现浇箱梁预应力分段张拉施工技术的研究

李晋龙

(山西三建集团有限公司，山西 长治 046000)

随着我国经济的不断发展，尤其是城市交通的不断发展，人们对桥梁的外观和使用要求也越来越高。在桥梁工程中，预应力张拉可以确保桥梁在承受荷载情况下的安全性，而分段张拉技术则是在张拉时，利用相应软件对其进行控制和引导，从而大大减少人为误差，降低项目的整体造价，提高工作效率；同时，对预应力的作用也得到了有效保证[1]。本文以某城市道路桥梁为例，分析现浇箱梁预应力智能张拉技术的运用，以供参考。

1 工程概况

该项目是在建城市道路桥梁工程，跨越污水处理厂。该项目是一个重点交通枢纽站，该工程桥梁工程全长513.714m，高度2m，宽度20m，共15跨，5联，该项目单箱三室断面如图1所示。

图1 该项目单箱三室断面

2 现浇箱梁预应力张拉施工技术

现浇箱梁预应力张拉施工技术主要包括波纹管安装和定位、钢绞线的下料和穿束，以及预应力分段张拉等，具体如下。

2.1 波纹管安装和定位

为保证管道顺利抵达预定地点，必须由技术人员先对管道进行预处理，然后在管道中安装定位钢筋。为使底、腹钢筋同步设置，使用了光圈钢筋来制作波纹管定位卡盘，并将其加工为U型。装配完毕后，技术员必须先将 PVC套管装配到内侧，才能继续进行下一步工序。为避免在浇筑过程中受到震动或泥浆从接头流入管道造成堵塞，通常采用的是比PVC管材外直径10mm大的波纹管[2]。另外，相关人员在具体施工中，需要根据施工图，将波纹管紧固在梁体中，保证锚垫板、螺旋筋等其他的预埋件固定的精确性，在完成上述工序后，还应严格按照要求安装浇筑混凝土，并安装钢筋，防止由于波纹管被压平或破坏而导致的漏浆。

2.2 钢绞线的下料和穿束

2.2.1 钢绞线的下料

拉力起重器的型号对拉力起重器的长度有一定的影响。一般的下料长度为孔道的有效长度，活塞的厚度和工具的锚固厚度。工作锚杆厚度，限位板厚度加5cm，露出的钢索末端长度不超过5cm[3]。钢绞线的切割机，不能采用气焊、电焊等方式，而必须采用砂轮来进行切割机的方式，以免造成钢绞线的温度不均衡，从而对其整体的性能造成不利的影响。此外，在一次切断作业结束后，技师还要注意钢索的散乱情况，保证每个钢索都是平展的。在输送钢索时，有关单位应采用人工台运、机械台运等非接触式输送方法，以防止与地面的直接接触。

2.2.2 钢绞线的穿束

在钢绞线的穿束工艺中，整体穿束是一种常见的方式，通常采用手工进行，但也有一些特殊的场合，需要借助吊车辅助拖拉来进行穿束[4]。在进行多个波形弯曲梁穿孔时，技术人员可以采用缠绕胶带的方法，在进行多个波形弯曲梁穿孔时，还可以根据实际情况，制造出与之相适应的牵伸头；然后用手拉前端，又推后端。

2.3 预应力分段张拉

2.3.1 张拉的准备工作

预应力张拉前，技术员要做好如下工作：1)对张拉量与压力计读数的关系进行详细的分析与计算；2)对于钢绞线的弹性模量的分析与计算，从施工现场的实际情况与工程设计的需要出发，确定与钢束曲线有关的元素，据此计算出钢绞线的延伸率，并得出相应的结论；3)为确保其混凝土达到设计强度，需对其进行持续的预应力处理，并对其进行计算；4)为降低储油量不足的情况，在前期工作中，技术人员应对油泵储油量进行仔细的检测，发现有不足时，应及时补充，并应根据具体情况，将油泵、千斤顶、压力表等安装到位；5)对钢丝绳的张紧顺顺序进行仔细核对；6)在张紧的前期，要合理地布置安全防卡套、安全警告线等，并要及时发布通知，不能让任何不相干的人进入工地；7)在施工前期，技术员要对张拉梁的施工质量，混凝土的实际强度等进行严格的检验，确保达到设计规范的要求；8)为保证操纵台的稳定，应在预备张拉时进行稳固工作，提前搭建操纵台，做好检查、试验工作。

