预应力张拉施工技术在地铁高架桥梁中的应用
2012-03-19 来源：来源：中国鸣网 作者：谭章勤
前言
广州市轨道交通五号线大坦沙站高架区间位于三茂铁路、双桥中路及新建的广佛放射线北桥西北侧，与双桥中路基本平行。为现浇预应力混凝土简支箱梁，箱梁顶板宽9.8m，悬臂宽2.4m，底板宽5.4m。采用OVM.M15-15型钢束，单端张拉，张拉空间为90cm，灌浆采用真空工艺。
一、预应力张拉前的准备工作
1、构件的检查、清理
（1）施加预应力前应对混凝土构件进行检验，外观及尺寸都应符合标准要求；张拉时构件的混凝土强度不应低于设计强度的80％。
（2）穿束前检查锚垫板和孔道的位置是否正确，灌浆孔和排气孔应满足施工要求，孔道内应畅通，无水分和杂物，锚具、垫板接触板面上的焊渣、混凝土残渣等要清除干净。
2、模板与支架的检查
为了避免混凝土产生预想不到的裂缝，张拉前应检查模板与支架是否有约束混凝土的变形的地方；如果约束力很大，应该解除约束，内模和侧模在张拉前先拆除。
3、张拉设备的选用和检查
根据构件特点、所有预应力筋及锚夹具的类型、张拉力大小等，选择合适的张拉设备。主要是选择张拉设备的吨位、压力表的规格等。本桥选用的千斤顶为400吨。压力表为防振型，最大读数为张拉力的对应压力值的1.5～2.0倍，精度不小于1.0级。油泵的额定压力为张拉力对应压力值的1.5倍，油箱容量为张拉千斤顶总输油量的1.5倍。
将选用的张拉设备包括油压千斤顶、高压油泵和油压表，编号配套进行校验、标定。在校验时，把控制张拉力和张拉力相应的油压表读数校验出来，便于张拉时直接掌握。
对所用的油压千斤顶、高压油泵和油压表、连接管路等要进行试车检查，如发现有漏油和不正常的情况，要查明原因，及时排除。紫铜管连接千斤顶与油泵时，注意检查在弯曲处有无裂纹，喇叭口是否完整无损，如发现问题，要修理完好后才能使用。
4、穿束前检查锚垫板和孔道的位置是否正确，灌浆孔和排气孔应满足施工要求，孔道内应畅通，无水分和杂物，锚具、垫板接触板面上的焊渣、混凝土残渣等要清除干净。
5、模板与支架的检查
为了避免混凝土产生预想不到的裂缝，张拉前应检查模板与支架是否有约束混凝土的变形的地方；如果约束力很大，应该解除约束，内模和侧模在张拉前先拆除。
6、张拉设备的选用和检查
根据构件特点、所有预应力筋及锚夹具的类型、张拉力大小等，选择合适的张拉设备。主要是选择张拉设备的吨位、压力表的规格等。本桥选用的千斤顶为400吨。
将选用的张拉设备包括油压千斤顶、高压油泵和油压表，编号配套进行校验、标定。在校验时，把控制张拉力和张拉力相应的油压表读数校验出来，便于张拉时直接掌握。
对所用的油压千斤顶、高压油泵和油压表、连接管路等要进行试车检查，如发现有漏油和不正常的情况，要查明原因，及时排除。紫铜管连接千斤顶与油泵时，注意检查在弯曲处有无裂纹，喇叭口是否完整无损，如发现问题，要修理完好后才能使用。
7、张拉作业机具配备和检查
（1）张拉装置
根据张拉计划，箱梁截面每端用2台对称张拉，有2台备用的张拉装置以备不测。张拉装置的检查油量应充足，并应使油泵用优质矿物油；千斤顶与油泵以及高压油管两端连接器的灰尘应予以清除；应抽出高压油泵内的空气；不应有漏油现象；应熟悉油泵的操作顺序。
（2）钢筋和锚夹具的检验
预应力筋穿入孔道前，应检查其品种、规格、长度和有关的冷拉记录及机械性能试验报告。所用锚夹具应按其质量标准要求进行检验（或核对有关的检验记录），并进行外观检查，看有无裂缝、变形或损伤情况。检查合格后要用煤油或汽油擦净油污和脏物，与预应力筋配套堆放、不能混杂。
二、预应力筋张拉要求
