預應力后張法施工技術在橋梁建設中的應用

劉順林

（貴州省冊亨縣交通運輸局，貴州冊亨552200）

0 引言

預應力是指為改善結構體系的服役表現，在施工中為結構預先施加一定壓應力來抵消荷載作用下結構產生的拉應力，起到防止結構被破壞的作用。目前，預應力技術已經在橋梁建設領域得到廣泛應用，對提高橋梁結構可靠性和耐久性都有重要現實意義。

1 工程概況

后張法是指先進行混凝土澆筑施工，在澆筑完成的混凝土強度不低于設計強度75%后對預應力鋼材進行張拉，以此形成構件。謀大橋工程設計采用后張法進行施工，該大橋為3×30m（T 梁）+4×30m（T梁）+（36+60+36）m（連續(xù)箱梁），T 梁采用先簡支后結構連續(xù)，本橋平面部分位于曲線上。每片T 梁腹板均布置3 束1×7φs15.2 預應力鋼絞線，其中，邊跨邊梁鋼束N1～N3 均為10 根，邊跨中梁及中跨邊梁鋼束N1～N3 均為9 根，中跨中梁鋼束N1～N3 均為8 根；箱梁鋼束采用由12φs15.2 預應力鋼絞線、13φs15.2預應力鋼絞線和16φs15.2 預應力鋼絞線組成的鋼束。

2 施工要求

2.1 材料與機具進場

所有預應力材料都應按照規(guī)程進行檢驗，若未能通過檢驗則不可在施工中使用。在張拉過程中使用的機具，如油泵、千斤頂和壓力表，都應由資質合格的機構進行檢定，同時出具報告，以確定回歸方程。其中，千斤頂必須與張拉噸位要求相符，并且最大行程與張拉伸長量良好適應，以此防止二次張拉。

2.2 預應力孔道成孔

梁板澆筑施工時借助金屬波紋管進行成孔，為避免波紋管因澆筑產生上浮或變形，需使用鋼筋按井字形設置定位架，其設置間距為50cm，所有水平方向的定位筋都要和腹板箍筋通過點焊相連，并確保整個波紋管的線型保持平順。為避免混凝土振搗過程中波紋管產生變形、漏漿或彎折，需在波紋管的接頭處使用膠布進行纏繞，并在澆筑開始前將鋼絞線穿入到管內，同時澆筑過程中應反復抽動鋼絞線。最后在梁板兩端設置錨墊板，使用螺絲和端模箱梁，錨墊板設置好后應和孔道的中心線保持垂直。

2.3 鋼絞線下料與穿束

鋼絞線下料嚴格按照圖紙要求進行，具體的下料長度采用計算的方法確定，在計算過程中應充分考慮張拉過程中千斤頂的工作長度、鋼絞線彈性回縮等影響因素。下料需使用砂輪鋸進行切割，不可電焊或氣焊，否則將造成熱損傷。

切割完成后需在鋼絞線兩端向內20mm 使用細鐵絲進行綁扎，以免發(fā)生松散。對鋼絞線進行搬運時，應注意避免銹蝕、損傷和污染。穿束開始前需用壓力水對孔道進行沖洗，以清除孔道中的雜物，并觀測孔道是否存在串孔等問題，之后用壓縮空氣將孔道中的水分吹干。在穿束過程中應隨時檢查鋼絞線狀態(tài)，整個穿束過程均由人工完成。

3 施工方法

3.1 孔道預留

梁板澆筑施工時借助金屬波紋管進行成孔，為避免波紋管因澆筑產生上浮或變形，需使用鋼筋按井字形設置定位架，其設置間距為50cm，所有水平方向的定位筋都要和腹板箍筋通過點焊相連，并確保整個波紋管的線型保持平順。孔道預留偏差應達到以下要求：孔道坐標：梁長方向偏差不可超過30mm，梁高方向偏差不可超過10mm；孔道間距：同排偏差不可超過10mm，上下層偏差不可超過10mm。

3.2 張拉

待預應力混凝土實際強度不低于設計強度85%（通過標準試塊強度試驗確定預應力混凝土實際強度），同時混凝土齡期達到7d 以上才可以進行張拉，張拉方法以兩端對稱張拉為宜，并按照張拉力與伸長值兩項指標進行雙控，張拉施工中應注意下列要點。

第一，根據設計與規(guī)范提出的要求進行兩端對稱張拉施工，張拉時安排專人進行指揮，所有應力階段均需在兩端同時進行開泵，操作人員及時上報油表讀數，并隨時對油泵施壓速度進行調整，避免兩端應力相差懸殊導致張拉失敗，或發(fā)生意外。

