竖向曲线预应力管道定位与压浆

张涛

（重庆城建控股(集团)有限责任公司，重庆 400060）

1 概况

阆中嘉陵江四桥为独塔斜拉桥，跨径为2×130m，索塔高度为103.6m，采用混凝土箱型结构，正面呈水滴形。索塔包括下塔柱、横梁(0#块)、中塔柱、上塔柱4个部分，下塔柱由上至下渐次内收，呈上口宽下口窄的曲线状，形如水滴（图1）。

图1 下塔柱竖向预应力体系

为了克服施工过程中，异形结构产生的外倾力矩，及防止工作状态下混凝土裂纹产生，在下塔柱设置竖向预应力体系[1]，顺应下塔柱结构线型，预应力呈曲线状，伸入承台内，长30～34m。下塔柱混凝土竖向分段浇筑，至竖向预应力锚固高程位置 (横梁与中塔柱交接段)，张拉预应力钢束并锚固、压浆，形成竖向预应力体系，再继续索塔的下一步施工。

此索塔竖向曲线预应力体系由钢束T1-T4组成，T1、T2位于外侧、T3、T4位于内侧，固定锚固端伸入承台内，张拉锚固端设置于箱内齿块上；随索塔结构线形呈多曲线组成的“C”形，最长的T2为32.7m，远远大于竖向预应力管道常规的6～15m长度。

此竖向预应力有如下几个特点：

（1）具体有管道长。

（2）不规则曲线形。

（3）钢束自伸入承台的锚固段就位、管道随混凝土逐段浇筑接长、安装困难。

（4）竖向管道压浆难度大、常规压浆设备一次难以完成等特点。

在施工过程中，针对这些特点，从施工各个工序入手，采取因地制宜的措施，一个个逐个破解。

2 定位安装

预应力钢束伸入承台锚固，再浇筑承台混凝土的施工顺序，形成先埋入预应力钢束，先有预应力钢束，后有波纹管穿入钢束，随索塔混凝土节段浇筑接长的施工现象。每束钢束由17根Φ15.2低松驰环氧钢绞线组成，钢束 (最长的T2)长度达32.7m，顺桥梁轴线纵向间距50cm布置，钢束数量多(T1-T4)、每束钢束长且组成钢绞线多。在埋入时，对每束钢绞线用细铁丝间隔1m编束捆扎好，编号并标识清楚，防止无编号定位错乱，钢束之间扭缠到一起。

在前段混凝土浇筑完成后，进行下一段劲性骨架的接长、校正定位，作为管道定位的参照物。管道自钢束的尾段穿入，与埋入已浇筑混凝土的管道口相接，并用封口胶缠绕密贴，防止混凝土浇筑时砂浆自接口进入，堵塞管道。

管道接长与混凝土的浇筑高度相匹配，不宜过长，一般在待浇段顶端以上30cm即可。管道接长完成后，进行管道的坐标定位，竖向曲线管道为空间三维坐标体系，必须定位准确，预应力才能达到良好效果，定位不准走样，将使管道摩阻增大，预应力将不能有效地传递到锚固端，造成预应力损失[2]。利用劲性骨架为支托，在预应力钢束的线位上，定位出管道的坐标点，逐一将钢束道就位，用“U”定位钢筋锁定，每隔0.5m安装定位钢筋以固定波纹管的位置、保证波纹管的曲率，完成波纹管的安装（图2）。

图2 管道定位

预应力钢束在浇筑承台混凝土时，即埋入；在索塔每节段(基本按4.5m/节段)混凝土浇筑前，逐段完成相应节段预应力管道的接长与定位，直至混凝土浇筑至钢束(T1-T4)的锚固处，分别进行钢束的张拉。在采取了上述的施工控制措施后，管道定位安装准确、曲线线形圆顺的情况下，管道摩阻力较小，达到设计控制应力后，伸长值与设计理论值偏差在±5%以内，可见预应力有效传递到了伸入承台的锚固端。

同时，第三方监控单位在下塔柱混凝土内埋入的应力监测感应器，测得张拉后的混凝土应力值于设计模拟值较接近，证明预应力张拉效果较好，达到设计要求。

3 压浆

3.1 压(出)浆管的安装

长距离的竖向管道，因浆体自重及管道阻力，用普通压浆设备难以一次压浆完成；若加大压浆压力，则浆体泌水快，将出现浆体还未充盈管道，底部浆体已凝结的现象。这是竖向管道压浆普遍存在的问题，也是困扰竖向预应力施工质量的一大难题。

为解决上述难题，本文采用分级压浆法。按照“化整为零、分级压浆、一次成活”的原理，将管道竖向高度按每9～11m为一级，埋设出浆管、压浆管，自下而上，逐级压浆，接力完成整束预应力管道的压浆。应用普通常规压浆设备即能满足长距离压浆的要求，压浆效果良好。

阆中嘉陵江四桥的索塔预应力管道竖向高度超过30m，锚固端伸入承台4m，以锚固端为起点，在竖向高度上每间隔10m，依次埋入三道压(出)浆管。

第一级压浆管位于锚固端，出浆管设于距锚固端11m高度的管道处；

第二级压浆管设于距锚固端10m高度的管道处(第二级压浆管低于第一级出浆1m)，第二级出浆管设于距锚固端21m高度的管道处；

第三级压浆管设于距锚固端20m高度的管道处(第三级压浆管低于第一级出浆1m)，第三级出浆管设于管道的顶端(自然最高处)；

达到分级压浆，逐级衔接，一次成活，压浆饱满的目的。

3.2 压浆

预应力钢束张拉完成，经检验合格后，及时进行管道压浆。按照“化整为零、分级压浆、一次成活”的原理，同时准备好三套压浆设备，为避免输浆管过长增大压浆压力的情况，每套压浆设备布置于各级压浆管道高度的平台处，抵近压浆管口接入（图3）。

图3 分级压浆工艺流程图

设压浆总指挥一人，每套压浆设备各配备一组作业人员，持无线通讯设备，保持压浆过程的通讯畅通。

压浆设备的压浆嘴接入各级压浆管，准备就绪，事先计算好每级管道的用浆量，搅拌好，由压浆总指挥下令开始第一级压浆，匀速不间断压入浆体，待第一级出浆管溢出浓浆后，立即扎实出浆管。同时，开启第二级压浆设备工作，停止第一级压浆设备工作。按此循环，完成一束管道的压浆，再逐次进行下一束管道的压浆。

压浆的过程连续不间断，自下而上逐级压浆达到分级压浆，逐级衔接，一次成活，压浆饱满的目的。

依托这次的创新实施，成功申请了实施新型专利“一种长距离竖向预应力管道压浆装置”(专利号：ZL 2016 2 0335651.0)。

4 结论

竖向预应力实施完成及全桥完工后，对索塔进行外观检查验收中，未发现下塔柱出现受力裂纹，桥塔水滴型造型与设计线型符合；第三方监控单位报告显示，应力监控数据在允许范围内；超声检测预应力管道压浆充盈度饱满。

通过外观检查、应力监测、超声波检测这三项内容，可知竖向预应力体系施工达到设计预期，施工中采用的钢束管道依托劲性骨架定位(空间曲线三维坐标)，化整为零、分级压浆、一次性成活的压浆方法行之有效。

参考文献：

[1]JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]李守凯，张峰，李术才，等.施工定位误差对竖向预应力损失的影响研究[J].山东大学学报：工学版，2011（3）.