预应力后张法施工技术在桥梁建设中的应用

2021-06-22刘顺林

运输经理世界 2021年29期

关键词：孔道压浆波纹管

刘顺林

（贵州省册亨县交通运输局，贵州册亨552200）

0 引言

预应力是指为改善结构体系的服役表现，在施工中为结构预先施加一定压应力来抵消荷载作用下结构产生的拉应力，起到防止结构被破坏的作用。目前，预应力技术已经在桥梁建设领域得到广泛应用，对提高桥梁结构可靠性和耐久性都有重要现实意义。

1 工程概况

后张法是指先进行混凝土浇筑施工，在浇筑完成的混凝土强度不低于设计强度75%后对预应力钢材进行张拉，以此形成构件。谋大桥工程设计采用后张法进行施工，该大桥为3×30m（T 梁）+4×30m（T梁）+（36+60+36）m（连续箱梁），T 梁采用先简支后结构连续，本桥平面部分位于曲线上。每片T 梁腹板均布置3 束1×7φs15.2 预应力钢绞线，其中，边跨边梁钢束N1～N3 均为10 根，边跨中梁及中跨边梁钢束N1～N3 均为9 根，中跨中梁钢束N1～N3 均为8 根；箱梁钢束采用由12φs15.2 预应力钢绞线、13φs15.2预应力钢绞线和16φs15.2 预应力钢绞线组成的钢束。

2 施工要求

2.1 材料与机具进场

所有预应力材料都应按照规程进行检验，若未能通过检验则不可在施工中使用。在张拉过程中使用的机具，如油泵、千斤顶和压力表，都应由资质合格的机构进行检定，同时出具报告，以确定回归方程。其中，千斤顶必须与张拉吨位要求相符，并且最大行程与张拉伸长量良好适应，以此防止二次张拉。

2.2 预应力孔道成孔

梁板浇筑施工时借助金属波纹管进行成孔，为避免波纹管因浇筑产生上浮或变形，需使用钢筋按井字形设置定位架，其设置间距为50cm，所有水平方向的定位筋都要和腹板箍筋通过点焊相连，并确保整个波纹管的线型保持平顺。为避免混凝土振捣过程中波纹管产生变形、漏浆或弯折，需在波纹管的接头处使用胶布进行缠绕，并在浇筑开始前将钢绞线穿入到管内，同时浇筑过程中应反复抽动钢绞线。最后在梁板两端设置锚垫板，使用螺丝和端模箱梁，锚垫板设置好后应和孔道的中心线保持垂直。

2.3 钢绞线下料与穿束

钢绞线下料严格按照图纸要求进行，具体的下料长度采用计算的方法确定，在计算过程中应充分考虑张拉过程中千斤顶的工作长度、钢绞线弹性回缩等影响因素。下料需使用砂轮锯进行切割，不可电焊或气焊，否则将造成热损伤。

切割完成后需在钢绞线两端向内20mm 使用细铁丝进行绑扎，以免发生松散。对钢绞线进行搬运时，应注意避免锈蚀、损伤和污染。穿束开始前需用压力水对孔道进行冲洗，以清除孔道中的杂物，并观测孔道是否存在串孔等问题，之后用压缩空气将孔道中的水分吹干。在穿束过程中应随时检查钢绞线状态，整个穿束过程均由人工完成。

3 施工方法

3.1 孔道预留

梁板浇筑施工时借助金属波纹管进行成孔，为避免波纹管因浇筑产生上浮或变形，需使用钢筋按井字形设置定位架，其设置间距为50cm，所有水平方向的定位筋都要和腹板箍筋通过点焊相连，并确保整个波纹管的线型保持平顺。孔道预留偏差应达到以下要求：孔道坐标：梁长方向偏差不可超过30mm，梁高方向偏差不可超过10mm；孔道间距：同排偏差不可超过10mm，上下层偏差不可超过10mm。

3.2 张拉

待预应力混凝土实际强度不低于设计强度85%（通过标准试块强度试验确定预应力混凝土实际强度），同时混凝土龄期达到7d 以上才可以进行张拉，张拉方法以两端对称张拉为宜，并按照张拉力与伸长值两项指标进行双控，张拉施工中应注意下列要点。

第一，根据设计与规范提出的要求进行两端对称张拉施工，张拉时安排专人进行指挥，所有应力阶段均需在两端同时进行开泵，操作人员及时上报油表读数，并随时对油泵施压速度进行调整，避免两端应力相差悬殊导致张拉失败，或发生意外。

