132跨后张法预应力箱梁张拉质量控制

132跨后张法预应力箱梁张拉质量控制

姚俊1罗资奇2韩青芝3王佳楠4

中国建筑第二工程局有限公司深圳分公司深圳518000

摘要：我国现代预应力技术于20世纪80年代开始起步，较国外同行业起步较晚，但随着我国公路桥梁、港口码头、工业与民用建筑行业的飞速发展，此项技术已得到广泛应用，华润广州天河奥体项目高架桥采用的132米跨后张法预应力箱梁施工技术，132米跨箱梁一次性整体张拉，施工过程严格控制每一道工序，保证了施工质量优良，为大跨度后张法预应力张拉技术取得了成功的经验，本文在此介绍推广。

关键词：132米跨箱梁；后张法预应力；施工技术；

1工程概况

华润广州天河奥体工程根据道路需要，设计有一座全长132.64m高架桥，桥梁上部结构采用整体现浇预应力砼连续箱梁，桥面标准宽9.5m（局部范围为10m），跨径组合为4×32.25m，下部结构桥墩采用双圆柱墩，墩柱直径1.3m；桥台采用埋置式轻型桥台，桩基均采用直径1.5m的钻孔灌注桩。

箱室总宽9.5m，局部加宽至10.0m。箱梁采用单箱双室截面，两侧设1.5m宽悬臂（加宽段悬臂为2.0m），箱室净宽2.5m，梁高1.6m。腹板厚度变化范围为50～75cm；顶板厚度变化范围为25～45cm；底板厚度变化范围为22～42cm。边支点上设1.2m宽端横梁，中支点上方设2m宽中横梁。箱梁跨中设四道宽50cm横隔板。

现浇预应力连续箱梁采用C50混凝土，钢绞线采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线。波纹管采用圆形塑料波纹管，锚具采用OVM系列或同类产品。支座采用四氟没板式矩形橡胶支座和盆式橡胶支座。箱梁在中间腹板设计有8孔预应力钢束，两侧腹板分别设计有7孔预应力钢束，分别见图3、图4所示。

图4：箱梁预应力钢束构造断面图

2施工准备

2.1箱梁封模前的准备工作

2.1.1孔道成型

孔道成型圆形塑料波纹管，在箱梁钢筋绑扎完后开始安装。

2.1.2波纹管的质量要求：

波纹管进场时应出具合格证；进场后，其外观应逐根进行检查，合格后从每批中任取3根，进行内径检查，合格后进行抗渗试验，其做法：将波纹管弯成半径为30D的圆弧，高度不小于1M，灌入水灰比为0.5的纯水泥浆，观察30分钟，检查管壁有无渗漏，达到不渗浆，但允许渗水，即为合格。

2.1.3波纹管的安装

安装前按设计曲线和设计要求制作定位箍筋，波纹管固在定位箍筋上，以防止砼筑浇筑过程中产生波纹管上浮现象。

波纹管安装过中，尽量避反复弯曲，以防管壁开裂。同时避免电焊火花烧伤波纹管。

波纹管安装后，检查其位置，曲线是否符合设计要求，固定是否可靠，接头是否完好，管壁有无破损，如有用胶管进行处理。

波纹管的连接可用大一号的波纹管在其外，接头长度不少于200mm，接头两端用密封胶带三层粘牢。

图5：波纹管固定及接头处理

2.1.3锚垫板安装

锚垫板在箱梁封模前安装，将其与端头模板用螺栓连接固定，与波纹管接头处用三层密封胶带粘牢，其作用是与螺旋筋将预应力传至构件。

2.2材料准备

2.2.1钢绞线

钢绞线的制作、安装、试验等必须满足招标文件及规范要求。结合设计图及施工方案要求进行下料，下料长度必须满足用于永久性工程和工作长度要求，确保施工质量满足设计及规范要求。

2.2.2整体张拉施工所需材料如下：

预应力筋规格：fpk=1860Mpa型钢绞线，其性能符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的要求。每批钢绞线应附有出厂合格证。进场后，外观检查合格后，再按照要求作力学性能试验，试验合格后方可使用。

