曹明雄、罗艺阳、凌环宇
(1.浙江交工金筑交通建设有限公司,浙江杭州310051;2.浙江交工集团股份有限公司第五分公司,浙江杭州310051)
桥梁工程的施工建造不仅与地区的交通运输工作密切相关,对于地区的经济发展也具有重要影响,要切实提高桥梁工程建设施工质量,还需加快对后张法预应力混凝土技术等新型施工工艺的引入与应用,推动地区桥梁建设事业的高质量发展。
现代化桥梁工程的施工建造多涉及对预应力混凝土构件的应用,在荷载施加到预应力混凝土构件前,应用高强钢筋对其予以预压处理,产生一定大小的应力,有利于强化桥梁结构的承载能力,防止构件在前期使用过程中出现开裂现象,这便是后张拉法预应力混凝土技术的应用原理。经过技术工艺的创新发展,应力的预施加方法逐渐分为两种类型:一是后张法,二是先张法,将以后张法施工技术为核心进行主要论述。
预应力混凝土是指预先向混凝土施加适宜大小的荷载力,然后对其进行张拉,与此同时使用锚具有效地锚固混凝土构架的端部与预应力钢筋,借助锚具即可将混凝土构件上的预应力传递到预应力筋上,再向预留孔内注浆,构成以混凝土构件和预应力筋为主的整体。后张法混凝土是指首先浇筑混凝土,待其强度不低于设计强度的75%后,根据图纸设计的位置将预应力筋穿入孔道内,再对其进行张拉,形成完整的混凝土构件。实践证明,无论是在制作工艺上,还是在实际使用过程中,预应力混凝土技术都具有明显优势。在桥梁工程建设施工中,尽管传统混凝土的抗压能力可以满足要求,但抗弯拉的能力不足。预应力混凝土技术有效地弥补了这一不足,使得传统混凝土抗弯拉强度低的问题和弱点得到有效处理和弥补。对于强度要求高、结构弯拉跨度大的桥梁工程而言,预应力混凝土技术具有更为显著的作用优势[1]。
作为桥梁工程项目施工中的关键环节,预应力混凝土施工的质量成效对整个桥梁的安全性、受力和稳定性具有决定性作用。将后张法预应力混凝土技术应用到实际施工中,主要涵盖以下施工环节要点。
在现场施工中,若有波纹管阻挡或其他影响因素,则应采取针对性的措施对此类钢筋予以妥善处理,确保钢筋的绑扎作业过程有效的避让波纹管。如果难以在施工场地内进行处理,则应联系设计人员,协商处理,保证钢筋绑扎作业得以正常进行。施工人员在进行绑扎施工时,应重点关注张拉端与锚固端上的加强筋,避免出现漏绑或其他问题,防止混凝土发生崩裂。不得混用锚具,应确保其一一对应、稳定安装。完成钢筋绑扎并进行焊接作业的环节内,需采取有效措施保护波纹管,防止其受到灼伤、烧穿等损害[2]。
以施工设计方案为基准,对波纹管的具体安装位置加以确定,接下来加固处理U 形钢筋,防止其受到后续浇筑施工或其他作业环节的影响,出现移位现象。对于所选用的波纹管的材料、直径大小等基本参数,需要结合实际施工中所用的钢绞线的数量规模来确定。例如,若是选择将金属波纹管应用到桥梁施工中,则需精准控制直线段方向上管的安装间距,通常情况下,以≤1m 为宜。对于曲线段,则应控制安装的相邻管道间的间隔距离≤0.5m。为了达到保护安装波纹管的效果,应使用大一型号的波纹管安装在钢筋的接头部分。若是缺少满足这一要求的波纹管材料,则可以沿着纵向剖开波纹管,再与另一端包扎到一起,利用缠绕胶带的方式紧密全面地包围钢筋头。这种处理方式不仅适用于波纹管的安装施工中,还可以用于处理现场施工中孔洞的位置、处理烧损部位等。要保证波纹管连接的严密性与稳固性,施工人员在安装波纹管时需伸入喇叭管内一定长度。
桥梁工程钢绞线下料施工环节中,可以引入对砂轮锯、切断机等机械设备的使用,对钢绞线加以切断处理,在此环节施工过程中应尽量避免对电焊处理方式方法的使用。对于下料长度的把握与控制,应以设计长度加工作长度为基准,经由准确无误的计算,确定最终的下料长度。在实际计算过程中,施工人员除了需要综合考虑结构的台座大小、孔道长度以及千斤顶的长度,还应将锚夹具厚度、张拉伸长值以及弹性回缩等多方面影响因素纳入考虑范围内。选择适宜可行的钢绞线的打开方式,以由内圈到外圈的顺序进行抽线,防止在现场操作过程中出现线圈松散的问题。
现阶段,桥梁工程预应力混凝土施工中主要涉及两种穿束形式的使用,一是先穿法,是在混凝土浇筑施工前进行穿束作业;二是指后穿法,即在完成浇筑混凝土的施工环节后进行传输。近年来,传统的人工穿束作业形式不断改变,在逐渐创新生产穿线器等专业设备的发展进程中,机械作业逐步替代了人工作业,一方面大幅度提高穿束施工效率与精准性,另一方面也使得原本依赖的劳动力得到解放。在适用范围与应用成效上,先穿法与后穿法之间存在很大差异,例如,若选择使用先穿法的作业形式,则先前安装的波纹管很可能被穿束的钢绞线所刺穿,在这种情况下完成穿束施工后,工作人员需要进行全面检查。若选用后穿法的穿束方式,则管道被混凝土浇筑堵塞的概率相对较大,使得钢绞线被损伤,因此需要重点做好事前的检查工作。总结以往的现场施工实践经验分析可知,要最大限度内降低施工风险,应优先考虑先穿法的穿束形式。
