红星路南延线沈阳路跨线桥后张法预应力施工技术

2015-04-07王大鹏赵建波

四川水力发电 2015年1期

关键词：张法孔道波纹管

王大鹏，赵建波

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

红星路南延线沈阳路跨线桥后张法预应力施工技术

王大鹏，赵建波

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

后张法预应力施工技术是桥梁工程施工中非常重要的一项施工技术。该技术施工效果好、可节省施工材料、增大结构跨度、减少结构自重，提高桥梁的综合效益。结合红星路南延线沈阳路跨线桥工程后张法预应力施工，介绍了该项技术的主要施工工艺，可为类似工程提供参考。

后张法;预应力;技术;红星路南延线;跨线桥

1 概述

红星路南延线沈阳路跨线桥上跨沈阳大道，主桥上部结构为35m+50m+35m的现浇变高预应力混凝土连续箱梁，箱梁横截面设计为直腹式箱梁，桥宽23m。预应力混凝土连续梁按混凝土预应力A类构件进行设计，采用腹板通长束与顶底板短束相结合的布置方式，腹板束锚固在箱梁两端的梁顶，顶底板束则通过锚块锚固在箱内的顶、底板上。主桥下部结构为桩基础轻型桥台和承台，桩基为钢筋混凝土钻孔灌注桩，直径1．8 m，桩长为23m。桥墩为花瓶型柱式桥墩，2根墩柱间设2根横系梁，上系梁为预应力混凝土构件，下系梁为普通钢筋混凝土构件。全桥钢筋制安785t，预应力现浇C50混凝土2262m3，后张法预应力钢绞线69t。

2 后张法预应力施工技术特点

现浇箱梁后张法预应力施工技术是当前应用较为广泛的一种预应力混凝土结构施工技术，其具有以下特点:

(1)桥型构件在建造时不因季节的变化而受影响，可缩短施工工期，降低工程的建设时间成本。

(2)抗裂性好，刚度大。由于对构件施加了预应力，从而大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，因此而提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。

(3)提高构件的抗剪能力。纵向预应力钢筋可起到锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与展开，同时，预应力混凝土梁的曲线钢筋(束)合力的竖向分力将部分抵消剪力。

(4)节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，从而可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构具有明显的优势。

(5)提高构件的耐疲劳性能。由于其具有强大的预应力钢筋，在使用阶段，因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故其可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是有利的。

3 施工工艺流程

垫层混凝土施工→承重脚手架搭设→支架预压→安装箱梁底模、绑扎钢筋→焊接定位钢筋、埋设波纹管→预应力钢绞线穿束→预埋排气管→隐蔽工程验收→混凝土浇筑与养护→预应力张拉、锚固→灌浆→切割外露的多余钢绞线→锚固防腐处理→混凝土封锚。

4 后张法预应力施工

4．1 材料检验与设备校验

由于预应力施工具有一定的特殊性，应在预应力材料进场后及时进行检验和试验。对钢绞线按批次进行验收，检验其直径偏差、表面质量和力学性能。锚具进场后，抽检其硬度和静载锚固性能，检验合格后方可使用。千斤顶与油压表配套检验时要分组编号，对千斤顶的主动工作状态(施加压力)和被动工作状态(回油)进行检验，得出千斤顶的实际压力与压力表读数之间的对应关系并制成图表。实际使用时，同一组编号的设备应对应该编号的标定曲线，不同组编号不得混用。

4．2 模板的安装与钢筋绑扎

模板采用2m×1．2m×2cm的压光竹胶模板，安装前先涂一层脱模剂，模板拼缝采用止浆海绵带贴封。底模板铺设完毕，全面测量底板纵横向标高，纵横向间隔5m检测一点，根据测量结果将底模板调整到设计标高。底板标高调整完毕后再次检测标高，若标高不符合要求则需进行二次调整。

钢筋在加工厂内加工，在支架上绑扎或焊接。钢筋配合模板安装分两次进行，首先绑扎底板和腹板钢筋，内模板安装完毕后再绑扎顶板钢筋。钢筋施工时应保持模板内的整洁，并防止烧伤模板而影响梁体的外观。由于钢筋较密，预应力管道又呈曲线布置，施工中采取了钢筋避让波纹管的原则。钢筋在焊接过程中应对下方的波纹管进行保护，防止火星溅到波纹管上形成孔洞。

