淺談黃龍帶特大橋預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究
2017-04-25
1工程概況
黃龍帶特大橋主橋采用兩塔三跨矮塔斜拉橋，10#～11#墩為主墩。
主梁采用C60混凝土，左右幅分離，半幅橋?qū)?0.5m;主梁斷面為變高度單箱雙室直腹斷面，箱梁頂寬20.5m，兩側(cè)外懸翼緣板寬4m;箱梁根部梁體中心線梁高H根=6m，跨中及端頭梁體中心線梁高H中=3.80m，梁高按二次拋物線變化。
主墩0#塊、1#塊共長14m，半幅箱梁翼板寬20.5m，箱梁底板寬12.5m，墩身厚4.8m（墩頂），0#塊及1#塊一邊懸出部分長4.6m。
2預(yù)應(yīng)力施工簡介
2.1概述
主梁0#塊采用縱向、橫向和豎向三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。
?。?）縱向預(yù)應(yīng)力
縱向預(yù)應(yīng)力共128束鋼絞線，鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa，頂板鋼束規(guī)格為15-19、15-12、15-15，控制張拉應(yīng)力為1339MPa，腹板鋼束規(guī)格為15-12，控制張拉應(yīng)力為1339MPa，張拉順序?yàn)橛上峦希赏庀騼?nèi)對稱張拉，張拉時對張拉控制力和引伸量進(jìn)行雙控，引伸量的誤差應(yīng)控制在-6%～6%以內(nèi)。
?。?）橫向預(yù)應(yīng)力
中橫梁橫向預(yù)應(yīng)力采用15-19、15-17、15-12高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線。布置12束鋼絞線，為兩端張拉。
鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa，控制張拉應(yīng)力為1302MPa，張拉時對張拉控制力和引伸量進(jìn)行雙控，引伸量的誤差應(yīng)控制在-6%～6%以內(nèi)。
?。?）豎向預(yù)應(yīng)力
箱梁豎向預(yù)應(yīng)力采用15-3高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，按順橋向60cm、70cm、100cm等間距布置，共456束。鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa，控制張拉應(yīng)力為1302MPa，張拉時對張拉控制力和引伸量進(jìn)行雙控，引伸量的誤差應(yīng)控制在-6%～6%以內(nèi)。
2.2預(yù)應(yīng)力鋼束施工
2.2.1波紋管安裝
縱向預(yù)應(yīng)力波紋管采用D114/100mm塑料波紋管，中橫梁橫向預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管采用D114/100mm塑料波紋管，豎向預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管采用內(nèi)徑50mm塑料波紋管，由專業(yè)廠家生產(chǎn)，按一定的定尺長度運(yùn)至施工現(xiàn)場。
波紋管按設(shè)計線形安設(shè)，預(yù)應(yīng)力管道采用“U”型鋼筋定位，定位鋼筋沿鋼束長度方向直線段按每0.8m設(shè)置一道，曲線段按每0.25m設(shè)置一道。
波紋管安裝過程中，當(dāng)受到普通鋼筋的影響時，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整普通鋼筋的位置。安裝好的波紋管要注意保護(hù)，措施如下：
?。?）鋼筋綁扎、混凝土澆筑過程中，不得踏壓波紋管;不得在沒有防護(hù)的情況下而在波紋管的上方或附近進(jìn)行電焊或氣割作業(yè)。
