.7 m,頂寬12.6 m。連續(xù)梁全聯(lián)共有59 個(gè)節(jié)段,在不同位置采用不同的澆筑方式,以保證施工的整體性、安全性和穩(wěn)定性。其中0#塊及邊跨直線段采用支架法現(xiàn)澆施工,1#~13#梁段采用掛籃法懸臂澆筑施工,合龍段采用吊架模板進(jìn)行合龍施工。
預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)為全橋施工的關(guān)鍵技術(shù)。本連續(xù)梁設(shè)縱、橫、豎3 向預(yù)應(yīng)力:縱向、橫向預(yù)應(yīng)力筋采用1×7-φ15.2-1860-GB/T 5224—2003 預(yù)應(yīng)力鋼絞線,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk=1 860 MPa,彈性模量為Ep=195 GPa;豎向預(yù)應(yīng)力筋采用PSB830 級(jí)φ25 mm精軋螺紋鋼,標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為830 MPa。橫向預(yù)應(yīng)力均位于支座上方,豎向預(yù)應(yīng)力位于1#~10#塊腹板位置。
為了保證施工質(zhì)量,必須注重對(duì)波紋管孔道的摩阻試驗(yàn),委托專業(yè)機(jī)構(gòu)測(cè)定摩阻系數(shù),核對(duì)預(yù)應(yīng)力伸長(zhǎng)量。摩阻系數(shù)的確定通常是利用計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失值而獲得的,這需要設(shè)定鋼絞線的一端作為主動(dòng)端,另一端作為被動(dòng)端,采用一端張拉的形式,然后運(yùn)用壓力傳感器測(cè)得兩端的壓力數(shù)值。做好準(zhǔn)備工作,收集原始數(shù)據(jù),包括鋼絞線參數(shù)、錨具參數(shù)、成孔方式、孔道鋼束參數(shù)等,檢查實(shí)驗(yàn)器具的運(yùn)行狀態(tài),如精密壓力表、傳感器、千斤頂、讀數(shù)儀、高壓油泵等,相關(guān)儀器設(shè)備需經(jīng)過(guò)校正檢驗(yàn)后才能投入使用,同時(shí)必須經(jīng)過(guò)系統(tǒng)標(biāo)定,并根據(jù)標(biāo)定結(jié)果確定張拉分級(jí),全面分析影響儀器工作的現(xiàn)場(chǎng)因素,并采取針對(duì)性的解決措施,選擇具有代表性的預(yù)應(yīng)力管道作為試驗(yàn)管道,準(zhǔn)確計(jì)算鋼絞線下料長(zhǎng)度,注意清理梁端面、孔道等關(guān)鍵位置,預(yù)備好相關(guān)的表格,全面做好數(shù)據(jù)記錄。在試驗(yàn)過(guò)程中,可以將張拉控制力分成5 級(jí)進(jìn)行測(cè)試,從20%設(shè)計(jì)強(qiáng)度張拉到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,每級(jí)加載穩(wěn)定后,及時(shí)讀取和記錄相關(guān)數(shù)據(jù),以固定端和張拉端的壓力數(shù)值為主,這樣可以求得預(yù)應(yīng)力值,然后通過(guò)預(yù)應(yīng)力損失量獲得摩阻系數(shù)[1]。
準(zhǔn)備張拉用的千斤頂,通過(guò)計(jì)算得出,縱向鋼絞線張拉使用YCW-400B 型穿心千斤頂就可滿足施工要求,而橫向張拉千斤頂圖紙要求為YDC240Q 型穿心千斤頂,豎向預(yù)應(yīng)力張拉則采用YC60A 型穿心千斤頂,準(zhǔn)備好與千斤頂配套使用的油泵。預(yù)施應(yīng)力分階段一次張拉完成,科學(xué)計(jì)算所需初拉力、張拉控制力、張拉伸長(zhǎng)值等,明確張拉程序。本工程預(yù)應(yīng)力張拉順序?yàn)橄瓤v向后橫向、豎向,縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉順序?yàn)橄雀拱搴箜敯?。張拉時(shí),必須保證混凝土強(qiáng)度、齡期、彈性模量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求,不能造成梁體結(jié)構(gòu)破壞。