浅谈黄龙带特大桥预应力施工技术研究
2017-04-25
1工程概况
黄龙带特大桥主桥采用两塔三跨矮塔斜拉桥，10#～11#墩为主墩。
主梁采用C60混凝土，左右幅分离，半幅桥宽20.5m;主梁断面为变高度单箱双室直腹断面，箱梁顶宽20.5m，两侧外悬翼缘板宽4m;箱梁根部梁体中心线梁高H根=6m，跨中及端头梁体中心线梁高H中=3.80m，梁高按二次抛物线变化。
主墩0#块、1#块共长14m，半幅箱梁翼板宽20.5m，箱梁底板宽12.5m，墩身厚4.8m（墩顶），0#块及1#块一边悬出部分长4.6m。
2预应力施工简介
2.1概述
主梁0#块采用纵向、横向和竖向三向预应力混凝土结构。
（1）纵向预应力
纵向预应力共128束钢绞线，钢绞线标准强度1860MPa，顶板钢束规格为15-19、15-12、15-15，控制张拉应力为1339MPa，腹板钢束规格为15-12，控制张拉应力为1339MPa，张拉顺序为由下往上，由外向内对称张拉，张拉时对张拉控制力和引伸量进行双控，引伸量的误差应控制在-6%～6%以内。
（2）横向预应力
中横梁横向预应力采用15-19、15-17、15-12高强预应力钢绞线。布置12束钢绞线，为两端张拉。
钢绞线标准强度1860MPa，控制张拉应力为1302MPa，张拉时对张拉控制力和引伸量进行双控，引伸量的误差应控制在-6%～6%以内。
（3）竖向预应力
箱梁竖向预应力采用15-3高强预应力钢绞线，按顺桥向60cm、70cm、100cm等间距布置，共456束。钢绞线标准强度1860MPa，控制张拉应力为1302MPa，张拉时对张拉控制力和引伸量进行双控，引伸量的误差应控制在-6%～6%以内。
2.2预应力钢束施工
2.2.1波纹管安装
纵向预应力波纹管采用D114/100mm塑料波纹管，中横梁横向预应力钢束波纹管采用D114/100mm塑料波纹管，竖向预应力钢束波纹管采用内径50mm塑料波纹管，由专业厂家生产，按一定的定尺长度运至施工现场。
波纹管按设计线形安设，预应力管道采用“U”型钢筋定位，定位钢筋沿钢束长度方向直线段按每0.8m设置一道，曲线段按每0.25m设置一道。
波纹管安装过程中，当受到普通钢筋的影响时，适当地调整普通钢筋的位置。安装好的波纹管要注意保护，措施如下：
（1）钢筋绑扎、混凝土浇筑过程中，不得踏压波纹管;不得在没有防护的情况下而在波纹管的上方或附近进行电焊或气割作业。
（2）波纹管与锚垫板连接处以及波纹管套管两端用防水胶带缠绕严密，防止浇砼时漏浆。
（3）砼浇筑前，要仔细检查波纹管的位置、数量、接头质量及固定情况;如发现波纹管被破坏，要及时处理。
（4）为避免浇筑砼时振捣器损坏到波纹管，混凝土浇注前必须穿入内衬管（采用PVC管制作），浇筑过程中应由专人用探头对管道进行检查，发现堵塞应立即处理（采用高压水通管）。
2.2.2锚垫板安装
锚垫板（含螺旋筋）进场后，按规范要求进行检查验收，满足要求后才能使用。
对于设锚头的位置，需将锚垫板牢固地固定在端模上，并注意锚垫板面的角度符合设计要求，波纹管严格垂直于锚固平面。此外，特别要注意的是排气管和压浆管的埋设，并连结牢固和不漏浆。
2.2.3钢绞线进场检验、下料和穿束
钢绞线进场后，按规范要求进行验收，对其强度、延伸量、弹性模量及外型尺寸进行检查、测试，合格后才能使用。
