浅谈石武客专史凹特大桥预应力施工技术
2017-02-27
石武客专史凹跨济东高速公路特大桥北起卫辉市孙杏村镇张武店材，至新乡市牧野区张村。全长4.58486千米，跨省道新濮公路、输油管线、东孟姜女河、济东高速公路。本桥采用双线圆端形桥墩，桥台采用一字形桥台，孔跨布置为：1-20m+14-24m+112-32m双线简支箱梁，2-（32+48+32）m+1-(40+64+40)m+1-(48+80+48)m双线连续箱梁。
箱梁结构形式为双线单箱单室斜腹板截面，梁高4.2m，梁顶宽13.4m，梁底宽为5.5m。每孔箱梁C50混凝土(474.9+92.9+0.4)568.2立方,钢筋93.19吨，钢绞线21.958吨；每孔箱梁总重1561吨。节段混凝土箱梁最大吊重为150吨。
一、预应力施工工艺
预应力筋张拉施工是预应力结构施工的关键工序，钢束张拉采取张拉力和延伸量双控。张拉施工的质量直接关系到结构安全、人身安全。施工前必须精心组织、策划，做好各项准备工作，保证张拉施工的顺利进行。
（1）材料要求
采用符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-1995）的φj15.2高强度、低松驰预应力钢绞线，抗拉强度标准值为1860Mpa，弹模为1.95×105 Mpa，松驰率不大于2.5%。。
预应力锚具及配套的螺旋筋应采用可靠厂家的定型产品。其材质应符合现行国家标准《优质碳素结构钢技术条件》（GB/T699）和《合金结构钢》（GB3077）的规定。其锚固性能应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370）的规定，成套锚具的组合条件，各套间应能互换使用。
锚具在使用前，应进行外形外观、硬度、锚固性能及工艺性能的抽样检验。经检验合格后的锚具方可使用。
（2）预应力钢绞线束制作
①钢绞线下料
A、钢绞线应在拉直条件下进行切断，切断前宜在切口两端用铁线扎紧，不得使用电弧焊进行切割。
B、下料方法。根据钢绞线线盘的直径加工放线架，将钢绞线盘放入放线架内，四周卡紧，下料头从内圈抽出。在下料场用钢尺丈量，用砂轮切割机切割。在切割头两端5CM处用20号铁丝绑扎，以免接头钢丝散乱。下好的料，存放在防雨干燥处，并挂牌标识，待施工时运至梁上施工。
C、钢绞线的下料长度应根据工艺设备的具体尺寸进行计算后确定。
②钢绞线编束
按照设计根数进行编束，制束时一端至另一端必须顺直无交叉，并尽量使各根钢绞线的松紧一致，且单根钢绞线无旁弯、烧伤等缺陷。同束钢绞线应采用同炉、同批、同强度的预应力钢材，钢绞线束应按图纸设计进行编束，并每隔1～1.5m绑扎―道铁丝，铁丝扣向里，编束要顺、直、匀，绑扎应牢固。编好的钢绞线束应编号挂牌并置于平坦的场地妥善保管，在堆放、运输和安装过程中均不得发生物理和化学损伤。
③钢绞线穿束
穿束前应用压力水冲洗孔道内的杂物，并观查孔内有无串孔现象，而后用风吹干孔内的水份。穿束采用引线进行，先由人工穿入引线，再用卷扬机将编好束的钢绞线穿入。
④张拉
当环氧树脂胶浆的强度达到可以进行张拉的强度后，即可按设计要求开始张拉。
张拉程序为0～10%δcon～20%δcon～80%δcon，其中0～10%δcon钢绞线伸长量用10%δcon0～20%δcon伸长量推算。
⑤注意事项
A. 在张拉开始前，应向监理工程师提交详细说明、图纸、张拉应力和延伸量的静力计算。
B. 选派富有经验的技术人员指导预应力张拉作业。所有操作预应力设备的人员，应通过设备使用的正式训练。
C. 预应力张拉过程中，如果发生下列任何一种情况，张拉设备应重新进行校验：
a. 张拉过程，预应力钢丝经常出现断丝时；
b.千斤顶漏油严重时；
c.油压表指针不回零时；
d.调换千斤顶油压表时
D. 除非另有书面允许，张拉工作应在监理工程师在场时进行。
E. 张拉即将开始前，所有的预应力钢材在张拉点之间应能自由滑动，同时构件可以自由的适应施加预应力时产生的移动。
F. 预应力筋张拉时应对称张拉，其张拉顺序为先腹板后底板，先上后下，对称进行张拉。
G. 预应力筋张拉后锚固值与设计规定的检验值的允许偏差为±5%。
H. 每次预应力张拉以后，如监理工程师要求，应将下列数据抄录给监理工程师：
a. 每个测力计、压力表、油泵及千斤顶的鉴定号。
b. 测量预应力钢材延伸量时的初始拉力。
c. 在张拉完成时的最后拉力及测得的延伸量。
d. 千斤顶放松以后的回缩量。
二、真空压浆工艺
