桥梁工程预应力施工技术实例分析

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1工程概况

某桥梁工程原结构为简支梁桥，总长10m，宽度为30m，上部结构、下部结构与基础分别为钢筋混凝土梁、钢筋混凝土一字桥台、扩大基础。工程拟在既有桥梁左侧拓宽新建，跨径为1×14m预应力空心板，新建上部结构、下部结构与基础分别为预制空心板、薄壁式桥台、钻孔灌注桩。其中上部结构采用后张法预应力施工，工程量为1.156t。工程所在地为低丘陵地区，地势东部高西部低，地表径流为明沟汇流。工程所在地气候为海洋性季风气候，终年温暖湿润，年均温度为22℃，年降雨量为2000mm。场地地下水稳定水位埋深为2.3~6.6m，地下水位标高为24.5~75.2m。

2桥梁工程预应力技术施工要点

为了保证该桥梁工程预应力施工目的和效果的实现，施工中严格按照具体流程和技术要点展开。

2.1修建张拉台座

根据桥梁工程预应力技术运用要求，修建压柱、端部重力墩、横向连接梁、端部横梁、底板组成的张拉台座[1]。相邻压柱（侧边45cm×50cm，中间50cm×50cm）之间净距为140cm，横向连接梁（40cm×20cm）之间距离为550cm，端部重力墩为C30混凝土浇筑，底板、端部横梁则分别为C20混凝土浇筑（厚20cm）、2条槽钢。技术人员可以根据预制梁张拉台配筋图、剖面图、平面图，进行张拉台座修建。

2.2安装模板

首先，安装前期预制的15mm厚底模。底模安装需提前打磨模板，均匀、全面涂刷专用脱模剂，将塑料薄膜附着在脱模剂表面。利用工字钢、木方支撑桥台端头底模，并设置木楔子、对拉螺栓加固底模[2]。底模铺设后，观测底模标高并记录。进而借助沙袋，由支座向跨中逐级进行预压，第一级加载量为设计预压重量的60%，每间隔2h观测一次底模变高并记录；第二级加载量为设计预压重量的80%，每间隔2h观测一次底模变高并记录；第三级加载量为设计预压重量的100%，维持24h及以上，每间隔2h观测一次底模变高并记录，确定荷载下基础变形趋势，直到底模标高沉降速度下降到0.5~1.0mm/d。其次，以横架为支撑，安装现场拼装的15mm厚芯模。并采用内模压杆（或地锚）进行芯模固定，避免芯模向上部浮动。最后，安装前期预制的15mm厚侧模。安装时，借助盘扣式支架，进行横向支撑设置，并利用对拉螺杆进行加固[3]。

2.3钢筋骨架吊装

在底模安装后、芯模安装前，进行钢筋骨架吊装。钢筋骨架用料为前期集中加工料，需依据先绑扎底腹板钢筋再绑扎内模最后绑扎顶板钢筋的顺序操作。同时预先留设浇筑孔、串管位置，适当放松钢筋，相邻浇筑孔、串管位置之间间隔5m。若梁体钢筋、预应力钢筋碰撞，则进行梁体钢筋的弯折或移位处理。并借助钢筋绑扎契机，在钢筋骨架设计位置安放管道定位网片，定位网片为Ф12mm钢筋焊接而成，呈“井”形，定位原点为梁纵向跨中，定位横坐标为控制点、梁纵向跨中纵向，竖向坐标为梁底到钢束中心。同时依据沿梁长方向定位误差小于等于10mm且与底板底层钢筋成90°的标准，精准固定波纹管、锚垫板，前者采用长200mm的大一号波纹管接头并封闭密封胶；后者根据设计要求布设，配套连接锚下螺旋筋。

2.4浇筑混凝土

利用阶梯浇筑法，经顶板预留混凝土漏斗浇筑顶板，相邻浇筑点之间间隔5m，逐步推进，避免浇筑过程间断。下部混凝土浇筑到位后，牢固绑扎预留浇筑孔、串管位置的钢筋。在混凝土内预埋钢绞线预留管道芯棒，芯棒材质为橡胶管，在梁跨中周边接头，两根制孔橡胶管内钢绞线分别插入对接橡胶管15cm左右，利用30cm及以上铁皮管套接，利用透明胶带紧密包裹制孔橡胶管、铁皮管，确保两者缝隙小于等于1mm且无浆液渗漏。在混凝土浇筑6～8h后（手部接触无凹坑），依据先下部后上部的顺序，利用卷扬机进行制孔橡胶管缓慢抽拔。抽拔位置用布带密实绑扎并经卡环连接，清除橡胶管、锚垫板上喇叭口、压浆孔位置的残余污渍，进行损伤状态、压扁程度的检查并记录检查结果，废弃直径偏差超出±4mm的制孔橡胶管。为避免拔管偏差，应控制制孔橡胶管抽拔期间卷扬机牵引方向、孔道处于同一轴线。