预应力束采用张拉力和伸长量双控，钢束的伸长量均为钢束在张拉阶段σcon由15％～100％。实测延伸量与计算延伸量允许-6％～+6％的误差。在正式张拉钢束前应将张拉力调整到初应力值，再开始张拉和测量伸长值。实际的伸长值除量测的伸长值外，还加上初应力是推算的伸长值，目的是避免虚位移对量测的准确性产生影响。
1、事先检查限位板的孔位是否与锚具孔位配套，不配套的产品不能使用。
2、将钢绞线依次穿进锚具，并且将夹片塞进锚孔，并用套管将夹片稍微打紧。
3、装上张拉千斤顶，穿上工作锚，调整千斤顶位置，使千斤顶与钢绞线在同一直线上，无偏心无弯折。
4、纵向预应力筋同时对称作业，统一指挥特别重要，应用对话机统一指挥。
5、将初始油压定在控制力的15％，得到相应的油压表读数后，在工作锚后约10cm地方的钢绞线上作出标记，记录初始数据（大缸体端至钢绞线标记处的距离）；然后统一指挥加压，每次按20％控制力加压，这样能使千斤顶同时作业，待到100％控制力后持荷5分钟，记录伸长量，期间如果油压表降压过多，可适当补足后回油。
6、油时速度要控制好，回油门要缓慢打开，以免对千斤顶造成冲击。回零后再记录伸长量，检查夹片回缩情况。
7、拆降千斤顶后再认真检查锚具的情况，如无滑丝、断丝等情况发生，做好记录，如实测长度与理论伸长量的误差在±6％范围内，即张拉合格。如超过±6％应及时向技术主管汇报，经研究处理后方可再张拉。
8、如千斤顶的伸长量不足以一次将钢绞线拉到所需吨位时，需要分两次张拉，此时应保证第一次张拉量应能保证第二次张拉将钢绞线拉至所需吨位。
三、预应力张拉施工过程
在混凝土浇注完毕24小时后进行钢绞线的穿束施工。在混凝土养护期间做好张拉前的准备工作，以确保在张拉时顺利进行。穿束完等混凝土的强度达到设计强度的80％后才能进行预应力的张拉。在进行穿束施工以前用钢管和型钢作好施工时卷扬机下到施工操作平台时的扒架，用于吊装卷扬机和液压千斤顶上下梁体。扒架图如下所示：
钢绞线穿束前按设计和施工预留的长度要求进行下料和各条钢绞线编号，编好号以后用卷扬机进行牵引，卷扬机置于梁段前端并作好支撑加固，把事先预留于波纹管中的牵引钢筋连接于卷扬机上，末端与钢帽箍连接，将钢绞线焊于钢帽箍内，然后进行牵引，完成以后去掉钢帽箍，然后把钢束按编号在箱梁两端按编号在锚板上以同样的位置穿入锚板孔内，施工要求以设计和构件生产厂家的要求为参考，施工规范为依据进行。
当钢绞线和锚板穿孔完成以后进行张拉前液压千斤顶的试运行，对各进、出油管进行检查是否有漏油等不良的现象，待检查完成后进行钢绞线夹具的安装，安装锚板时注意清洁垫板和锚板的承压结合面，防止在张拉过程中由板间夹渣导致预应力损失和钢绞线的伸长值过大，夹具的安装要经过仔细的检查，防止由于安装不到位在张拉中引起夹具的断裂，并在千斤顶后部的夹片与工作锚板的承压面打上黄油，以便张拉完成后能顺利卸下张拉千斤顶。预应力的张拉由专人统一指挥，同时由专门的技术员进行张拉拉力和伸长量计录，作好张拉的资料，以备检查和检测。
张拉完成以后检查锚板和垫板的承压以及夹具的断裂情况，如果满足施工规范的要求则切断钢绞线，进行封头，如不能满足时要进行重新张拉，直到满足设计值为止。切断钢绞线时用电动砂轮进行切割，切割预留长度满足夹具锚固的要求长度。
四、压浆及封锚
预应力张拉完毕后，通过一段时间观察锚具是否稳定，然后进行压浆工作。
1、压浆方法
预应力张拉完成以后进行管道压浆，管道压浆时使用的砂浆配合比在事先已经由实验室进行的配合比试验，经过强度试压并由工程监理方认可以后进行施工运用，压浆机要经过试运行，检查压浆机压力缸和压浆管道的密封性能，一切妥当以后运送上梁体待用。在压浆以前先对预应力管道进行清洗，用水阀门安装在锚垫板上的预留螺孔上，并在另一端的阀门上连接上压浆机的输浆管，用自来水装入压浆机的料斗内，然后压入波纹管内进行管道冲洗，当另一端的阀门有水从阀门孔内流出以后，关闭阀门让压浆机继续压水进行管道，待压力达到一定值后打开阀门让管道内的杂物和残渣随高压水流排出管道，达到清洗管道的目的，这样重复进行，直到排出的水无污物才停止。