預應力張拉施工技術在地鐵高架橋梁中的應用
2012-03-19 來源：來源：中國鳴網 作者：譚章勤
前言
廣州市軌道交通五號線大坦沙站高架區(qū)間位于三茂鐵路、雙橋中路及新建的廣佛放射線北橋西北側，與雙橋中路基本平行。為現(xiàn)澆預應力混凝土簡支箱梁，箱梁頂板寬9.8m，懸臂寬2.4m，底板寬5.4m。采用OVM.M15-15型鋼束，單端張拉，張拉空間為90cm，灌漿采用真空工藝。
一、預應力張拉前的準備工作
1、構件的檢查、清理
?。?）施加預應力前應對混凝土構件進行檢驗，外觀及尺寸都應符合標準要求；張拉時構件的混凝土強度不應低于設計強度的80％。
（2）穿束前檢查錨墊板和孔道的位置是否正確，灌漿孔和排氣孔應滿足施工要求，孔道內應暢通，無水分和雜物，錨具、墊板接觸板面上的焊渣、混凝土殘渣等要清除干凈。
2、模板與支架的檢查
為了避免混凝土產生預想不到的裂縫，張拉前應檢查模板與支架是否有約束混凝土的變形的地方；如果約束力很大，應該解除約束，內模和側模在張拉前先拆除。
3、張拉設備的選用和檢查
根據(jù)構件特點、所有預應力筋及錨夾具的類型、張拉力大小等，選擇合適的張拉設備。主要是選擇張拉設備的噸位、壓力表的規(guī)格等。本橋選用的千斤頂為400噸。壓力表為防振型，最大讀數(shù)為張拉力的對應壓力值的1.5～2.0倍，精度不小于1.0級。油泵的額定壓力為張拉力對應壓力值的1.5倍，油箱容量為張拉千斤頂總輸油量的1.5倍。
將選用的張拉設備包括油壓千斤頂、高壓油泵和油壓表，編號配套進行校驗、標定。在校驗時，把控制張拉力和張拉力相應的油壓表讀數(shù)校驗出來，便于張拉時直接掌握。
對所用的油壓千斤頂、高壓油泵和油壓表、連接管路等要進行試車檢查，如發(fā)現(xiàn)有漏油和不正常的情況，要查明原因，及時排除。紫銅管連接千斤頂與油泵時，注意檢查在彎曲處有無裂紋，喇叭口是否完整無損，如發(fā)現(xiàn)問題，要修理完好后才能使用。
4、穿束前檢查錨墊板和孔道的位置是否正確，灌漿孔和排氣孔應滿足施工要求，孔道內應暢通，無水分和雜物，錨具、墊板接觸板面上的焊渣、混凝土殘渣等要清除干凈。
5、模板與支架的檢查
為了避免混凝土產生預想不到的裂縫，張拉前應檢查模板與支架是否有約束混凝土的變形的地方；如果約束力很大，應該解除約束，內模和側模在張拉前先拆除。
6、張拉設備的選用和檢查
根據(jù)構件特點、所有預應力筋及錨夾具的類型、張拉力大小等，選擇合適的張拉設備。主要是選擇張拉設備的噸位、壓力表的規(guī)格等。本橋選用的千斤頂為400噸。
將選用的張拉設備包括油壓千斤頂、高壓油泵和油壓表，編號配套進行校驗、標定。在校驗時，把控制張拉力和張拉力相應的油壓表讀數(shù)校驗出來，便于張拉時直接掌握。
對所用的油壓千斤頂、高壓油泵和油壓表、連接管路等要進行試車檢查，如發(fā)現(xiàn)有漏油和不正常的情況，要查明原因，及時排除。紫銅管連接千斤頂與油泵時，注意檢查在彎曲處有無裂紋，喇叭口是否完整無損，如發(fā)現(xiàn)問題，要修理完好后才能使用。
7、張拉作業(yè)機具配備和檢查
?。?）張拉裝置