真空灌浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，其基本原理在于：采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道达到负压0.1Mpa左右的真空度，然后在孔道的另一端用压浆机以≥0.17Mpa的正压力将水泥浆压入预应力孔道，以提高孔道压浆饱和度，减少气泡影响。浆体的材料、配比及灌浆施工工艺是真空灌浆的关键。
（1）真空压浆优点
①在真空辅助下，孔道中原有的空气和水被清除，同时，混夹在水泥浆中的气泡和多余的自由水亦被排出，增强了浆体的密实度。
②浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先进入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆体的稠度即能保持一致，使浆体密实性和强度得到保证。
③真空压浆的进程是一个连续且迅速的过程，缩短了灌浆时间。
④孔道压浆在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道。尤其是一些异形关键部位。
（2）真空压浆配合比
用P.052.5R水泥拌制水泥浆，添加高效减水剂、膨胀剂、阻锈剂，设计强度等级C50。采用真空压浆专用搅拌机搅拌水灰比控制在0.33左右，稠度控制在21±4秒之间。
（3）准备工作
①检查确认材料数量，种类是否齐备，品质是否保证；
②检查机具是否齐备、完好；
③检查供水、供电是否齐全、方便；
④按配方秤量浆体材料，减水先溶于一部分水，待用。
⑤连接装好各部件。
（4）试抽真空
将灌浆阀、排气阀全都关闭，抽真空阀打开；启动真空泵抽真空，观察真空压力表读数，即管内的真空度，当管内的真空度维持在-0.1Mpa时（压力尽量低为好），停泵约lmin时间，若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
(5）搅拌水泥浆
①搅拌之前，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做到基本卸尽。在全部灰浆卸出之前不得再投入未拌合的材料，更不能采取边出料边进料的方法。
②装料顺序
首先将称量好的水（扣除用于溶化减水剂的那部分水）、水泥、0.0001水泥用量的铝粉倒入搅拌机，搅拌2min；将溶于水的减水剂倒入搅拌机中，搅拌3min出料；
③水泥浆出料后应尽量马上进行泵送，否则要不停地搅拌。
④必须严格控制用水量，否则多加的水全部泌出，易造成管道顶端有空隙。
⑤对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性，而应给予弃除。
(6）灌浆
①将灰浆加到灌浆泵中，在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时，关掉灌浆泵，将高压橡胶管
此端接到孔道的灌浆管上，扎牢。
②关掉灌浆阀，启动真空泵，当真空度达到并维持在-0.1Mpa 值时，启动灌浆泵，打开灌浆阀，开始灌浆，当浆体经过空气滤清器时，关掉真空泵及抽气阀，打开排气阀。
③观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度一样时，关掉排气阀，仍继续灌浆2～3min，使管道内有一定的压力，最后关掉灌浆阀。
④清洗拆下抽真空管的两个活塞，卸下真空泵；拆下空气滤清器和灌浆胶管，清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
(7） 注意事项
①锚头一定要密封好，最好在密封后24h开始灌浆。
②灌浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，抗压能力≥1MPa，带压灌浆时不能破裂，连接要牢固，不得脱管。
③严格掌握材料配合比，否则多加的水会全部泌出，易造成管道顶端有空隙。对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用加水的办法来增加其流动性。浆体材料（水泥、水及外掺剂）误差不大于2%。
④灰浆进入灌浆泵之前应通过70目的筛子。
⑤灌浆工作宜在灰浆流动性没有下降的30～45min时间内进行，孔道一次灌注要连续。
⑥中途换管道时间内，继续启动灌浆泵，让浆体循环流动。
