新建变截面连续箱梁体外预应力施工技术

2022-05-09王鹏飞刘伟闫双江柴海龙

广东建材 2022年4期

王鹏飞刘伟闫双江柴海龙

（中交二公局东萌工程有限公司）

1 工程概述

西河特大桥主桥跨径为80m+140m+80m 三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主桥箱梁采用单箱单室截面。结构采用三向预应力体系，纵向与横向均采用φ15.2mm 钢绞线，竖向束采用精轧螺纹钢。0#、1#块和边跨现浇块采用落地支架施工，其余2#～19#悬浇块段均采用挂篮法悬臂施工，施工过程中同步施工体外预应力转向器、减振装置等预埋件。

本三跨预应力混凝土变截面连续箱梁主体结构内部采用纵横竖三向预应力体系与混凝土体外预应力体系。其体外预应力体系由体外预应力钢束、钢束转向装置、钢束的锚固系统、钢束减振定位装置及钢束的防护系统组成，其钢绞线采用防腐性能高的单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线，各钢束独立且相对平行，具备单根安装、张拉及日后单根检查、单根更换的特点。体外索布置：主桥边跨设置TW1 钢束和中跨设置TW2 钢束，均为4 束，单束19 根单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线，TW1单束长83.54m，TW2 单束长145.58m，均采取跨中下弯的形式布置。

2 施工工艺技术要点

具体施工工艺流程为：施工机具准备→减振装置预埋件、锚固装置及转向器安装（与悬浇箱梁同步施工）→体外索下料→体外索安装→体外索张拉（张拉机具已标定完成）→端部锚头防腐（防尘罩安装及注油）→附件安装（减振定位装置）→所有外露钢构件防腐处理

2.1 施工前准备

⑴单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线、锚具、转向器装置及减振定位装置选用有资质且信誉良好的厂家定做，进场时应分批验收。验收时，对其质量证明书、包装、标志和规格等进行检查，并送第三方检测，检测结果合格才能使用。

⑵油泵、千斤顶及压力表组合张拉系统均在施工前一周标定完成，并具备具有检测资质的单位出具的校准证书。

⑶体外索穿索时，由于箱梁梁高采用二次抛物线变化形式，箱室内位置高差较大，需提前搭设钢管支架，便于钢绞线穿索及张拉。

2.2 体外索预埋件的安装

体外索预埋件包括锚垫板、螺旋筋、预埋管、转向器、减振定位器等，预埋件的安装与悬浇箱梁施工同步进行。预埋件安装过程中控制重点是其位置需定位准确，所有预埋件尤其是转向器及导管安装，要严格按照图纸位置进行精确量测放样定位，采用钢筋焊接牢固。

⑴锚垫板安装。在悬浇块段钢筋绑扎过程中，将体外索锚垫板、螺旋筋和预埋管安装在设计位置，并利用钢筋焊接锁定位置，防止混凝土浇筑时预埋件移动。

⑵转向器和导管安装。根据设计图纸，在0#块、1#横隔板、2#横隔板处精确定位，然后将组装好的转向器和导管精确安装并固定牢靠。调节转向器位置及角度与与设计吻合。同时为防止转向器分丝管口被杂物堵塞，安装时要将用海锦或织布等物品将转向器两端孔口密封防护好。

⑶减振定位器预埋件安装。减振装置一般分为A 型和B 型减振装置两种，本桥图纸减振定位装置采用A 型减振装置，分别锚固在顶板和底板两处，故需要提前预埋固定钢板，锚固钢板在悬浇块段施工过程中同步定位埋设。

2.3 体外索下料、编号

新建变截面预应力混凝土箱型桥梁中跨合龙结束后，进入体外预应力索下料工序。将钢绞线盘运输至指定位置，安置于基架上，利用钢筋对基架进行固定，防止滑动，下料前在待下料的位置隔2～3m 间距布置一块滑轮防止钢绞线牵引过程中划伤表面PE 护套，然后人工或者用卷扬机牵引钢绞线，量好所需的下料长度，校核后用红色油漆作好标记，用砂轮机切断。下料完成后，将钢绞线进行编号，码放整齐，以便下道工序穿束施工。

2.4 体外索穿索安装

2.4.1 清理锚垫板及转向器孔道

穿索前，应注意避免硬物刮伤钢绞线表面的HDPE涂层，预防扭转、缠绞、弯折现象。对所有转向器分丝管与锚垫板孔口进行检查，每个孔道必须用钢绞线逐孔清理干净，确保每个孔道都能顺利通过，为钢绞线的穿入与布置做好准备。

2.4.2 体外索穿束

采用人工导引钢绞线穿索的施工工艺。将备好的环氧钢绞线体外束牵引至箱室入口处，利用人工及牵引设备，将钢绞线逐一牵引至箱室内体外索孔道处，依次穿过张拉端、预埋转向器，最后传出端锚固齿板。需注意：