根據(jù)張拉計劃，箱梁截面每端用2臺對稱張拉，有2臺備用的張拉裝置以備不測。張拉裝置的檢查油量應充足，并應使油泵用優(yōu)質礦物油；千斤頂與油泵以及高壓油管兩端連接器的灰塵應予以清除；應抽出高壓油泵內的空氣；不應有漏油現(xiàn)象；應熟悉油泵的操作順序。
（2）鋼筋和錨夾具的檢驗
預應力筋穿入孔道前，應檢查其品種、規(guī)格、長度和有關的冷拉記錄及機械性能試驗報告。所用錨夾具應按其質量標準要求進行檢驗（或核對有關的檢驗記錄），并進行外觀檢查，看有無裂縫、變形或損傷情況。檢查合格后要用煤油或汽油擦凈油污和臟物，與預應力筋配套堆放、不能混雜。
二、預應力筋張拉要求
預應力束采用張拉力和伸長量雙控，鋼束的伸長量均為鋼束在張拉階段σcon由15％～100％。實測延伸量與計算延伸量允許-6％～+6％的誤差。在正式張拉鋼束前應將張拉力調整到初應力值，再開始張拉和測量伸長值。實際的伸長值除量測的伸長值外，還加上初應力是推算的伸長值，目的是避免虛位移對量測的準確性產生影響。
1、事先檢查限位板的孔位是否與錨具孔位配套，不配套的產品不能使用。
2、將鋼絞線依次穿進錨具，并且將夾片塞進錨孔，并用套管將夾片稍微打緊。
3、裝上張拉千斤頂，穿上工作錨，調整千斤頂位置，使千斤頂與鋼絞線在同一直線上，無偏心無彎折。
4、縱向預應力筋同時對稱作業(yè)，統(tǒng)一指揮特別重要，應用對話機統(tǒng)一指揮。
5、將初始油壓定在控制力的15％，得到相應的油壓表讀數(shù)后，在工作錨后約10cm地方的鋼絞線上作出標記，記錄初始數(shù)據(jù)（大缸體端至鋼絞線標記處的距離）；然后統(tǒng)一指揮加壓，每次按20％控制力加壓，這樣能使千斤頂同時作業(yè)，待到100％控制力后持荷5分鐘，記錄伸長量，期間如果油壓表降壓過多，可適當補足后回油。
6、油時速度要控制好，回油門要緩慢打開，以免對千斤頂造成沖擊。回零后再記錄伸長量，檢查夾片回縮情況。
7、拆降千斤頂后再認真檢查錨具的情況，如無滑絲、斷絲等情況發(fā)生，做好記錄，如實測長度與理論伸長量的誤差在±6％范圍內，即張拉合格。如超過±6％應及時向技術主管匯報，經研究處理后方可再張拉。
8、如千斤頂?shù)纳扉L量不足以一次將鋼絞線拉到所需噸位時，需要分兩次張拉，此時應保證第一次張拉量應能保證第二次張拉將鋼絞線拉至所需噸位。
三、預應力張拉施工過程
在混凝土澆注完畢24小時后進行鋼絞線的穿束施工。在混凝土養(yǎng)護期間做好張拉前的準備工作，以確保在張拉時順利進行。穿束完等混凝土的強度達到設計強度的80％后才能進行預應力的張拉。在進行穿束施工以前用鋼管和型鋼作好施工時卷揚機下到施工操作平臺時的扒架，用于吊裝卷揚機和液壓千斤頂上下梁體。扒架圖如下所示：
鋼絞線穿束前按設計和施工預留的長度要求進行下料和各條鋼絞線編號，編好號以后用卷揚機進行牽引，卷揚機置于梁段前端并作好支撐加固，把事先預留于波紋管中的牽引鋼筋連接于卷揚機上，末端與鋼帽箍連接，將鋼絞線焊于鋼帽箍內，然后進行牽引，完成以后去掉鋼帽箍，然后把鋼束按編號在箱梁兩端按編號在錨板上以同樣的位置穿入錨板孔內，施工要求以設計和構件生產廠家的要求為參考，施工規(guī)范為依據(jù)進行。