安装固定端的锚垫板,可以参照图1 的安装图,其中有若干注浆口存在于锚垫板的表面上。
图1 固定端锚垫板安装示意图
在浇筑混凝土的施工阶段,需重点做好对锚垫、波纹管的保护处理,防止浇筑混凝土的施工过程中直接碰撞、损坏波纹管。此外,为了达到理想的浇筑施工质量成效,施工人员需要充分振捣混凝土,与此同时,重点振捣处理固定侧、张拉侧的混凝土,最大程度地防止混凝土内形成麻面与蜂窝。实施浇筑操作的过程中,还应加强规范施工,防止内部有顺沿锚垫板表层、孔道而进入的浆液。混凝土浇筑施工完成后,施工人员需认真全面地检查孔道,在混凝土完全凝固之前,可以通过轻轻拉动钢绞线的形式,对浇筑情况予以必要性的检查。若是在检查过程中发现浆液存在堵塞孔道的问题或风险,则应借助于高压水,对堵塞管道予以冲洗处理,保证混凝土浇筑施工的实效性。
实施张拉作业前,需要对混凝土强度的实际情况进行检查,确定其满足标准要求后,再进行预应力张拉。正式组织开展张拉作业前,施工人员需全面拆除梁侧模与板底模,主要目的是避免预应力受到模板带来的限制作用。若孔道内部及张拉侧存在泛浆及其他杂质,应予以彻底清除,确保千斤顶的起吊高度与张拉端孔道位置高度保持在同一水平上。预应力张拉的施工阶段内,要求预先做好锚具的设置工作,从指定的孔洞处穿入钢绞线,并使其于端头的凹槽部分得以紧密贴合。在每根钢绞线都套上卡片后,再将其向孔洞的内部逐一塞入。然后是安装工具锚板、千斤顶等主要部件,待卡片、工具锚在千斤顶的外部设置好后,即可进行顶锚操作,同时将卡片缓慢塞紧即可。
在预应力筋张拉的全过程施工中,需采用双控制的控制形式,科学把控伸长量的大小与张拉应力大小。需始终保持伸长量偏差在+6%~-6%的范围内,桥梁工程后张法预应力混凝土施工中的张拉程序如表1所示。由于张拉作业的危险性较高,因此在现场施工过程中,不得正面站人,避免突然断裂的钢绞线危及施工人员的人身安全。若是在同一时间内两侧同时进行张拉,需保证两侧保持同样的控制状态。
表1 后张法预应力张拉程序
完成张拉和检查工作后,施工人员需要在短时间内地孔道予以压浆处理,一般以不超过48h 为宜。在浆液的拌制方面,需选用质量达标的压浆料,确保压浆施工后泥浆材料可以充满整个孔道,且饱满度达到规定标准,避免因饱满度不足,孔道内有孔洞出现,进而在后续施工中出现泥浆收缩等现象。此外,合理控制压力大小,也是这一施工环节的关键所在。若孔道属于曲线、水平类孔道,则应控制压浆压力大小≥0.5MPa,且≤0.7MPa。若孔道属于超长型孔道,则需控制最大的压浆压力在1.0MPa 以内。检测管道内压浆充盈度的主要方法是:
从孔道一端开始,直至孔道的另一端,压浆材料充盈,同时排气孔位置处能够排出与标准规定流动度一致的水泥浆。关闭出浆孔后,应维持3~5min 左右的稳压期,这一过程中压浆压力需≥0.5MPa。若在实际施工中通过实时监控发现孔道压浆存在问题,则应在第一时间内停止灌浆,对引发问题现象的主要因素和具体原因进行分析,妥善处理好干扰因素后再继续灌入压浆材料。
为了确保桥梁工程预应力混凝土施工的安全性与有效性,在正式进行压浆作业前,施工人员可以适当地全面冲洗、润湿孔道,使得孔道保持良好的通畅性,为后续压浆作业的顺利进行提供便利条件。当压浆孔道的出口处冒出的泥浆的稠度与进口处大体相同时,则可以结束压浆作业,在全过程施工中不得有施工人员站立在端头及周边位置处,防止出现安全事故问题。
完成孔道压浆施工工作后,施工人员需根据设计方案的规定要求,及时有效地封闭保护锚固段,与此同时采取相应的防腐处理措施。若实际施工中难以在短时间内对锚固段予以封闭处理,则可以采用适宜的方式方法进行防锈处理,然后在正式封锚前凿毛处理梁段位置处的混凝土。
在封锚作业环节内,使用的混凝土材料应具备与梁体相同的强度水平,完善钢筋网浇筑的设置,参照设计施工方案,合理把控封锚后梁的长度大小,以达到理想的施工效果。
将后张拉法预应力混凝土施工技术应用到桥梁工程施工中,关键在于全面了解和掌握技术操作要点,严格遵守标准化的作业流程,规范现场施工操作,从根本上提升桥梁工程整体建设质量。