桥梁工程预应力扁锚整体张拉施工技术应用研究

戴洲游

（湖南尚上市政建设开发有限公司，湖南长沙 410000）

0 引言

近年来，我国的桥梁工程建设日趋成熟，其施工技术得到了空前发展和提升，大跨径混凝土桥梁结构应用越来越普遍。目前，我国常用的预制桥梁预应力施工存在扁锚和圆锚两种锚固体系。相比常规的扁锚单根预应力张拉技术，某项目桥梁在进行预应力张拉时，科学采用新型扁锚整体张拉施工工艺，实施扁锚整体张拉施工，全面提高了扁锚预应力张拉的施工效率，并大大增强了张拉的精度与同步性，科学避免了预应力损耗，有效保证了张拉的质量和效率。

1 工程概况

某高速公路桥梁工程，结构设计形式为先简支后连续，负弯矩预应力张拉在整个桥梁工程施工中是确保桥梁结构连续的重要环节。锚固结构体系选择扁锚结构形式，通过负弯矩整体智能张拉技术进行张拉施工，大大提高了施工效率，并显著提高了施工质量。

2 工艺原理

智能张拉体系主要包括主机、油泵以及千斤顶三部分。而负弯矩整体新型扁锚张拉体系则主要包括负弯矩新型扁锚张拉仪、专用千斤顶以及信息管理系统等。实际施工时，整个张拉过程由系统自行控制，以张拉力作为主要控制参数，并以伸长量为校核参数。

系统利用智能传感技术自动完成对各设备施加压力及预应力钢绞线伸长量等相关信息的采集，并通过信息传送功能及时将采集到的相关数据输送至主机，然后由主机实施分析评估。此时，张拉设备收到系统指令，同步完成相关参数调整和设定，进而完成对油泵电机的转速的实时控制，从根本实现施加拉力和张拉速度的精准把控。

系统通过提前设定的程序，由主机统一作出指示，对各设备的工作程序及工作动态进行实时控制，自行完成张拉施工作业，具体工作原理如图1 所示。

图1 工作原理图

利用扁锚整体张拉专用千斤顶，可以同时张拉3根、4 根、5 根平行钢绞线，钢绞线之间互不干扰，同时受力。该千斤顶的施力油缸与钢绞线受力平面呈90夹角，极大程度地减少了张拉时需要的操作空间，张拉千斤顶如图2 所示。

图2 扁锚整体张拉专用千斤顶

3 施工工艺流程

施工工艺流程如图3 所示。

图3 施工工艺流程图

4 施工操作要点

4.1 施工准备工作

钢绞线下料长度应严格按照规范要求、预留孔道长度以及张拉机具长度确定，两端各增加有效工作长度。实际下料时，应先对切割部位两边5cm 处进行绑扎，并用砂轮切割机实施切割，待切割完成后及时对切割面进行包裹，防止出现松散现象。

预应力张拉前，需对钢绞线、锚具、千斤顶以及油表配套等设施的相关性能进行校验，检验机构必须具有相应资质。

主要设备计划见表1。

表1 主要设备表

4.2 安装锚具及张拉设备

在张拉位置，搭设扣件式脚手架设置张拉支架，利用手拉葫芦钩住扁锚整体张拉千斤顶；根据张拉预应力索的位置不同，也可利用预埋件，设置简易的型钢施工平台，扁锚整体张拉工艺示意如图4 所示。

图4 扁锚整体张拉工艺图

施工平台安装完成后，首先安装好负弯矩新型扁锚张拉仪，然后再进行工作锚安装，并在锚具位置安装夹片，夹片应安装规范、牢固，确保钢绞线固定可靠。按标准要求对夹片实施调节，确保外露部分相同，且中间距离均匀，再安装限位板、顶环以及千斤顶，最后安装锚具、油管以及传输线。

对工作锚安装情况进行检查，看其是否紧贴锚垫板凹槽，并检查千斤顶轴线和锚垫板轴线的位置，确保二者在同一直线上；最后对各油泵管接头进行全面检查，确保紧固可靠，压力表和千斤顶保持一致。

4.3 张拉过程

张拉施工应两端同步进行，采取分级张拉的形式，级别为10%σk，20%σk，50%σk，100%σk 四个等级。

张拉至设计值时，持续加载5min，检查并记录100%σk 状态下钢绞线伸长量及夹片外露长度。然后将设备复位，采用同样的方式实施下一束钢绞线张拉。

钢绞线张拉通过张拉力与伸长量共同控制的方式，若伸长量实际值与理论值差距超过±6%时，应停止张拉，待查出具体影响原因，由设计单位给出处理方案后方可进行施工。

若两端压力表数据之差超过1.5MPa 时，应立即停止张拉，将荷载卸除并更换油表后，重新实施张拉。

4.4 锚固

应力满足设计要求后，持续加载3～5min，逐渐回油使油缸压力归零，钢绞线牢固可靠的锚固在锚具内。若再次张拉，只需调节千斤顶活塞归零，并将工作锚推至工作状态，即可再次实施张拉。