钢绞线根据设计要求的下料长度进行下料，同时考虑实际工作长度。下料采用钢卷尺精确测量、砂轮切割机切割，下料误差为0～+100mm。钢绞线下料时不得在砼面上生拉硬拽，以免磨伤钢绞线。下好的钢绞线单根盘起，经分类编号后进行临时存放。钢绞线临时存放时，在其下垫木枋，并全面覆盖，以防雨、防潮。下好的钢绞线必须及时使用，尽量减少临时存放时间。
单端张拉预应力钢绞线采取先穿，即在砼浇筑前完成钢绞线穿束;两端预应力钢绞线采取后穿，即在砼浇筑后完成钢绞线穿束。为方便穿设，钢绞线采取单根穿进。钢绞线穿设时，先在其头部缠绕多层胶带，然后边转动钢绞线盘放松钢绞线，边由人工将其送入孔道内。完成穿设的钢绞线两端贴上标签号。
2.2.4预应力钢束张拉
（1）锚具及张拉设备准备
锚板、夹片使用前须经检查验收，并分类保存。15-19钢束张拉拟采用500t千斤顶，整体张拉，配以0.4级精密压力表;15-3竖向钢束为二次张拉施工，拟采用100t千斤顶，配以0.4级精密压力表。千斤顶和油压表在张拉前必须进行标定，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。
（2）锚具及张拉设备安装
张拉前先安装锚垫板及钢绞线，然后分别安装锚板、夹片、限位板、千斤顶、工具锚板及工具夹片。千斤顶由1吨的手拉葫芦悬挂及调位。
（3）主要张拉工艺
当砼强度达到设计强度的95%以上，弹性模量达到80%后方可进行预应力钢束张拉。张拉步骤为：张拉到10%张拉控制吨位→持荷2分钟→开始量测引伸量→张拉到控制吨位→持荷2分钟→量测引伸量→回油→量测引伸量。保证张拉到控制吨位量测的引伸量与回油后量测的引伸量之差不大于6mm，否则确定为整体滑丝。同时检查钢绞线尾端标记张拉完毕是否仍为一个平面，如有变化，表明出现了滑丝。必须对滑丝进行处理。
张拉采用张拉力与引伸量双控，以张拉力为主，引伸量实际伸长值与理论伸长值控制在±6%以内。 预应力钢束的张拉顺序：纵向预应力→横隔板横向预应力→桥面板横向预应力→竖向预应力。
预应力钢束张拉时要尽量避免出现滑丝、断丝现象，应确保在同一截面上的断丝率不大于1%，而且限定一根钢绞线断丝不得超过1根。
（4）二次张拉
第一步按夹片式锚具通用张拉施工方法整束张拉并锚固;第二步，用H型支撑角支撑千斤顶，采用连接器与张拉杆相连，将锚环整体拉起，张拉至设计张拉力，拧紧支承螺母，消除第一次张拉钢绞线产生的锚具放张回缩量。
⑸封端
张拉锚固完成后，将多余的钢绞线用砂轮机切除，钢绞线剩余长度3～5cm。钢绞线切除后，及时用高标号的水泥砂浆将锚头端部钢绞线间的缝隙进行封堵。
为确保封端密实，还可以在水泥砂浆中掺入一定量的粘胶，同时加强对封端水泥砂浆的养护。
2.3预应力管道压浆及封锚
预应力钢束张拉完毕后24h内必须压浆，压浆采用真空辅助压浆工艺，压浆嘴和排气孔可根据施工实际需要设置，压浆前应用压缩空气清除管道内杂质，然后压浆。压浆采用真空辅助灌浆法，浆体材料应掺入真空灌浆专用添加剂，要求管道压浆密实，水泥浆水灰比不大于0.4，不允许掺氯盐外加剂，可掺减水剂和膨胀外加剂，具体用量通过试验确定。但外掺剂中不允许含有易引起钢绞线氢脆反应的有害成分，同时要求水泥浆的强度不低于C50。
2.3.1浆液的主要技术指标
（1）强度：水泥浆的强度应达到主梁砼的设计强度;
（2）水灰比：低于本体混凝土，且宜控制在0.4以下;
（3）稠度：控制在14～18s之间;
（4）泌水率：小于初始体积的2%，泌水应在24h内全部被浆液吸回;
（5）自由膨胀率小于10%。
水泥浆必须通过工地试验室进行配合比试验，验收合格并报审后才能使用。
2.3.2主要压浆机具选用及布置