2.5混凝土养生

混凝土浇筑后，依据设定规定进行养生，养生时期混凝土内部与表面、表面与外部空气环境之间温度差异小于等于15℃，确保最终同条件养生混凝土试块强度≥设计规定值[4]。

2.6预应力张拉

2.6.1钢绞线编束

在预应力穿入孔道前，技术人员应进行钢绞线编束。编束钢筋为无油渍、无泥土、无死弯、顺直的高强度低松弛钢绞线。编束前，打开钢绞线外包装，抽出钢绞线端头，边抽拉边放松固定扣，同时进行防锈处理。初步处理后，按要求取样检测，确定同一孔管道内钢绞线弹性模量偏差小于5GPa。确定钢绞线质量符合设计规范后，根据设计下料长度与外露长度，盘卷钢绞线，竖向放置于专业下料架内，并利用铅丝绑扎切割口两侧5cm位置钢筋，利用专门切割机切断，同时利用胶带缠紧端头切割口，规避钢绞线编束松散风险。进而标记钢绞线外露长度<80cm的两端，进行钢绞线编号，为钢绞线穿束提供依据。

2.6.2钢绞线穿束

完成钢绞线编束作业后，全面、仔细检查孔道，借助压力水冲洗管道壁黏附物，利用高压风吹管道，获得干燥的孔道。在确定孔道无积水后，借助卷扬机（或自动穿束机），以一根Ф5mm的长钢丝为引线，向孔道一端进线口平直穿入钢绞线，在主动轮、双丛动轮配合下沿导管反复拉拔，直到从孔道另外一端穿出，规避钢绞线互相缠绕。同时确保锚板上同一根钢绞线位置一致（锚固垫板孔中心与孔道中心重合），且锚具垫板、钢束轴线呈90°。

2.6.3钢绞线张拉

在预应力钢绞线张拉前，拆除混凝土强度达到设计要求位置的侧模。清除杂物后，先后安装工作锚板、夹具、干净无杂质的工作锚、夹片、限拉板、千斤顶、油管、电路。千斤顶为预应力张拉关键部件，需选择公称张拉力达到3000kN、张拉行程达到200mm、公称油压达到54MPa、张拉面积达到560cm2、穿心孔径为Ф140mm、回程油压小于20MPa的千斤顶。同时引用位移、液压、压力测量精度为0.5%及以下的智能张拉系统，系统张拉力控制精度小于1%，温度测量精度为1℃。张拉装置安装完毕后，在特制的500kN反力架内校准张拉设备，确定其张拉作业开展频次小于200次，每次加压到最大使用压力的110%，且张拉设备与规范偏差小于0.5%。具体操作时，应先固定千斤顶、测力环，将千分表调零，再开启千斤顶促使其空载往复运动2～3次，排净空气。进而以千斤顶伸长量为控制依据，将后钢板支垫到千斤顶、反力架、测力环之间，在千斤顶与反力架孔隙达到10mm时，将46号（或32号）液压油输送到千斤顶内。在千斤顶油箱的油标尺指示到80%～90%位置时，按照设定预应力张拉行程张拉并记录不同行程下传感器压力读数，确定最终标定压力大于千斤顶在张拉期间最大张拉力标准[5]。一般可以设定千斤顶最大出顶位移在190mm左右，退顶位移则为5mm，油泵流量为2.4L/min，功率为3.5kW，促使千斤顶、油路液压油杂质遗留到油箱底部，规避杂质堵塞千斤顶液压油路对正常预应力张拉作业过程造成干扰。在预应力张拉时，由具备上岗证的专业技术人员采用张拉力、伸长量双控制方法（应力控制+伸长量校S2023年第3期核），由中间位置向两端对称张拉，缓慢增加荷载，稳定千斤顶油压，控制张拉长度误差小于等于±6%[6]。根据设计张拉长，先以由无应力提升到初始应力的10%并进行伸长量标记，再由初始应力的10%提升到初始应力的20%并进行伸长量标记，静止5min后补拉至设计伸长量。若张拉期间预应力筋断丝总量超过断面总量的1%，立即更换预应力钢绞线束重复上述操作。在张拉控制力无波动后，卸除千斤顶、工具锚，在工具锚位置钢绞线刻痕平齐的情况下，锚固预应力钢绞线[7]。反之则重新张拉至钢绞线刻痕平齐。同时借助砂轮机切除端头多余钢绞线，控制钢绞线外露长度小于钢绞线直径的1.5倍（大于等于30cm），且钢绞线两端瞬时回缩量小于等于6mm。

