泉州湾大桥主桥索塔预应力施工技术

2015-08-15李瑞红李忠艳

江西建材 2015年18期

关键词：塔柱索塔钢束

■李瑞红，李侠，李忠艳，刘倩

■1.南通职业大学，江苏南通 226007;2.天津华兴勘察设计有限公司，天津 300000

引言

斜拉桥的发展方向是更大的跨径，跨径的增大，使得索塔变高，体积变大，施工难度增加。索塔是斜拉桥的主要承重构件之一，施工方法和施工顺序决定着结构的受力状态，因此需对各个施工环节和工序进行详细的计算、进行质量控制来确保施工的安全。［1］

1 工程概况

泉州湾跨海大桥索塔采用三柱式门型索塔，包括塔座、塔柱、横梁、塔冠、装饰块、钢锚梁及牛腿等。塔座底面高程5.5m，塔顶高程162.6m，索塔总高度157.1m。其中塔座高2.3m，下塔柱高43.8m，上塔柱高106.0m，塔冠高5m。索塔上、下横梁以及上塔柱斜拉索锚固区为预应力混凝土结构，其他塔柱部分为普通混凝土结构。

2 施工工序

索塔上、下横梁及上塔柱钢锚梁范围设置有预应力。

由于张拉工艺和材料特性等原因，使得张拉应力在构件的施工及使用过程中都有所损失，这就是预应力损失。

预应力施工的关键工序是预应力管道施工、锚座预埋、预应力张拉和孔道压浆。在塔柱或横梁施工时预埋管道及锚座，待混凝土达到设计强度后进行预应力钢束(精轧螺纹钢筋)穿束，按照“后张法预应力筋张拉程序”进行张拉，然后进行孔道真空压浆，最后进行封锚施工。

2.1 管道及锚座埋设

(1)HDPE 塑料波纹管的保护。施工中若HDPE 塑料波纹管被损坏，则混凝土会进入管道内，使得预应力筋的张拉困难，并使得压浆工作变得不易进行。所以安装HDPE 塑料波纹管时，要保护HDPE 塑料波纹管，不能使其损伤，也不行粘上油污。气割和点焊时更要注意对HDPE 塑料波纹管的保护。

(2)HDPE 塑料波纹管位置的调整。在预应力管道与斜拉索套管位置有冲突的情况下，需要适当调整预应力管道位置;但要注意生拉硬撬会是纹管变形，一旦变形将影响预应力筋的穿束。

如果预应力管道与塔柱普通钢筋和钢筋骨架位置有冲突，可不需调整管道位置，将钢筋和骨架位置调整下即可。

(3)锚座埋设。塔柱的竖向钢筋由于预应力张拉端槽口开得过大容易被切断，锚垫板栓接一段套筒，对螺栓孔进行攻丝，预先在套筒外缘距塔柱外侧留有一定距离，用泡沫塑料封堵套筒，避免施工中不慎将混凝土流入套筒内。

将预应力张拉端槽口与锚座垂直于预应力钢束是十分必要的。

2.2 钢绞线下料、人工穿束

预应力钢束采用低松弛高强度270 级预应力钢绞线，标准强度为1860MPa，计算弹性模量为1.95 ×105MPa，钢绞线面积Ay=140mm2。精轧螺纹钢筋，符合《预应力混凝土用螺纹钢筋》(GB/T20065-2006)的规定，标准强度为930MPa，弹性模量为2.0 ×105MPa。预应力张拉采用后张法。

使用经检查合格的钢绞线，计算每束的下料长度，成捆下料编号运输至施工现场，人工穿束在确定保证锚垫板位置正确、孔道内畅通后进行。钢绞线下料长度等于钢束长加上张拉工作长度，一端张拉时的工作长度根据要求可以采用120～150cm，两端张拉预应力筋时，工作长度需要加倍。

