桥梁工程后张法预应力箱梁施工技术分析

2020-05-27张嘉辉

工程技术研究 2020年5期

张嘉辉

（河北建设集团股份有限公司，河北保定 071051）

后张法预应力梁箱施工，主要是指建筑基础结构进行混凝土施工后，局部构件在未施工前，通过预应力外部加压、张伸等方式给予的外部拉应力处理策略，而应力构件在受压状态下，或者梁体承重的状态下能够充分激发出结构本身的性能，提升资源的耐用指数。也就是说，后张法预应力梁箱在桥梁施工期间起到了重力承担的作用，它可以在一定程度上规避桥梁局部坍塌或者断裂的问题，在当代桥梁建设过程中发挥着不可忽视的作用。

1 后张法预应力箱梁施工工艺与施工要点

1.1 工程简介

国内某桥梁建设工程位于河北保定地区，本次工程建设全长247.4m，宽度为42.0m，属于8跨连续性建设结构，且各个部分的单跨宽度为30m。从桥梁的整体结构而言，上层部分的预应力梁箱运用长度为30m的设备，后张法操作时，所有混凝土型号为C50，整体桥梁建设的高度为1.6m，为规避桥梁建设局部地区预应力控制不均衡的问题，设计人员采取对称性张力拉伸施工法进行施工。本次工程实践期间所采用钢筋为低松弛性钢绞线类材料，型号及种类为ΦS15.2，fptk=1860N/mm2。实际运用非预应力钢筋型号为HRB400E，fy=f'y=360MPa，且预应力部分的金属管道为波纹成型类管道形式。

1.2 施工工艺

后张法预应力梁箱施工，是项目操作与管理实践的具体环节，为了最大限度地保障项目工程施工质量，技术实践工艺也应结合标准化操作流程进行规划处理。概括来说，技艺操作的一般流程可归纳为以下几个步骤：（1）底层模清理，并涂抹上一层保护油；（2）将工程施工期间所运用的钢筋材料按要求集中进行捆扎处理；（3）实行波管道铺设和预埋处理；（3）运用钢绞线对钢筋模型进行穿束，同时进行模板安装操作；（4）实行混凝土浇筑、护养，做好后张法预应力梁箱张拉前准备；（5）具体采取后张法预应力梁箱施工活动，并在孔道部分进行压浆处理，将所施工梁体结构存放、安置后，进行封端规划即可。

1.3 施工要点

（1）波纹管预埋。波纹管是后张法预应力梁箱施工操作准备环节的主要步骤，为保障其施工品质，实际操作时应做好相应的管道预埋。为保障项目施工品质，实际施工前需要按照要求做好波纹管预埋高度与距离环节方面的确定。而当前施工期间应用最多的一种定位钢筋形式是井字架结构，进行空间结构间距离设计时，间隔距离一般在1m左右布设为最佳，而曲线密度可控制较大的变化空间在50～80cm，这样方可实现波纹管位置精准定位且预埋稳定的效果。同时，波纹管连接部分的密封工作，也是这一部分技术操作的主要环节，为确保其密封性，一般采用高级密封胶袋进行集中性缠绕，并用钢丝结构在其外部进行加固，确定其密封结构无松动的迹象时，即可在中线垂直区域进行管道区域规划，当前波纹管预埋的直径宽度一般在3.5m左右。

（2）钢绞线穿束。钢绞线穿束环节最主要的工作环节是对穿线长度和钢绞线的下料比例进行计算，然后方可按照公式中的相关符号代表信息进行分析。其计算公式为：

式中：M为钢绞线的下料数值；N为孔道本身长度；N1为锚具大小；N2为拉限位板宽度；N3为千斤顶高度；N4为工具锚板高度；N5为剩余长度，它是一个可变化的常数量，一般取值为10cm。

钢绞线在实际应用期间，一般应用间隔1.5m左右即可捆绑一次，这样可避免材料发生位移。同时，在进行钢绞线穿束具体操作时，应避免将钢绞线在间隔接触部分上反复操作，因为这样会造成钢绞线磨损，使钢道部分的顺畅性受阻，钢绞线的承重耐力也会受损。为此，在进行具体施工期间，可利用透明胶带缠绕法，对钢绞线进行覆盖，这样不仅可以保障钢绞线穿束环节工作流畅性，还能够确保钢波纹管内部清洁，是一种高水平的钢绞线穿束方式。

