温家溪大桥预应力混凝土全连续特长箱梁张拉施工质量控制

曾 勇

（重庆建工第七建筑工程有限责任公司重庆400059）

温家溪大桥预应力混凝土全连续特长箱梁张拉施工质量控制

曾 勇

（重庆建工第七建筑工程有限责任公司重庆400059）

温家溪大桥为预应力混凝土全连续箱梁，单联整体长度达233m。针对本桥预应力施工的特点、难点，采取一定的措施进行施工技术分析，使预应力张拉施工质量得到有效控制。

桥梁工程；233m长预应力箱梁；张拉伸长量；压浆；质量控制

1 工程概况和技术要求

1.1 工程概况

该桥左右幅分离设计，左幅设计全长239m，右幅设计全长238m，桥跨布置为35+4×40+35m的预应力混凝土全连续箱梁桥。桥面纵坡为1.6%，横坡为1.5%。预应力张拉端横断面布置见图1。

图1 箱梁预应力横断面布置图

1.2 箱梁预应力钢绞线束、孔道波纹管、锚具技术要求

桥预应力钢材选用高强低松驰钢绞线，公称直径ΦS15.2，抗拉强度标准值1860MPa，公称面积139mm2。预应力张拉采用双控，锚下张拉控制应力σcon=0.75，fpk=1395 MPa，锚具采用OVM15系列及其配套锚具。

主线桥箱梁腹板釆用13ΦS15.2㎜钢绞线束，每道腹板梁设八束，孔道波纹管Φ90㎜，顶板除3#、5#中横梁位置采用14ΦS15.2㎜钢绞线束外，其余均采用13ΦS15.2㎜钢绞线束，每道腹板梁两侧顶板内设二束，孔道波纹管Φ90㎜，钢绞线束釆用两端张拉。箱梁腹板钢绞线N1、N2、N3弯曲段半径均为15m，N4为10m、15m。

1.3 主线桥箱梁施工设计要求

主线桥箱梁釆用现浇施工，预应力张拉为两端张拉。

全桥箱梁预应力钢绞线束：腹板束13ΦS15.2mm钢绞线束设计为24束、顶板13ΦS15.2mm负弯矩钢绞线束设计为12束、14ΦS15.2mm钢绞线束设计为3束，腹板束位于弯曲段设计设置防崩钢筋Φ12@15㎝加固，钢绞线束波纹管安装定位采用Φ10钢筋井字形网片@50㎝。箱梁腹板束、顶板束锚垫板内设计增设锚下网片钢筋。钢绞线束张拉端设计留置20cm封锚段，并配置封锚钢筋。

设计中锚具选择使用OVM预应力产品，中国广西柳州欧维姆机械股份有限公司生产。OVM多根数钢绞线张拉端锚固体系：M15锚具（适用于0.6＂钢绞线）配用ZB4-500型电动油泵和YCW型千斤顶进行张拉，应用范围强度为1860MPa～2000MPa及以下级别的Φ15.2钢绞线。

箱梁混凝土强度达到设计强度的90%时，方可张拉预应力钢绞线束。张拉顺序按中上下顺序进行。即按照N2、N3、N1、N4，最后张拉顶板束，张拉钢束时应对称同步张拉。实际伸长量与理论伸长量的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉，张拉时，每一截面的断丝、滑丝率不得大于该截面总钢丝数的1%。

2 箱梁预应力张拉施工难点及措施

针对本工程，重点谈预应力管道的安装控制、穿束难、张拉质量控制以及真空压浆措施。

2.1 预应力管道的安装加强措施

预应力管道的埋置位置决定了今后预应力筋的受力及应力分布情况，因此对管道的埋设要严格按照设计图纸仔细认真地进行，注意平面和立面的位置。本桥施工用Φ12的钢筋焊成“#”架夹住管道点焊固定在箍筋及架立筋上，管道容许偏差竖向不大于10mm，横向不大于5mm。

针对本工程钢绞线特别长的情况，为了防止浇筑混凝土时堵塞管道，我们在施工中采取了在波纹管接头处一定要将波纹管接口用小锤整平，以防在穿束时引起波纹管翻卷，严重时会导致管道堵塞。还要检查波纹管是否因为焊接等原因产生破损或变形，若发现一定要在浇筑混凝土之前补好。在与锚垫板接头处，用胶带堵塞好以防水泥浆渗进锚孔内。浇筑前应检查波纹管的密封性及各接头的牢固性，用灌水法做密封性试验，做完密封性试验后用高压风把管道内残留的水吹出。

