单跨100m以上悬灌梁预应力施工技术

谭志勇

（中铁十一局集团第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

0 引言

单跨径100m以上预应力连续梁桥施工工序非常复杂，要保证施工质量和施工安全，对单跨径预应力连续梁桥悬灌控制是关键。在单跨径预应力连续梁桥悬灌施工中，容易受到外力扰动影响，出现载荷稳定性失衡，导致单跨径预应力连续梁桥悬灌施工控制稳定性不好，因此，单跨径预应力悬灌控制的设计，主要是对纵向预应力工程的优化设计。本文重点对纵向预应力工程进行了研究，以期为工程实践提供参考和借鉴。

1 工程概况

新建铁路成都至贵阳线，乐山至贵阳段香坝河特大桥悬灌连续梁（刚构、T构）共93联，其中，主跨度120m及以上的有9个，主跨度64m和64m～120m的有40个，主跨度24m和24m～56m的有44个，包括14根等跨连续梁和4根独立的T形梁。

2 预应力施工流程

在纵向预应力钢筋成束之前，首先将预应力管道利用通孔装置进行疏浚，通过压缩空气或高压水清理管道中的垃圾。纵向预应力钢筋成束过程中，钢丝通过孔和预应力钢筋连接后，由卷扬机牵引通过；横向预应力钢筋应手动穿入。穿筋后，查看预应力钢筋裸露情况，确保两头裸露长度大体一致，符合张拉要求，最后安置锚具和千斤顶。竖向预应力钢筋应根据设计切割直接生产成型，并且在梁段混凝土浇筑之前埋设在梁体内。张拉次序是先纵向、后横向，竖向预应力筋在后面1～2段处受拉。图1为预应力施工流程。

图1 预应力施工流程

3 预应力施工的控制要点

预应力项目是现浇箱梁最关键的部分，从预设管道的布设、锚板的安置、锚碇混凝土的振捣、拉张和注浆作业等方面都不可忽视。任何一个环节一旦产生问题，就会引起质量问题。

待梁的悬挂强度满足设计值的95%，弹性模量100%满足设计值，龄期不低于5天后，就可进行预应力张拉，可按设计标准分层次一次实现预应力张拉。

钢绞线张紧之前彻底检查梁体。若有任何缺陷，需提前取得监理工程师的同意再进行修补，满足设计强度，并清除承压底板和锚下管道膨胀部分的残余砂浆，否则不能进行张拉。

预应力张拉选择YCW型贯通千斤顶，两头对齐张拉。使用张力设备前务必送权威机构识别并进行校准，超过规定时限的，必须进行复检。千斤顶和油泵的分组使用方式，需和标配校准的组合方式一样。中间不可任意更改，否则应根据更改后的匹配模式重新进行校准。

3.1 下料编束

初步检验钢绞线的质量能否满足设计的标准，确保钢绞线表皮没有裂痕、毛刺、机器损坏、氧化铁垢或油渍。通过运算明确钢绞线的切割长度，L=（两个锚头之间的设计长度）+2×（锚固件厚度+限位板厚度+千斤顶长度+预留长度）。现场切割长度可根据图纸施工（包括每头80cm的作业长度），钢绞线应通过研磨机进行切割，然后编织成束。编织过程中，维持每条钢绞线处于平行状态，没有缠绕，每间隔1.5m捆绑一根铁丝，铁丝向内搭，对捆绑的钢绞线束进行编号并堆叠，绑扎后的钢绞线束要远离地面，维持干燥，进行遮挡，避免雨淋。

3.2 预应力钢绞线的制作和张拉

3.2.1 预应力钢绞线的制作

（1）有效控制钢绞线的长度，该值等于设计孔道长度和张拉长度的总和，同时需要确保锚外预留部分至少达到100mm。下料用砂轮机完成，精细化切割，并以可行的方法防止钢绞线散头。经过切割后，将各束理顺，用铁丝按照1.5m的间距有序绑扎、编束，每束的钢绞线均保持顺直，不可扭结。

（2）按照如下思路选择预应力设备：①千斤顶额定张拉吨位根据张拉力而定，取该值的1.5倍。张拉前校正千斤顶，保证该装置的精准性，其中校正系数不超过1.05。每月组织一次校正，或是张拉达到200次时均安排校正；②配套的压力表可选择防震型，精度不低于1.0级，每一周校正一次。若张拉期间压力表发生异常，在处理故障后需再次校正，以便有效使用；③油泵参数方面，额定油压达到使用油压的1.4倍，油箱容量取张拉千斤顶总输油量的1.5倍；④针对预应力设备建立台账和卡片，记录用于反应设备状态的信息，并定期检查。

