市政桥梁工程中预应力施工技术的应用

张敖

广州市市政集团有限公司 广东 广州 510630

1 工程概况

本标段为广东某建设工程土建第X合同段，主要工程规模：高架桥、现浇盖梁、预制箱梁，改路等。开工前要做好预应力筋张拉设备的标定，并编制相关预应力张拉参数表格，用于现场张拉使用。由于梁长度尺寸变化较大，图示以35m的箱梁结构为例。

图1 35m预应力箱梁结构简图

2 预应力箱梁和盖梁二次张拉施工

2.1 箱梁预应力施工方法

（1）预应力筋管道安装：在底腹板钢筋安装的同时，就要将预应力筋管道安装就位[1]。按照设计图纸的要求，对每道管道坐标进行复核确认无误后，在钢筋胎架上做好标记，采用Φ12螺纹钢焊接“井”字架，将管道固定在相应的位置。管道安装完成后要再次检查其顺直情况，如果发现有突变的点，要认真核查设计坐标是否有误，甚至请设计单位予以确认。梁长变化的，起弯点距离梁端是不变的，只是中间的距离变化。

（2）端头模板安装：顶板钢筋安装就位后，即可安装端头模板，安装端头模板时，要严格按照设计图纸的夹角进行安装，模板上下要垂直，与腹板的夹角要准确。钢绞线要能平顺穿过端头模板。要采取措施将端头模板加固牢固。

（3）预应力筋安装及张拉：

①预应力筋安装：预应力筋采取在砼浇筑完成后进行安装，在浇筑前采用硬塑料管穿入管道内防止管道漏浆造成管道堵塞，砼浇筑完成后达到初凝时间立即将硬塑料管拔出[2]。在砼浇筑施工前，应检查锚垫板位置是否准确。在准备实施预应力筋张拉前，采用清洁剂冲洗管道，并采用高压风将管道内残留的水分吹干，然后进行预应力筋的安装，预应力筋钢束宜将一孔中的全部预应力筋编束后整体穿入孔道中，钢束的前端应设置特制的牵引头，穿束后应保持预应力筋的顺直，且应前后拖动，不得扭转。对钢绞线，可采用穿束机逐根将其穿入孔道内，但应保证其在孔道内不发生相互缠绕。预应力筋安装完成后应尽快进行张拉和压浆施工。

②预应力筋张拉：

A、张拉设备：采用河北某电子科技有限公司生产的四顶智能张拉机进行梁的张拉，设备在使用前必须送有检测资质的单位进行标定，标定合格才能使用。

B、张拉人员：张拉班组共配备16人，其中张拉设备操作人员3人，千斤顶操作人员12人，电工1人，张拉班组必须进行岗前培训，其中张拉设备操作人员必须懂得电脑操作知识，并经设备厂家培训合格后才能进行实际操作。

C、张拉准备工作：张拉设备标定，熟悉设计图纸，复核预应力筋伸长量，复核结果与设计图纸给出的数据偏差较大时要找设计代表予以确认，进行张拉施工技术交底，现场准备张拉工作台架及挡板，张拉设备就位安装调试，确保施工安全。预应力张拉时间才有混凝土龄期和强度双控确定，在混凝土龄期不小于7d且混凝土同条件养护试件抗压强度达到设计强度85%以上方可进行预应力张拉施工。

D、张拉顺序：主梁预应力钢束采用左右侧两端同时对称张拉，以对称于构件截面的中轴线、上下左右均衡为原则。按照设计图纸要求，30m梁预应力筋张拉顺序为：N1→N3→N2→N5→N4；25m梁预应力筋张拉顺序为：N1→N3→N2→N5→N4；20m梁预应力筋张拉顺序为：N3→N2→N5→N4。

E、张拉程序：在张拉过程中采用新型智能张拉设备，对张拉过程智能控制，可以实现一键张拉，从而完成初张拉、二倍初张、终张拉、锚固、退缸整个过程，利用智能设备确保中间持荷时间、终张持荷时间，使其充分满足规范要求。张拉过程中对伸长量进行动态校核，使其满足“伸长值的差值应控制在6%以内”的双控要求。

F、张拉记录：采用智能张拉设备，张拉记录自动生成，自动形成张拉报表。

G、滑丝处理：在钢绞线张拉过程中，每束钢绞线断丝或滑丝数量应不超过1丝，每个断面断丝或滑丝之和不超过该断面钢丝总数的1%，否则应将钢绞线和夹片进行更换[3]。在施工中当出现单根钢绞线滑丝现象时，一般更换夹片后，重新单根张拉锚固。

（4）预应力管道压浆：

①压浆材料：珠江材料强度等级为M50水泥浆，采用P.O42.5R级水泥配制。浆液内要求掺入膨胀剂、高效减水剂及矿物掺合料配制。

②压浆设备：采用河北某电子科技有限公司生产的GDYJ-5-C智能压浆台车进行梁的压浆工作，压浆台车将自动称重、高速制浆、储浆、进出浆检测、螺杆泵集成于一体，操作简单，使用方便。

③压浆人员：压浆班组共配备7人，其中压浆设备操作人员2人，辅助操作人员4人，电工1人，压浆班组必须进行岗前培训，其中压浆设备操作人员必须懂得电脑操作知识，并经设备厂家培训合格后才能进行实际操作。