（2）波紋管與錨墊板連接處以及波紋管套管兩端用防水膠帶纏繞嚴(yán)密，防止?jié)岔艜r漏漿。
?。?）砼澆筑前，要仔細(xì)檢查波紋管的位置、數(shù)量、接頭質(zhì)量及固定情況;如發(fā)現(xiàn)波紋管被破壞，要及時處理。
（4）為避免澆筑砼時振搗器損壞到波紋管，混凝土澆注前必須穿入內(nèi)襯管（采用PVC管制作），澆筑過程中應(yīng)由專人用探頭對管道進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)堵塞應(yīng)立即處理（采用高壓水通管）。
2.2.2錨墊板安裝
錨墊板（含螺旋筋）進(jìn)場后，按規(guī)范要求進(jìn)行檢查驗(yàn)收，滿足要求后才能使用。
對于設(shè)錨頭的位置，需將錨墊板牢固地固定在端模上，并注意錨墊板面的角度符合設(shè)計要求，波紋管嚴(yán)格垂直于錨固平面。此外，特別要注意的是排氣管和壓漿管的埋設(shè)，并連結(jié)牢固和不漏漿。
2.2.3鋼絞線進(jìn)場檢驗(yàn)、下料和穿束
鋼絞線進(jìn)場后，按規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)收，對其強(qiáng)度、延伸量、彈性模量及外型尺寸進(jìn)行檢查、測試，合格后才能使用。
鋼絞線根據(jù)設(shè)計要求的下料長度進(jìn)行下料，同時考慮實(shí)際工作長度。下料采用鋼卷尺精確測量、砂輪切割機(jī)切割，下料誤差為0～+100mm。鋼絞線下料時不得在砼面上生拉硬拽，以免磨傷鋼絞線。下好的鋼絞線單根盤起，經(jīng)分類編號后進(jìn)行臨時存放。鋼絞線臨時存放時，在其下墊木枋，并全面覆蓋，以防雨、防潮。下好的鋼絞線必須及時使用，盡量減少臨時存放時間。
單端張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線采取先穿，即在砼澆筑前完成鋼絞線穿束;兩端預(yù)應(yīng)力鋼絞線采取后穿，即在砼澆筑后完成鋼絞線穿束。為方便穿設(shè)，鋼絞線采取單根穿進(jìn)。鋼絞線穿設(shè)時，先在其頭部纏繞多層膠帶，然后邊轉(zhuǎn)動鋼絞線盤放松鋼絞線，邊由人工將其送入孔道內(nèi)。完成穿設(shè)的鋼絞線兩端貼上標(biāo)簽號。
2.2.4預(yù)應(yīng)力鋼束張拉
?。?）錨具及張拉設(shè)備準(zhǔn)備
錨板、夾片使用前須經(jīng)檢查驗(yàn)收，并分類保存。15-19鋼束張拉擬采用500t千斤頂，整體張拉，配以0.4級精密壓力表;15-3豎向鋼束為二次張拉施工，擬采用100t千斤頂，配以0.4級精密壓力表。千斤頂和油壓表在張拉前必須進(jìn)行標(biāo)定，以確定張拉力與壓力表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線。
（2）錨具及張拉設(shè)備安裝
張拉前先安裝錨墊板及鋼絞線，然后分別安裝錨板、夾片、限位板、千斤頂、工具錨板及工具夾片。千斤頂由1噸的手拉葫蘆懸掛及調(diào)位。
?。?）主要張拉工藝
當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的95%以上，彈性模量達(dá)到80%后方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束張拉。張拉步驟為：張拉到10%張拉控制噸位→持荷2分鐘→開始量測引伸量→張拉到控制噸位→持荷2分鐘→量測引伸量→回油→量測引伸量。保證張拉到控制噸位量測的引伸量與回油后量測的引伸量之差不大于6mm，否則確定為整體滑絲。同時檢查鋼絞線尾端標(biāo)記張拉完畢是否仍為一個平面，如有變化，表明出現(xiàn)了滑絲。必須對滑絲進(jìn)行處理。
