桥梁箱梁预应力张拉及压浆施工技术
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摘要：预应力施工技术在现代工程项目建设中有着较为广泛的应用，技术应用原理为在混凝土浇筑结构受力之前利用专业设备对其施加一定的力，受拉力部位会出现一定的应力及外部荷载情况，实际应用中要求外部荷载作用不会对结构安全性和稳定性造成不良影响，结构也不会在拉力作用下出现损伤。预应力施工技术作为先进的技术，其有效应用不仅可以强化工程结构的耐久性，同时对于提升工程项目整体建设施工质量也有着积极影响，也因此得到众多技术人员与管理人员的青睐，将其应用到桥梁工程项目建设中。
关键词：预应力张拉；压浆施工；检测；桥梁箱梁；灌浆
本文以某市政道路桥梁工程为例，其总设计长度为1497.09m，考虑到区域交通运输需求，设计者将道路宽度设置为24m，道路是城市主干道路的旁支，设计速度为30km/h。项目建设中需要横跨一条河流进行桥梁建设，桥梁长度为160m，宽度与衔接道路宽度存在一定的差异性，桥梁宽度设置为12m，设计速度与衔接道路设计速度相同。
1设备配置
结合当前工程项目建设中设计最大张力，以及灌浆施工工作开展的实际需求进行施工机械设备的选择，从而为后续施工工作顺利开展奠定良好基础。当前工程项目建设中选用的张拉施工机械设备包括了千斤顶、电动油泵，应用的灌浆施工机械设备呈现多样化的特性，主要是因为灌浆施工工序需要多种机械设备组合才能完成灌浆施工，并保证施工技术应用的规范性与严谨性[1]。施工主要设备见表1。
2预应力张拉压浆施工技术分析
2.1波纹管铺设
当前工程项目设计中波纹管采用的是D77金属波纹管，在安装施工工作开展前技术人员需要对波纹管进行刚度性能检测，检测结果与设计要求一致才能对该材料进行应用。利用肉眼对管材外观进行细致观察，找寻其外表是否存在破损、腐蚀等不良情况。结合设计施工图纸进行测量定位工作的落实，并对定位精准性进行审核，在此基础上进行波纹管的敷设工作，敷设完成后利用定位筋对管材进行固定处理[2-3]。定位筋设置间距为50cm，同时在直线段与曲线段连接位置需要进行防崩钢筋设置。对波纹管进行连接时应用的接头管材孔径需要比孔道波纹管孔径大一级，接口对其旋转连接紧固后需要应用特定的塑料胶布材料进行密封处理，其目的是为了避免漏浆不良问题出现，技术人员要检测接头处是否存在毛刺问题，发现该问题后需要在第一时间利用设备进行磨平处理。
2.2锚垫板安装
锚垫板铺设是较为重要的控制内容，铺设前现场施工技术人员与管理人员需要对材料尺寸进行审核，锚垫板要非常牢固地固定在钢筋材料制作的网格上，同时利用螺栓进行固定处理，完成操作后要审核锚垫板与孔道是否处于对中状态，并审核锚垫板与孔道端部是否处于垂直状态，如果没有达到要求，需要及时进行调整，避免直接进行后续施工环节。锚垫板上存在的注浆孔需要进行封堵处理，同时锚垫板与模板两者中间还需要进行橡胶垫的铺设，从而为后续灌浆施工质量控制奠定良好基础。
2.3锚具与千斤顶的安装
对于锚具与千斤顶设备的安装需要严格依据预先制定的安装顺序进行，避免违规性操作造成负面影响，首先需要对预先准备的张拉施工机械设备性能进行检测，保证设备处于健康稳定运行状态中，然后进行工作锚板的安装，并利用专用夹具对锚板进行固定化处理。进行限位板的安装，然后安装千斤顶，最终完成工具锚安装与工具锚夹片安装。安装过程中现场施工人员需要对钢束材料外部进行清洁处理，并去掉其表面多余的油污，注重对钢束材料的保护工作，避免无意性操作导致表面清洁性以及质量受到影响[4]。无论锚环还是夹片装置应用前都需要利用煤油对其进行清洗，目的是保证材料外表的清洁性。工作锚需要精准的放置于定位槽内部，同时与孔道保持对中。工作锚与工具锚分别进行夹片构件的安装，安装完成后利用橡胶圈进行保护处理，夹片间隙要呈现出均匀性的特点，检查过程中发现问题需要及时的进行微调处理。每个孔道内部都要按照施工规格要求进行夹片设置，避免夹片过多造成材料浪费严重，避免夹片较少对质量造成负面影响。夹片安装完成后技术人员需要应用测量仪器对夹片外漏长度进行检测，长度控制在4~5mm，众多夹片外漏长度需要呈现出均匀性的特点，避免其中有突兀的存在。检测过程中发现外漏长度超过了规定范围，需要及时的对其进行更换。穿过工作锚的钢束材料要保证其顺直，每1根钢束的末端都需要与相应位置对应，严格禁止出现材料弯曲以及交叉情况，工具锚安装要求与其一致，位置对应并不允许出现交叉问题。虽然为了提升建设施工资源的应用价值，施工技术人员会反复性应用工具锚夹片，但是应用总体次数不能超过10次，还需要考虑到夹片是否出现了变形、损伤等不良情况。
