現(xiàn)澆箱梁后張法預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

向成恩

摘 要：因現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程所處環(huán)境多變，需依據(jù)工程實(shí)際情況確定施工要點(diǎn)，保證施工質(zhì)量。本文首先闡述了后張法預(yù)應(yīng)力工藝原理、特征，其次對(duì)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，然后結(jié)合實(shí)例論述了現(xiàn)澆箱梁后張法預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁;后張法;預(yù)應(yīng)力;質(zhì)量控制

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程施工技術(shù)日益進(jìn)步。后張法預(yù)應(yīng)力施工在現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)用效果良好，將鋼絞線(xiàn)等作為公路橋梁、路基高邊坡抗滑加固等施加預(yù)應(yīng)力的主要載體，在大型構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件中應(yīng)用廣泛。因預(yù)應(yīng)力對(duì)工藝要求嚴(yán)格，施工時(shí)必須對(duì)各影響因素進(jìn)行綜合考量，提前編制防治方案，并且加強(qiáng)現(xiàn)澆箱梁后張法預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制。

1 后張法預(yù)應(yīng)力工藝概述

1.1 工藝原理

所謂后張法是指在混凝土澆筑前按照設(shè)計(jì)要求布設(shè)孔道，后開(kāi)展構(gòu)件混凝土澆筑作業(yè)。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，將混凝土構(gòu)件與結(jié)構(gòu)自身作為張拉支座進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉，此時(shí)混凝土構(gòu)件會(huì)受到反復(fù)擠壓[1]。當(dāng)施加的張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)則需在張拉端對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行錨固處理，便實(shí)現(xiàn)了混凝土構(gòu)件應(yīng)力施加目標(biāo)。工藝流程如圖1所示。

1.2 工藝特征

后張法預(yù)應(yīng)力工藝特征如下：預(yù)應(yīng)力筋錨固必須使用尺寸等匹配的高質(zhì)量錨夾器具;預(yù)應(yīng)力筋的線(xiàn)型必須科學(xué)設(shè)計(jì)，且布設(shè)十分靈活，可按照構(gòu)件截面承受的荷載水平規(guī)劃線(xiàn)型。

2 后張法預(yù)應(yīng)力工藝優(yōu)勢(shì)

在工程中采用后張法預(yù)應(yīng)力工藝，需按照結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求對(duì)混凝土澆筑作業(yè)進(jìn)行合理布設(shè)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%時(shí)開(kāi)展張拉預(yù)應(yīng)鋼材作業(yè)，切實(shí)提高了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與牢固性[2]?，F(xiàn)澆箱梁工作中應(yīng)用該工藝可提高箱梁的防腐、耐久性能。對(duì)以往技術(shù)應(yīng)用工程資料研究發(fā)現(xiàn)，后張法預(yù)應(yīng)力工藝操作便捷，可提高施工效率，降低建設(shè)成本，應(yīng)用價(jià)值較高。所以，施工單位需熟練掌握后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)澆箱梁工程的實(shí)際情況，做好前期準(zhǔn)備工作，明確各施工階段作業(yè)重點(diǎn)，以提高工程施工質(zhì)量。

3 實(shí)例分析現(xiàn)澆箱梁后張法預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

某軌道交通工程線(xiàn)路全長(zhǎng)32.859 km，地下線(xiàn)全長(zhǎng)8.533 km，地面線(xiàn)全長(zhǎng)2.599 km。項(xiàng)目施工段全程7.012 6 km。本標(biāo)段區(qū)間橋梁長(zhǎng)度為6 457 m，上部結(jié)構(gòu)為C50砼單箱單室鋼筋預(yù)應(yīng)力箱梁和變截面單箱雙室鋼筋預(yù)應(yīng)力箱梁，采用了滿(mǎn)堂紅支架現(xiàn)澆施工方案。標(biāo)段中高架區(qū)間內(nèi)分布有128聯(lián)梁，其中：雙線(xiàn)連續(xù)梁29聯(lián)，簡(jiǎn)支梁63聯(lián)。單線(xiàn)連續(xù)梁8聯(lián)，簡(jiǎn)支梁23*2聯(lián)，雙線(xiàn)變截面梁3聯(lián)，單線(xiàn)變截面梁2*2聯(lián)。最大梁長(zhǎng)148 m，主跨68 m，箱梁截面高度最低1.8 m，最高4.5 m。因該工程施工規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用了后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝，但是工藝操作難度較大，為確保施工質(zhì)量，施工單位確定了質(zhì)量控制要點(diǎn)，如下：