2.3.2 张拉操作

在张拉作业中，技术员必须对张拉力和伸长量进行有效的控制，当两者之间存在较大差异时，技术员必须分别对两头进行适当的调整，采用压力速率法来调整伸长量。在对钢绞线进行张紧前，必须先将钢绞线的末端全部清理干净，以保证末端在同一水平面上。另外，施工企业还必须构建一个以千斤顶、主机和油泵为主体的预应力张拉系统，并采用计算机技术对其进行自动控制，从而为张拉施工的成功进行奠定基础[5]。同时，通过传感器技术，可以获得更多的数据和信息，如钢丝绳的伸长量，张拉装置的工作压力等，并将这些数据传送给主机，由主机进行判断和分析，由水泵站根据系统的命令，适时地调节变频器的运行参数，并进一步强化对加载速度，张拉力等的控制。此外，该智能张拉系统还可以与预先设定的程序相结合，通过对系统主机的适当命令，使机器与机器保持同步，从而完成张拉工作。

2.3.3 管道压浆

孔道注浆常用的注浆材料是一种50MPA左右的浆液，它是一种新型的注浆材料[6]。加水使其空运转几分钟，保证搅拌器内有足够的水分，然后将泥浆注入压浆泵中，在注浆泵的压力下，将泥浆喷出；当浆液浓度与注浆泵浓度一致时，应停止注浆，启动抽真空。当将真空水平保持在-0.06至-0.1MPa时，注浆泵被启动，注浆阀门被开启以使真空泵继续工作。

2.3.4 封锚作业

在压降结束后，需要进行封锚作业，保持外露的锚头干净，符合整体施工要求。随后，通过凿刻等技术进行截面混凝土密封处理，最后，将整个区域清理干净，对混凝土浇筑等进行后续养护管理。

3 本工程现浇箱梁预应力分段张拉施工技术的应用

在本工程项目中，现浇箱梁预应力分段张拉施工技术的应用，极大的减少人为误差，降低了整个工程的成本造价，提高了公司的施工效率；同时，还最大程度的发挥了预应力的作用。本项目工艺流程及具体应用如下。

3.1 工艺流程简述

在该工程中，为了保证整个现浇箱梁桥的智能化分段张拉，在施工前绘制了清晰的工序图，详细布置了工作任务，以便为接下来的工作做好充分的准备。在整个张拉工程中，各类模具和装备的安装和建设是最为基本的工作。首先，对工作锚杆进行合理的设置，确保其在工程中发挥出较好的作用，并对其进行钢索固定。在此基础上，进一步提高了工作锚和锚垫的结合强度，保证了后期张拉的质量。其次，保证约束板和工作锚杆的紧固，以防止后面的箱形梁现浇时产生裂缝而导致的混凝土漏浆。最后，安装支撑杆，然后将支撑杆提起，并将钢索穿过，将千斤顶和限制片都保持在一个比较一致的高度上，然后用精确的界面定位来保证与限制片的高效对接安装。

3.2 智能张拉准备

本文所引用的工程实例采用了如下方法对现浇箱梁预应力进行智能施工设计。实施智能化张拉，一是要运用智能化体系，利用信息化的技术手段，运用专门的应用软件，实现智能化管理；完成了对施工程序的设置，其中包含了对箱梁有关参数的统计，并利用计算机信息技术对桥梁工程相关参数进行计算与统计设备型号。其次，构建完整的资料库，综合所有的资料，包括波纹管、钢绞线和钢条，并对它们的数量、长度、种类和编号进行智能设置。在此基础上，通过智能化的张拉体系，实现相关的结构参数的设计，科学地对张拉的应力状态和梁型等进行分析，使之能够利用相关的资料作为参照，为后期的工程提供更加高效和实用的资料。在该工程项目中，通过合理设定必要的张拉力和延伸率，明确梁片资料。

通过控制智能张拉系统，与泵站协同工作，利用千斤顶进行张拉，并在张拉过程中，对锚杆和锚件的性能进行检查。通过智能计算机来实现张拉，不仅可以节省大量的人工，而且还能提高施工的效率和准确性。在施工期间，利用自动设置各种参数和全程追踪集成，全方位监控施工中的各种信息，保证每个施工环节都有相应的工作点被拍摄下来，在施工过程中，保证张拉力筋的正常工作。在使用时，由专门的技师通过观测智能张力仪所显示的数据，计算并记录预应力和张力系数。在感知张拉系统开始运行后，要通过智能张拉系统来观察其参数和位置，并利用数字化技术来建立桥梁模型，在确定其处于稳定状态后，才能进行相关的锚定工作，实现智能化的预应力张拉。

