预应力空心板斜对称后张法施工工艺

陈庆忠，梁建威 ，任延生

（1.山东水利工程总公司，山东 济南 250014；2.山东省水利工程局，山东 济南 250013）

北放水桥和南固城桥是16 m后张法预应力空心板上部结构的公路桥，属南水北调中线京石段应急供水工程跨渠交叉建筑物。两桥共有30片预应力空心板，高750 mm，宽1 240 mm，C40混凝土预制；采用Φ70 mm（内径）金属波纹管预留孔道；高强度低松弛1 570级4束6ΦJ15.2钢绞线配合OVM15-6锚具张拉，设计锚下张拉控制力为1 125 MPa，孔口摩擦系数按3%考虑；C50纯水泥浆孔道压浆。

1 预应力张拉准备

1）构件检查。检查内容包括：预留孔道尺寸与位置是否正确，有无局部弯曲；孔道端部的预埋钢板是否垂直孔道轴线；孔道接头处是否漏浆；灌浆孔和排气孔位置是否符合设计要求。如果孔道不够畅通，利用空气压缩机将孔道内的杂物清除出来，再用高压水枪冲洗孔道，保证穿筋孔道畅通。

2）钢绞线制作及穿束。将通过试验检验和现场检查合格的钢绞线束，先用22#铁丝绑扎好，然后由孔道一端逐渐穿向另一端，直至两端均满足张拉长度要求为止。同时穿束过程中尽量减少与波纹管的摩擦，以防22#钢丝松动，造成钢绞线打绞，加压时产生错位纠缠，受力不均，引起断丝或发生预应力不够的现象，影响工程质量。

3）安装锚具及张拉设备。将有出厂合格证并通过试验检验和现场检查合格的工作锚具和工作夹片穿在钢绞线上，然后把钢绞线伸出千斤顶的主缸，并套上工具锚垫板、锚具和工具夹片。安装时一定要分清工作锚具、夹片和工具锚具、夹片，不能将其混用，并且不能重复使用工作锚具、夹片。安装到位后，及时进行张拉，以防因锈蚀而产生滑丝、断丝。

4）张拉设备检验。首先检查千斤顶是否与压力表配套，各种设备安装是否符合施工技术要求。然后检查直线孔道张拉力的作用线与孔道中心线是否相互重合；曲线孔道钢绞线张拉力作用线与孔道到末端中心点的切线是否相互重合。对于不满足要求的设备和构件及时改正。

2 预应力张拉及伸长量校核

北放水桥和南固城桥预应力空心板共布置4束6ΦJ15.2钢绞线束，梁板下部为平行的2束水平钢绞线束N1，梁板上部为平行的2束曲线钢绞线束N2。

根据钢绞线的布设情况，结合现场施工设备，参考《公路工程施工技术规范》和设计技术要求，确定后张法预应力空心板张拉方法为梁板下部平行的2束水平钢绞线束N1采用斜对称一端张拉，梁板上部平行的2束曲线钢绞线束N2先斜对称一端张拉，然后斜对称另一端补足张拉应力。

张拉步骤为：0→初始应力 （10%σk）→量测千斤顶缸体、工具夹片和工作夹片外露量并记录在表内→100%（σk）→量测千斤顶缸体、工具夹片外露量并记录在表内→持续荷载2 min→逐步使油压表回零→退出工具夹片、锚具和千斤顶→量测工作夹片外露量并记录在表内→锚固工作锚具和工作夹片→计算实际伸长量→校核实际伸长量和理论伸长量→分析伸长量偏差可控度及产生的原因→及时纠偏。

张拉过程中采用张拉应力与伸长量双重控制，以张拉应力控制为主，以实际伸长量与理论伸长量比较进行校核，主要包括预应力张拉和伸缩量的量测、计算及对比分析。

2.1 预应力张拉

张拉过程分为初张拉和正式张拉2个阶段，具体情况如下：

初张拉。检查锚具和张拉设备无误后，采用2套率定好的千斤顶和配套油泵、油表，在预应力空心板两端斜对称同时张拉平行的2束钢绞线束N1或N2，为了使钢绞线均匀受力，正式张拉前将斜对称两端千斤顶同时加载到10%的控制应力后打紧夹片，千斤顶主缸回油至自然状态。