④压浆准备工作：压浆设备标定，熟悉设计图纸、压浆工艺和技术指标，压浆施工技术交底，压浆设备就位安装调试。

⑤压浆顺序：压浆从底部管道开始，逐层往上进行，最后压注顶部管道。

⑥压浆施工：采用一次性注浆压浆的方法，要缓慢均匀地压浆，不能间断。自拌浆到压入孔道之间的持续时间为30-45分钟，在灌浆之前和灌浆期间都要不停地搅动压浆液。如果灌浆时间过长，就会造成压浆液的流动性变差，此时不可再加入水来提高它的流动性。压浆的最大压力应当为1MPa，压浆要一直压到另一端排出与配合比规定稠度相同的压浆液为止[4]。为了确保压浆饱满，在封闭出浆口后，要维持不低于0.5MPa，3分钟的稳压期。在进行压浆的时候，每个工作班应该留取不少于3组70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的试压件，进行28天的标准养护后，对其进行抗压强度检测，以此作为对水泥浆质量评估参考。

（5）封端：管道压浆后将锚具周围修凿冲洗干净，并将梁端砼凿毛，将已预制好的堵头板安装就位，焊接封锚端钢筋，安装锚端模板，浇筑封锚端C50砼，装模时要严格控制封锚后的梁端外露面平整，封锚端砼浇筑过程中不得出现跑模现象。

2.2 盖梁端头的二次预应力施工

根据设计图纸要求，钢绞线分批次两端单端张拉，第一次预应力张拉在盖梁施工后强度达到90%以上时进行，先张拉N3、N1钢束，压浆封锚，待完成梁板安装后，然后再张拉N2钢束，压浆封锚。预应力钢束控制应力为0.72fpk=1339.2MPa，张拉时采用张拉力及延伸量双控；钢束长度已计入单端工作长度70cm；

第一次张拉时，可利用盖梁端头两侧的操作平台进行张拉，工作平台长度为1.5m；第二次张拉时，利用台车配重后挂简易吊篮（或自制反吊架）作为操作平台，具体见下图。

图3 模板台车进行二次张拉

图4 反吊架进行二次张拉

智能张拉工艺流程：

图5 智能张拉工艺流程示意图

3 施工技术参数及工序质量检查验收

3.1 主要施工技术参数

砼标号：C50；

水泥：碱含量不大于0.6%；

细骨料：细度模数2.6～3.2，含泥量不大于2.0%；

粗骨料：采用设计要求的反击破碎石，空隙率小于40%，压碎值小于20%，母岩抗压强度与砼设计强度之比不小于1.5，含泥量不大于1.0%，针片状含量小于10%，粒径5～20mm，最大粒径25mm，连续级配。

预应力筋张拉：锚外控制张拉应力为1437MPa，实际伸长量与理论伸长量偏差应控制在±6%以内。砼强度达到设计强度的85%，且龄期不少于7天方可张拉。

3.2 施工过程质量检查

预应力管道安装质量检查：主要检查管道安装的位置和坐标是否符合设计图纸要求，检查管道接头处包扎是否严密，检查管道内硬胶管是否已安装，端口是否封堵严密。

预应力筋的安装质量检查：预应力筋在砼浇筑后进行安装，主要检查预应力筋的下料长度是否满足要求，预应力筋安装后是否有缠绕现象，预应力筋安装前管道是否清理干净，管道内积水是否吹干[5]。

预应力筋张拉质量检查：预应力筋张拉前要将锚垫板上的水泥浆等杂物清理干净，张拉过程中主要检查张拉设备与预应力筋钢束是否匹配，张拉设备是否已标定，千斤顶安装就位后与锚垫板中心线是否重合，张拉控制应力的精度应为±1.5%以内，张拉完成后持荷时间是否满足要求，张拉力是否达到设计要求，钢束伸长量偏差值是否满足±6%以内，如果不满足，则要分析原因或重新张拉，千斤顶退出后要检查钢束是否有断丝或滑丝现象，如果有超过1丝以上的断丝或滑丝，必须采取措施将该钢绞线更换后再重新张拉。

预应力管道压浆质量检查：主要检查孔道压浆设备性能是否满足要求，拌制的压浆液是否在40min内使用完，压浆液在出浆口流出的浆液与压入口的浓度相同时，才能停止压浆。出浆口封闭后，至少要维持0.5 MPa的稳定压力，维持3-5分钟。压浆完毕后，应用检查孔眼检查注浆是否密实，发现不密实度时，应立即补压。

封端质量检查：压浆完成后要及时按照设计要求对锚固端进行封闭保护或防腐处理，主要检查梁端清理是否干净，封锚端模板安装的垂直度和交角是否满足要求，砼浇筑振捣是否密实，脱模后端面是否平整，砼密实无裂纹。

移梁存放：后张预应力混凝土梁采用孔道注浆后再运输时，其注浆强度必须达到设计强度80%以上。后张预应力混凝土梁也可以先将其从预制平台上吊起，移放到场内存梁台座上，然后再进行孔道压浆。

4 保证工程质量的技术措施

4.1 预应力筋安装质量控制、管理措施

预应力筋严格按照设计要求坐标定位，在钢筋胎架上标记管道坐标位置，设置定位钢筋，定位钢筋严格按照设计图纸要求的数量和间距设置，曲线部位加密布置[6]。管道接头和锚垫板接口位置重点控制，接头一般采用胶带包缠，防止漏浆。钢筋焊接时采取措施防护，防止管道破损。钢束采用后穿方式整束穿入施工，在混凝土浇筑前设置内衬管保证孔道畅通。

4.2 成品保护措施

管道压浆时要特别注意不得污染梁体；预应力张拉结束后，须在48h内进行真空辅助压浆；预制梁在场内运输、起落梁时，应保证梁体的平稳性，严禁突然升降。存梁台座采用扩大基础，严格控制存梁台座的沉降量、严格控制梁底支撑点的高程，并垫橡胶垫块以保证四个支点的不平衡量不大于2mm。