豎向曲線預(yù)應(yīng)力管道定位與壓漿

張濤

（重慶城建控股(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 400060）

1 概況

閬中嘉陵江四橋?yàn)楠?dú)塔斜拉橋，跨徑為2×130m，索塔高度為103.6m，采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)，正面呈水滴形。索塔包括下塔柱、橫梁(0#塊)、中塔柱、上塔柱4個部分，下塔柱由上至下漸次內(nèi)收，呈上口寬下口窄的曲線狀，形如水滴（圖1）。

圖1 下塔柱豎向預(yù)應(yīng)力體系

為了克服施工過程中，異形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的外傾力矩，及防止工作狀態(tài)下混凝土裂紋產(chǎn)生，在下塔柱設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力體系[1]，順應(yīng)下塔柱結(jié)構(gòu)線型，預(yù)應(yīng)力呈曲線狀，伸入承臺內(nèi)，長30～34m。下塔柱混凝土豎向分段澆筑，至豎向預(yù)應(yīng)力錨固高程位置 (橫梁與中塔柱交接段)，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束并錨固、壓漿，形成豎向預(yù)應(yīng)力體系，再繼續(xù)索塔的下一步施工。

此索塔豎向曲線預(yù)應(yīng)力體系由鋼束T1-T4組成，T1、T2位于外側(cè)、T3、T4位于內(nèi)側(cè)，固定錨固端伸入承臺內(nèi)，張拉錨固端設(shè)置于箱內(nèi)齒塊上；隨索塔結(jié)構(gòu)線形呈多曲線組成的“C”形，最長的T2為32.7m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎向預(yù)應(yīng)力管道常規(guī)的6～15m長度。

此豎向預(yù)應(yīng)力有如下幾個特點(diǎn)：

（1）具體有管道長。

（2）不規(guī)則曲線形。

（3）鋼束自伸入承臺的錨固段就位、管道隨混凝土逐段澆筑接長、安裝困難。

（4）豎向管道壓漿難度大、常規(guī)壓漿設(shè)備一次難以完成等特點(diǎn)。

在施工過程中，針對這些特點(diǎn)，從施工各個工序入手，采取因地制宜的措施，一個個逐個破解。

2 定位安裝

預(yù)應(yīng)力鋼束伸入承臺錨固，再澆筑承臺混凝土的施工順序，形成先埋入預(yù)應(yīng)力鋼束，先有預(yù)應(yīng)力鋼束，后有波紋管穿入鋼束，隨索塔混凝土節(jié)段澆筑接長的施工現(xiàn)象。每束鋼束由17根Φ15.2低松馳環(huán)氧鋼絞線組成，鋼束 (最長的T2)長度達(dá)32.7m，順橋梁軸線縱向間距50cm布置，鋼束數(shù)量多(T1-T4)、每束鋼束長且組成鋼絞線多。在埋入時(shí)，對每束鋼絞線用細(xì)鐵絲間隔1m編束捆扎好，編號并標(biāo)識清楚，防止無編號定位錯亂，鋼束之間扭纏到一起。

在前段混凝土澆筑完成后，進(jìn)行下一段勁性骨架的接長、校正定位，作為管道定位的參照物。管道自鋼束的尾段穿入，與埋入已澆筑混凝土的管道口相接，并用封口膠纏繞密貼，防止混凝土澆筑時(shí)砂漿自接口進(jìn)入，堵塞管道。

管道接長與混凝土的澆筑高度相匹配，不宜過長，一般在待澆段頂端以上30cm即可。管道接長完成后，進(jìn)行管道的坐標(biāo)定位，豎向曲線管道為空間三維坐標(biāo)體系，必須定位準(zhǔn)確，預(yù)應(yīng)力才能達(dá)到良好效果，定位不準(zhǔn)走樣，將使管道摩阻增大，預(yù)應(yīng)力將不能有效地傳遞到錨固端，造成預(yù)應(yīng)力損失[2]。利用勁性骨架為支托，在預(yù)應(yīng)力鋼束的線位上，定位出管道的坐標(biāo)點(diǎn)，逐一將鋼束道就位，用“U”定位鋼筋鎖定，每隔0.5m安裝定位鋼筋以固定波紋管的位置、保證波紋管的曲率，完成波紋管的安裝（圖2）。

圖2 管道定位

預(yù)應(yīng)力鋼束在澆筑承臺混凝土?xí)r，即埋入；在索塔每節(jié)段(基本按4.5m/節(jié)段)混凝土澆筑前，逐段完成相應(yīng)節(jié)段預(yù)應(yīng)力管道的接長與定位，直至混凝土澆筑至鋼束(T1-T4)的錨固處，分別進(jìn)行鋼束的張拉。在采取了上述的施工控制措施后，管道定位安裝準(zhǔn)確、曲線線形圓順的情況下，管道摩阻力較小，達(dá)到設(shè)計(jì)控制應(yīng)力后，伸長值與設(shè)計(jì)理論值偏差在±5%以內(nèi)，可見預(yù)應(yīng)力有效傳遞到了伸入承臺的錨固端。