正式张拉。首先对斜对称两端千斤顶主缸要同时进油，使油压表读数达到10%σk初始应力值后停机持荷，此时在钢绞线上做好明显标记，并量测当前状态下千斤顶油缸外露量A1，工具夹片外露量B1和锚固端工作夹片外露量C1,并做好记录；然后再对两端千斤顶同时缓慢进油张拉，且保证油压表读数上升速度相同，使空心板不产生扭矩，破坏空心板的质量，油压表读数达到100%σk应力值后停机持荷2 min，并量测当前状态下千斤顶油缸外露量A2和工具夹片外露量B2，并做好记录。最后，逐步使油压表回零，退出工具夹片、锚具和千斤顶，再次量测锚固端工作夹片外露量C2，并做好记录。

张拉平行的2束曲线钢绞线N2时，还需在预应力空心板钢绞线束的另一端进行上述步骤的操作，以补足张拉应力。同时量测出10%σk应力状态下的千斤顶油缸外露量A3、工具夹片外露量B3、锚固端工作夹片外露量C3和100%σk应力状态下的千斤顶油缸外露量A4、工具夹片外露量B4、锚固端工作夹片外露量C4，并做好记录。

张拉结束后，及时对工作锚具和工作夹片进行锚固。

2.2 实际伸长量计算

钢绞线束N1实际伸长量△L为：

钢绞线束N2实际伸长量△L为：

其中，A2-A1和A4-A3为自 10%σk开始时至100%σk时千斤顶油缸伸长量；B1-B2为工具夹片内缩量；C1-C2为工作夹片内缩量；D和D1为10%σk以下推算伸长量，采用理论伸长量的10%。

2.3 伸长量对比分析

计算出实际伸长量后，将实际伸长量与理论伸长量进行对比，产生的伸长量偏差有如下2种情况：

3 孔道灌浆及封锚

3.1 孔道灌浆

锚固完成后，及时进行孔道灌浆。首先，利用专用拌浆机将标号为42.5的袋装普通硅酸盐水泥和洁净的饮用水按0.38～0.4左右的水灰比拌和成水泥浆液，其稠度控制在1.4～1.8之间，拌和时间在2 min以上。同时，利用压力水枪对波纹管进行充分冲洗，湿润管道，清孔完毕后利用快干性石膏粉对锚头进行密封处理，确保不漏浆。密封时，操作人员需佩戴防护手套，防止石膏或速凝剂烧伤手臂。然后，将拌合好的纯水泥浆利用压浆泵从灌浆孔向排气孔压浆，当排气孔喷出纯浆并稳定后，封闭排气孔，继续加压至0.7 MPa，持荷3 min后封闭压浆孔。同时还要做好灌浆记录，以便出现问题时能够准确、及时地查找、分析原因。施工人员也需佩戴防护镜，防止水泥浆溅入人眼，造成伤害。

灌浆时，每一工作班至少留取3组70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方体试件，并标养28 d，检查其抗压强度，作为评定水泥浆质量的依据。

灌浆完毕后，抽查孔道灌浆的密实情况，发现不够密实的，及时处理和纠正。

3.2 钢绞线割除及构件封锚

孔道灌浆完成3 d内不得碰撞工作锚具，3 d后，在距工作夹片5 cm处，利用砂轮切割机切除多余钢绞线。待水泥浆达到一定强度后，将外露锚具和钢绞线用混凝土进行封锚。

4 结语

预应力空心板斜对称后张法施工工艺，不仅充分发挥了材料的效能，减小了混凝土构件的体积和重量，提高了混凝土的刚度、抗裂性和耐久性，克服了钢筋混凝土构件过早出现裂缝的缺点，而且减少了张拉设备的投入，降低了施工成本，易于掌握和施工，为类似工程的施工提供了一定参考经验。但是，预应力张拉过程中伸长量的精确量测等难点仍需不断摸索和总结。