張拉采用張拉力與引伸量雙控，以張拉力為主，引伸量實(shí)際伸長值與理論伸長值控制在±6%以內(nèi)。 預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序：縱向預(yù)應(yīng)力→橫隔板橫向預(yù)應(yīng)力→橋面板橫向預(yù)應(yīng)力→豎向預(yù)應(yīng)力。
預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時要盡量避免出現(xiàn)滑絲、斷絲現(xiàn)象，應(yīng)確保在同一截面上的斷絲率不大于1%，而且限定一根鋼絞線斷絲不得超過1根。
?。?）二次張拉
第一步按夾片式錨具通用張拉施工方法整束張拉并錨固;第二步，用H型支撐角支撐千斤頂，采用連接器與張拉桿相連，將錨環(huán)整體拉起，張拉至設(shè)計張拉力，擰緊支承螺母，消除第一次張拉鋼絞線產(chǎn)生的錨具放張回縮量。
⑸封端
張拉錨固完成后，將多余的鋼絞線用砂輪機(jī)切除，鋼絞線剩余長度3～5cm。鋼絞線切除后，及時用高標(biāo)號的水泥砂漿將錨頭端部鋼絞線間的縫隙進(jìn)行封堵。
為確保封端密實(shí)，還可以在水泥砂漿中摻入一定量的粘膠，同時加強(qiáng)對封端水泥砂漿的養(yǎng)護(hù)。
2.3預(yù)應(yīng)力管道壓漿及封錨
預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢后24h內(nèi)必須壓漿，壓漿采用真空輔助壓漿工藝，壓漿嘴和排氣孔可根據(jù)施工實(shí)際需要設(shè)置，壓漿前應(yīng)用壓縮空氣清除管道內(nèi)雜質(zhì)，然后壓漿。壓漿采用真空輔助灌漿法，漿體材料應(yīng)摻入真空灌漿專用添加劑，要求管道壓漿密實(shí)，水泥漿水灰比不大于0.4，不允許摻氯鹽外加劑，可摻減水劑和膨脹外加劑，具體用量通過試驗(yàn)確定。但外摻劑中不允許含有易引起鋼絞線氫脆反應(yīng)的有害成分，同時要求水泥漿的強(qiáng)度不低于C50。
2.3.1漿液的主要技術(shù)指標(biāo)
?。?）強(qiáng)度：水泥漿的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到主梁砼的設(shè)計強(qiáng)度;
?。?）水灰比：低于本體混凝土，且宜控制在0.4以下;
（3）稠度：控制在14～18s之間;
?。?）泌水率：小于初始體積的2%，泌水應(yīng)在24h內(nèi)全部被漿液吸回;
?。?）自由膨脹率小于10%。
水泥漿必須通過工地試驗(yàn)室進(jìn)行配合比試驗(yàn)，驗(yàn)收合格并報審后才能使用。
2.3.2主要壓漿機(jī)具選用及布置
真空灌漿主要施工設(shè)備包括真空機(jī)、螺桿式灌漿泵和凈漿拌漿機(jī)，各設(shè)備裝置連接示意圖如下。
2.3.3真空輔助壓漿基本操作方法
?。?）試抽真空
封端強(qiáng)度達(dá)到15MPa以上，且封端表面無裂紋，就可以進(jìn)行試抽真空了。將灌漿閥、排氣閥全部關(guān)閉，真空閥打開，啟動真空閥抽真空，當(dāng)真空壓力表達(dá)到-0.08MPa時，停泵約1min時間，如果壓力表讀數(shù)不變，表示孔道達(dá)到且能維持真空。如果不能達(dá)到要求的真空度，或者不能維持，則應(yīng)查明原因，并及時采取措施，直至滿足要求。
（2）拌制水泥漿
為了檢查機(jī)械完好情況，同時，充分潤濕攪拌機(jī)內(nèi)壁，水泥漿攪拌前，加水空轉(zhuǎn)幾分鐘，然后將積水倒凈。
根據(jù)配合比及需要的攪漿量，將各原料準(zhǔn)確稱好，首先將水倒入攪拌機(jī)里，同時啟動攪漿機(jī)，然后投入計量好的外加劑并攪均勻，最后加水泥，加水泥要慢且均勻，盡量避免漿體中有結(jié)塊。漿體攪完后，按規(guī)范要求進(jìn)行取樣試驗(yàn)，合格的漿液通過過濾網(wǎng)倒入儲漿桶。
?。?）壓漿
