大跨度斜拉桥主塔预应力钢筋施工关键技术

刘 蓬 川

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

韩滩双岛大桥及连接线工程位于金堂县毗河、中河、北河三水汇合上游600 m处，线路呈西东走向,工程起点里程为K0+240.000，终点里程为K1+881.000，全长1 641 m，其中桥梁长度为1 297 m，引道长度为344 m，工程主要包括道路、景观、桥梁、交通监控、给水、排水、电气等。主桥主跨跨越江心岛，西侧边跨跨越毗河和新龙路，东侧边跨跨越北河主河道，孔跨布置为(215+430+215)m双塔双索面钢箱梁斜拉桥，主桥全长860 m，桥宽38 m。桥塔为钢筋混凝土结构，桥塔总高度为137.5 m，桥面以上塔柱高度约120.5 m，桥面以下塔柱高度约17 m。斜拉索采用钢锚梁为主要锚固方式。

主塔由承台、下塔柱、中塔柱、上塔柱、塔冠、下横梁、中横梁、上横梁组成。下塔柱采用内凹的箱式结构连成整体，上、中塔柱横截面为带圆角的单箱单室空心箱型截面。

该工程在索塔Z(B)1-Z(B)4、Z(B)14-Z(B)17区段拉索锚固区布置预应力钢筋。主塔内配置横桥向、顺桥向两向预应力，横桥向预应力分别为单排、双排布置，顺桥向预应力为单排布置(图1)。预应力筋材料采用直径40 mm、PSB930级的精轧螺纹钢，锚下张拉控制应力为837 MPa。采用单端张拉，张拉交替布置。该桥共配套JL40锚具共680套。

图1 横桥向拉索锚固区布置图

2 施工工艺分析

2.1 施工难点

该桥主塔施工上塔柱分模高度为5.5 m，其中上塔柱预应力筋的精轧螺纹钢数量非常多，布置亦十分密集，因此，在现场施工过程中控制施工质量确实存在一定的困难，亦对后期的检查也增加了一定难度。根据该桥主塔预应力筋精轧螺纹钢的布置特点，项目部提前对该工序所需材料、机械设备准备、施工环境、施工方法、质量要求、施工人员控制要点等6个方面进行了分析总结，确定了适合的施工方案。

2.2 材料分析

根据该桥设计图纸中的要求，预应力管道采用金属波纹管，通过对金属波纹管的缺点进行分析后笔者注意到以下几点：

(1)金属波纹管不耐腐蚀，遇水或长时间存放容易生锈，存放时间较短，因此，采购时间与安装时间需要缩短。

(2)强度较弱、易变形、易被振捣棒振捣造成破损。

(3)抗渗能力较差，在波纹管与精轧螺纹钢连接处易发生漏浆。

通过对以上问题进行分析后决定对以下几点加强关注：

(1)混凝土浇筑时，需要预防混凝土渗漏进入波纹管以及锚盒。对此，采用透明胶带加土工布填充锚盒的方式进行处理(图2)。

图2 拉索锚固区防渗措施示意图

(2)安装好波纹管后，严禁进行焊接以防焊渣将波纹管烧穿，因此，所有的焊接工作应保证在安装波纹管之前即全部完成。

(3)安装锚垫板时，波纹管应与锚垫板在合适的位置连接，为防止在波纹管与锚垫板连接处的空隙渗入混凝土，影响之后的孔道压浆工作，项目部采用了在连接基础缠绕透明胶带的方式以确保之后的压浆质量，阻止混凝土的渗入(图3)。

图3 锚垫板与波纹管连接处的防渗措施示意图

(4)波纹管的安装由定位钢筋定位，定位钢筋的间距不得大于1 m。波纹管连接时，采用大一号的波纹管套接，两端用胶带包缠以防漏浆，波纹管就位后，用钢筋卡子与定位架固定，以防止浇筑混凝土时波纹管上浮，钢筋焊接时严禁烧坏波纹管。波纹管的安装误差需满足设计和规范要求。埋设好的管道不允许踩踏，尽量不要在其附近进行电焊和气割作业，必要时，应采取相应的保护措施。

(5)进行混凝土振捣作业时，振捣棒需避开波纹管的安装位置，防止振捣引发波纹管破损现象。

2.3 机械设备及材料的准备

为了张拉压浆，项目部准备了智能张拉设备、两台千斤顶(若需重新校定，则须有相关证明)、钢尺、连接头、一台智能压浆机。需要注意的是：精轧螺纹钢应采用圆盘切割，禁止采用电、汽切割，避免造成锚具的局部损伤和脆性破坏。

2.4 施工环境

根据该桥的结构形式：主塔塔柱采用液压爬模体系施工，为主塔施工提供全方位的操作平台。上塔柱预应力在距地面126 m的高空作业，预应力筋的精轧螺纹钢单根长度为5～8.4 m。在精轧螺纹钢安装过程中，液压爬模施工顶平台能够满足现场张拉、压浆等操作的安全施工。该平台操作方便，安全性高，可以满足现场施工需要。