（3）混凝土浇筑。工程施工期间所选用的是自拌自密类混凝土，混凝土中融合的水泥、水、砂子、石子、减水剂、粉煤灰、以及膨胀剂的比重为340∶180∶835∶875∶13.9∶158∶34.2。混凝土搅拌期间对材料的要求归纳为：①选用当地饮用水，并将水体内硫酸盐控制为≥2.7mg/cm3，水中盐量≤5mg/cm3，pH值≥4，施工所用水体不得为工业废水、污水、以及酸性水体等。②采用普通硅酸盐水泥，并掺入U型膨胀剂10%，以及泵送剂适当。③按工程施工要求，选择花岗岩、石灰岩等作为粗骨料，骨料碎石颗粒一般不小于20mm，最大压碎值≤9%，风化颗粒含量≤2%。④运用质地硬度大，且内部不含有韵母、贝壳、有机物等物质的砂石，且要保障砂石颗粒大小为≤0.074mm，内含有杂质量为1%，使用前要经过集中性清洗。混凝土浇筑工作实践操作，要按照底、腹、顶板的顺序进行控制。浇筑后要严格进行振捣，尽量规避振捣模具、预埋件等部分防护不当的问题产生。同时，定时进行钢绞线抽动，这就可避免波纹管中出现堵塞等现象。浇筑后，对应做好混凝土后续的护理，并按照护养条件要求进行拉伸任务强度施工操作即可。

（4）预应力张拉。预应力张拉环节施工是技术操作的核心环节，具体进行施工问题处理时，可按照设计要求，将梁体部分的施工强度控制在85%左右，具体操作要点：①预应力张拉设备选择时，考虑到元件设备操作的具体情况，选择重量与其相仿的辅助工具，本次所用工具为YCW型150t千斤顶及ZB4-500型高压油泵，对应预应力张拉设备油表数，对预应力张拉的大小进行控制。②按照σcon75%（即σcon=1395N/mm2）的标准对预应力张拉强度进行控制。同时，按照0→ 0.1σcon→1.0σcon（持荷2min）计算预应力张拉强度。值的注意的是，预应力张拉力后期处理时，应注重其控制强度≤1.00δcon。③保障重力施工平衡，采取两侧对称法进行拉动操作。④注意控制预应力张拉值，通常会采用“双控制法”进行操作。即预应力张拉力与延伸方向上的力控制到位，实际操作应以长度控制为主，合理进行分化等级部分的张拉处理记录10%σcon、30%σcon、50%σcon、90%σcon、100%σcon，做好预应力张拉管理规划，实际操作期间的偏差大小应在±6%之内。

（5）孔道压浆。孔道压浆环节，是项目施工后续工作处理的主要环节，实际施工期间应将张拉操作时间控制在2d之内，并在孔道压浆操作前全面进行清洁处理。这样做是为了避免孔道压浆时波形管部分出现拥堵的问题，同时，它也可以避免孔道压浆时的混凝土浆体对周围区域造成的侵蚀。简单而言，可将这一部分的操作要点：①水泥浆质量控制。首先，水泥浆等级要≥42.5，水泥强度≥40；其次，水泥内其他掺杂物质的比例为35%～45%，水泥的沁水强度≤3%，充分搅拌3h后，沁水强度控制在2%左右，搅拌24h后沁水应被反向吸收；再次，水泥浆黏稠度在14～18为最佳，水泥中所掺入的其他辅助性剂量中，膨胀率要≤10%；最后，水泥搅拌时间要在5min左右，这样可确保水泥充分搅拌。②孔道压浆施工过程中，压降过程应匀速施行，其操作流程一气呵成，避免出现孔道压浆压力、速度过快的问题，当前该环节的最大压力强度在1.5MPa。同时，孔道压浆时每次的压浆工作应为立体化的操作，其施工工作也是小组之间同步性处理。此外，为保障施工质量，施工后30d内要进行一次护养，并对水泥浆情况进行综合检测。

（6）封锚。封锚环节的控制要点主要是从混凝土应力与梁体结构承载强度关系上进行分析，只有前者强度大于后者时，后张法施工预应力箱梁施工方可取得预期效果，实现混凝土建设环节质量最优化调控。

2 后张法施工预应力箱梁质量控制措施

2.1 预应力损失控制

后张法施工预应力箱梁施工工作的有序实施，首要环节是做好预应力损失环节的控制。简单而言，可将该部分的实践措施归纳为以下几点：

（1）注重摩擦力部分的强度控制。一方面是指水平方向上的拉力控制，一方面是指垂直方向上的拉力。

（2）后张法施工预应力箱梁施工过程中，加强对锚具应用环节的把握，也是有序操作工作中的环节之一。一般来说，锚具操作期间的张拉间距调节在1mm左右为最佳，此时锚具的间隔垫板用量，应按照后张法施工预应力箱梁需求进行调整。

（3）后张法施工预应力箱梁施工时，减少材料应用期间的温度破坏性条件，做好温度护养，也是其操作工作探索时不可忽视的一方面。一般来说，后张法施工预应力箱梁施工温度在7～10℃为最佳，将混凝土与钢筋混合后，两者会结合在一起，此时需要考虑的是结合后周围环境温度会出现一定的变化差异。

（4）具体施工的每一步骤，都要严格按照工程实践的规范性要求进行操作，这样可避免后张法施工预应力箱梁松弛损失问题。同时，在进行具体施工环节操作处理期间，综合进行张拉伸长部分的水分控制，也是其工作实践期间不可忽视的一方面。比如，水泥搅拌期间水分和胶成分的添加比例协调性，混凝土振捣时期的夯实度控制，以及混凝土护养等工作。