1）水泥漿攪拌均勻后，經(jīng)過一層1.2mm過濾網(wǎng)，送入儲漿罐，再由儲漿罐引到灌漿泵，在灌漿泵高壓橡膠管出口打出漿體，直到出來的漿體與灌漿泵的漿體濃度一樣時關(guān)掉灌漿泵，然后將高壓橡膠管接到孔道壓漿管，綁扎牢固。
2）關(guān)閉灌漿閥，啟動真空泵，當(dāng)真空值達(dá)到并維持在-0.06～0.1MPa時，打開灌漿閥，啟動灌漿泵，開始灌漿，灌漿過程中，真空泵應(yīng)保持連續(xù)工作。壓漿時要保證從低端壓進(jìn)，高端壓出。
3）待真空端的透明膠管有漿體經(jīng)過時，關(guān)閉通向真空機(jī)的真空閥，關(guān)閉真空機(jī)，水泥漿會流向廢漿池，且稠度與灌入的漿體相同時，關(guān)閉抽真空端的閥門。
4）灌漿泵繼續(xù)工作，壓力達(dá)到0.6MPa左右，持壓至少5min，完成排氣泌水，使管道內(nèi)漿體密實(shí)飽滿，完成灌漿，關(guān)閉灌漿泵及灌漿閥門。
?。?）灌漿量控制
計算單根波紋管的理論體積，減去鋼絞線或粗鋼筋的理論體積，即為每根波紋管理論灌漿量計算量。在實(shí)際施工時，實(shí)際壓漿量做好記錄，與理論壓漿量進(jìn)行對比，其實(shí)際灌漿量應(yīng)不小于理論灌漿量。
?。?）清洗
拆卸外接管路，清洗真空機(jī)的空氣濾清器及管路閥門，清洗灌漿泵、攪拌機(jī)及所有沾有水泥漿的設(shè)備和附件。
2.4壓漿注意事項(xiàng)
?。?）嚴(yán)格掌握材料配合比，各種原材料的配比誤差不能超過1%;
?。?）灌漿時應(yīng)選用牢固結(jié)實(shí)的高強(qiáng)橡膠管，在有壓力時不易破裂;
（3）灰漿進(jìn)入灌漿泵之前應(yīng)通過1.2mm的篩子;
?。?）真空泵的放置宜低于整條管道，啟動時先將連接的真空泵的水閥打開，然后開泵;關(guān)泵時先關(guān)水閥，后停泵;
?。?）漿液自拌制完成至壓入孔道的延續(xù)時間不宜超過40min，且在使用前和壓注過程中應(yīng)連續(xù)攪拌，對因延遲使用所致流動度降低的水泥漿，不得通過額外加水增加其流動度。
2.5封錨施工
壓漿完成后，及時進(jìn)行封錨混凝土施工。封錨施工時，先對鋼套管壁及槽口進(jìn)行清理，然后填塞混凝土，封錨混凝土的強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計要求。
2.6塔柱預(yù)應(yīng)力預(yù)埋
塔柱設(shè)有豎向預(yù)應(yīng)力，在0#塊施工時需進(jìn)行豎向預(yù)應(yīng)力固定端的預(yù)埋。中塔柱共13束、邊塔柱共16束。嚴(yán)格控制預(yù)埋位置，如有鋼筋相沖突，對鋼筋進(jìn)行調(diào)整。
3結(jié)語
橋梁建設(shè)中預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)的使用，有利于消除不利彎矩，使得結(jié)構(gòu)粗處于較好的受壓應(yīng)力狀態(tài)。橋梁的大數(shù)值跨徑，與預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)的進(jìn)步直接相關(guān)。本文主要介紹了預(yù)應(yīng)力在橋梁中使用技術(shù)方案，在傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力張拉的施工中，機(jī)具設(shè)備的可靠度和操作工人的施工水平及責(zé)任心都是直接影響其質(zhì)量的重要因素，所以要切實(shí)提高預(yù)應(yīng)力張拉施工控制水平，保障橋梁的施工質(zhì)量，確保工程的順利進(jìn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。
注：作者身份證號碼為432522198711271899