第二，及时准确地读取千斤顶行程数据，量取时要注意每次都应取同一个起始截面，并做好现场记录工作，每张拉完一束钢绞线就对其伸长量进行一次计算，然后对比伸长量的实测值和理论值，若差值小于伸长量理论值的+6%，则说明张拉合格，若差值超过伸长量理论值的+6%，则应立即停止张拉，并分析导致实际伸长量超标的原因，最后采取针对性措施加以解决。

第三，张拉必须严格按照图纸顺序进行，在为钢绞线施加一定预应力的基础上密切关注梁板实际状况，确认是否存在裂缝或产生侧弯，同时对梁板中心实际起拱度进行测量。

第四，张拉操作时注意检查是否发生滑丝与断丝，其数量应控制在断面所有钢丝总数1%以内，且每束钢绞线发生滑丝或断丝的数量不能超过1 丝。

3.3 端头处理

为尽可能缩短张拉和压浆之间的时间间隔，防止预应力大量损失，在张拉完成后应尽快完成端头处理，具体方法为使用标号相对较高的砂浆封堵锚具和夹片之间存在的缝隙，在封堵砂浆形成一定强度后方可开始压浆，封堵砂浆在孔道压浆时需达到的强度一般以不会以压浆而冲掉为准控制。

3.4 孔道压浆

一是孔道压浆时使用的材料必须通过严格的试验检测确定是否与规范要求相符，同时还要经过监理人员的检验，只有在批准之后方能使用。

二是压浆材料的稠度需在现场进行测定，应处在14～18s 范围内，从水泥浆拌制开始到压浆完成的时间不能超过45min[1]。

三是压浆开始前应先用高压水全面冲洗孔道，以确保孔壁被完全润湿，当检查发现孔道中存在油污时，则需使用没有腐蚀性的洗涤剂进行清洗，清洗干净后用压缩空气将多余的积水吹出。

四是压浆按照先下层、再上层的顺序进行。

五是压浆过程中，先从处在最低端的孔洞开始压入，此时排气孔开始排气，整个压浆过程都应缓慢和均匀，按照设计要求进行压力控制，在排气孔流出稠度和压入相同的浆液后用木塞对排气孔进行封堵，此时应继续压浆，稳压2min 左右，待钢绞线空隙开始流出清水后即可完成压浆。

六是压浆完成后，需在水泥浆形成一定强度后对多余钢绞线进行切割，切割需使用砂轮锯进行，不可电焊与气焊。

七是孔道压浆材料性能应达到以下要求。凝结时间：初凝不小于5h，终凝不超过24h；25oC 温度条件下的流动速度：初始流动速度在10～17s 范围内，30min 后流动速度在10～20s 范围内，60min 后流动速度在10～25s 范围内；泌水率：24h 自由泌水率应为0.3h,钢丝之间的泌水率也应为0；自由膨胀率：3h 自由膨胀率应在0%～2% 范围内，24h 自由膨胀率应在0%～3%范围内；充盈度：应合格；抗压强度：3d 抗压强度不能低于20MPa，7d 抗压强度不能低于40MPa，28d 抗压强度不能低于50MPa；抗折强度：3d 抗折强度不能低于5MPa，7d 抗折强度不能低于6MPa，28 天抗折强度不能低于10MPa[2]。

3.5 封端

压浆结束后两端通常会留下一些水泥浮浆，应在封端开始前将浮浆清除干净，并对端头混凝土表面进行凿毛，严格按照设计要求绑扎封端钢筋，并做好模板支设与混凝土浇筑。

3.6 施工注意事项

3.6.1 张拉

所有张拉设备都应安排专人进行保管，同时做好定期检验、标定及维护，在张拉过程中油表要和千斤顶一一对应；预应力张拉必须严格按照图纸要求的顺序进行；将锚具安装到位后应尽快开始张拉，以免锚具在张拉开始前生锈；张拉时应在现场安排专人负责指挥，两端按照相同的速度为钢绞线施加预应力，在量取千斤顶实际行程的过程中应准确无误，并做好相关记录；在张拉操作中，作业人员不可站在钢束锚头的正对面，避免断丝造成伤人事故，将钢绞线张拉完成后，应在油表指针回零后再对油管进行拆除。不可在完成张拉但没有压浆的钢绞线上进行攀爬、踩踏，以免造成严重扰动；压浆完成后，对多余钢绞线进行切割时，主要不可使用电焊和气焊的方法。