2.2 预应力钢绞线束的穿束难点（钢绞线束长，钢绞线穿束难）

钢绞线为全桥贯通，整体长度达233m（包括张拉长度），钢束自重很大，如采用浇筑混凝土后再穿束的方式，因孔道长摩阻大，较难穿入。因此，只能在浇筑混凝土前穿入钢束。

因该桥预应力束孔道是曲线状，并且钢绞线总长达233m，用人工穿束就很困难，因此将牵引钢丝绳系在高强钢丝上，用人工先将高强钢丝拉过孔道，然后将钢丝绳头用专用连接器（子弹头式）与牵引钢丝绳连接在一起。因桥面为弧形，起弧较多，牵引时存在容易弄坏波纹管壁和定位变动等问题，施工风险比较大，因此开启卷扬机将钢束徐徐拉过孔内，速度控制在20m∕min内。在钢束头进孔道时，用人工协助使其顺利入孔。

右幅桥施工时，6号桥台端路基未挖通，钢绞线穿束时不能直线穿过，而是在6号桥台端原乡村公路上将钢绞线放长，然后在0号桥台安装5t卷扬机及定滑轮，在6号桥台端安装定滑轮，然后采用先从0号桥台及3号墩中横梁位置将2段引线穿过，然后将2段引线连接起来，再将钢丝绳从6号桥台箱梁端头将钢丝绳人工通过引线拉至0号桥台，接在卷扬机钢丝绳上，然后通过卷扬机将钢绞线从6号桥台箱梁端头拖拉至0号桥台，如此将所有钢绞线穿完后，进行下一步工序施工。由于穿束时钢绞线在6号桥台端头存在一个接近90度的转角，因此摩擦力大，故在6号桥台端头加装一定滑轮，减少摩擦力，以防止钢丝绳拉断的状况发生。

左幅穿束时6号桥台端头路基已经挖通，钢绞线穿束相对于右幅较为轻松，穿束方法与右幅一样，卷扬机、定滑轮布置见图2。左幅采用先穿钢绞线，再关箱梁内模板，因此波纹管破损较少。

2.3 预应力钢绞线的张拉伸长量控制难点及措施

伸长量控制难点主要是钢绞线张拉实际伸长值的确定，因为本桥长达233m，且为一次性张拉到位，所以为确保张拉质量，必须精确计算实际张拉伸长量来计算出张拉力来控制张拉质量。本节主要分析计算实际伸长量的分析方法。

钢绞线张拉伸长值计算钢绞线预应力张拉施工设计控制张拉力，是指预应力张拉完成后钢绞线在锚夹具前的拉力。但在预应力张拉时，钢绞线的控制张拉力是在千斤顶工具锚处控制的，因此为控制和计算方便，一般以钢绞线两头锚固点之间的距离，再加上钢绞线在张拉千斤顶中的工作长度，作为钢绞线预应力张拉理论伸长量的计算长度。在钢绞线预应力张拉时,钢绞线的外露部分，大部分被锚具和千斤顶所包裹，钢绞线的张拉伸长量无法在钢绞线上直接测量，故只能用测量张拉千斤顶的活塞行程，计算钢绞线的张拉伸长值，但同时还应减掉钢绞线张拉全过程的锚塞回缩量（参阅《公路桥涵施工技术规范》）。一般计算式为：ΔL=ΔL1+ΔL2-b-c⑴式中∶ΔL1：为从初始拉力（桥梁施工规范规定一般为设计控制张拉力的10%～25%）至张拉设计控制拉力间的千斤顶活塞的张拉行程；ΔL2：为初始拉力时的推算伸长值（按规范规定推算求得）；b：工具锚锚塞回缩量；c：工作锚锚塞回缩量。

钢绞线预应力张拉锚塞回缩量的量测：钢绞线预应力张拉锚塞回缩量在两个部位出现，即产生在张拉千斤顶使用的“工具锚”，和参与钢绞线预应力工作，将钢绞线锚固在混凝土中的“工作锚”部位。有的文献和产品说明书介绍了锚具的变形造成预应力钢筋的回缩值的参数，只可作为对锚具验收和施工控制的参考依据，具体计算还应以实测为准。

图2 钢绞线穿束简明示意图

工具锚锚塞回缩量的量测：在钢绞线开始张拉，当千斤顶张拉力达到钢绞线张拉至初始拉力（设计控制拉力的10～25%），已把松弛的预应力钢绞线拉紧，此时应将千斤顶充分固定，精确量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b1，当千斤顶张拉力达到钢绞线预应力张拉设计控制拉力时，再量取从千斤顶工具锚锚杯外露端面至钢绞线外露端头的长度b2，工具锚锚塞回缩量b=b1-b2。当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值进行计算，最少不得少于三根。

工作锚锚塞回缩量的量测：张拉完毕卸掉千斤顶后，在工作锚处测量工作锚夹片在锚杯处的外露长度C2，当预应力钢绞线由很多单根组成时应每根量测，取其平均值，一般至少测量三处，千斤顶限位板凹槽深度已知为C1，则工作锚锚塞回缩量C=C1-C2。工作锚锚塞回缩量除与锚具硬度等有关外，还与钢绞线直径有关，工作锚回缩量大小与钢绞线直径大小成反比。