砂浆强度等级：C50水泥浆，水灰比0.45~0.5，加适量微膨胀剂。

压浆管材质、规格：SBG-55Y/70Y塑料波纹管。

2.3机具准备

2.3.1整体张拉参考设备机械如下：

高压油泵：

ZB4-500及ZB4-500S：适用于额定油压力50MPa内的各类千斤顶使用。

液压千斤顶：

穿心式千斤顶：YCD，拉杆式千斤顶：YDL，锥锚式千斤顶：YDZ，台座式千斤顶：YDT。

锚具：

夹片式锚具：JM、XM、HVM、OVM等（用于预应力钢绞线）

粗钢筋锚具：（用于精轧螺纹钢）

钢质锥形锚具：（用于高强钢丝束）

固定端锚具：（用于一端张拉时，固定端的锚具）

2.3.2张拉油泵的选择：

应与张拉千斤顶配套，根据钢束最大张拉控制力P和千斤顶油缸活塞受力面积A进行选择。油泵与千斤顶配套实质为压力表与千斤顶配套，压力表一般都固定在油泵上。

其他配件的选择：主要为限位板，限位板根据千斤顶型号、钢绞线支架一般从厂家订做，需严格控制其孔眼直径及槽口深度，确保钢绞线张拉端钢绞线表面只有夹片的牙痕而无刮伤。

千斤顶和油表必须配套标定，即一个千斤顶编号对应一个油表编号（主表），一般送往有检测资质的机构进行标定，如市地级计量所等。

3张拉施工过程

砼强度达到设计强度的90%以上并且成熟度（龄期也达到90%后方可进行预应力钢束张拉，施加预应力必须采用张拉吨位和钢束引伸量与理论量双控，以引伸量校核与预应力张拉吨位达到设计吨位时，实际引伸量与理论引伸量的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，分析原因，采取相应措施后方可继续张拉。钢绞线下料采用砂轮切割机。下料长度应考虑千斤顶的工作长度。编束时，每隔1～1.5m绑扎一道铅丝，钢绞线束编号挂牌堆存，搬运时抬吊点间距不应大于3m，两端悬出长度不大于1.5m。

本工程使用四台400T千斤顶及ZB4-500及ZB4-500S电动高压油泵。张拉所采用的千斤顶、压力表、油泵使用前进行配套标定，并确定张拉力与压力读数之间的压力曲线，所用压力表的精度为1.6级，校验千斤顶用的试验机或测力计的精度不低于±2%。

3.1张拉前检查

（1）检查梁体缺陷处理情况，确认不影响张拉质量；

（2）检查梁体砼强度是否达到设计张拉强度，本标段箱梁为达到90%的设计强度才能张拉；

（3）检查锚具，确认已按规定检验合格，且无污物；

（4）检查钢绞线，确认有技术合格证并已按规定检验合格，且外表无损伤、扭结、油污等；

（5）检查孔道情况，确认无积水和污物；

（6）检查锚垫板平面，确认干净且与孔道轴线垂直；

（7）检查张拉设备，确认运转正常，且千斤顶和油表均已配套校验标定并在有效期内。

3.2钢绞线下料、编束及穿束及锚具安装

对于现浇箱梁该工序同钢筋绑扎一起完成，即在箱梁混凝土浇筑前完成。锚具安装在砼浇筑后钢绞线张拉前完成。

钢绞线下料长度等于孔道净长加两端的预留长度，预留长度为工作锚长、千斤顶工作长度、工具锚长及钢绞线露出锚具的长度（取10~20cm）之和。一般两端张拉时每端取60～120cm；一端张拉时，锚固端预留长度为锚具长度加3cm。

钢绞线可单根穿入孔道，也可整束同时穿入孔道。单根穿人时，应防止出现扭结现象；整束入束时，应理顺编束，同时沿长度方向每隔2～3m用铁丝捆扎一道，并在钢束前端安装特制的牵引头。钢束较短时，可采用人工穿束，较长时则采用穿束机。

3.3张拉顺序及步骤：

（1）对称张拉，梁中线左、右钢束之差不得超过一束，按先中间后两边、先上后下的顺序张拉：

（2）确认孔道内的钢绞线根数后，安装与之配套的锚板及夹片，并用短钢管套在钢绞线上，沿着钢绞线将夹片敲击整齐，然后安装限位板；

（3）用手拉支架上的倒链滑链吊装千斤顶，使之与孔道中心对中。再安装工具锚，夹紧钢绞线，务必使钢绞线顺直无扭结；

（4）千斤顶缓慢进油至初始油压，在此过程中拨正千斤顶，使千斤顶与锚具对中，确保孔道、锚具、千斤顶三者同心，两端张拉尽量同步；

（5）张拉到初始应力时停止进油，检查夹片情况，量测孔道口至工具锚的长度、活塞及工具锚夹片外露值，然后千斤顶缓慢进油张拉；

（6）张拉至控制应力时停止进油，并持荷5min，量测千斤顶活塞伸长值及夹片外露值；

（7）计算实际伸长值，并与理论伸长值比较，误差应在±6%范围内。否则应退锚，待查明原因、确定对策后，重新张拉；

（8）确认伸长值符合要求后，千斤顶回油，夹片自动锚固；

（9）检查有无滑丝、断丝现象，确认符合要求后，退除张拉设备，该钢束张拉结束。

3.4滑束处理

当滑束现象出现在顶锚之前，应立即停止张拉，找出原因，重新进行张拉。

当滑束现象出现在顶锚之后，可用23T空心千斤顶将滑束的绞线单根退锚，检查夹片等是否有问题，然后单根张拉，特别注意：退锚时张拉力不能超过铰线极限应力的80％，重新单根张拉时也应分级控制张拉。