3.2.2 张拉规定

（1）梁体混凝土强度和弹性模量是判断是否具备张拉条件的关键，各自均达到设计值的90%同时满足混凝土龄期超5d时方可进行张拉。在梁体混凝土强度达到50%～60%后，先拆除内模，暂不拆外模，否则容易出现早期裂缝。

（2）张拉采取两端同步张拉的方法，最大不平衡束不大于一束。

（3）共有Ty、By、Dy三处备用孔道，若需使用则必须经由设计单位同意，无需使用该类孔道时，以真空压浆的方法封堵。

（4）有效连接波纹管接头，保证严密性，以免漏浆。

（5）钢绞线张拉前，先详细检查梁体，针对存在的缺陷采取有效的处理措施；施工中，锚下管道扩大部分和承压垫板处可能残留灰浆，宜将该部分清理干净，否则将影响张拉效果。

（6）钢绞线张拉遵循对称的原则，两侧千斤顶逐步充油张拉，尽可能保证两侧伸长量的一致性。

（7）正式对预应力钢绞线束做张拉前，先组织张拉、锚具试验，并测试预应力瞬时损失值，针对试验情况合理安排施工，确定合适的张拉方法。此外，为校核张拉锚固力，需安排预应力钢束的伸长量计算。

3.3 钢绞线穿束

穿线前，应检查锚固底板及风管，保证底板准确，风管完整通畅，锚固束与底板垂直。

穿线时，检验钢束捆绑是否结实，末端是否弯曲，长度是否无误，并按编号贯入风管。长度不足40m的纵向钢筋，应通过手动进行穿线。按设计长度切割后，需戴上子弹形刚性套，以降低摩擦力。针对长度超出40m的纵向钢束，首先在管道里贯入一根钢绞线，并和先捆绑好的钢绞线拖头连接，一头利用卷扬机向外拉，另一头，手动缓缓贯入。

预应力筋安置后需进行适当保护，安装结束后及时进行张拉，禁止超过有效时限。禁止在预应力钢束周围有电焊施工，避免产生破坏。

3.4 预应力筋张拉

3.4.1 张拉设备的选型

每对吊篮装备4个250t的千斤顶和4个ZB4-500的油泵。为确保张拉的可靠性、准确性和精确性，所选设备的额定张力需高出预应力钢筋束的张拉力。预应力筋的张力计算如下：

式中：

Ny——预应力钢筋束的张力；

N——同步张拉的预应力筋数量；

δk——预应力筋张拉控制应力；

Ag——单股的横截面积。

本施工段预应力需用最大张拉力为：Ny=9×1302×140×1/1000=164.052t。施工场地通过4台250t的千斤顶实行同步张拉，根据以上计算，可以满足现场生产需求。根据规范和张拉应力的标准，油压计量程为0～60MPa，精度等级为0.4级，要求其读数板直径超出150mm。

3.4.2 设备的校验

通常由高压油表测量和管理液压千斤顶的力，以便准确控制张力。因此，高压油表一定要检验，且达标后才可以应用，同时校对时期不可大于一个月。千斤顶一定要校对且达标后才可使用，且校对日期不可大于一个月。选择大质量的砝码配重试验机进行配重试验，同时将千斤顶和油泵组成的体系进行校准，校准合格后可用于作业。

张拉次序为先张拉腹板梁，然后张拉底板梁，最后张拉顶板梁，张拉时左右需对称。

3.5 张拉的控制

张拉中采取张拉应力和伸长量的双重控制，张拉力控制为主，并检查钢筋束伸长值[1-2]。钢绞线应严格按照设计标号进行张拉，根据设计标准两头对称同时张拉，或者单头进行张拉。张拉真实伸长值和设计伸长值对比，误差应掌握在±6%之内。若发现伸长值异常，就要停止张拉，同时告知项目监理，实时记录和整理张拉数据并递交给监理，后续根据监理批准的方案进行治理。

锚固件安置前，务必彻底清理钢绞线上的异物和锈迹，然后安置工作夹，防止钢绞线滑动。此外，必须保持工具夹干净并在外部涂一层石蜡，以便拆卸工具夹。

张拉需根据规定执行，避免钢丝受力过重而出现断裂[3]。张紧过程中，命令统一。一定在千斤顶主油缸的两侧同时慢慢注满油，两头伸长率需大体一致，张紧力应相同，禁止一头拉紧[4-5]。产生响动或者不寻常现象应马上停止作业，进行检验，查明起因后再张拉。

