祝天

摘要：磧塄黃河大橋?yàn)楸卷?xiàng)目與山西省忻州至保德高速公路銜接的控制性重要工程。磧塄黃河大橋主橋橋型為連續(xù)剛構(gòu)，第二聯(lián)主橋上部結(jié)構(gòu)箱梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工，介紹其超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力束張拉、壓漿及施工質(zhì)量控制措施，供同類型橋梁施工參考。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力 張拉 壓漿 質(zhì)量控制

1 工程概況

第二聯(lián)主橋上部結(jié)構(gòu)采用（61+4×110+61）m六跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)體系。箱梁采用單箱單室截面，縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系。全橋共有4個(gè)T構(gòu)，為三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。箱梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工，各單T箱梁除0、1號(hào)塊外為13對(duì)梁段。箱梁底板、腹板、頂板設(shè)有縱向預(yù)應(yīng)力束，最長(zhǎng)鋼束約為110m。箱梁腹板上設(shè)有豎向預(yù)應(yīng)力筋，采用Φ32精軋螺紋鋼筋。箱梁頂板上設(shè)有橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，規(guī)格為3Φj15.24。壓漿施工采用真空輔助壓漿工藝。

2 工程特點(diǎn)

2.1 該橋上部結(jié)構(gòu)14號(hào)塊縱向預(yù)應(yīng)力束T14規(guī)格為22Φj15.24，為最長(zhǎng)，預(yù)應(yīng)力束長(zhǎng)達(dá)110m。需解決縱向超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼束的穿束、張拉、壓漿質(zhì)量等關(guān)鍵性技術(shù)問題。

2.2 真空輔助壓漿工藝和傳統(tǒng)的壓漿工藝相比，有其獨(dú)特的優(yōu)越性，在長(zhǎng)束方面更為突出，但可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，必須加強(qiáng)施工控制。

2.3 該橋預(yù)應(yīng)力束布置復(fù)雜。預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量將決定工程的總體質(zhì)量，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性至關(guān)重要。

3 超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉質(zhì)量控制

3.1 方案

T14采取整束通長(zhǎng)一次穿束，二次張拉、一次整體錨固、一次壓漿的方法進(jìn)行施工，此種方法同普通短束預(yù)應(yīng)力鋼束施工工藝一樣，兩端對(duì)稱張拉、整體錨固，一次壓漿，其工藝簡(jiǎn)單，施工工作量大大減少，對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制較好。

3.2 超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼束的穿束

3.2.1 穿束牽引力計(jì)算

T14一束22Φj15.24鋼束重4818.7Kg，鋼束與混凝土橋面摩阻系數(shù)取0.17，摩阻力為0.9KN，考慮管道不順直等因素，增加摩阻力系數(shù)1.2，穿束摩阻力即為1.08KN，因此牽引設(shè)備采用現(xiàn)場(chǎng)已有的2.5t卷揚(yáng)機(jī)，進(jìn)行人工輔助穿束。

3.2.2 鋼束下料

下料長(zhǎng)度考慮千斤頂?shù)墓ぷ鏖L(zhǎng)度，總下料長(zhǎng)度為109.42m。下料時(shí)注意對(duì)鋼束保護(hù)，以免鋼束受傷報(bào)廢。

3.2.3 穿束方案

T14采用卷揚(yáng)機(jī)輔助人工穿束。即在第一個(gè)合龍段穿束方向一側(cè)安放卷揚(yáng)機(jī)，用一根鋼絞線從穿束端孔道人工穿入，直至第一個(gè)合龍段端口，將卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩固定在鋼絞線上，再將鋼絞線抽回，邊抽邊放卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，直至繩頭從邊跨直線段管道口引出。將待穿鋼束端頭用穿束靴帽固定牢固，帽頂與卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩連接好，然后啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，慢慢將鋼束拉入孔道，直至鋼束從第一個(gè)中跨合龍段端口拉出，停止卷揚(yáng)機(jī)，完成穿束。

3.3 超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉

3.3.1 鋼束伸長(zhǎng)量計(jì)算方法。

①預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉理論伸長(zhǎng)量計(jì)算公式

ΔL=（PpL）/（ApEp）

式中：Pp——預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（N）；L——預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度（mm）；Ap——預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；Ep——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）。

②Pp=P（1-e-（kx+μθ））/（kx+μθ）

式中：Pp——預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力（N）；P——預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力（N）；x——從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度（m）；θ——從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；k——孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)（0.0015）；μ——預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù) （0.17）。

取最長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力束長(zhǎng)110m具有代表性，即為第14號(hào)塊T14。查有關(guān)數(shù)據(jù)L=10750cm，Ap=140mm2，Ep=1.95x10^5MPa，鋼束張拉控制應(yīng)力為P=0.75Fpk