2.5 施工工艺

精轧螺纹钢的施工顺序可以分为以下几个步骤：精轧螺纹钢下料→精轧螺纹钢安装→锚具管道安装→混凝土浇筑→精轧螺纹钢张拉→封锚、压浆。

(1)管道安装。为确保预应力钢筋的施工质量，要求对定位钢筋、管道成形进行严格的控制。

管道安装前，检查管道质量，管道定位必须稳定牢固，严禁上浮错位。

压浆嘴和排气孔可以根据施工需要设置，管道压浆前应采用压缩空气清除管内的杂质及管内积水。

(2)张拉施工流程。检查孔道是否通畅→清理干净张拉端→安装锚固螺母→采用连接器连接千斤顶张拉杆与预应力筋→按规范程序张拉到设计吨位→检查各项张拉控制指标→拧紧锚固螺母→卸载→拆除千斤顶和连接器→张拉完毕。

(3)张拉顺序。根据设计要求，该塔塔柱精轧螺纹钢预应力张拉应采用二次张拉，在初次张拉到位7 d后，对预应力筋进行两次张拉后方可在48 h内进行管道压浆，封锚。

主要步骤：

0→初应力(10%)，量取初始伸长量→张拉控制应力(持荷5 min)，量取最终伸长量→0→张拉控制应力→锚固。

预应力钢筋按先张拉顺桥向、再张拉横桥向依次对称张拉。

(4)压浆施工。精轧螺纹钢张拉完成后48 h内进行压浆。

压浆顺序：制浆→连接压浆孔和压浆管→开启压浆泵→出气孔冒出浓浆后保持不小于0.5 MPa的稳压期→将出气孔封堵。压浆必须连续进行，不得中途中断。

预应力钢筋张拉及压浆完成后，应将高出螺母40 mm以上部分的预应力钢筋切割掉，张拉槽口应及时采用C55细石混凝土封锚，表面应设置钢筋网为(网格间距100 mm)。

2.6 质量要求[2]

(1)精轧螺纹钢张拉。首先，进场的精轧螺纹钢应具有出厂质量证明书和试验报告单。精轧螺纹钢进场后，从每批次中任取3根并将随机选取的精轧螺纹钢试样进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。

张拉完毕，应对精轧螺纹钢的实际伸长量进行测量，实际测量伸长量与设计伸长量两者应满足误差在±6%以内的要求，测定伸长量时要扣除非弹性变形引起的全部伸长量。

(2)精轧螺纹钢压浆。精轧螺纹钢张拉完成后，应在48 h内完成对精轧螺纹钢的压浆工作。压浆前，采用先往注浆管里注水的方式以确保注浆能够畅通，对于不畅通的地方要分析其原因，找出源头，尽快想办法进行处理。压浆时，排气孔应有浓浆溢出，每个孔道应密实、饱满、在达到浓浆溢出的标准后需要保压120 s以上的时间，以确保每一个孔道都达到饱满密实的程度。

2.7 施工过程中的控制要点[3]

(1)精轧螺纹钢的堆放位置应远离明火，底部垫高30 cm的方木进行存放；下料时必须使用圆盘切割机切割精轧螺纹钢，并用砂轮或锉刀对切口进行修整，严禁采用电焊或氧气进行切割。

(2)在主塔施工场地将精轧螺纹钢插入金属

波纹管内形成整体、放入到吊架内，安放过程中注意安放顺序[3]。吊装时，吊点必须采用四点吊装，钢丝绳的长度必须相同，吊耳和卡环必须符合要求后方可进行吊装。

(3)根据图纸位置对精轧螺纹钢进行定位，定位筋每1 m焊接一道，精确定位，避免管道下沉[4]。精轧螺纹钢安装完成后对管道进行调整顺直，每1 m使用U形筋进行固定，以保证混凝土浇筑过程中管道不发生上浮和左右偏移。

(4)将张拉端锚具、连接钢管和进浆管焊接成整体。将锚固端锚具、连接钢管和出浆管焊接成整体。进浆管与连接钢管焊接时，必须检查连接钢管上开口孔径不得小于2 cm，整体焊接密实，无缝隙。出浆管与连接卡安装时，必须注意口对口，避免连接卡将连接管道出口堵住。张拉锚具整体和锚固端整体拼装完成后灌水检查其是否严密，出水是否饱满，如有问题应立即整改。

(5)混凝土浇筑过程中，施工人员不允许脚蹬波纹管道进行振捣作业。

(6)待混凝土强度达到设计强度的85%、混凝土弹性模量达到85%后且混凝土养护龄期不少于7 d方可进行张拉。

3 结 语

在桥梁施工过程中，现场的施工单位在进行工程项目建设期间，需要对张拉压浆施工质量问题进行深入的研究，可以组织专题讨论会进行研究，从而找出导致该质量问题发生的影响因素，进而可以从相关因素着手，进行工程施工全程的质量监管控制，避免出现预制梁板后张法预应力的施工质量问题，促使工程项目可以在既定的工期内保质保量的建设完成，使其在投入应用后具有非常理想的应用质量及较长的使用寿命[5]。