2.4预应力张拉
预应力张拉时间需要进行严格控制，当施工现场相同条件下混凝土浇筑试块强度性能达到90%后，技术人员才可以启动预应力张拉施工机械设备，进行标准化张拉工作[5]。预应力钢束张拉处理中需要采取双控施工作业模式，需要对张拉力进行严格控制，对钢束延伸长度进行反复性的核对，实际检测数值与预期标准计算理论数值之间的误差不能超过6%，若误差超过了固定范围需要及时停止张拉工作，在施工现场召开会议分析问题产生的实际原因。2.4.1张拉伸长值校核。（1）张拉前所有设备应再进行一次检查，看是否按编号配套使用。（2）高强低松弛预应力钢绞线标准强度fPk=1860MPa，本工程张拉控制应力σcon=0.75×fPk=1395MPa。（3）张拉时钢束理论伸长值计算为ΔL=PLt/ApEs，式中：P为预应力筋张拉力，取固定端（一端张拉）扣除孔道摩擦损失后的拉力平均值，即：P=Pj（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）；ΔL为预应力钢束理论伸长值（mm）；AP为预应力筋的截面积；Lt为预应力筋的实际长度；Es为预应力钢束的弹性模量（取1.99×1011pa），检测结果出来后，以检测结果为准，调整计算值；Pj为张拉控制力（kN）；μ为孔道摩擦系数（取0.55）；k为孔道偏差系数（按规范取0.0015）；θ为孔道曲线累计转角之和（弧度）；x为从张拉端至计算截面的孔道长度（m），预应力理论伸长值见表2。（4）实际伸长值测量方法钢绞线的总长度为初始长度与拉伸后伸长长度两者的和，伸长量需要依据施加的压力进行计算。张拉时首先张拉至0.15σCON并用直尺测出千斤顶的油缸伸出读数l1，然后再张拉至0.3σCON同样测出千斤顶的油缸读数l2，最后张拉至设计控制应力σCON测出油缸读数l3。张拉至设计油压值后，按张拉程序持荷2min测量伸长值，即可将张拉油压缓慢降至零，活塞回程夹片自动跟进锚固。专业技术人员通过细致的观察了解钢绞线上预先留下的标记是否平齐，如果没有则说明实际施工中出现了滑束情况，同时技术人员还需要考虑进行滑束补拉处理，保证钢绞线达到设计预应力标准。施工中无论是断裂还是出现滑脱数量，都需要控制在同一预应力设置要求钢绞线数量的3%以内，1束钢丝严禁超过1根。如果在施工中出现了异常问题，施工技术人员必须要及时进行卸锚处理，此阶段需要利用专业卸锚装备进行操作，同时将千斤顶设备预先伸出3~5cm的距离，为后续卸锚操作提供便利。（5）实际伸长值的计算张拉结束后应进行实际伸长值的计算，实际伸长值按下列公式计算：L实=2（l2-l1）+l3-l2，经过科学计算发现误差并没有控制在要求范围内，需要立即停止施工同时在施工现场召开紧急会议，对问题发生原因进行分析。如果经过讨论没有找寻到有效的解决措施，需要及时与设计部门进行联系，探讨解决的有效措施。技术人员对多余钢绞线进行切除处理，灌浆施工完成既定施工内容且强度经过检验达到规定标准后，不要立即对多余钢绞线进行切断处理，而是需要提交验收报告要求监理人员对质量进行验收，验收结果与预期计划要求一致后在进行钢绞线切断操作，切断处理可以利用砂轮机进行钢绞线切断，同时施工人员需要做好防护处理。2.4.2张拉顺序。在确认箱梁混凝土强度达到90%以上时，方可进行张拉施工。施工顺序：首先张拉腹板束，再张拉顶板通长束、墩顶加强束，最后张拉中跨底板束。同类钢束张拉时采用对称张拉，先对称张拉中腹板（或附近）钢束，再对称张拉外腹板（或附近）钢束。2.4.3张拉过程控制。