=1395Mpa，X=10761.8cm，θ=4x5.6074x3.14/180=0.391rad，代入公式Pp=1395x140x（1-e^-（0.0015x

107.618+0.17x0.391））/（0.0015x107.618+0.17x0.391）=174649.68N，伸

長(zhǎng)量ΔL=（174637.26X107500）/（140x1.95x10^5）=68.8cm。

3.3.2 第14號(hào)塊縱向T14預(yù)應(yīng)力張拉。

①待梁段的混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%后可張拉預(yù)應(yīng)力筋。②施加預(yù)應(yīng)力必須采用張拉噸位和鋼束引申量雙控，以張拉力為主，伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉噸位達(dá)到設(shè)計(jì)噸位時(shí)，實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值之差應(yīng)控制在6%以內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因，并采取措施加以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。③每束鋼絞線斷絲或滑絲不多于1根，每個(gè)斷面滑絲或斷絲之和不超過該斷面鋼絲總數(shù)的1%。④T14為22Φj15.24，一束鋼絞線的截面積為140cm2，鋼束張拉錨下的控制應(yīng)力為1395Mpa，一束鋼絞線的控制拉力為1395x140=1953t，22束鋼絞線的張拉噸位為1953x22=4296.6t，所以采用兩個(gè)500t的液壓千斤頂兩端對(duì)稱張拉滿足要求，鋼絞線理論伸長(zhǎng)量為68.8cm，由于千斤頂工作長(zhǎng)度為20cm，所以張拉過程中需要倒頂一次才能滿足伸長(zhǎng)量要求。張拉應(yīng)力控制為0→10%σcon→20%σcon→50%σcon→倒頂→50%σcon→100%σcon（持荷2min錨固）。

3.3.3 實(shí)際伸長(zhǎng)量計(jì)算

主橋2#墩第14號(hào)塊T14縱向張拉預(yù)應(yīng)力伸長(zhǎng)量記錄如下表：

■

實(shí)際控制中2#墩、3#墩、4#墩、5#墩、6#墩、量得的實(shí)際伸長(zhǎng)量分別為67.2cm、70cm、71.5cm、68cm、68cm。根據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在張拉力控制下，實(shí)際伸長(zhǎng)量與設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量偏差均在2%偏差以內(nèi)，完全在規(guī)范允許范圍內(nèi)。也未出現(xiàn)斷絲、滑絲、錯(cuò)牙情況，夾片外露量符合規(guī)范要求。

4 真空輔助壓漿施工質(zhì)量控制

4.1 真空輔助壓漿的工藝原理及特點(diǎn)

傳統(tǒng)的壓漿方法是在混凝土內(nèi)預(yù)埋波紋管，用壓漿機(jī)將水泥漿壓入波紋管的施工工藝，普遍存在壓過的管道內(nèi)漿體不密實(shí)，不飽滿，容易產(chǎn)生離析，干硬收縮，泌水等通病，真空輔助壓漿很大程度上提高了壓漿質(zhì)量。真空輔助壓漿工藝是在傳統(tǒng)壓漿的基礎(chǔ)上將金屬波紋管改進(jìn)成PT-PLUS塑料波紋管，將孔道系統(tǒng)密封；一端用抽真空機(jī)將孔道內(nèi)80%以上的空氣抽出，并保證孔道真空度在80%左右，同時(shí)壓漿端壓入水灰比為0.29～0.35的水泥漿。當(dāng)水泥漿從真空端流出且稠度與壓漿端基本相同，再經(jīng)過特定的排漿（排水及微末漿）、保壓以保證孔道內(nèi)水泥漿體飽滿。管道中間不設(shè)觀察孔。當(dāng)然也可以根據(jù)需要設(shè)置一定數(shù)量的觀察孔，但一定要注意保證觀察孔在抽真空時(shí)的密封性能，以防止觀察孔漏氣導(dǎo)至抽真空失敗。

真空輔助壓漿工藝特點(diǎn)：①可以將孔道中的氣體抽出，同時(shí)孔道中殘留的水珠在接近真空的情況下被汽化，隨同空氣一起被抽出，增強(qiáng)了漿體的密實(shí)度，保證了漿體質(zhì)量。②削除混在漿體中的氣泡。這樣就避免了有害水積聚在預(yù)應(yīng)力筋附近的可能性，防止預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕。③孔道在接近真空狀態(tài)下，減小了由于孔道高低彎曲而產(chǎn)生的漿體自身壓頭差，便于漿體充盈整個(gè)孔道，對(duì)于彎形、U型預(yù)應(yīng)力筋更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。

4.2 壓漿作業(yè)