4.5 压浆、封锚

压浆采用活塞式压浆机匀速缓慢进行，通常其最大压力为0.5～0.7MPa，具体加压大小结合实际情况灵活掌握，当压浆孔或输浆管较长时，可适当增大压力，反之可适当降低压力。

各孔道达到最大压力后，应持续稳压一段时间，确保孔道内有足够的压力及浆体，待浆体由孔道末端饱和溢出，且排气孔内溢出标准浓度的浆液时，压浆完成。

为有效确保孔道内部填满浆体，待出浆口封闭后，应采用0.5MPa 的压力持续稳压2min 以上。

5 安全保证措施

其一，油表安装应满扣，高压油管在正式应用前必须实施压力试验，达不到标准要求严禁使用。

其二，千斤顶性能必须满足规范要求，其拉力及行程应与设计匹配。

其三，预应力张拉是极为重要的隐蔽施工，应强化施工过程控制，在施工单位自检合格的基础上，由监理单位进行现场验收，并安排专业监理人员对张拉过程、压浆工艺以及封锚过程实施现场监督和检查。

其四，在张拉施工区域，设立警戒线及警告标志，非施工人员禁止靠近。

其五，锚具及夹片进场后，应报送检测机构进行性能检测，检验合格后，方可用于施工作业。

其六，检查油管、油泵以及千斤顶连接处的接口，确保严密可靠。油泵工作人员要采取适当的防护措施。

其七，张拉施工时，应对高压油管采取有效的防护措施，防止外力作用损伤油管，有效避免油液喷溅伤人。

其八，张拉施工前，工作人员必须建立高效的联络信号，确保两端张拉同步进行。

6 效益分析

6.1 经济效益

扁锚负弯矩整体智能张拉施工的智能化、自动化，有效保证了预应力施工的质量和效率，实现了桥梁工程预应力度的建立，大大增强了桥梁工程整体的安全性与稳定性，延长结构使用年限，提高经济价值。

该桥梁工程通过单根张拉及新型扁锚整体张拉技术分别完成了10 个负弯矩断面钢绞线张拉施工，共计张拉负弯矩钢绞线500 根，采用两种张拉技术各张拉250 根。单根张拉所用总时间为44.9h，单根张拉用时10.8min；而应用新型扁锚整体张拉技术所用总时间为14.3h，单根张拉用时3.4min。通过数据能够看出，智能单根张拉技术所用的张拉时间是新型扁锚整体张拉技术的3.17 倍。采用新型扁锚张拉技术显著提高了施工效率，减少了施工人员的投入，降低了工程成本。两种张拉技术工效对比情况见表2。

表2 张拉工效对比表

6.2 社会效益

在施工过程中，积极采用扁锚负弯矩整体智能张拉技术，能够有效提升施工效率，加快施工进度，保证施工质量，大大降低人员投入量，提高经济价值和社会价值。

在桥梁工程中，采用扁锚负弯矩整体智能张拉技术，能够实现对整个张拉过程的实时控制，及时发现并处理预应力张拉过程中存在的问题。

采用扁锚负弯矩整体智能张拉技术能有效推动我国预应力桥梁施工的智能化、标准化、科学化发展。

在预应力桥梁施工中，建立科学有效的预应力度，能有效提升桥梁结构的耐久性和使用年限，减少维修费用，提升桥梁安全使用性能，防止安全事故的发生。

运用扁锚负弯矩整体智能张拉技术能够提升扁锚预应力的施加效果，全面提升桥梁工程结构强度，确保桥梁使用性能和安全性能，促进社会稳定、和谐发展。

7 结论

综上所述，该桥梁工程结构形式为先简支后连续结构，负弯矩预应力张拉在整个桥梁工程施工中是确保桥梁结构连续的重要环节，施工过程中应用扁锚结构形式和负弯矩整体智能张拉技术，总结出如下结论：

其一，新型扁锚整体张拉技术主要是通过新型整体张拉机具，实现对多根钢绞线同步张拉。与单根张拉技术相比，有效提升了其张拉质量和性能，且大大提升了施工效率和精度；

其二，与传统单根张拉技术相比，新型扁锚整体张拉技术的施工效率明显提高了3 倍以上。负弯矩张拉平台设计科学合理，与张拉工艺高度匹配，便于千斤顶的安装，降低施工人员的施工强度；

其三，实现了张拉数据的自动采集和整合，大大降低了信息处理的难度，且该技术具有较强的实用性，能够应用于各种扁锚张拉施工中。