桥梁工程中预应力张拉施工关键技术

2020-08-09李高举

工程技术研究 2020年13期

李高举

（中交路建北方工程有限公司，北京 100010）

1 工程概况

贵港至隆安高速公路C06合同段起讫里程是K155+380～K167+146，路线全长11.766km。C06标段位于南宁市武鸣区境内，路线共经1县、1镇、4村。全线主线共有桥梁8座，其中特大桥2座（六良特大桥、白马香山河特大桥）、大桥4座、中桥2座；跨主线天桥2座。涵洞、通道30道，天马停车区1座。全线填方数量约111.6万m3，挖方数量约131.8万m3。

2 预应力张拉施工技术

2.1 选取设计模板

（1）底模选取。桥梁工程预应力施工过程中，在选取设计模板的环节，模板的类型一般有底模和侧模2种，底模又包括一次性底模和多次使用底模，对应的侧模分为钢铁材质模板、木料材质模板和二者混合使用模板3种。不同的模板都有其对应的性能特征，具体设计模式的选取要依据实际施工需求进行。通常，一次性底模的优势在于能够大大缩短施工时长，加快施工进度；不足在于其使用成本高，会超出工程预计费用[1]。多次使用底模，顾名思义，就是指其能够在施工过程中被多次循环使用，这在一定程度上减少了工程成本，但弊端在于会拉长工程时限，施工时间加长的同时会额外增加其他方面费用支出。施工队伍在进行桥梁建设的整个过程中，要综合考虑各方面因素，在了解施工场地的实际状况和地质气候的前提下，择优选取合适的底模，一方面尽可能节约施工成本，另一方面也要保障工程的高质量与高性能。针对工期比较紧张的工程，要想按时高质量完成规定工程量，必须使用一次性底模施工；对于工期要求不高的施工队，工程人员在保障工程高质量的基础上可以使用多次使用的底模，为施工方节约成本。

（2）侧模选取。侧模材料的选取方式和底模选取大不相同，在选取侧模材料时要先分析桥梁的梁型标准，同时还要分析桥梁工程中侧模的周转次数。通常情况下，要求桥梁施工过程最先使用钢模，主要是因为钢模具有在使用年限长、不易变形、略微损坏的情况下还能够反复使用和安装拆除简单等优势。但有利就有弊，钢模的弊端在于其使用成本高。桥梁施工本身比较复杂，在使用钢模的过程中会加大工作量，加长工程期限[2]。需要注意的是，在钢模安装时，要做好保温工作，温度过高或过低都会对钢模性能产生影响。除了钢模，桥梁施工还会使用木质模板，木模较钢模的最大优势在于其使用成本低。木模通常在非标准规范的桥梁工程中使用较多，由于木质材料在高温的影响下散热不好，因此也要做好温度控制工作。

2.2 混凝土浇筑

除了选取桥梁模板材料，还需要进行混凝土浇筑工作，具体的混凝土施工技术需要通过以下步骤实现。

（1）混凝土原材料的组成搭配。一般而言，混凝土材料主要包括砂石、水泥和砂浆等，在选取混凝土原材料时，要格外留意施工要求，选取符合标准的材料。

（2）调制混凝土材料配比。混凝土材料中各成分的配比应严格按照施工的具体实际情况调制，以为施工队伍提供符合实际需求的混凝土材料。

（3）混凝土浇筑方式的选择。桥梁混凝土浇筑的方式各式各样，在浇筑混凝土时一定要结合实际工程要求，选择恰当的浇筑方式。混凝土的浇筑不是随意将混凝土注入设计模板中，而是要按照施工标准规范具体实施。

（4）混凝土浇筑结束后立即振捣。要想避免混凝土浇筑过程中出现空洞现象，保障混凝土浇筑的规整均匀，需要进行振捣。若在施工过程中出现一些不可控因素导致振捣工作无法正常进行，就需要换取更具有可操作性的方式来保证混凝土浇筑的规整、均匀。

