市域铁路建设中的整孔箱梁预应力施工工艺

刘晓丽

(中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100)

1 工程概况

郑州机场至许昌市域铁路工程北农区间和农新区间线路总长5.6 km，设农大路站、新元大道站，沿线施工中箱梁为重点内容，包含3孔35 m现浇梁、8孔25 m节段梁、150孔30 m节段梁、1联(40 m+60 m+40 m)连续梁、1联(40 m+60 m+40 m)道岔连续梁、1联(6×30 m)道岔连续梁、2联(30 m+50 m+30 m)连续梁。

2 整孔箱梁预应力施工的材料及机具

材料选用的是φS15.20高强度低松弛钢绞线，标准强度1 860 MPa。钢绞线进场时加强质量检验，厂家、品种、规格、批号均一致时，每30 t视为一个批次，按照规范组织质量检验，不足30 t也视为一个批次，检验时着重考虑极限伸长率、弹性模量、屈服负荷、破断负荷，要求各项指标均满足要求。此外，钢绞线复验时需要确保前述提及的各项指标均达标，若某项或多项不满足要求，从该批次中取双倍数量的试样进一步组织试验，取得复验结果，进而根据实际结果做出判断，若有一个试样存在问题，则将对应批次钢绞线的质量视为不合格，不予以使用。对于通过质量检验的钢绞线，分类堆放、挂牌标识，同时采取防潮处理措施。

千斤顶和压力表是预应力施工中的关键装置，根据张拉要求选择合适的设备，进行配套标定，根据实测数据生成压力表与张拉力的关系曲线，做到精细化施工。配套设备进场后试运行，判断其实际情况，若无误则转至工作台面以便使用[1]。对于张拉机具长期未投入使用的情况，在恢复使用前做详细的校验，避免精度偏低、故障等质量问题。张拉机具及仪表由专员管理，根据计划定期开展检维修工作。此外，张拉作业环境较为复杂，出现如下情况之一者需及时校验张拉设备：一是预应力钢丝发生断丝；二是油压表指针不回零；三是千斤顶漏油；四是更换千斤顶油压表。

3 整孔箱梁预应力施工要点

3.1 钢绞线下料

严格控制下料长度，提高钢绞线的下料精度。按如下方法展开计算：下料长度=孔道长度+2×工作锚厚度+2×张拉设备长度+2×工具锚厚度+2×100 mm(富余量)。以计算结果为准，精细化加工钢绞线。

切割时，较为合适的是采用高速切割机，根据计算的下料长度要求予以切割处理，禁止采用气割的方法，否则在高温环境下容易损伤钢绞线，加大材料的废弃率。

3.2 张拉机具的安装

配套的锚板、夹片在使用前先做全面的检查，确认无误后投入使用；标定千斤顶和油压表，提高运行精度；按照图纸要求将锚具和千斤顶安装到位，具体涉及到锚板、夹片、限位板等各类细分装置，对于夹片的安装有必要涂抹石蜡，作为退锚剂。适配2 t的手拉葫芦用于纵向束的张拉作业。锚具及千斤顶两类装置的安装示意图如图1所示。

图1 锚具及千斤顶安装示意图

3.3 预应力张拉

3.3.1 张拉流程

1)预张拉：以梁体混凝土实测强度为主要的判断依据，待该值达到设计强度的60%时进入预张拉环节。

2)初张拉：实测强度达到80%且弹性模量达到3.4×104MPa时进入初张拉环节。

3)终张拉：实测强度达到设计要求、弹性模量达到3.55×104MPa且龄期至少为10 d时进入终张拉环节。

根据前述提及的要求，择机完成相应的张拉作业，基本流程为：0→20%σ→100%σ(持荷5 min)→补张拉100%→锚固。

3.3.2 张拉操作要点

张拉前做好准备工作，取出设置在锚板灌浆孔内的棉纱，对灌浆孔做全面的检查，判断其是否与预应力筋孔道保持畅通，若有堵塞则予以疏通。此外，对于聚积在锚下垫板及喇叭口的灰浆以及其他杂物均要得到有效的清理，目的在于使锚具与垫板密切接触。

根据张拉要求配套锚具并安装，将钢绞线从锚具孔的夹片中穿入，而后推送锚具，直至装置与锚板呈紧密贴合的位置关系为止。

张拉时，适当对千斤顶油缸充油，由此完成张拉作业。加强对钢绞线初始应力的观测，待该值达到0.2σ时暂停供油，安排专员检查锚具，判断结构完整性、受力性能等方面的情况，若无误则测量伸长初始值；随着张拉进程的推进，张拉应力达到σ时停止供油，稳压持荷5 min，而后安排补张拉。张拉期间加强对伸长量的检测，将实测值与理论值做对比分析，判断两者是否在许可范围内，若有误则根据实际情况予以处理。张拉工作人员及时采集数据并记录，作为分析的参考依据[2]。