第二，及時準確地讀取千斤頂行程數據，量取時要注意每次都應取同一個起始截面，并做好現場記錄工作，每張拉完一束鋼絞線就對其伸長量進行一次計算，然后對比伸長量的實測值和理論值，若差值小于伸長量理論值的+6%，則說明張拉合格，若差值超過伸長量理論值的+6%，則應立即停止張拉，并分析導致實際伸長量超標的原因，最后采取針對性措施加以解決。

第三，張拉必須嚴格按照圖紙順序進行，在為鋼絞線施加一定預應力的基礎上密切關注梁板實際狀況，確認是否存在裂縫或產生側彎，同時對梁板中心實際起拱度進行測量。

第四，張拉操作時注意檢查是否發(fā)生滑絲與斷絲，其數量應控制在斷面所有鋼絲總數1%以內，且每束鋼絞線發(fā)生滑絲或斷絲的數量不能超過1 絲。

3.3 端頭處理

為盡可能縮短張拉和壓漿之間的時間間隔，防止預應力大量損失，在張拉完成后應盡快完成端頭處理，具體方法為使用標號相對較高的砂漿封堵錨具和夾片之間存在的縫隙，在封堵砂漿形成一定強度后方可開始壓漿，封堵砂漿在孔道壓漿時需達到的強度一般以不會以壓漿而沖掉為準控制。

3.4 孔道壓漿

一是孔道壓漿時使用的材料必須通過嚴格的試驗檢測確定是否與規(guī)范要求相符，同時還要經過監(jiān)理人員的檢驗，只有在批準之后方能使用。

二是壓漿材料的稠度需在現場進行測定，應處在14～18s 范圍內，從水泥漿拌制開始到壓漿完成的時間不能超過45min[1]。

三是壓漿開始前應先用高壓水全面沖洗孔道，以確保孔壁被完全潤濕，當檢查發(fā)現孔道中存在油污時，則需使用沒有腐蝕性的洗滌劑進行清洗，清洗干凈后用壓縮空氣將多余的積水吹出。

四是壓漿按照先下層、再上層的順序進行。

五是壓漿過程中，先從處在最低端的孔洞開始壓入，此時排氣孔開始排氣，整個壓漿過程都應緩慢和均勻，按照設計要求進行壓力控制，在排氣孔流出稠度和壓入相同的漿液后用木塞對排氣孔進行封堵，此時應繼續(xù)壓漿，穩(wěn)壓2min 左右，待鋼絞線空隙開始流出清水后即可完成壓漿。

六是壓漿完成后，需在水泥漿形成一定強度后對多余鋼絞線進行切割，切割需使用砂輪鋸進行，不可電焊與氣焊。

七是孔道壓漿材料性能應達到以下要求。凝結時間：初凝不小于5h，終凝不超過24h；25oC 溫度條件下的流動速度：初始流動速度在10～17s 范圍內，30min 后流動速度在10～20s 范圍內，60min 后流動速度在10～25s 范圍內；泌水率：24h 自由泌水率應為0.3h,鋼絲之間的泌水率也應為0；自由膨脹率：3h 自由膨脹率應在0%～2% 范圍內，24h 自由膨脹率應在0%～3%范圍內；充盈度：應合格；抗壓強度：3d 抗壓強度不能低于20MPa，7d 抗壓強度不能低于40MPa，28d 抗壓強度不能低于50MPa；抗折強度：3d 抗折強度不能低于5MPa，7d 抗折強度不能低于6MPa，28 天抗折強度不能低于10MPa[2]。

3.5 封端

壓漿結束后兩端通常會留下一些水泥浮漿，應在封端開始前將浮漿清除干凈，并對端頭混凝土表面進行鑿毛，嚴格按照設計要求綁扎封端鋼筋，并做好模板支設與混凝土澆筑。

3.6 施工注意事項

3.6.1 張拉

所有張拉設備都應安排專人進行保管，同時做好定期檢驗、標定及維護，在張拉過程中油表要和千斤頂一一對應；預應力張拉必須嚴格按照圖紙要求的順序進行；將錨具安裝到位后應盡快開始張拉，以免錨具在張拉開始前生銹；張拉時應在現場安排專人負責指揮，兩端按照相同的速度為鋼絞線施加預應力，在量取千斤頂實際行程的過程中應準確無誤，并做好相關記錄；在張拉操作中，作業(yè)人員不可站在鋼束錨頭的正對面，避免斷絲造成傷人事故，將鋼絞線張拉完成后，應在油表指針回零后再對油管進行拆除。不可在完成張拉但沒有壓漿的鋼絞線上進行攀爬、踩踏，以免造成嚴重擾動；壓漿完成后，對多余鋼絞線進行切割時，主要不可使用電焊和氣焊的方法。

3.6.2 壓漿

鋼絞線張拉結束后，及時用清水對錨具進行沖洗，并用壓縮氣體將其吹干，之后開始封錨和真空壓漿，現場使用的攪拌機與儲漿罐，其體積不能比單個孔道體積小，以免由于漿液不足導致壓漿不連續(xù)。