2.3 穿束技术

混凝土浇筑工作完成之后，才可以进行穿束工作。所谓穿束技术，指的是在桥梁孔道稳定形成之后，依据孔道的实际长度展开穿入工作。若孔道的长度非常长，应以编束穿孔的方式进行，编束穿孔需要其他仪器来协助完成。穿束技术方式普遍分为以下2种：（1）在桥梁孔道没有固定成型前就展开钢束工作，即把钢束放入波纹管内部；（2）在桥梁孔道固定成型之后，再放入钢束。

2.4 张拉方式

保障桥梁质量的关键在于预应力施工技术，预应力的规格类型越标准，桥梁质量越优越，因此桥梁工程预应力张拉施工技术的选取及使用一定要符合国家建设施工标准。在张拉施工时，要依据实际工程需求选择对应张拉方式，通常张拉方式分为分段对称张拉和分批张拉2 种[3]。

使用张拉预应力钢束的前提是保障混凝土的强度及弹性模量完全达到设计参数要求。钢束预应力是采取两端对称型张拉，长度为40m的桥梁张拉顺序依次为N1、N3、N5、N2、N4号钢束，具体如图1所示。

图1 张拉预应力钢束

（1）对于30m和40m的小型桥梁张拉而言，其操作流程为0→0.12σcon→0.22σcon→张拉控制应力σcon（含锚口摩阻损失）持荷6min锚固（自锚式千斤顶及低松弛钢绞线张拉）。在熟练掌握预应力张拉流程的基础上，还要正确使用预应力张拉方式，使用率最高的是双控法，即借助控制应力对桥梁进行张拉，视钢绞线的伸长量为标准。需要注意的是，在测量钢绞线伸长量时，0→0.1σcon的伸长量用推算的方式，不应该实际去测量，推算结果和实际的伸长量之间的误差保持在±5%以内，一旦超出该误差范围，需要重新测量。

（2）对于50m的T型桥梁张拉而言，操作流程为0 → 0.17σcon→ 0.32σcon→张拉控制应力σcon（含锚口摩阻损失）持荷2min锚固（自锚式千斤顶及低松弛钢绞线张拉）。50m的T型桥梁张拉技术类似于上述的30m小型桥梁，都是采取双控法进行操作，同样在测量钢绞线伸长量时，0→0.17σcon的伸长量用推算的方式，不应该实际去测量，推算结果和实际的伸长量之间的误差保持在±5%以内，若超出规定误差范围，需要仔细查明误差来源并再次开展张拉操作。

（3）理论伸长值的计算公式。桥梁工程预应力钢绞线张拉理论伸长值的计算公式：

式中：ΔL为预应力理论伸长值，cm；P为预应力平均张拉力，N；L为预应力张拉末尾的张拉力，N；Ay为预应力钢绞线的对称截面积，mm2；Es为预应力弹性模量，MPa；k为孔道每米部分误差对摩擦的影响系数；x为从张拉末尾到计算截面处的孔道长度，m；μ为预应力孔道壁的摩擦系数；θ为从张拉末尾到计算截面曲线孔道处的切线夹角，rad。

（4）实际测量的伸长值。实际测量值通常是采取推算的方式，而非直接进行实际测量，原因在于实际测量会对桥梁质量本身造成影响。当初始张拉值为10%σK时进行数据记录，同时视钢绞线张拉10%σK为初始预应力，初级预应力的伸长值用理论伸长值的计算公式进行计算。

（5）张拉工艺流程如图2所示。桥梁施工建设有多种复杂的施工技术，特别是在进行张拉的时候，一定要严格遵循施工方案开展实际操作，以确保桥梁工程的高质量。使用预应力对桥梁进行张拉的同时，还要对桥梁孔道采取压浆操作，具体操作步骤：（1）确保水泥浆的量充足；（2）参考国家规范标准进行压浆操作，保障压浆操作的顺畅和准确，对于连在一起的桥梁孔道，要着重进行压浆操作；（3）堵住压浆成功的孔道，确保其不侧漏。