通過(guò)公式計(jì)算鋼絞線的下料長(zhǎng)度。下料時(shí),采用砂輪鋸進(jìn)行切割,為了防止切割后鋼絞線散亂、不易控制,可以提前用鐵絲進(jìn)行綁扎固定。做好鋼絞線的防銹工作,嚴(yán)禁使用嚴(yán)重銹蝕的鋼絞線,對(duì)于有輕微銹蝕的鋼絞線,需要首先進(jìn)行除銹處理,并經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能投入使用,尤其注意錨固位置的除銹,防止出現(xiàn)滑絲或錨固不緊的問(wèn)題。在鋼絞線編束施工時(shí),需要將鋼絞線梳理順直后使用鍍鋅鐵絲進(jìn)行綁扎,間距控制在1~2 m 并且在兩端2 m 范圍內(nèi)進(jìn)行加密處理。為了便于穿束,需要焊制束頭,將束頭呈圓錐形焊接在圓鋼板上??刂坪附娱L(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng),同時(shí)要注意采取一定的保護(hù)措施,不能損傷鋼絞線,如包裹麻布、澆水隔溫等,將理順后的鋼絞線做好標(biāo)記,完成編束的鋼絞束需要掛上標(biāo)牌,標(biāo)注上相應(yīng)的信息,然后按要求進(jìn)行存儲(chǔ)管理,防止因保護(hù)不到位導(dǎo)致質(zhì)量受損[2]。
對(duì)于縱向預(yù)應(yīng)力管道的布置,需要通過(guò)定位筋進(jìn)行定位控制,定位間距在60 cm 左右。在曲線區(qū)段,需要進(jìn)行加密,將定位間距控制在30 cm 左右,通過(guò)點(diǎn)焊或綁扎的方式,保證定位鋼筋和箱梁斷面鋼筋連接牢固,防止出現(xiàn)管道移位的情況。對(duì)于通長(zhǎng)合龍鋼束的預(yù)應(yīng)力管道,還應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求在應(yīng)力集中的位置設(shè)置足夠的防崩加強(qiáng)鋼筋,以防止合龍束張拉時(shí)出現(xiàn)底板拉裂的情況。嚴(yán)格控制喇叭口中心線與錨具墊板的垂直度,并且波紋管與喇叭口的銜接要平順,不能出現(xiàn)漏漿的情況。如果出現(xiàn)縱向預(yù)應(yīng)力管道和鋼筋位置相互沖突時(shí),可以通過(guò)局部調(diào)整普通鋼筋位置,以保證縱向預(yù)應(yīng)力管道位置的精確安裝;如果縱向預(yù)應(yīng)力管道與豎向預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)沖突時(shí),應(yīng)對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力筋和管道進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,保證縱向預(yù)應(yīng)力管道位置不受影響。在管道接頭處,需要使用膠布粘貼嚴(yán)實(shí),防止因漏漿導(dǎo)致管道堵塞[3]。
對(duì)于縱向鋼束穿束,需要采用卷?yè)P(yáng)機(jī)整束牽引的方式進(jìn)行。如果屬于超長(zhǎng)管道,應(yīng)在懸臂施工時(shí)埋入8 號(hào)鐵絲,并隨著T 構(gòu)伸長(zhǎng)而伸長(zhǎng)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,增加50 cm 下料長(zhǎng)度,將端部做成錐形,使用銅焊焊死,套上牽引接頭,制作專門(mén)的架子,讓鋼束通過(guò)架子進(jìn)入孔道,通過(guò)孔內(nèi)的8 號(hào)鐵絲,將卷?yè)P(yáng)機(jī)上的鋼絲繩拉入孔內(nèi)。當(dāng)鋼絲繩穿出孔道后,需要通過(guò)特殊設(shè)備與鋼束牽引接頭有效連接,然后通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)緩慢將鋼束拉進(jìn)管內(nèi),完成預(yù)應(yīng)力鋼束穿束工作[4]。
