大直径高强螺纹钢筋在港珠澳大桥预制墩台中的应用

崔怀俊，盛剑

（中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇岛066000）

大直径高强螺纹钢筋在港珠澳大桥预制墩台中的应用

崔怀俊，盛剑

（中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇岛066000）

在建的港珠澳大桥全长约50 km，其中主体工程“海中桥隧”长35.6 km，设计寿命为120 a，计划总工期为6 a，是中国建设史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海桥梁项目。为了快速成桥及提高质量，该工程非通航孔桥的承台及桥墩采用一体化预制后水上安装工艺，深水区桥墩分两节/三节预制，墩身内部设有预应力滚压连续外螺纹粗钢筋，直径75 mm，屈服强度830 MPa，抗拉强度1 030 MPa。所有粗钢筋安装及部分底节桥墩粗钢筋张拉在墩台预制场完成，水工现场进行剩余预应力粗钢筋的连接、张拉、压浆等施工。文中着重阐述了港珠澳大桥桥梁工程CB03标在墩台预制场安装及张拉预应力粗钢筋的一些技术工艺，对以后类似工程施工具有一定的参考价值。

分节式桥墩预制；预应力粗钢筋；精确定位；张拉及压浆

1 工程概况

港珠澳大桥桥梁工程CB03标段长8 670 m，预制桥墩共72座，分为整体式墩台及分节式墩台两种形式，承台为埋置式设计，与（下节）墩身整体预制[1-2]。分节墩身内部设有滚压连续外螺纹预应力粗钢筋，直径75 mm，主要力学性能如表1所示，塑钢波纹管内径115 mm，塑料层壁厚不小于3 mm，钢带厚度0.5 mm。

分节式桥墩所有粗钢筋安装工作、下节段粗

表1 高强螺纹钢筋主要力学性能Table 1Main mechanical properties of high-strength rebar

钢筋的张拉及压浆均在预制场内完成，墩台海上安装现场只进行中上节段预应力粗钢筋的连接、张拉、压浆施工。本文主要阐述预应力粗钢筋在预制场内安装、张拉及压浆的技术工艺。

2 预应力粗钢筋系统简述

港珠澳大桥桥墩预制预应力粗钢筋系统从下往上包括三个主要部分[3]：固定端锚固系统、接长系统（包括粗钢筋接长系统和波纹管接长系统）、张拉端锚固系统（图1）。

图1 预应力粗钢筋系统Fig.1System of prestressed steel bars

2.1 固定端锚固系统

固定端锚固系统除预应力粗钢筋及波纹管外，主要包括：密封筒及钢垫板、固定端螺母及螺母压紧杆、保护罩、热缩套管、螺旋筋，如图1（a）所示。

2.2 接长系统

预应力接长系统除预应力钢筋及波纹管外，主要包括：粗钢筋连接器、波纹管连接套管、止转螺母、热缩套管、连接帽，如图1（b）所示。

2.3 张拉端锚固系统

张拉端锚固系统组成除预应力钢筋及波纹管外，主要包括：密封筒及钢垫板、球形垫板、张拉端螺母、保护罩、螺旋筋和热缩套，如图1（c）所示。

3 预应力粗钢筋安装

预应力粗钢筋安装是预应力施工中的关键，而粗钢筋及波纹管定位加固又是预应力粗钢筋安装中的关键环节。港珠澳大桥桥墩预应力粗钢筋为竖向管道布置，波纹管安装允许偏差≤5 mm，定位精度要求较高。为保证预应力粗钢筋及波纹管的安装精度，采取“两次定位，井字加固，一次校核”工艺进行安装施工。

3.1 预应力粗钢筋波纹管安装工艺

3.1.1 固定端锚固系统底部托架测量放线（第一次定位）

仪在底部托架上放样出预应力钢筋的准确轴心位置，根据固定端锚具底部尺寸放样出对应边线，将组装完成的预应力钢筋及固定端锚具吊装至托架上，调整好位置后四周焊接牢固。

3.1.2 预应力粗钢筋定位架就位（第二次定位）

预应力粗钢筋定位架为型钢焊接形成的桁架式大刚度稳定结构，定位架上部按各粗钢筋设计位置设定位孔，通过定位孔定位粗钢筋。粗钢筋及波纹管加固前将定位架吊至已安装好的劲性骨架上部，按设计位置和标高调整准确后与劲性骨架间连接牢固。