⑴穿索时按照钢绞线编号进行穿束且牵引到位后各根钢绞线之间应进行进一步梳理，预防出现扭转、缠绞、弯折现象，同时要注意保护钢绞线的HDPE 护套，避免受损伤。

⑵穿束时应注意在钢绞线与混凝土表面接触位置设置彩条布、滚轮、钢管支架等措施，以保护体外索HDPE 层不受损坏。

⑶体外索穿束后，在张拉端将预留工作长度的体外索表面PE 护套剥除，留出足够的张拉长度，剥除护套注意保护钢绞线不受损。

2.5 体外索张拉

2.5.1 张拉准备

⑴将体外索两端的垫板及钢绞线擦拭干净，进行锚夹具安装。安装锚具时注意将锚具孔与转向器孔位对中，将夹片推入锚具锥孔中，并用塑料套管轻轻敲紧，夹持住钢绞线。

⑵为了确保张拉所使用到的穿心式千斤顶及油泵运转状态良好，要在正式施工前进行试机环节；此外，还有落实好体外索工具锚的位置。

⑶在对千斤顶、工具锚、工具夹片等进行安装时，必须要将工作锚板、千斤顶、工具锚等紧贴于轴，以保证在正式张拉施工过程中，表面能够没有间隙且十分平整。

⑷因跨中单根钢绞线长约150m，虽有钢管支架做钢绞线支撑，但仍有钢绞线下挠趋势。张拉前需要对钢绞线进行预紧，确保每根体外索钢绞线无明显松弛，保持受力一致。

2.5.2 体外索张拉

采用两端张拉，应安排专人进行统一指挥，启动油泵、进行张拉。体外索的张拉顺序采用单束单根两端张拉，先对称张拉内侧的两束体外索，然后张拉外侧的两束体外索。每束的张拉顺序从上往下、从左往右单根进行张拉，每根钢绞线张拉均应做好记录工作，避免出现未拉或超拉等现象。西河特大桥主桥体外预应力仅预紧张拉0.1fpk 并锚固，作为后期桥梁维修、加固时的技术储备。

2.6 锚头防腐

⑴防滑压板安装。用手提砂轮机齐平切除锚头端多余钢绞线，预留的长度应满足换索及安装保护罩的要求。安装体外索锚具端的防滑压板，拧紧螺栓，固定夹片，防止体外索滑丝。

⑵锚头内灌注油脂。①在连接完成注油设备、注油管、工作锚板上注浆口这三者后，即可正式开启注油设备，目的在于以灌油管为介完成将防腐油脂灌进锚头内的目标；②判断锚头内防腐有致是否已灌满的标准为，观察工作锚板出浆口有没有冒出当防腐油脂；③为保障防腐效果可充分灌注入锚头内，在此过程中必须做好确保现场不会受到污染的防护措施。

⑶安装保护罩及防腐。要做好保护罩安装及其防腐工作，需建立在已使用油脂处理好锚头防腐需求的前提下。完成这一环节后，则可以通过螺栓来在垫板上固定好保护罩；同时，还要将防腐油脂补充注进保护罩内。

2.7 减振定位器安装

减振装置一般分为A 型和B 型减振装置两种，西河特大桥采用A 型减振装置，分别由可调螺杆、衬套管、橡胶垫层、束箍、束体组成，锚固在顶板处和底板处两处。

根据图纸减振定位装置安装位置，先将预埋钢板表面的混凝土等杂物清除干净，将减振装置螺杆焊接至预埋钢板上进行固定。首先将A 型减振装置采用两个半圆氯丁橡胶套在钢束上，然后把两半减振器套在体外预应力束，拼成一个整圆，最后将钢法兰盘套在体外索上，用扳手将法兰固定，确保减振装置与钢束密贴无间隙。

注意调节长螺杆的位置，使其一端与预埋件焊接稳定，焊接后减振装置的所有外露金属如预埋钢板、螺杆、螺母等均应进行防锈处理。

3 质量控制要点

3.1 进场原材料质量控制

⑴单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线及其配套产品作为桥梁特殊专用材料，应选用有资质且信誉良好的厂家定做，进场时应分批验收确保原材合格。

⑵运输成盘装的钢绞线必须平稳固定，并加柔性材料支垫，保证运输过程中不受到挤压破坏。

⑶现场卸货、吊装必须使用柔性吊带材料，切记不可使用钢丝绳直接吊装，避免损伤钢绞线表面HDPE 涂层。

⑷集中存放至封闭场内，应保证存放位置平整、无积水，底部用枕木支撑，上部采用彩条布覆盖。

3.2 施工过程质量控制

⑴下料时，严禁直接在地面拖动，应利用钢绞线自身盘架放索，并每隔2～3m 布置一道滑轮，形成下料滑轮组合，防止刮伤表面涂层[1]。

⑵下料完成切记避免直接存放至箱梁顶面，应采用柔性支垫材料，每隔2m 做支垫，保护钢绞线。

⑶穿索时，从箱梁顶面牵引至箱室内，穿入各位置转向器时，应在所有转角部位设置滑轮或钢管，一是作为保护，二是作为导向。

⑷在箱室内体外索穿索施工的通道上架设钢管支架，钢绞线距箱室内底板距离小于50cm 时，无需架设钢管支架且在穿索通道上铺设棉布等软质材料，严禁钢绞线与地面、箱梁内壁等坚硬部位直接接触。

⑸所有转向器分丝管孔道应提前涂抹黄油，用于临时润滑，既方便穿索，又能保护钢绞线表面涂层。

⑹导向钢管按设计给定的坐标参数安设，应与钢筋骨架焊接牢固，浇筑混凝土前应包裹严密。

4 新建桥体外预应力与旧桥加固维修增设体外预应力对比分析

当前，普遍使用的桥梁上部结构加固方法主要包括增大截面与配筋加固法、体外预应力加固法、粘贴钢板加固法。本工程中，为了实现施工过程简便与加固效果良好的双重目标，选择使用了体外预应力束加固法。此外，通过对新建桥体外预应力与旧桥加固维修时增设体外预应力两种方式从人机物法环等多角度对比分析得出，前者明显较后者优势更加凸显（见表1）。