3.1 錨索加工及穿索

該工程施工標(biāo)段預(yù)應(yīng)力鋼束選用Φ15.24高強(qiáng)度、低松弛的鋼絞線(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，采用自錨式拉絲錨固體系，張拉體系則采用YCWB型自鎖式千斤頂，通過(guò)預(yù)埋塑料波紋管形成管道。

3.1.1 預(yù)應(yīng)力原材料進(jìn)場(chǎng)抽檢與保管

（1）預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)。在鋼絞線(xiàn)入場(chǎng)前需對(duì)其外觀(guān)進(jìn)行盤(pán)查，若表面有裂紋、機(jī)械損傷、氧化鐵皮、油劑、麻坑等不得投入使用。施工單位需組織專(zhuān)人對(duì)鋼絞線(xiàn)進(jìn)行分批檢驗(yàn)，每批檢測(cè)的材料重量控制在60 t以?xún)?nèi)，抽取其中三盤(pán)鋼絞線(xiàn)，截取端部開(kāi)展質(zhì)量、直徑偏差與力學(xué)性能等試驗(yàn)內(nèi)容。（2）預(yù)應(yīng)力筋錨具。抽取10%錨具對(duì)外觀(guān)與尺寸進(jìn)行逐一檢查，硬度與預(yù)應(yīng)力筋錨具組裝件需進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)，檢測(cè)無(wú)誤后密封保存在干燥空間內(nèi)[3]。（3）塑料波紋管。對(duì)塑料波紋管逐一檢查，不得有砂眼、咬口松弛等問(wèn)題。

3.1.2 鋼束加工

鋼絞線(xiàn)堆放場(chǎng)地必須平整干凈，地面無(wú)積水，下料長(zhǎng)度控制標(biāo)準(zhǔn)以孔道長(zhǎng)度、張拉長(zhǎng)度為準(zhǔn)，下料過(guò)程中可使用砂輪機(jī)進(jìn)行切割。已經(jīng)完成下料的鋼束需編號(hào)，捆綁成束，堆放時(shí)底部必須架空。

3.1.3 鋼束穿束

（1）波紋管定位、連接。該工程波紋管管道是采用定位鋼筋加工呈“井”字型，縱向管道間隔距離<1 m;曲線(xiàn)位置需增加密度，間隔距離<0.5 m。后將波紋管固定于模板內(nèi)指定位置。曲線(xiàn)孔道最高位置的開(kāi)口位置設(shè)有排氣管，后使用膠帶進(jìn)行密封處理。工程所用波紋管接頭長(zhǎng)度根據(jù)管徑進(jìn)行設(shè)置，管徑為40 mm～65 mm，長(zhǎng)度為200 mm;管徑為70 mm～85 mm，長(zhǎng)度為250 mm;管徑>90 mm，長(zhǎng)度為300 mm。波紋管接頭位置必須使用小錘反復(fù)敲打，保證界面平整。（2）墊板安裝。預(yù)應(yīng)力束的張拉端，需要先套上螺旋筋，后按照設(shè)計(jì)要求樁錨墊板，錨墊板位置應(yīng)與波紋管保持垂直，與波紋管連接位置必須做好密封處理。螺旋筋設(shè)置于錨墊板周邊，通過(guò)電焊固定錨墊板位置。（3）預(yù)應(yīng)力筋穿束。該工程預(yù)應(yīng)力筋穿束采用“后穿法”，穿束順序?yàn)橛缮现料拢葍蓚?cè)后中間。在穿束作業(yè)前，需按照統(tǒng)一格式對(duì)鋼束進(jìn)行編號(hào)，測(cè)量鋼束長(zhǎng)度。短束人工穿束即可，長(zhǎng)束則需借助卷?yè)P(yáng)機(jī)或穿束機(jī)形成一定的牽引力，后將網(wǎng)套與預(yù)應(yīng)力鋼束連接起來(lái)。穿束時(shí)，應(yīng)有人在現(xiàn)場(chǎng)指揮，若發(fā)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)或穿束機(jī)有異常需立即停止?fàn)恳?。?dāng)鋼束頭在上下坡位置時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)或穿束機(jī)每牽引1 m就停頓一次，待確定設(shè)備正常后方可繼續(xù)。當(dāng)穿束作業(yè)即將結(jié)束，施工人員需隨時(shí)報(bào)備鋼束長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。