水泥漿按照設計要求達到的強度配制，配制前對水泥強度與質量進行檢查，不合格時不可用于施工。

為防止鋼絞線發(fā)生銹蝕，可以在水泥漿中適量摻入阻銹劑，若還需要使用其他摻入料，則應得到監(jiān)理人員的許可，需要注意的是，含有硝酸鹽與氯化物等腐蝕性成分的摻入料不可使用。

壓漿施工中，施工現場的工作班應留取3 組以上標準試樣進行強度檢測，在標準條件下連續(xù)養(yǎng)生28d后，對其抗壓強度進行嚴格檢測。

當環(huán)境氣溫或箱體自身溫度在5oC 以下時，不可壓漿。若白天環(huán)境氣溫超過35oC，則應在夜間進行壓漿施工。為防止?jié){液形成后因溫度產生裂縫，施工時需將漿液溫度控制在32oC 以內。

孔道壓漿盡量在張拉結束后24h 之內進行，最長間隔時間不能超出3d。完成壓漿后整個孔道都應被漿液充滿。

水泥漿從調制開始到壓入的時間應控制在30min以內，漿液使用前與壓入時都應處在良好的流動狀態(tài)。

壓漿采用真空輔助法進行，在漿液從真空端溢出后，需在孔道兩端實施排廢，之后維持壓力2min 以上。完成壓漿的孔道應予以有效保護，要求在24h 之內不可受到振動的影響。壓漿完成后的48h 之內，整個結構的溫度不能低于5oC，若施工時氣溫過低，則應采取有效的保溫措施。

壓漿施工中要做好各項記錄工作，需記錄的內容包括：壓漿時間、漿液水灰比、漿液所用摻入料、壓漿壓力、試塊抗壓強度及施工中遇到的障礙和問題等。以上記錄需在壓漿完成后3d 之內提交給監(jiān)理人員。

3.7 安全保證

3.7.1 臨時用電安全

為切實保證施工時的用電安全，現場臨時用電必須采用三相五線制；對于配電系統(tǒng)，其配電箱應嚴格實行三級配電兩級漏電保護；保護零線不僅要在配電室或總配電箱及分配電箱進行重復接地，還要在線路末端進行重復接地；配電箱與開關箱中的連接線都應為絕緣導線，接料不能松動，并不能有直接外露的帶電部分。此外，配電箱和開關箱都應做好防雨、防塵、防盜；所有用電設備都應有專門的開關箱，并嚴格實行一機一閘與一漏一箱；漏保裝置根據相關要求選擇，對于開關箱所用漏保裝置，其額定漏電動作電流不能超過30mA。

3.7.2 施工安全保證

（1）油泵

第一，油泵的電源接線應接好接地線，同時配備插座與插頭，所有接頭都應做好絕緣處理，以免發(fā)生漏電；第二，油管與接頭應嚴選規(guī)格并隨時做好檢查，排油時管道不能發(fā)生扭結，以免管路爆裂；第三，在正式施加預應力之前應先開啟控制閥進行空載啟動，期間對安全閥調整壓力進行檢查，確定其是否靈敏可靠；第四，液面過低泵中的推力軸承從液面上露出后，不可長期帶壓工作；第五，施工時認真檢查油泵實際運轉情況，發(fā)現異常如壓力表不穩(wěn)定，則應立即停車，并查明原因，采取針對性措施加以解決；第六，所有高壓油管接頭都應套上防護套，以免油液噴出造成傷人事故。

（2）油管、油表

不可在帶壓情況下拆除油管與油表，即油表指針回零前不可進行拆除作業(yè)，同時還應做好防護，避免油管或油表受損。

（3）千斤頂

在千斤頂帶壓工作過程中，現場操作人員需站其兩側，而斷面方向不可站人，并在必要的情況下通過設置鋼板墻來提供安全防護。另外，帶壓工作期間不可觸碰液壓系統(tǒng)所有零部件，以免發(fā)生意外。

（4）壓漿

對于張拉完成但沒有壓漿的梁板，應避免受到劇烈振動，并且不能大量堆載；在壓漿過程中現場工作人員必須按照要求佩戴各類防護用具，以免水泥漿突然噴出造成傷人事故；壓漿嘴應使用鋼管加工出絲扣，以此和錨墊板緊固相連，避免壓力過大導致崩開。

4 結語

綜上所述，預應力技術是當前橋梁工程建設最常用的技術之一，若按照張拉次序，還可將預應力技術分為先張法和后張法，不同方法的原理和特點均不相同，在實際工程中應結合具體情況選擇適宜的方法。其中，后張法應用較為廣泛，以上對該方法在工程建設中的具體應用進行分析，旨在為更多橋梁工程對后張法的使用提供借鑒。