特大桥超长预应力钢绞线后穿索施工技术*

2014-09-20

建筑施工 2014年3期

上海建工七建集团有限公司上海 200050

1 工程概况

上海S6公路罗蕴河大桥主桥桥型为3 跨（80 m+130 m+80 m）变截面预应力混凝土连续梁，如图1所示。该桥双向8 车道，上下行分幅，每幅桥宽16.5 m，2 幅桥型相同。单幅上部结构桥梁截面为单箱单室直腹板箱型截面，中支点梁高8.0 m，跨中梁高3.5 m。梁底采用二次抛物线线形，矢高4.5 m。梁底宽度7.5 m，两侧顶板挑臂宽4.35 m，顶板全宽16.2 m。

箱梁采用三向预应力体系，为全预应力结构。箱梁纵向预应力体系采用预应力混凝土钢绞线，箱梁竖向预应力体系采用JL32高强精轧螺纹钢筋。罗蕴河大桥箱梁采用全支架一次性浇筑施工工艺，即纵向箱梁长144 m连续浇筑。

图1 罗蕴河大桥剖面示意

2 预应力施工概述

预应力混凝土结构是为了弥补混凝土过早出现裂缝，而在构件使用（加载）以前给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法将钢筋进行张拉，并利用钢筋的回缩力使混凝土受拉区预先受压力[1]。这种储存下来的预加压力，可以在当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长、延缓或制止裂缝出现[2]。

因此，预应力张拉施工的效果是关系到罗蕴河大桥箱梁整体结构质量的重点，而对于如何确保预应力钢绞线穿索成功又是预应力工程中关键工序，特别是在罗蕴河大桥部分预应力钢绞线长度达到200 m的情况下。本文重点介绍罗蕴河大桥箱梁超长预应力钢绞线的综合施工技术以及预应力钢绞线穿设施工的方法及相应控制措施。

3 超长预应力钢绞线综合施工技术

后张法预应力钢绞线的穿设可采用先穿和后穿2 种工艺，其中后穿钢绞线的施工工艺的难度较大，但是采用后穿钢绞线的施工工艺对于预应力张拉施工的有效性和完整性有较大的保障[3-5]。通过分析研究，确定采用后穿钢绞线的施工工艺。

后穿钢绞线的施工工艺需要控制的重点有3 点：波纹管布设精度控制；防止波纹管的破损变形；混凝土浇筑后波纹管的清孔措施。因此，针对本工程的超长预应力钢绞线后穿索施工技术正是围绕上述3 点进行策划、修订以及实施的。

3.1 箱梁超长波纹管布设精度的控制

对于超长波纹管布设精度的控制，重点是控制箱梁腹板位置波纹管的平顺度和走向，因此笔者称为是波纹管的“三维空间姿态控制”。根据图2所示，箱梁腹板钢绞线在腹板中均呈三维布置，即x（顺桥方向）、y（横桥方向）、z（垂直高程方向）。

图2 箱梁预应力钢绞线布置示意

首先，利用CAD将每条预应力钢绞线先进行计算机模拟放样，再将大桥长64 m的单边悬臂分为8 段，每8 m设置1 个三维坐标控制点，将此坐标控制点（预定位点）设置在腹板箍筋上（图3），采用Φ8 mm钢筋制作。

图3 箱梁腹板箍筋波纹管定位点示意

根据预定位的参考，进行波纹管布设。波纹管布设完毕后再利用这些预设的控制点，进行波纹管的加固，采用井字形加固（图4），从而完成预应力波纹管的布设。

图4 波纹管井字形加固示意

3.2 预应力波纹管防治变形、破损的措施

预应力波纹管防治变形、破损的主要控制措施分为2 个部分[6]：一方面是原材料的控制，另一方面是布设过程中的控制。

原材料控制方面主要是从预应力波纹管的选型、采购、现场验收进行控制。本文主要介绍是预应力波纹管在布设过程中的一些列防变形和破损的措施。

（a）波纹管的连接处必须采用封箱带进行密封，包裹不少于5 层，封箱带不得采用透明色，必须使用与波纹管反差大的颜色（黄色或红色）。

（b）波纹管布设过程中安排专职巡查小组定期巡查。每个巡查小组由2 人组成，一人在前淋水，一人在后检查。淋水检查的目的是冲走波纹管表面附着物及降低气温过高造成波纹管软化变形，淋水人员后方的检查人员，主要转动并用脚踩踏波纹管，便于发现破损点。

（c）发现波纹管的破损点，应及时进行标记，并立即修复。修复采用2 种方法，空间位置充足的情况采用封箱带进行封闭修复，如空间较为狭小或透气管部位则采用发泡剂注射的方法进行修复。

（d）预应力波纹管中设置内衬管是防止预应力波纹管堵塞的最好方法，但是罗蕴河大桥波纹管长度较长，超过200 m，如全部采用该方法，施工难度较大并且施工成本也较高。因此，在实际施工中长度在50 m以内的波纹管内设置尼龙内衬管。

3.3 清孔牵引索的设置及使用

对于长度大于50 m的波纹管，施工中设置了清孔牵引索如图5所示。其有个主要作用，一个作用是清孔，另一作用是作为预应力钢绞线的牵引线。

图5 清孔器示意

（a）混凝土浇筑完毕后的波纹管清孔，是设置清孔牵引索的重要作用，笔者及项目部还设计了后穿法预应力波纹管清孔器。后穿法预应力波纹管清孔器采用普通的Q345钢材制作，由6～8 个串联使用，在箱梁模板拆除时同时进行清孔。

（b）预应力钢绞线的穿设采用穿索机进行施工。常规人工下料穿索劳动强度大，而且需要大量的劳动力，同时效率低下，往往会因为进度跟不上而影响下道工序。人工下料穿索需较大的场地空间，必须是先下完料后再穿索，这样下料长度不容易控制，而且经常导致梁的另一端钢绞线长短不一，或超过要求的长度。穿索机下料穿索，一般只需2～3 人即可。