管道清洗完成以后进行管道吹干，吹干时用空压机连接压力管连接到一端的阀门上，然后用与清洗管道一致的方法进行吹干，重复吹干到出气阀门的气体中不再有大量的水蒸气跑出为止。压浆采用活塞式灰浆泵，压浆前试开一次，运转正常并能达到所需的压力时，才能正式开始压浆。压浆时灰浆泵的最大压力宜为0.5～0.7N/mm；孔道或输浆管道较长采用一次压浆时，压力应稍加大，最大压力宜为1N/mm。压浆应缓慢、均匀的进行，比较集中和临近的孔道，宜尽量先连续压浆完成，以免串成临孔后水泥浆凝固，堵塞管道。不能连续压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压水冲洗通畅。在压浆时应将所有最高点的排气孔依次一一打开和关闭，使孔道内的排气通畅，当预留的排浆孔有砂浆流出以后继续压浆，待流出的砂浆与注浆时的稠度相同以后，关闭压浆机持压2分钟，压力应补小于0.5N/mm，如持压时间内的压力值变化较大时再压浆直到压力定值在持压时段内压力保持大致恒定时停止压浆，具体的情况视施工规范和施工现场而定，如压力在持压时段内变化较大时可延长持压时间，保证压浆质量，拔出喷嘴后立即用木塞塞住。
制作水泥浆时按试验配合比先在搅拌机或搅拌桶里将水泥浆搅拌均匀，然后用小桶分次按施工的需要到入压浆机的料斗里，倒入料斗以前在料斗上方放置过滤筛网，以防大直径的异物进入压浆机堵住压浆管。在压注过程应该连续搅拌，对于因延迟时间所致的流动性降低的水泥浆，不得通过加水稀释的方法来增加其流动性后再使用。水泥砂浆的制作必须在施工机具到场准备妥当和管道清洗及吹干完成以后进行，每次制作的砂浆必须要新鲜，如果量大以后根据施工的进度分次进行，不能一次制备后放置时间过长而影响注浆效果和注浆的进度。水泥浆拌制到压入孔道时间不要超过45min。压浆后立即检查压浆的密实情况，如有问题应及时处理。压浆完成以后关闭阀门卸下压浆机的压浆管道进行压浆机的清洗，等到水泥浆终凝以后卸下阀门进行清洗，留待以后施工备用。压浆过程中及在压浆后48小时，结构的最低温度不能低于5度，否则应该采取保温措施，气温超过35度时，应该在夜间进行压浆工作。
2、封锚
预埋在构件内的锚具，压浆后应将其周围冲洗干净并凿毛，然后按设计要求设置钢筋网和浇注封锚的混凝土。封锚混凝土的强度要求等级应符合设计要求，一般不低于构件混凝土强度等级的80％，也不宜低于30N/mm。长期外露的锚具，应采取防绣措施。
五、施工安全注意事项
1、张拉现场应有明显标志，与该工作无关的人员严禁入内。
2、张拉或退出楔块时，千斤顶后面不得站人，以防预应力筋拉断或锚具楔块弹出伤人。
3、油泵运转有不正常情况时，应立即停车检查。在有压力情况不得随意拧动油泵或千斤顶各部位的螺丝。
4、作业应由专人负责现场指挥。操作时严禁摸踩及碰撞预应力筋，在测量伸长及拧螺母时，应停止开动千斤顶或卷扬机。
5、张拉时，螺丝端杆、套筒螺丝及螺母应有足够的长度，夹具应有足够的夹紧能力，防止锚具夹具不牢而滑出。
6、千斤顶支架必须与梁段垫板接触良好，位置正直对称，严禁多垫块，以防支架不稳或受力不均倾倒伤人。
7、在高油压管的接头应加防护套，以防喷油伤人。
8、已张拉完而尚未压浆的梁，严禁剧烈振动，以防预应力筋裂断而酿成重大事故。
9、雨天作业要注意场地湿滑。
六、结束语
地铁高架桥梁结构中使用预应力箱梁具有改善结构的使用性能，提高结构的耐久性、充分利用高强钢材和良好的裂缝闭合性能、变形恢复性能、良好的经济性的特点，预应力张拉是重要工序之一，所以对预应力构件张拉的质量管理、工序管理必须十分重视。严格按照设计和规范要求进行施工，减少并可能避免事故的发生。