真空灌浆主要施工设备包括真空机、螺杆式灌浆泵和净浆拌浆机，各设备装置连接示意图如下。
2.3.3真空辅助压浆基本操作方法
（1）试抽真空
封端强度达到15MPa以上，且封端表面无裂纹，就可以进行试抽真空了。将灌浆阀、排气阀全部关闭，真空阀打开，启动真空阀抽真空，当真空压力表达到-0.08MPa时，停泵约1min时间，如果压力表读数不变，表示孔道达到且能维持真空。如果不能达到要求的真空度，或者不能维持，则应查明原因，并及时采取措施，直至满足要求。
（2）拌制水泥浆
为了检查机械完好情况，同时，充分润湿搅拌机内壁，水泥浆搅拌前，加水空转几分钟，然后将积水倒净。
根据配合比及需要的搅浆量，将各原料准确称好，首先将水倒入搅拌机里，同时启动搅浆机，然后投入计量好的外加剂并搅均匀，最后加水泥，加水泥要慢且均匀，尽量避免浆体中有结块。浆体搅完后，按规范要求进行取样试验，合格的浆液通过过滤网倒入储浆桶。
（3）压浆
1）水泥浆搅拌均匀后，经过一层1.2mm过滤网，送入储浆罐，再由储浆罐引到灌浆泵，在灌浆泵高压橡胶管出口打出浆体，直到出来的浆体与灌浆泵的浆体浓度一样时关掉灌浆泵，然后将高压橡胶管接到孔道压浆管，绑扎牢固。
2）关闭灌浆阀，启动真空泵，当真空值达到并维持在-0.06～0.1MPa时，打开灌浆阀，启动灌浆泵，开始灌浆，灌浆过程中，真空泵应保持连续工作。压浆时要保证从低端压进，高端压出。
3）待真空端的透明胶管有浆体经过时，关闭通向真空机的真空阀，关闭真空机，水泥浆会流向废浆池，且稠度与灌入的浆体相同时，关闭抽真空端的阀门。
4）灌浆泵继续工作，压力达到0.6MPa左右，持压至少5min，完成排气泌水，使管道内浆体密实饱满，完成灌浆，关闭灌浆泵及灌浆阀门。
（4）灌浆量控制
计算单根波纹管的理论体积，减去钢绞线或粗钢筋的理论体积，即为每根波纹管理论灌浆量计算量。在实际施工时，实际压浆量做好记录，与理论压浆量进行对比，其实际灌浆量应不小于理论灌浆量。
（5）清洗
拆卸外接管路，清洗真空机的空气滤清器及管路阀门，清洗灌浆泵、搅拌机及所有沾有水泥浆的设备和附件。
2.4压浆注意事项
（1）严格掌握材料配合比，各种原材料的配比误差不能超过1%;
（2）灌浆时应选用牢固结实的高强橡胶管，在有压力时不易破裂;
（3）灰浆进入灌浆泵之前应通过1.2mm的筛子;
（4）真空泵的放置宜低于整条管道，启动时先将连接的真空泵的水阀打开，然后开泵;关泵时先关水阀，后停泵;
（5）浆液自拌制完成至压入孔道的延续时间不宜超过40min，且在使用前和压注过程中应连续搅拌，对因延迟使用所致流动度降低的水泥浆，不得通过额外加水增加其流动度。
2.5封锚施工
压浆完成后，及时进行封锚混凝土施工。封锚施工时，先对钢套管壁及槽口进行清理，然后填塞混凝土，封锚混凝土的强度应符合设计要求。
2.6塔柱预应力预埋
塔柱设有竖向预应力，在0#块施工时需进行竖向预应力固定端的预埋。中塔柱共13束、边塔柱共16束。严格控制预埋位置，如有钢筋相冲突，对钢筋进行调整。
3结语
桥梁建设中预应力张拉技术的使用，有利于消除不利弯矩，使得结构粗处于较好的受压应力状态。桥梁的大数值跨径，与预应力张拉技术的进步直接相关。本文主要介绍了预应力在桥梁中使用技术方案，在传统预应力张拉的施工中，机具设备的可靠度和操作工人的施工水平及责任心都是直接影响其质量的重要因素，所以要切实提高预应力张拉施工控制水平，保障桥梁的施工质量，确保工程的顺利进行，提高经济效益。
注：作者身份证号码为432522198711271899