3.2 預(yù)應(yīng)力張拉

3.2.1 拉伸順序

拉伸必須依據(jù)該工程設(shè)計(jì)方案中規(guī)定的順序進(jìn)行，即底腹板前于背面，短線(xiàn)纜前于長(zhǎng)線(xiàn)纜，外部前于內(nèi)部順序，而結(jié)構(gòu)兩側(cè)必須對(duì)稱(chēng)施工。

3.2.2 張力控制

張拉分為四個(gè)階段進(jìn)行控制，分別為10%、20%、50%、100%，當(dāng)階段性張拉作業(yè)結(jié)束后對(duì)活塞的伸長(zhǎng)量進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)張拉力達(dá)到理論值后開(kāi)展5 min持荷作業(yè)，當(dāng)回油夾自動(dòng)縮回后立即鎖定，對(duì)活塞的延伸梁進(jìn)行測(cè)量，以此確定千斤頂內(nèi)部鋼絞線(xiàn)的伸長(zhǎng)量與夾片的返回行程量，記錄這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)總和。同時(shí)，嚴(yán)格控制張拉力與拉伸量。

①預(yù)應(yīng)力鋼束理論伸長(zhǎng)值（mm）計(jì)算：

式中：—預(yù)應(yīng)力束的平均張拉力，單位為N;—預(yù)應(yīng)力鋼筋長(zhǎng)度，單位為mm;—預(yù)應(yīng)力束截面面積，單位為mm2;—預(yù)應(yīng)力束彈性模量，單位為N/mm2。

該工程所用預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力計(jì)算如下：

式中：—預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力，單位為kN;—張拉端至計(jì)算截面曲線(xiàn)孔道部分切線(xiàn)的夾角之和，單位為;—孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，取值0.001 5;—預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù)，取值0.25。

②特殊情況下計(jì)算：

當(dāng)孔道線(xiàn)型為直線(xiàn)且不存在局部偏差的摩阻，公式簡(jiǎn)化如下：

③預(yù)應(yīng)力筋張拉力計(jì)算：

式中：—預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力，單位為kN;—預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉控制應(yīng)力，單位為MPa;—預(yù)應(yīng)力束截面面積，單位為mm2;—同時(shí)張拉時(shí)鋼絞線(xiàn)數(shù)量;—超張拉系數(shù)，不超張拉時(shí)為1.0。

④實(shí)際伸長(zhǎng)量計(jì)算：

式中：—從初應(yīng)力至控制張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值，單位為cm;—初應(yīng)力時(shí)推算伸長(zhǎng)值，單位為cm，可采用相鄰級(jí)伸長(zhǎng)度。

預(yù)應(yīng)力張拉施工過(guò)程中，按照張拉力對(duì)伸長(zhǎng)量進(jìn)行校核，控制測(cè)量所得伸長(zhǎng)量與理論計(jì)算值誤差，允許范圍為±6%;若誤差超出±6%，則需立即停止張拉，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在具體位置，應(yīng)立即校正[4]。

3.3 壓漿與封錨

在預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)力穩(wěn)定后進(jìn)行錨固，后使用砂輪機(jī)將多余的預(yù)應(yīng)力筋切除。錨固切割后預(yù)應(yīng)力筋外露長(zhǎng)度>30 mm，外露部分用混凝土漿封錨。

壓漿是后張法預(yù)應(yīng)力施工中最后也是關(guān)鍵的一步，本工程設(shè)計(jì)要求采用真空灌注壓漿工藝，在張拉后24 h內(nèi)往張拉孔道內(nèi)壓漿。壓漿過(guò)程中，需從曲線(xiàn)管道及豎向孔道最低位置的注漿孔壓入漿液，先壓下層孔道，持續(xù)時(shí)間為40 min，壓力為0.5 kPa～0.7 kPa。壓漿后2 d內(nèi)，結(jié)構(gòu)混凝土溫度控制在5℃以上，當(dāng)環(huán)境溫度高于35℃，則漿壓漿作業(yè)安排在夜間進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，因箱梁是工程結(jié)構(gòu)的主要受力部位，與工程結(jié)構(gòu)整體的安全密切相關(guān)。為此，需準(zhǔn)確掌握各施工技術(shù)要素，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋、波紋管、張拉、壓漿等進(jìn)行嚴(yán)格控制，提高操作的規(guī)范性。實(shí)踐表明后張法預(yù)應(yīng)力施工效果良好，具有應(yīng)用與推廣價(jià)值。

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