對(duì)于縱向預(yù)應(yīng)力的施加,需要保證混凝土強(qiáng)度和彈性模量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求的95%,而且混凝土養(yǎng)護(hù)齡期不小于5 d,才能進(jìn)行張拉施工,預(yù)應(yīng)力施加時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的順序?qū)嵤?,兩端同步進(jìn)行,左右對(duì)稱進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力張拉控制值應(yīng)以油表讀數(shù)為主,并以預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量進(jìn)行校核。在澆筑完0號(hào)塊混凝土后,將設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿入相應(yīng)的波紋管內(nèi),初始張拉噸位應(yīng)按照10%設(shè)計(jì)張拉力計(jì)算,通過(guò)分階段一次張拉到設(shè)計(jì)噸位時(shí),計(jì)算設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量與實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量之間的差值不得超過(guò)6%,否則應(yīng)停止張拉,及時(shí)找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因,必要時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)方進(jìn)行解決。同時(shí),注意檢查是否存在斷絲、滑絲等問(wèn)題,詳細(xì)完整地填寫(xiě)張拉記錄。對(duì)于橫向預(yù)應(yīng)力的施加,需要在縱向預(yù)應(yīng)力張拉完成后進(jìn)行,宜采用單端張拉的方式,固定端和張拉端在兩端交錯(cuò)布置。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用單端張拉。豎向和橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉滯后縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉不宜大于3 個(gè)懸澆梁段。
一般情況下,需要在施加預(yù)應(yīng)力后24 h 內(nèi)完成壓漿工作,即在特殊情況下,也不得晚于48 h,這樣可以保證在完成灌漿工作前預(yù)應(yīng)力筋不會(huì)出現(xiàn)銹跡。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作,提前進(jìn)行雜物清除處理,保證壓漿密實(shí)飽滿,由于本工程縱向預(yù)應(yīng)力束及合龍束長(zhǎng)度較長(zhǎng),壓漿施工采用真空輔助壓漿工藝,在水泥漿入口處和出口處設(shè)置密封閥門(mén),真空泵連接在非壓漿端上,而壓漿泵設(shè)置在壓漿端上,負(fù)壓容器、三向閥門(mén)、錨具蓋以串聯(lián)的形式連接起來(lái),閥門(mén)和錨具蓋之間使用透明喉管相連。在壓漿前,關(guān)閉所有排氣閥門(mén),啟動(dòng)真空泵10 min,顯示出真空負(fù)壓力的產(chǎn)生,保持孔道內(nèi)真空度在一定范圍內(nèi),穩(wěn)定真空度后,馬上開(kāi)啟管道壓漿端閥門(mén),并且開(kāi)啟壓漿泵連續(xù)壓漿,在保持真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí),向壓漿端的水泥漿入口壓漿。同樣,注意控制壓漿最大壓力,不能超過(guò)設(shè)計(jì)要求。操作閥門(mén)隔離水泥漿和真空泵,使水泥漿導(dǎo)向廢漿桶。繼續(xù)壓漿,當(dāng)溢出的水泥漿流暢穩(wěn)定、沒(méi)有不規(guī)則擺動(dòng)時(shí)即可關(guān)閉真空泵以及設(shè)在壓漿泵出漿處的閥門(mén)。壓漿充盈度需要滿足要求,在到達(dá)孔道另一端并與排氣孔內(nèi)排出與規(guī)定流動(dòng)速度相同的漿體即可。出漿口關(guān)閉后,需要保持一定時(shí)間的穩(wěn)壓期,最后關(guān)閉壓漿泵[5]。