将项目采用该方法得到的预应力值与采用人工方法得到的预应力值进行了比较，得出了相应的张拉结果。

此外，在进行桥梁施工的前期工作时，还对现浇箱梁的预应力智能压浆装置进行了优化设计，技术人员利用仪器系数来控制浆料的比例。在这一过程中，既确保了管道的安全性，又确保了管道的稳定性，还对管道的压力进行精确的控制。因其智能化装置操作方法相对简单，机械装置可实现自动卸料和上水作业，降低了技术员的劳动强度，是实现现浇箱梁桥张拉智能化的重要途径。

3.3 施工关键点

在此次施工中，通过波纹管施工、钢绞线施工，以及管道压浆及封锚等关键点控制，有效实现了对项目箱梁预应力分段张拉技术的控制，具体如下。

3.3.1 波纹管施工

通过分析以往箱梁预应力张拉技术的应用情况可知，箱梁预应力张拉技术的应用首先要做好波纹管的安放和位置。其施工过程是：①对波纹管进行处理，按照施工图中有关内容进行波纹管的安装；②进行适当的锚固，因本工程中波纹管的特殊需要，需采用锚杆进行锚固，不然会对以后的工程产生不利的作用；③在波纹管安装完毕后，还需对聚氯乙烯(PVC)塑料套管进行二次加工。

依据项目的具体情况，对项目的具体方案进行规范，并安装相关规章制度进行作业。使用钢条来对波纹管进行紧固，以防止在以后的施工过程中，由于波纹管的变形而引起与钢条之间的矛盾。如果要挪动拉杆的定位，要保证波纹管总是在一个平稳的条件下，以免对拉杆产生冲击，并略作修改设计图，防止与原设计图纸的不一致。同时，鉴于现浇箱形桥梁的特点，在实际工程中必须采用混凝土来进行浇筑。必须与 PVC管道同时进行叠加安装，从而保证PVC管对波纹管有一定的保护作用，并在波纹管管道内有良好的防护效果。

3.3.2 钢绞线施工

在钢绞线穿捆的过程中，严格做好防止盘绕的措施，对钢绞线进行合理的整理，达到较好的盘绕效果，防止不同钢丝绳张拉力的参量情况出现差异。同时，所用的张拉力表示出其张拉的钢索数目，以保证两者在同一条件下，成功的进行张拉工程。因为采用了智能张拉设置，所以必须对其相关的参数进行自适应的智能化设置，如果在钢绞线的张拉力和真实张拉力的数值存在偏差，将会影响其在钢绞线上的应用，从而影响到其在钢绞线上的应用。

3.3.3 管道压浆及封锚

梁体的灌浆全部采用了智能化的循环灌浆方式，并使用了一种特殊的灌浆材料进行灌浆。在采用智能张拉装置进行全面张拉后，应适时对洞口进行灌浆。在压浆前，工人们用高压水炮将管线内的异物全部清理干净，并且对钢丝绳进行全面的检测，保证钢丝绳不会出现打滑、断线等现象，然后开始压浆作业。注完浆液后，对梁的末端进行清洗、凿毛，并对端部的封闭钢筋进行焊接，安装封闭端部模板，浇筑封闭端部混凝土，并进行封闭端部混凝土的浇筑和养护。

4 结语

本文项目运用了现浇箱梁的智能化分段张拉技术，通过一台计算机对4台千斤顶进行控制，实现了由左、右两块腹板上的钢索在纵向上的均匀分布，从而使预应力的作用更加平稳。由于张拉周期较短，可以实现预先注浆，且使用智能化压浆器进行注浆，因此，可以避免由于超期使用而导致的预应力损失。总之，随着现代大桥施工的不断深入，人们对大桥施工的质量与安全问题日益关注，现浇预应力混凝土箱梁施工技术已被大量采用。预应力混凝土箱梁施工技术的应用，关系到今后大桥的运行安全。要提高预应力现浇箱梁的质量，就需要技术人员不断地引入更多的先进技术、设备和材料，并对其进行有效的施工质量管理，从而保障桥梁工程的顺利开展，提高桥梁工程的总体质量和安全水平。