3.1.3 波纹管定位螺母及粗钢筋锥形定位螺母安装

定位架安装完成后，吊装预应力粗钢筋和波纹管逐根进行连接。在固定预应力粗钢筋前，将波纹管定位螺母逐个拧入粗钢筋与波纹管之间，以定位预应力粗钢筋与波纹管之间相对位置。波纹管定位螺母安装完成后，将预应力粗钢筋锥形定位螺母拧入粗钢筋上，至锥形定位螺母与定位架定位孔内紧密相接，如图2示。

图2 定位系统示意图Fig.2Schematic diagram of positioning system

3.1.4 波纹管“井”字加固

定位完成后波纹管加固采用“井”字形加固方式，利用φ12钢筋焊接在劲性骨架上，加固层数与骨架层数相对应，但不得小于1.0 m/层。采用该加固方式可有效保证波纹管的稳定性，以防浇筑混凝土时波纹管发生偏移和挠动。加固时采用仪器和垂线进行校核，并在骨架上标记垂线路径，以保证波纹管的垂直度。加固时预留顶部的1层暂不加固，待干接缝模板安装校核无误时再加固。

3.1.5 干接缝模板（顶模板）安装校核（一次校核）

完成墩身外模安装后，进行墩顶干接缝模板试安装，检查预应力钢筋及波纹管在干接缝中的位置，校核无误后将顶部预留未加固波纹管加固。然后拆除干接缝模板，进行混凝土浇筑。

3.2 上中下节段预应力粗钢筋对接精度保证工艺

分节式桥墩在施工缝处需在海上进行现场组装，为保证预应力粗钢筋及波纹管之间连接位置的精准度，预制场在接缝处采用干接缝模板进行倒模施工，干接缝模板分为底模板和顶模板，两模板之间相互匹配。

底模板和顶模板如图3所示。

图3 底模板和顶模板Fig.3The end and the top template

分节式桥墩各节段之间采用干接缝竖向匹配对接工艺，针对干接缝处的预制施工，专门设计制造高精度的相互匹配的干接缝模具，在钢平台上安装墩身底口干接缝底模具，然后再安装墩身内外模板；干接缝顶模具卧入墩身内外模板空腔内。干接缝顶/底模具均与墩身侧模配合使用。

通过干接缝顶/底模板配合使用，可高精度的保证上中下节段预应力钢筋和波纹管之间对接位置的匹配，保证安装的准确性。

4 预应力粗钢筋张拉

墩身预制完毕后，按照设计要求需在预制场存放56 d后下节段墩身方可进行预应力粗钢筋第1次张拉，第1次张拉完成后28 d进行第2次张拉，中节段及上节段在海上完成连接后进行张拉。

4.1 张拉实际伸长值

预应力粗钢筋的张拉采用张拉力与伸长值双控，张拉方式按以下工艺进行[4]。

1）张拉至10%σcon并稳压，测量千斤顶的张拉缸外伸量ΔL0；

2）继续张拉至20%σcon并稳压，测量千斤顶的张拉缸外伸量ΔL1；

3）当张拉应力达到σcon并稳压，测量千斤顶的张拉缸外伸量ΔL2及夹片回缩量δ。

此时ΔL实测=（ΔL1-ΔL0）+（ΔL2-ΔL0）-δ

4.2 张拉理论伸长值式中：PP为预应力筋的平均张拉力，N，直线筋取张拉端的拉力；L为预应力筋的长度，mm；AP为预应力筋的截面面积，mm2；EP为预应力筋的弹性模量，N/mm2。

当张拉达到设计吨位时，其实际张拉伸长值ΔL实测与理论伸长值ΔL之间的允许误差应控制在±6%之内。施工中若发现实测与理论伸长量差别较大时，应寻找原因并予以调整。

5 预应力粗钢筋管道压浆

港珠澳大桥分节式桥墩预制管道压浆采取“真空辅助压浆”工艺，通过施工前的工艺试验验证了该工艺的可行性。

“真空辅助压浆”是在普通压力灌浆的基础上，在压浆之前，在管道一端采用真空泵抽吸排除孔内空气，使管道内形成-0.06～-0.1 MPa的真空度，然后在管道的另一端再用压浆机以大于0.4 MPa的正常压力将优化后的特种水泥浆压入预应力管道中，直至充满整条管道，最后对静止的管道内浆体加0.7 MPa的压力1～2 min，提高预应力管道的饱满度和密实度。