管道壓漿施工需要注意許多問(wèn)題。在壓漿設(shè)備的選擇上,應(yīng)依據(jù)壓漿要求和孔道長(zhǎng)度,選擇真空壓漿機(jī)進(jìn)行縱向管道注漿,選擇普通壓漿泵配合灰漿拌和機(jī)進(jìn)行橫向和豎向預(yù)應(yīng)力管道注漿。在進(jìn)漿孔和排氣孔的設(shè)置上,縱向管道的排氣孔和進(jìn)漿孔需要設(shè)置在錨墊板上,使用鐵管與喇叭管接通,對(duì)于較長(zhǎng)的縱向管道,應(yīng)在管道的最高位置設(shè)置三通管,這樣有利于排氣,可以提升壓漿質(zhì)量。壓漿時(shí),漿液應(yīng)從低處向高處壓,禁止?jié){液從高向低壓。調(diào)制灰漿需要滿足相應(yīng)的技術(shù)要求,使用的水泥應(yīng)該和梁體用水泥相同,保證灰漿強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求,水灰比控制在0.4%左右,可以適當(dāng)加入一定量的無(wú)腐蝕性減水劑,在攪拌3 min 后,泌水率不能超過(guò)3%,為了減少收縮量,可以在灰漿中加入適量的微膨脹劑。張拉完成后,必須及時(shí)進(jìn)行壓漿作業(yè),同一管道內(nèi)的壓漿作業(yè)需要一次性完成,低速攪拌儲(chǔ)漿桶內(nèi)的水泥漿,保證其均勻性,從調(diào)制到壓入管道間隔時(shí)間不能超過(guò)40 min,壓漿泵內(nèi)不能出現(xiàn)空缺現(xiàn)象,如果需要暫停工作,壓漿口和輸漿嘴不能脫離,防止進(jìn)入空氣,那樣會(huì)對(duì)壓漿質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。出漿孔流出濃漿后,關(guān)閉球形閥門(mén),壓漿泵持壓0.5 min 后,關(guān)閉進(jìn)漿口球形閥門(mén)。夏季高溫施工時(shí),應(yīng)該盡可能在夜間氣溫比較低的時(shí)候進(jìn)行壓漿作業(yè),反之,冬季施工需要做好保溫措施,控制水泥漿溫度在5~30 ℃,防止溫度過(guò)高或過(guò)低影響水泥漿性能。壓漿泵的加壓速度不能過(guò)快,需要逐步增加壓力,如果壓漿過(guò)程中出現(xiàn)故障不能繼續(xù)進(jìn)行,如管道堵塞,那么需要立即用清水沖洗管道內(nèi)的水泥漿,并且使用空壓機(jī)吹干積水,完成相關(guān)操作后,需要及時(shí)全面地清洗施工機(jī)具和施工現(xiàn)場(chǎng),認(rèn)真填寫(xiě)壓漿記錄。鋼絞線割束是在壓漿后進(jìn)行的,需要使用砂輪機(jī)鋸進(jìn)行切割,不得使用電弧燒割,嚴(yán)格控制鋼束切割的余留長(zhǎng)度,必須滿足相關(guān)要求。封錨前需要將錨具周?chē)鷽_洗干凈,并進(jìn)行鑿毛處理,做好錨具的防銹工作,按照設(shè)計(jì)圖紙布置鋼筋網(wǎng),澆筑與梁體同標(biāo)號(hào)的混凝土[6]。
橋梁是連接區(qū)域交通的重要樞紐,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活中扮演著重要的角色,面對(duì)許多復(fù)雜地形時(shí),往往需要進(jìn)行大跨徑連續(xù)梁工程設(shè)計(jì)和施工,以求實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)目的。本文對(duì)大跨徑連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析,結(jié)合實(shí)際工程案例,強(qiáng)調(diào)對(duì)重點(diǎn)施工技術(shù)的運(yùn)用,希望能夠起到積極的促進(jìn)作用,充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),提高結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性,保證交通的順利運(yùn)行。