张拉作业遵循的是两端对称同步推进的原则，向梁两端的操作人员发出联络信号，由其在同一时间做出相应的动作，做到同步张拉。为保证张拉效果采取“双控方法”，以实际张拉应力为主，利用伸长量辅助校核。受张拉的影响，钢绞线可能出现异常，以滑丝为例，要求此部分的数量不大于钢丝总量的0.5%，并且同一束内断丝最多仅为一丝。于生产台座上组织张拉作业，此时操作较为便捷，仅需拆除端模、松开内模即可。按照流程张拉后于钢绞线处设置标记，安排12 h的观察时间，判断该过程中是否有断丝问题，若无则确定多余的钢绞线，用砂轮机切除，再压浆封锚。

3.3.3 施工注意事项

1)张拉时加强安全防护，在现场设置醒目的警告标志，不允许任何无关人员进入现场。

2)张拉作业人员严格听从指挥，避免盲目操作。

3)经过锚固处理后加大对预应力钢束的防护力度，禁止踩踏或其他损伤行为。

4)分类存放工具锚以及工作锚的夹片，先卸载油管的油压，而后再拆卸油管，否则将由于油压过大而喷涌(容易伤人)。

5)张拉采用两台或更多千斤顶联合作业的模式，全程对称张拉，尽可能减小张拉力偏差；分别为各千斤顶适配专员，听从指挥，协同操作，确保各千斤顶张拉力的误差不超过±2%。

6)张拉后，安排技术人员全面检查预应力钢绞线，判断是否存在滑丝、断丝的情况；同时检查锚垫板以及锚下混凝土两部分，主要判断是否有松动、破损[3]。此外，确定多余的钢绞线，用砂轮锯予以切除，但要留有足够的外露长度(≥30 mm)。

4 孔道压浆

4.1 施工工艺流程

压浆设备配套及调试→密封孔道→孔道抽真空→制备浆液→压浆。

4.2 压浆作业要点

根据真空压浆施工要求适配相应的设备，包含真空泵、搅拌机(用于生产浆液)、螺杆式压浆机、锚具垫板等。压浆前，先用钢丝刷全面清理残留在锚座底面的水泥浆，直至锚座底面保持洁净、平整的状态为止。

封锚环节材料选用无收缩水泥砂浆，覆盖层厚度≥15 mm,要求全面包裹锚圈以及夹片外露钢绞线。封锚时宜采用保护罩密封，此装置的安装质量将直接影响密封效果，需要先清理锚垫板，在保护罩底部和橡胶圈表面均匀涂抹玻璃胶，而后将密封圈设置到位，经过调整后确保保护罩的位置具有准确性，再拧紧螺栓，予以紧固处理。

4.3 压浆准备

张拉后，若无质量问题则确定多余的钢绞线，将该部分切除；清理管道内的杂物，吹干积水；疏通灌浆孔，使其保持畅通，以便浆液的高效灌注；将引出管、球阀以及接头安装到位，做全面的检查，要求各阀门可灵活开闭；待盖帽以及配套设备均安装到位后拧开排水口，用高压风清理孔道内的杂物以及水；配套透明喉管，将该管道连接至抽真空端的切换接头部位，形成一条顺畅的通道，供浆液流动。

4.4 试抽真空

完全关闭压浆阀、排气阀，经此操作后使孔道构成全密封系统，在此前提下将抽真空阀打开，启用真空泵，由该设备完成抽真空作业，在此过程中对管路、锚头等各处细分部位做详细的检查，准确判断密封情况。密切观察真空压力表的数显值，据此判断真空情况，待该值为-0.071～0.10 MPa时暂停抽真空，并在该状态下维持1 min，若期间压力维持稳定，则认为孔道达到抽真空的状态，满足要求。

5 梁体封端

对混凝土表面接茬部位做凿毛处理，而后将聚积在锚垫板表面以及锚环外的灰浆清理干净。随后于封锚穴四周涂抹防水涂料，起到防护的作用；对锚头做防锈、防水处理，按照要求将封端钢筋网片绑扎到位(位置准确且具有稳定性)；检查压浆的管道，确保无漏浆问题。

在前述基础上浇筑封端混凝土，材料选择的是C50无收缩混凝土。合理协调，连续浇筑，做到一次成型。

封锚混凝土浇筑后进入养护环节，于上方覆盖塑料薄膜，并根据现场气温以及混凝土的成型情况适当调整洒水参数(频率以及单次洒水量)，以混凝土表面呈湿润状态为止。养护时间根据环境相对湿度而定，该值在60%以内时至少养护28 d，该值超过60%时至少养护14 d。需注意的是，现场环境温度在5℃以内时有必要在梁表面喷涂养护剂，起到保温防护的作用，且此时不再洒水，否则混凝土易冻伤。

经过封锚混凝土养护后，进一步处理封锚新老混凝土的接缝部位，用聚氨酯防水涂料对该处做防水处理，避免后续出现渗漏水问题。

6 结 语

在铁路桥梁整孔箱梁施工中合理应用施工技术至关重要，以保证箱梁的质量，提升桥梁的耐久性以及综合品质。在箱梁施工全流程中，预应力施工为重点环节，因此，本文对其具体的要点展开了探讨，希望所提内容能够给类似工程提供参考。

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