3.6.2 压浆

钢绞线张拉结束后，及时用清水对锚具进行冲洗，并用压缩气体将其吹干，之后开始封锚和真空压浆，现场使用的搅拌机与储浆罐，其体积不能比单个孔道体积小，以免由于浆液不足导致压浆不连续。

水泥浆按照设计要求达到的强度配制，配制前对水泥强度与质量进行检查，不合格时不可用于施工。

为防止钢绞线发生锈蚀，可以在水泥浆中适量掺入阻锈剂，若还需要使用其他掺入料，则应得到监理人员的许可，需要注意的是，含有硝酸盐与氯化物等腐蚀性成分的掺入料不可使用。

压浆施工中，施工现场的工作班应留取3 组以上标准试样进行强度检测，在标准条件下连续养生28d后，对其抗压强度进行严格检测。

当环境气温或箱体自身温度在5oC 以下时，不可压浆。若白天环境气温超过35oC，则应在夜间进行压浆施工。为防止浆液形成后因温度产生裂缝，施工时需将浆液温度控制在32oC 以内。

孔道压浆尽量在张拉结束后24h 之内进行，最长间隔时间不能超出3d。完成压浆后整个孔道都应被浆液充满。

水泥浆从调制开始到压入的时间应控制在30min以内，浆液使用前与压入时都应处在良好的流动状态。

压浆采用真空辅助法进行，在浆液从真空端溢出后，需在孔道两端实施排废，之后维持压力2min 以上。完成压浆的孔道应予以有效保护，要求在24h 之内不可受到振动的影响。压浆完成后的48h 之内，整个结构的温度不能低于5oC，若施工时气温过低，则应采取有效的保温措施。

压浆施工中要做好各项记录工作，需记录的内容包括：压浆时间、浆液水灰比、浆液所用掺入料、压浆压力、试块抗压强度及施工中遇到的障碍和问题等。以上记录需在压浆完成后3d 之内提交给监理人员。

3.7 安全保证

3.7.1 临时用电安全

为切实保证施工时的用电安全，现场临时用电必须采用三相五线制；对于配电系统，其配电箱应严格实行三级配电两级漏电保护；保护零线不仅要在配电室或总配电箱及分配电箱进行重复接地，还要在线路末端进行重复接地；配电箱与开关箱中的连接线都应为绝缘导线，接料不能松动，并不能有直接外露的带电部分。此外，配电箱和开关箱都应做好防雨、防尘、防盗；所有用电设备都应有专门的开关箱，并严格实行一机一闸与一漏一箱；漏保装置根据相关要求选择，对于开关箱所用漏保装置，其额定漏电动作电流不能超过30mA。

3.7.2 施工安全保证

（1）油泵

第一，油泵的电源接线应接好接地线，同时配备插座与插头，所有接头都应做好绝缘处理，以免发生漏电；第二，油管与接头应严选规格并随时做好检查，排油时管道不能发生扭结，以免管路爆裂；第三，在正式施加预应力之前应先开启控制阀进行空载启动，期间对安全阀调整压力进行检查，确定其是否灵敏可靠；第四，液面过低泵中的推力轴承从液面上露出后，不可长期带压工作；第五，施工时认真检查油泵实际运转情况，发现异常如压力表不稳定，则应立即停车，并查明原因，采取针对性措施加以解决；第六，所有高压油管接头都应套上防护套，以免油液喷出造成伤人事故。

（2）油管、油表

不可在带压情况下拆除油管与油表，即油表指针回零前不可进行拆除作业，同时还应做好防护，避免油管或油表受损。

（3）千斤顶

在千斤顶带压工作过程中，现场操作人员需站其两侧，而断面方向不可站人，并在必要的情况下通过设置钢板墙来提供安全防护。另外，带压工作期间不可触碰液压系统所有零部件，以免发生意外。

（4）压浆

对于张拉完成但没有压浆的梁板，应避免受到剧烈振动，并且不能大量堆载；在压浆过程中现场工作人员必须按照要求佩戴各类防护用具，以免水泥浆突然喷出造成伤人事故；压浆嘴应使用钢管加工出丝扣，以此和锚垫板紧固相连，避免压力过大导致崩开。