由于管道中只有极少的空气，很难形成气泡，同时，由于管道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了管道压浆的饱满度和密实度，在水泥浆中，减小水灰比，添加了专用的外加剂，提高了水泥浆的流动度，缩短了灌浆时间，减小了水泥浆的收缩[6]。

6 结语

1）按照文中“两次定位，井字加固，一次校核”的施工工艺，波纹管安装精度能够满足偏差≤5 mm的要求，波纹管在混凝土浇筑过程中位置固定、密封性良好。

2）通过干接缝模板的使用，上中下墩身之间对应波纹管位置累计偏差可控制在10 mm范围内，存在的偏差主要为外模板安装误差造成，粗钢筋与波纹管内壁四周存在16.5 mm活动量，可有效保证上中下墩身之间预应力粗钢筋及波纹管的顺利对接。

3）预应力粗钢筋第一次张拉数据能够满足张拉力与伸长值双控指标，在设计张拉力下，实际伸长值与理论伸长值之间允许误差均在±6%内。

4）真空辅助压浆工艺能够较好地保证大高度孔道的压浆质量，压浆后管道密实饱满，均匀性好，无气泡。

大直径预应力粗钢筋在港珠澳大桥分节式桥墩预制中的成功应用，为超大高度的桥墩预制、运输、安装、结构受力等提供了保障。

[1]孟凡超.港珠澳大桥主体工程DB01标段施工图设计：第一篇总体设计[R].北京：中交公路规划设计院有限公司，2012.

MENG Fan-chao.Construction drawing design for section DB01 of main project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge:chapter 1-general design[R].Beijing:CCCC Highway Consultants Co.,Ltd., 2012.

[2]赵传林，徐波，秦观.港珠澳大桥超大型预制墩台吊装工艺探讨[J].中国港湾建设，2013（6）：50-52.

ZHAO Chuan-lin,XU Bo,QIN Guan.Discussion on technology for handling super large precast piers for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[J].China Harbour Engineering,2013(6):50-52.

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[4]杨开壮，黄建国，刘琳琳，等.大直径高强螺纹钢筋在预置承台项目试验的应用[J].预应力技术，2013（1）：28-31.

YANG Kai-zhuang,HUANG Jian-guo,LIU Lin-lin,et al.Application of large diameter high-strength rebar in the project test of the preset cap[J].Prestress Technology,2013(1):28-31.

[5]JTG F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S]. JTG F50—2011,Technical specification for construction of highway bridges and culverts[S].

[6]宋应皋.真空辅助压浆技术应用浅析[J].科技信息，2012（35）：400.

SONGYing-gao.Applicationofvacuumassistedgroutingtechnology [J].Science&Technology Information,2012(35):400.

Application of large diameter high strength reinforced bar used in the precast pile of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

CUI Huai-jun,SHENG Jian
（No.5 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Qinhuangdao,Hebei 066000,China）

The being built Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge is about 50 km,and the major project of bridge and tunnel in the sea is 35.6 km,with a design life of 120 years and 6 years long construction period.This project has the longest mileage,largest investment and the biggest difficulty in construction in China construction history of sea-crossing bridge.In order to accelerate the progress and improve the quality,the technology of the integration of precast and aquatic installation is used in the pile caps and piers of the non-navigable bridges.Deep water pier is divided into two/three prefabrication,and prestressed rolling continuous external thread bars are settled in the pier,with a diameter of 75 mm,yield strength of 830 MPa,and tensile strength of 1 030 MPa.All the installation of steel bar and part of the tensioning of the bottom section pier are completed in the pier precasting yard.The rest of the connection,tensioning,and grouting of the prestressed steel bar are conducted in the water conservancy project site.We emphatically expounded the technical process of the installation of CB03 in pier precast yard and tensioning prestressed steel bars in Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge project,which has certain reference value to similar construction engineering projects.

segmental precast pier;prestressed steel bars;precise positioning;tension and grouting

U445.559

B

2095-7874（2017）06-0077-04

10.7640/zggwjs201706017

2017-02-28

崔怀俊（1984—），男，云南凤庆人，工程师，港航及水利水电工程专业。E-mail：54625598@qq.com