在混凝土浇筑前人工穿束预应力钢绞线使其就位。

2.3 钢绞线张拉

横梁预应力设计长度达62.5m，采用两端张拉。在保证做好报验钢绞线、校验千斤顶和油表以及配套油泵的前提下。才能进行预应力施工。单端张拉上塔柱精轧螺纹粗钢筋。

(1)横梁预应力张拉。横梁预应力钢束采用15-22 钢束，张拉控制应力为1395MPa，横梁预应力张拉步骤为:0→初应力→4297kN→持荷5 分钟→4297kN 锚固。预应力钢束张拉时需要对张拉吨位和伸长量进行控制，称之为双控，但主要以控制引伸量为主，伸长率控制在±6%以内。施工规范对断丝率也有要求，不得超过规范要求值。钢束张拉过程和结束都不要撞击锚头，否则会产生不必要的影响。用砂轮切割机切割钢束，锚头以外钢束长度在3cm 和5cm 之间，用混凝土封锚，保护端部钢筋束外漏也可以满足美观要求。

横梁预应力钢束张拉顺序为:先从腹板中部开始上下对称张拉腹板束，再从顶、底板中部开始左右对称张拉顶、底板钢束。预应力钢束均为两端张拉，一次张拉完成。

(2)上塔柱应力张拉。上塔柱斜拉索锚固区预应力精轧螺纹粗钢筋采用单端张拉，张拉控制应力为0.85fpk=0.85 ×930=790.5MPa，张拉控制力为636kN。

粗钢筋张拉步骤为:预压张拉施加力大小为涉及张力的50%以上不超过100%。

设定初张拉力为设计张力的10%，逐渐增加至设计张力的50%，将张力设置为设计张力的103%，进行超张拉。持荷5min 后回到设计张力100%，然后扳紧螺母锚固，回油卸荷，在以此超张拉，然后回到设计张力的100%，扳紧螺母锚固，张拉结束。

(3)张拉注意事项。①张拉设备。张拉设备设由专人保管，定期检验(6 个月内)、使用200 次后要标定、维护;锚具应保持干净，无锈蚀，无油污，安装锚具及时张拉。安装锚具时，要逐一检查核对，不能出现安装错误。②张拉程序。张拉前保证锚具锥孔与夹片之间、锚垫板喇叭口内有无杂物。张拉顺序要正确，严格按施工图提供的顺序进行预应力张拉。

张拉时注意人员安全，禁止施工人员正对钢束锚头进行张拉，防止出现断丝现象进而伤人。

随时检查断丝情况，同一截面预应力束的断丝率不超过1%，钢绞线不得断丝超过1 根。

2.4 真空压浆

传统压桨工艺有很多缺陷，泉州湾跨海大桥采用真空辅助压浆工艺。它是在把原有的金属波纹管换成成塑料波纹管，密封孔道系统，真空泵放置在孔道的一端对孔道进行抽真空，达到-0.1MPa 左右的真空度，利用灌浆泵灌入优化后的特种水泥浆，在孔道的另一端施加0.5～0.7MPa 的正压力，确保预应力孔道灌浆的饱满度和密实度达到要求。采用真空灌浆工艺可以有效地保证混凝土结构安全度和耐久性的。

真空压浆工艺选用不会发生析水、干硬收缩的桨体。这种工艺可以消除压浆法时的气泡。在接近真空的情况下，孔道中残留的水珠被汽化，同空气一起被真空泵抽出，使得浆体更密实。避免了有害水积聚在预应力筋附近造成预应力筋的腐蚀。

由于孔道高低弯曲使浆体形成的压力差，真空状态下，压力差减小。浆体充满整个孔道，弯型、U 型、竖向预应力筋在真空压浆工艺中叶能更好地发挥自身的优越性。

利用方法施工使得它施工质量具有高水平的，但真空辅助吸浆的材料成本将变大，用工量也增加。作为一种全面的技术，真空辅助压浆对施工现场的管理人员和操作人员都有较高要求。