4．3 波纹管的埋设

预应力钢束的孔道采用预埋波纹管成孔，通常采用塑料波纹管。因为塑料波纹管为柔性材料，在钢绞线穿束过程中不易损坏，故在安装波纹管前逐根检查波纹管有无漏缝、孔眼或变形。在波纹管的接头处采用大一号的波纹管连接，连接管的长度不短于20cm，并用胶带纸将接缝包扎严密，包扎长度不少于6cm，防止漏浆。管道净截面积至少应为钢绞线截面积的2～2．5倍，以便于钢绞线的安装和后期注浆施工。

在非预应力筋绑扎完成后，按预应力管道坐标设置定位钢筋，采用φ25钢筋，间距为50cm。定位筋固定好后即可安装波纹管，施工过程中要确保管道沿梁长方向偏差≤30mm，梁高方向偏差≤10mm，经检测合格后方可固定波纹管。在管道的拐点位置尤其要注意定位的准确性，以确保管道线形顺畅。

4．4 预应力钢绞线的下料与穿束

钢绞线的盘卷小、盘重大、弹力好，因此，在进行下料时，要避免钢绞线出现弹射伤人的情况。为此，将钢绞线盘固定在一个钢筋笼里面，然后从盘卷的中央抽离钢绞线。下料时，在平整的场地上按下料长度在钢绞线两端设置标记、定长下料，下料长度=设计长度+锚夹具长度+千斤顶油缸长度+张拉时外漏长度。钢绞线采用砂轮锯切割，要求端头断面整齐。下好的钢绞线应逐根理顺并按设计要求进行编束，然后每隔1～1．5m用高强铁丝绑扎固定，铁丝扣应扣向内侧，防止钢绞线在穿束过程中紊乱。编束后的钢绞线应编号堆放，防止混用。钢绞线端头用胶布或布包裹，防止在穿钢绞线的过程中刮破波纹管。孔道尺寸较短时，先对单根钢绞线编号，然后人工穿束;孔道尺寸较长时，可先在孔道中穿钢丝绳，然后利用卷扬机拖拉穿束，拖拉穿束过程中要注意随时检查波纹管位置;孔道长度超过100m时，最好使用功率10kW以上的钢绞线穿束机穿束。施工中采用由开封市欧维姆预应力设备有限公司生产的15－2型钢绞线穿束机，单班可完成5束钢绞线穿束，从而大大地降低了人工劳动强度，提高了施工效率，减少了对波纹管的损坏。

4．5 安装排气管

钢绞线穿束完成后，应进行排气管的埋设。在波纹管走向的最高处设置排气孔，在最低处设置排水孔。排气孔和排水孔的设置方法为:在波纹管上开孔，用一块带嘴塑料弧型接头板用铅丝同管子绑在一起(内垫海绵垫)，再用塑料管插在嘴上，将其引出超出混凝土面30cm，接头板的周围用胶带缠绕数圈封严。

4．6 隐蔽工程的验收

在浇筑混凝土前，监理、业主、设计、施工单位共同对预应力分项工程进行全面的隐蔽验收，主要检查原材料的材质资料是否齐全;波纹管有无破损，接头是否牢靠;预应力钢绞线的数量、规格、束形是否符合设计图纸要求;张拉端和固定端的安装是否符合工艺要求;钢筋安装是否准确，保护层垫块的安装是否到位;模板有无错台、翘边等。待各方确认合格后，方可浇筑混凝土。

4．7 混凝土浇筑与养护

箱梁浇筑采用“顶板开口、中间进料、分层浇筑、斜面推进”的浇筑工艺，即在全断面浇筑的同时，每断面按设计要求先浇底板，再浇腹板，最后进行顶板浇筑，中间不留施工缝，一次形成。这样实施，施工荷载一次加完，支架变形一次完成，从而可以防止支架的二次变形和因混凝土硬化、收缩不一致引起的裂缝。由于没有施工缝，从而使箱梁整体性强，受力性能好且施工工序少，进度快，箱梁外型美观。