同時(shí)，第三方監(jiān)控單位在下塔柱混凝土內(nèi)埋入的應(yīng)力監(jiān)測感應(yīng)器，測得張拉后的混凝土應(yīng)力值于設(shè)計(jì)模擬值較接近，證明預(yù)應(yīng)力張拉效果較好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 壓漿

3.1 壓(出)漿管的安裝

長距離的豎向管道，因漿體自重及管道阻力，用普通壓漿設(shè)備難以一次壓漿完成；若加大壓漿壓力，則漿體泌水快，將出現(xiàn)漿體還未充盈管道，底部漿體已凝結(jié)的現(xiàn)象。這是豎向管道壓漿普遍存在的問題，也是困擾豎向預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量的一大難題。

為解決上述難題，本文采用分級壓漿法。按照“化整為零、分級壓漿、一次成活”的原理，將管道豎向高度按每9～11m為一級，埋設(shè)出漿管、壓漿管，自下而上，逐級壓漿，接力完成整束預(yù)應(yīng)力管道的壓漿。應(yīng)用普通常規(guī)壓漿設(shè)備即能滿足長距離壓漿的要求，壓漿效果良好。

閬中嘉陵江四橋的索塔預(yù)應(yīng)力管道豎向高度超過30m，錨固端伸入承臺4m，以錨固端為起點(diǎn)，在豎向高度上每間隔10m，依次埋入三道壓(出)漿管。

第一級壓漿管位于錨固端，出漿管設(shè)于距錨固端11m高度的管道處；

第二級壓漿管設(shè)于距錨固端10m高度的管道處(第二級壓漿管低于第一級出漿1m)，第二級出漿管設(shè)于距錨固端21m高度的管道處；

第三級壓漿管設(shè)于距錨固端20m高度的管道處(第三級壓漿管低于第一級出漿1m)，第三級出漿管設(shè)于管道的頂端(自然最高處)；

達(dá)到分級壓漿，逐級銜接，一次成活，壓漿飽滿的目的。

3.2 壓漿

預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，及時(shí)進(jìn)行管道壓漿。按照“化整為零、分級壓漿、一次成活”的原理，同時(shí)準(zhǔn)備好三套壓漿設(shè)備，為避免輸漿管過長增大壓漿壓力的情況，每套壓漿設(shè)備布置于各級壓漿管道高度的平臺處，抵近壓漿管口接入（圖3）。

圖3 分級壓漿工藝流程圖

設(shè)壓漿總指揮一人，每套壓漿設(shè)備各配備一組作業(yè)人員，持無線通訊設(shè)備，保持壓漿過程的通訊暢通。

壓漿設(shè)備的壓漿嘴接入各級壓漿管，準(zhǔn)備就緒，事先計(jì)算好每級管道的用漿量，攪拌好，由壓漿總指揮下令開始第一級壓漿，勻速不間斷壓入漿體，待第一級出漿管溢出濃漿后，立即扎實(shí)出漿管。同時(shí)，開啟第二級壓漿設(shè)備工作，停止第一級壓漿設(shè)備工作。按此循環(huán)，完成一束管道的壓漿，再逐次進(jìn)行下一束管道的壓漿。

壓漿的過程連續(xù)不間斷，自下而上逐級壓漿達(dá)到分級壓漿，逐級銜接，一次成活，壓漿飽滿的目的。

依托這次的創(chuàng)新實(shí)施，成功申請了實(shí)施新型專利“一種長距離豎向預(yù)應(yīng)力管道壓漿裝置”(專利號：ZL 2016 2 0335651.0)。

4 結(jié)論

豎向預(yù)應(yīng)力實(shí)施完成及全橋完工后，對索塔進(jìn)行外觀檢查驗(yàn)收中，未發(fā)現(xiàn)下塔柱出現(xiàn)受力裂紋，橋塔水滴型造型與設(shè)計(jì)線型符合；第三方監(jiān)控單位報(bào)告顯示，應(yīng)力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)在允許范圍內(nèi)；超聲檢測預(yù)應(yīng)力管道壓漿充盈度飽滿。

通過外觀檢查、應(yīng)力監(jiān)測、超聲波檢測這三項(xiàng)內(nèi)容，可知豎向預(yù)應(yīng)力體系施工達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，施工中采用的鋼束管道依托勁性骨架定位(空間曲線三維坐標(biāo))，化整為零、分級壓漿、一次性成活的壓漿方法行之有效。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2]李守凱，張峰，李術(shù)才，等.施工定位誤差對豎向預(yù)應(yīng)力損失的影響研究[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2011（3）.