针对工作锚锚塞回缩量对设计控制张拉力的影响，难点为详细精确计算工作锚锚塞回缩量，需采取张拉工艺试验，在取得详细准确的参数后才能进行大面积张拉施工。

根据锚夹具夹片的回缩过程分析，工作锚对张拉伸长量及张拉力均有影响。对张拉力的减小影响值可按下式计算：ΔP=P/ΔL×C⑵式中：ΔL：理论计算伸长值；P：为设计控制张拉力；C：工作锚回缩量。

关于C值的取值，应分为两个阶段考虑：在钢绞线预应力张拉施工时，为保证质量必须先进行张拉工艺试验，张拉工艺试验一般取一个构件或2～3个张拉束，进行试验。张拉工艺试验完成后，方可大面积施工，在张拉工艺试验阶段，由于对该批锚具性能不了解，计算补偿张拉力时C值只能按经验公式估算，经验公式如下：C=h×0.65×a式中：h：限位板凹槽深度；a：与钢绞线直径有关的系数。本桥Φj=15.24mm取1.0，待张拉试验完成后，根据实测的C值，计算补偿张拉力，以供大面积施工使用。

为减少工作锚回缩对预应力造成的损失及保证张拉力能满足设计要求，应按如下程序操作，予以补偿：当两端达到设计控制张拉力时，应按一端先锚固，再将另一端补张拉力后锚固的方法操作。因为当A端锚固时由于工作锚夹片的回缩，致使B端油压下降，张拉力减少，不满足设计控制张拉力要求，故应在B端补张拉后再锚固。同理，B端补张拉锚固时，由于工作锚夹片回缩仍会造成张拉力的损失，为保证满足设计控制张拉力要求，其修正后的设计控制张拉力（即设计控制张拉力加补张拉力）PK应按下式计算，注意不能将此与超张拉混淆，此值属于对预应力张拉时，由工作锚产生的预应力损失的补偿。PK=P+ΔP⑶式中：P：为设计控制张拉力；ΔP：工作锚回缩对预应力损失的影响力（补偿张拉力）。

3 预应力管道压浆质量保证控制措施

本桥孔道长，压浆量较常规的大很多，为了保证预应力钢绞线的使用寿命，对孔道必须填充密实。怎样从施工方案及施工工艺上保证浆体对孔道充分密实，将对结构物的使用和耐久性起着关键性的作用。

针对本桥孔道较长，且箱梁有曲线，采用传统的灌浆方法，对孔道填充的密实性和饱满性的保证有较大的难度，真空灌浆和传统压浆相比，其从预应力孔道形成起，就为形成真空保证预应力孔道创造了条件。为保证孔道的压浆质量，采取了真空压浆措施。

施工过程中，在箱梁孔道的曲线波峰处设置排气管。排气管安装前，在波纹管上钻一直径Φ20㎜的孔，放上一块海绵，再把塑料波纹管扣上，用钢丝绑扎后接缝处用塑料胶布密封。输浆管应采用高强度橡胶管（抗压能力≥2.0 MPa），并注意连接牢固，安装好后，用塑料胶管将排气管引出，并高出箱梁顶板200㎜。

压浆在预应力张拉后48小时内进行。孔道灌浆质量要求：孔道灌浆应采用强度等级不低于50MPa的普通硅酸盐水泥配置的高强度水泥水泥浆。灌浆用水泥浆的水灰比不应大于0.4，搅拌后3小时泌水率不宜大于2%，且不应大于3%，泌水应能在24小时内全部重新被水泥浆吸收，水泥浆稠度宜控制在14～18S。

压浆工作在灰浆流动性下降前进行（约30～45分钟时间内），孔道一次连续灌注。压浆应达到孔道另一端饱满和岀浆，排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止，出浆孔阀门待出浓浆后关闭，进浆口阀门待压力上升至0.6～0.7MPa，持荷2min保压时间且无漏水和漏浆时关闭，锚具上的漏浆缝隙，在压浆前采用封锚混凝土封闭。中途换管道时间内，继续启动灌浆泵，让浆体循环流动。灌浆时作好记录，以防漏压。压浆过程中，应注意中横梁位置出浆孔是否冒浆，出浆后方可进行堵塞，然后继续压浆。

压浆按照先下层后上层的顺序，平缓、均匀的连续进行，并将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭。

孔道压浆后，及时检查孔道上凸部位灌浆密实性，效果良好。

[1]JTGF80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].

[2]现代公路，桥梁，隧道工程设计，施工实用图集[M],当代中国出版社,2004.

Quality Control for Extension Limits Construction Concerning A Prestressed Trunk Beam Bridge in Chongqing's Wen Jiaxi River

This paper deals with Wen Jiaxi Bridge project,a 223 m long prestressed trunk beam bridge.Detailed methods are adopted in this project to effectively bring the extension limits under control.

bridge project；223 m long prestressed trunk beam；extension limits；extracted syrup；quality control

U445.4

A

1671-9107（2011）10-0025-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.10.025

2011-06-29

曾勇（1969-），男，高级工程师，一级建造师，主要从事施工技术质量管理工作。