3.5张拉过程中应注意的问题

测量铰线束的伸长量，最终要把初始应力引起的伸长量加上，算出总的实际伸长量，与理论值相比，误差应在±6％范围内。

张拉作业完成，顶锚退顶后，要在紧贴锚环的钢绞线束根部刻划标记，以便观察有无滑束现象。

顶锚力一般为控制应力的50—55％，或根据张拉设备，锚具使用要求控制。应特别注意顶锚时张拉油缸的油压不得降低。

一定要按设计要求的张拉顺序及应力控制进行作业。

4压浆、封锚

4.1压浆封端工序

4.2封锚

锚塞周围，锚环与垫板间的间隙，应用水泥浆填塞，以免冒浆而损失灌浆压力。

4.3冲洗孔道

孔道在压浆前应用压力水冲洗，以排除孔内粉渣等杂物，保证孔道畅通（采用0.01kg/L生石灰水冲冼）。冲洗后再用空压机吹去孔内积水，但要保持孔道湿润，而使水泥浆与孔壁良好结合。在冲洗过程中，如发现有冒水现象，及时堵塞漏洞。先压下面孔道，后压上面孔道。

4.4制浆

4.4.1水泥浆的技术要求（见下表）

4.4.2水泥浆拌制

工艺：拌合→过筛（2.5mm）→储浆

喂料程序：水→塑化剂→（水泥、膨胀剂同时加）

注意事项：储浆桶内的水泥浆在使用前，仍要进行低速搅拌，以防流动度的损失。水泥温度保持50C（冬季）-250C（夏季）。

4.4.3压浆

（1）方法

采用“一次压注法”

（2）操作程序

安装压浆设备，及压浆嘴，检查管路及阀门是否有阻塞或漏浆。

打开孔道两端压浆嘴门，由一端压入水泥浆，压力控制在0.4~0.5Mpa左右，（这时浆的压注的速度约6~8m/min）。当另一端由出水至稀浆再出浓浆时，关闭出浆口阀门，继续压浆则水泥浆压力随之上升。

当水泥浆压力升到0.8Mpa时，保压一分钟关闭进浆口阀门，使水泥浆在有压状态下凝结，以保证压浆丰满密实。

（3）压浆顺序

先压下面孔道，后压上面孔道。

（4）压浆注意事项：

每个孔道的压浆作业必须一次完成，不得中途停顿，如因故中断，时间超过20分钟时，应用清水将己灌入孔道内的水泥浆全部冲去然后再重新压浆。

在压浆时，如发现孔道堵塞，则必须改由另一端进行补浆。

在冲洗孔道时如发现串孔，则应两孔同时压注。

封锚砂浆强度不足10Mpa，不得进行压浆工作。

压浆压力最高不得超过1．0Mpa以防压破孔道。

水泥浆随拌随压，最长间隔时间不得超过40分钟且要不断搅拌。

输浆管宜短不宜长，最长不要超过40m，同时要考虑管道压力损失（长度超30m时高O．1—O．2Mpa）。

压浆后48小时内，应保证梁体温度不低于5℃，否则应采取保温措施。

压浆操作人员应戴防护眼镜，以防喷浆伤人。

认真填写压浆记录。

割束

割束即割除锚外多余铰线束，采用无齿锯进行割束。

封端

采用定型钢模板，Ｃ50砼进行封端，封端前将砼面进行凿毛处理。

结语

本工程预应力箱梁后张法一次张拉跨度达132米，在施工过程中注意了施工前期准备和张拉施工过程各个环节，如选择变形小、预应力筋回缩小的锚具夹具，降低预应力损失；采用两端张拉的方式降低预应力损失；采用刚度大的波纹管留孔道，减少孔道尺寸的偏差等。通过上述施工过程中的控制，132米跨预应力箱梁一次张拉成功，质量优良，值得在类似工程中推广。

参考文献：

[1]华润广州天河奥体项目高架桥箱梁后张法预应力专项施工方案[Z].2015.12.

[2]建筑施工手册（第四版）[M].北京：中国建筑工程出版社.2013.9.

[3]预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程[M].JGJ85-2010.