混凝土浇筑时，严禁踩踏波纹管、定位钢筋、排气管及端部预埋件。振捣时，振动棒不得触碰波纹管与锚具，以确保预应力筋的束形和锚具的位置准确。混凝土入仓采用两台45m混凝土泵车，由一端向另外一端依次入仓浇筑。混凝土浇筑完成后注意养护，以确保混凝土有足够的强度;若发现有不密实和空鼓现象，必须在张拉前进行修补。混凝土浇筑后2～3h内，可用卷扬机轻微拖拉钢绞线束，以确保预应力孔道的顺畅。

4．8 预应力张拉

(1)张拉程序。

钢绞线张拉控制程序为:0→初应力→0．2倍张拉控制应力(确定初始值)→1．05倍张拉控制应力(持荷5min)→锚固。

(2)张拉原则。

当混凝土强度达到设计强度的80%时方可张拉。钢绞线长度小于25m时，采用单端张拉;钢绞线长度大于25m时，采用双端对称张拉。对称张拉时，应避免梁体截面呈偏心受压状态，先张拉靠近截面重心处的钢绞线，后张拉距截面重心较远的钢绞线。张拉采用以应力控制为主，钢绞线伸长量控制为铺，用钢绞线伸长量进行校核的双控张拉工艺。所有的张拉机具必须经校核检验合格并在规定的使用周期内使用。

(3)张拉施工。

分级张拉时的初始应力一般为设计应力的10%，第二级应力为设计应力的20%，在实测第二级和第一级之间的伸长量后，可计算出初始应力的伸长量。第三级应力张拉至1．05倍张拉控制应力间的分级次数可根据设计张拉吨位的大小、千斤顶的理论伸长量进行确定。每级张拉时，应将实际的张拉力和实际的伸长量做好记录，并与理论伸长量进行比较。锁定钢绞线之前，张拉应由“应力～应变“进行双控，即将实测钢绞线的伸长量和理论伸长量做对比，实测伸长量与理论伸长量的差值在理论伸长量的±6%范围内可锁定钢绞线。待张拉应力达到稳定后锁定钢绞线，张拉结束;否则应检查并复核张拉和测量伸长量的过程，查找原因。

每级张拉时，油泵的操作应使拉力均匀缓慢上升，油压表不得有大范围的波动，一般使用不低于1．5级精度的压力表。千斤顶经标定后的理论应力和实际应力误差不得超过5%且油压表读数和千斤顶受力应力基本为一条比例直线。钢绞线张拉到位后，千斤顶回油锁定时也应缓慢均匀下降，不得直接回零。

4．9 灌浆及端部处理

预应力张拉结束后，孔道应尽早压浆且应在24h内完成，否则应采取避免预应力筋锈蚀的措施。灌浆用水泥净浆的水泥采用标号不低于42．5的低碱普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为0．4～0．5，在其中掺入少量的减水剂和膨胀剂，减水剂采用FDN高效缓凝减水剂，膨胀剂采用AEA膨胀剂。灌浆前应对孔道进行清洁并保持孔道湿润，灌浆应缓慢、均匀的进行，不得中断并应保持排气通畅。在灌满孔道、排出浓水泥浆后封闭排气管，然后稳压3～5min后再封闭灌浆孔。对于水平或曲线孔道，其灌浆压力宜为 0．5～0．7 MPa;对于超长孔道，最大压力不宜超过1MPa;对于竖向孔道，灌浆压力宜为0．3～0．4MPa。

张拉、灌浆完毕，用手提砂轮切除外露多余的预应力筋，切除后露出夹片的钢绞线长度不宜小于其1．5倍直径且不宜小于30mm。在锚具、承压板表面及预应力筋端头处涂环氧树脂胶泥，用于防止预应力筋锈蚀。封锚应在灌浆完成、对梁端混凝土凿毛并将其周围冲洗干净后设置钢筋网并浇筑封锚混凝土，封锚采用与结构或构件同强度的混凝土并应严格控制封锚后的梁体长度;对于长期外露的锚具，应采取防锈措施。