4.2.1 壓漿前準(zhǔn)備工作

①切割錨具外的超長(zhǎng)鋼鉸線。切割時(shí)，應(yīng)采用砂輪切割機(jī)切割。切割后，鋼絞線頭應(yīng)伸出錨具夾片外3～4cm，切割鋼絞線工作應(yīng)在檢查人員檢查張拉記錄并批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。②以壓力水沖洗管道，并以壓縮空氣清除管道內(nèi)積水及污物。③壓漿前應(yīng)將錨環(huán)與夾片間的空隙填實(shí)，防止孔道壓漿時(shí)冒漿。④壓漿作業(yè)之前檢查壓漿機(jī)具能否正常工作，檢查壓漿端、抽真空端和觀察孔的連接裝置是否完全達(dá)到要求；檢查孔道內(nèi)是否有積水，如有，可用空壓機(jī)將其吹出；確認(rèn)孔道的所有閥門能正常打開和關(guān)閉；確認(rèn)對(duì)應(yīng)束號(hào)的觀察孔，并將其管口用塑料帶纏上，涂上密封膠后將蓋擰上。關(guān)閉壓漿端閥門進(jìn)行試抽孔道，在抽真空端接上抽真空機(jī)，將其開啟一段時(shí)間后，真空機(jī)面板指針在-0.08MPa左右時(shí)可認(rèn)為管道系統(tǒng)密封可靠。

4.2.2 壓漿

張拉施工完成后，必須采用不帶水汽的高壓風(fēng)把孔道吹干，同時(shí)清潔孔道，然后抽真空、壓漿：①關(guān)閉閥門1、3和排氣孔，打開閥門2和4，啟動(dòng)真空泵，當(dāng)真空度達(dá)到并維持在負(fù)壓0.08 MPa左右時(shí)，打開閥門1，啟動(dòng)壓漿泵，開始?jí)簼{；②當(dāng)漿體經(jīng)過閉真空泵；③壓漿過程應(yīng)連續(xù)透明高壓管并準(zhǔn)備到達(dá)三通接頭時(shí)，關(guān)閉閥門1，并打開閥門3，直至水泥漿從出漿端接往負(fù)壓容器的透明喉管壓出時(shí)止，排漿直到流出合格的水泥漿時(shí)，并關(guān)閉壓漿泵，關(guān)閉閥門2。④馬上打開排氣孔，啟動(dòng)壓漿泵，觀察排氣孔處的出漿情況，當(dāng)出漿流暢、穩(wěn)定且稠度與盛漿桶漿體基本一致時(shí)，關(guān)閉排氣孔，以0.4～0.6Mpa的壓力繼續(xù)壓漿2-3min ，最后關(guān)掉壓漿泵，關(guān)閉閥門1，壓漿完成。⑤拆除閥門1、2外的設(shè)備，并清洗，即完成壓漿工作。真空壓漿示意圖如下：

■

真空吸漿必須確保在管道真空，在導(dǎo)管和大氣之間或?qū)Ч芎蛯?dǎo)管之間無裂縫，漿體中無空氣，導(dǎo)管中無積水。漿體由水泥、水、專用助劑組成，其混合體應(yīng)達(dá)到下列指標(biāo)：①水灰比為0.4-0.45，一般控制在0.4左右；②水泥漿在拌和3小時(shí)后的泌水率應(yīng)小于2%，泌水應(yīng)在24h內(nèi)被漿體完全吸收，采用1.725L流錐測(cè)定流速宜在14-18s；③水泥漿攪拌及壓漿時(shí)漿體溫度應(yīng)不超過35℃，冬季壓漿時(shí)應(yīng)采取保溫措施，水泥漿應(yīng)摻入防凍劑；④緩凝時(shí)間：其初凝時(shí)間應(yīng)>4h，終凝時(shí)間應(yīng)<24h；⑤膨脹率：漿體的自由膨脹率應(yīng)<10%；⑥密度：不小于2t/m3；⑦28d齡期抗壓強(qiáng)度：不小于50MPa。

當(dāng)完成壓漿后48h，打開管道上預(yù)留觀測(cè)孔，看孔道內(nèi)漿體是否飽滿密實(shí)。經(jīng)過對(duì)多條孔道觀測(cè)，可以看出孔道內(nèi)漿體是否飽滿密實(shí)，達(dá)到規(guī)范要求。

5 結(jié)語

磧塄黃河大橋主橋縱向超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼束采用的卷揚(yáng)機(jī)輔助人工一次穿束、二次張拉、一次錨固、一次壓漿質(zhì)量控制及真空輔助壓漿技術(shù)，成功解決了超長(zhǎng)束預(yù)應(yīng)力鋼束張拉質(zhì)量難以保證、及普通壓漿工藝壓漿質(zhì)量不飽滿、不密實(shí)的問題，為今后類似工程提供參考。

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