整个张拉过程需要平缓、稳定进行，张拉速度要合理控制，不宜过快也不宜过慢，稳定性操作张拉施工机械设备，控制油量。现场要配置专业测量人员对拉伸长度进行实时监控，对施加的拉力进行检验，其目的是避免自动化测量设备出现故障显示数值不准，做好施工管理的双重保障。张拉至标准设计要求，同时依据标准化程序对伸长值进行测量，将张拉油压缓慢降低最终回归于零。张拉工作完成施工技术人员将锚固设备与千斤顶设备进行卸除，同时对每1根钢绞线预先留下的标记进行审核，查看标记位置是否平齐，如果没有则代表施工中出现了滑束情况，对出现滑束的钢绞线进行拉力补充，使其可以达到标准控制要求。每1根钢绞线只允许出现1根钢丝断裂，出现多根钢丝断裂情况后需要及时进行调整。
2.5孔道压浆
2.5.1孔道的准备预应力张拉施工完成达到既定标准，并通过质量检验后便可以开展压浆工作，压浆工作因施工难度性较大，施工中会受到众多因素影响，为了强化施工质量控制需要尽可能的一次性完成，将施工周期控制在48h内。灌浆施工前施工技术人员对孔道进行清洁处理，避免后续出现孔道堵塞等不良问题。2.5.2压浆材料压浆材料控制是非常关键的，结合工程项目设计规范要求水泥浆强度需要控制在M30以上，确定配比方案后需要在实验室内部对其综合性能进行检测，根据检测结果对配比方案进行优化和改良。灰浆应用的是42.5普通硅酸盐水泥材料，应用的水中不能存在对钢筋材料以及水泥材料性能造成损害的成分，应用水质量需要严格控制。各种试验检测材料都需要妥善储存，避免因环境因素使样品质量受到影响。2.5.3水泥浆。灰浆的水灰比需要控制在0.40~0.45，制备过程中还需要添加一定量的外加剂，其中具有代表性的就是减水剂，减水剂对于钢筋材料以及水泥材料性能并不会造成不利影响，同时还可以降低水灰比，对于提升配制材料综合性能有着积极影响。配制完成的水泥砂浆泌水率需要控制在3%范围内，拌和完成3h后泌水率会降低，需要将其控制在2%，经过24h后材料表面不会出现泌水情况同时泥浆黏稠度在90~120范围内，达到工程项目建设实际需求标准。2.5.4灌浆。灌浆操作施工前施工技术人员需要进行严密的检查工作，了解目前孔道内部是否保持清洁，如果发现孔道内部存在一定的杂质需要利用排废孔将杂质排除。水泥砂浆综合性能经过检验达到使用标准后，启动真空机设备进行真空环境创造，当真空程度提升到80%后利用压浆设备进行水泥砂浆的输送。水泥砂浆经孔道运输到真空端后，技术人员需要及时打开三通排废液通道，当通道排除的水泥砂浆黏稠度与初始端送入的水泥砂浆黏稠度一致时，停止设备运行并及时关闭排气阀门。逐一孔道的进行施工，施工完成后对设备进行清洗，对施工现场进行清洁。真空压浆施工中技术人员要注重细节内容的掌控，盖帽安装过程中需要对锚座安装平面进行清洁处理，避免杂质影响盖帽的紧密性。灌浆施工中一定要预留出2组试验检测样块，做好检测样品的备用处理，由专业人员对试验样块进行4周的综合性能检测。
2.6封锚
封锚施工前需要进行有效的凿毛处理，同时对经过凿毛处理的表面使用清水进行冲洗，并对锚具周围进行冲洗。监理部门工作人员需要积极承担起相应的责任与义务，对现场进行巡视并对施工质量进行验收，达到预定标准后签署质量验收报告，允许施工人员对端头位置多余的钢筋材料进行切断处理，钢筋材料外漏长度需要控制30mm范围内。做好混凝土的养护工作，结合施工现场实际情况进行养护工作的落实。
参考文献：
[1]邓勇.浅析桥梁预应力混凝土箱梁智能张拉与压浆施工工艺研究[J].人民交通，2018（9）：64-65.
[2]张国.桥梁箱梁预应力张拉施工的有效控制[J].交通世界，2017（15）：140-141.
[3]范来强.预应力简支箱梁中预应力施工技术探讨[J].交通建设与管理，2014（Z2）：46-48.
[4]黄明萍.桥梁工程中预应力箱梁张拉施工质量控制措施探讨[J].科技信息，2011（25）：297+307.
[5]赵洁之，郑卫星.某工程桥梁预应力施工技术控制[J].居业，2019（9）：122+125.
作者:李阳 邢威 单位:北京路桥瑞通养护中心有限公司 北京市海淀区市政服务集团有限公司