预应力钢筋锚固定后，用砂轮切割锚固外的预应力筋，但暴露长度不能低于设计要求。锚具尽快通过封口混凝土进行防护，需要长期暴露时，应进行防锈。

3.6 预应力钢绞线的施工要求

（1）根据相应规定抽样检查每批钢绞线，确认强度、弹模数量、切面面积、伸长率及硬度是否达标，不达标产品禁止使用。同时根据实测的弹性模量和横截面积，更正计算出的伸长率。扩展校正公式如下：

式中：

Δ′——修正后的引伸量值；

E——计算弹性模量，1.95×105MPa；

A——横截面积，1.40cm2；

E′——测量弹性模量；

A′——截面面积；

Δ——计算引伸量值。

（2）钢绞线运送到施工场地并放置在室内预防生锈。钢绞线的切割严禁通过电及氧弧进行下料，仅能用圆盘进行下料，且钢绞线的切割面为一平面，方便张拉时查看断丝情况。

3.7 锚具和垫板的施工要求

采用OVM型锚固和其匹配的设施。需抽样检测夹片的强度等级。逐一检查垫板喇叭里是否有毛刺，若有毛刺的不可使用并及时退回。

3.8 预应力质量的控制

（1）待梁的悬臂注浆强度等级满足设定值的95%，弹性模量完全符合设计值，龄期≥5d便可张拉；预应力张拉队伍务必固定，指派有长期预应力混凝土施工经验的张拉操作人员担任操作指挥工作，临时工不可承担此项任务。

（2）通过预应力伸长率和拉力的双重控制，其中张拉是主要的，伸长率误差在±6%之内。每节断丝率不可超出该节钢丝总数的1%，不可以整股断丝。断丝是指在拉紧或锚固过程中，锚与锚之间或锚与固锚之间的断丝。

（3）后张法延伸不包括工作长度的延伸，施工时应按照实际情况考虑。延伸量不符合设计值时，通过灌入中性肥皂水来降低摩擦造成的耗损。灌浆前用高压水清洗中性肥皂水，也可增加3%的张拉重量，两种方案可同步进行。需按照每批钢绞线的现有直径，及时调节千斤顶限位板的约束尺寸。标配的限制板尺寸应使钢绞线只有卡子的齿痕，没有划痕。若钢绞线产生严重划痕，说明限位板限制尺寸太小；若产生滑丝及不显著夹片齿痕，则可能限位板限制尺寸太大。

3.9 预应力张拉的操作

拉伸顺序：0→0.2σk（标记伸长率，实测伸长率δ1）→σK（静置5min）→钢筋σK（实测伸长率δ2）→锚固件（实测伸长率δ3）。

根据每束的钢筋根数和对应的锚固件进行匹配，携带好夹片，钢绞线穿越千斤顶中心。在张拉时需将独根钢筋进行提前张拉，张拉初始应力满足0.2σk时，暂停供油。整束张拉是0.2σk时，查看夹片状况良好后，划线进行标注。

千斤顶灌油时要将钢筋进行张拉。油压符合张拉重量后，闭合主油缸油路，同时维持5min，勘测钢绞线伸长率并进行校正。维持5min后，如果油压有所降低，务必补充油量，达到设计重量的油压数值，千斤顶回油，夹片自主上锁，本次张拉作业完成。需实时做好相关记录。

千斤顶是否滑丝：检验δ3～δ2能否高出6mm，若高出6mm，则说明有滑丝，需检查成因并实施相应措施后，继续张拉。随即查看钢绞线末端标记是否在一个平面，若平面发生转变，证明部分钢绞线产生了滑丝问题，务必采取措施进行解决。

4 结束语

悬灌梁技术在桥梁项目中占有重要地位，并且普遍应用在大跨度桥梁中。但是悬灌梁技术也有一定缺陷，如施工工期长、工序繁复、耗材数量大等，也给桥梁工程施工带来一定挑战。本文以成贵铁路桥梁工程为例，通过对悬灌梁的下料编束、钢绞线穿束、预应力筋张拉等各工序进行重点控制，使该工程取得了较好施工效果，为同类型的桥梁施工提供了较好的参考意义。