2.7压浆养生

首先，在预应力张拉施工后48h内，封堵锚固端头缝隙，清除管道内积水、杂物。将锚具盖帽、密封阀门恰当安装于水泥浆出入口位置，与真空压浆泵及配件连接，形成密封环境。其次，启动真空压浆设备的真空泵，连续运转10min，完成抽真空操作。并检查波纹管是否漏气，在波纹管不漏气且真空度达到-0.06~-0.10MPa时，根据设计配比将水泥浆料放入搅拌机，连续搅拌2min及以上。第三，完成浆液配置后，保持真空度不变，打开压浆泵压浆阀，自上而下逐根连续压浆，压浆液为初始流动度小于17s的专用压浆料（水胶比为0.26~0.28的M50水泥浆）。若因意外情况压浆中止，则借助压力水清除管道内浆液，完全清除后，利用鼓风机清除水分，清除后重新压浆，全程时间间隔小于40min。同时观察排气管出浆情况。在压浆出口位置冒出不含水沫气体废浆且与压注浆液稠度相同时，关闭排气阀，维持0.50~0.60MPa的管内压力继续压浆120~180s。随后利用木塞紧固压浆端，由原压浆端压入饱满浆液。在压浆48h内空气温度小于5℃时，利用蒸汽养生法养生24h，直到同条件7cm×7cm×7cm立方体石块抗压强度达到设计要求。最后，压浆后，借助专用凿锤凿毛梁端，借助压力水冲净梁端水泥浆、锚具及断面污垢，在洁净的作业面浇筑50MPa及以上微膨胀混凝土。经预埋蒸汽管连接喷淋水管，借助加压水完成梁体养生。梁顶板则利用土工布覆盖养生至回弹强度达到要求。梁端部、内模与外模连接位置混凝土达到设计强度后，安装安全绳，从上部开始，向下部拆除端头模板。同时从两端出发，面向中间拆除外部模板。

3桥梁工程预应力技术施工效果

进入施工尾声，邀请有资质的检测方，依据桥梁总数的5%对预应力施工质量进行抽检，得出结果见表1

4结束语

综上所述，预应力技术在桥梁工程中的运用，可以提高桥梁工程的施工质量与效益。技术人员应在预制混凝土构件的基础上，留设预应力钢筋位置。在混凝土构件强度达到规定强度后，将预应力钢筋穿入预留孔道并有序张拉。进而借助锚具将张拉后的预应力钢筋锚固在构件端部，经端部锚具完成预应力钢筋预张拉力向混凝土的传递，最终将水泥浆灌入孔洞，促使预应力筋、预制混凝土构件形成一个高强度整体。总之，该预应力桥梁工程按照具体流程施工，把握施工要点，保证了预应力施工的目的和效果。

参考文献

[1]夏顺利.公路桥梁工程施工中预应力技术的应用价值[J].运输经理世界,2022(14):143-145.

[2]田辉.公路桥梁预应力后张法技术的应用[J].黑龙江交通科技,2021(12):130-132.

[3]熊天祥,易帅.高速公路桥梁预应力小箱梁施工标准化研究[J].建筑,2022(4):66-69.

[4]王记涛,王志杰,焦刘霞.桥梁预应力智能张拉压浆技术在高速铁路施工中的应用[J].粘接,2021(2):175-179.

[5]顾鹏.公路桥梁预应力混凝土施工技术质量控制探析[J].中国设备工程,2022(16):179-181.

[6]陈汛.桥梁预应力张拉应力损失与质量控制探究[J].中国公路,2021(15):84-85.

[7]付伟良.桥梁预应力混凝土用钢绞线松弛试验影响因素的研究[J].工程与试验,2022(2):65-66.

作者：万晓羿 单位：武汉广益交通科技股份有限公司