當鋼絞線和錨板穿孔完成以后進行張拉前液壓千斤頂?shù)脑囘\行，對各進、出油管進行檢查是否有漏油等不良的現(xiàn)象，待檢查完成后進行鋼絞線夾具的安裝，安裝錨板時注意清潔墊板和錨板的承壓結合面，防止在張拉過程中由板間夾渣導致預應力損失和鋼絞線的伸長值過大，夾具的安裝要經過仔細的檢查，防止由于安裝不到位在張拉中引起夾具的斷裂，并在千斤頂后部的夾片與工作錨板的承壓面打上黃油，以便張拉完成后能順利卸下張拉千斤頂。預應力的張拉由專人統(tǒng)一指揮，同時由專門的技術員進行張拉拉力和伸長量計錄，作好張拉的資料，以備檢查和檢測。
張拉完成以后檢查錨板和墊板的承壓以及夾具的斷裂情況，如果滿足施工規(guī)范的要求則切斷鋼絞線，進行封頭，如不能滿足時要進行重新張拉，直到滿足設計值為止。切斷鋼絞線時用電動砂輪進行切割，切割預留長度滿足夾具錨固的要求長度。
四、壓漿及封錨
預應力張拉完畢后，通過一段時間觀察錨具是否穩(wěn)定，然后進行壓漿工作。
1、壓漿方法
預應力張拉完成以后進行管道壓漿，管道壓漿時使用的砂漿配合比在事先已經由實驗室進行的配合比試驗，經過強度試壓并由工程監(jiān)理方認可以后進行施工運用，壓漿機要經過試運行，檢查壓漿機壓力缸和壓漿管道的密封性能，一切妥當以后運送上梁體待用。在壓漿以前先對預應力管道進行清洗，用水閥門安裝在錨墊板上的預留螺孔上，并在另一端的閥門上連接上壓漿機的輸漿管，用自來水裝入壓漿機的料斗內，然后壓入波紋管內進行管道沖洗，當另一端的閥門有水從閥門孔內流出以后，關閉閥門讓壓漿機繼續(xù)壓水進行管道，待壓力達到一定值后打開閥門讓管道內的雜物和殘渣隨高壓水流排出管道，達到清洗管道的目的，這樣重復進行，直到排出的水無污物才停止。管道清洗完成以后進行管道吹干，吹干時用空壓機連接壓力管連接到一端的閥門上，然后用與清洗管道一致的方法進行吹干，重復吹干到出氣閥門的氣體中不再有大量的水蒸氣跑出為止。壓漿采用活塞式灰漿泵，壓漿前試開一次，運轉正常并能達到所需的壓力時，才能正式開始壓漿。壓漿時灰漿泵的最大壓力宜為0.5～0.7N/mm；孔道或輸漿管道較長采用一次壓漿時，壓力應稍加大，最大壓力宜為1N/mm。壓漿應緩慢、均勻的進行，比較集中和臨近的孔道，宜盡量先連續(xù)壓漿完成，以免串成臨孔后水泥漿凝固，堵塞管道。不能連續(xù)壓漿時，后壓漿的孔道應在壓漿前用壓水沖洗通暢。在壓漿時應將所有最高點的排氣孔依次一一打開和關閉，使孔道內的排氣通暢，當預留的排漿孔有砂漿流出以后繼續(xù)壓漿，待流出的砂漿與注漿時的稠度相同以后，關閉壓漿機持壓2分鐘，壓力應補小于0.5N/mm，如持壓時間內的壓力值變化較大時再壓漿直到壓力定值在持壓時段內壓力保持大致恒定時停止壓漿，具體的情況視施工規(guī)范和施工現(xiàn)場而定，如壓力在持壓時段內變化較大時可延長持壓時間，保證壓漿質量，拔出噴嘴后立即用木塞塞住。
制作水泥漿時按試驗配合比先在攪拌機或攪拌桶里將水泥漿攪拌均勻，然后用小桶分次按施工的需要到入壓漿機的料斗里，倒入料斗以前在料斗上方放置過濾篩網，以防大直徑的異物進入壓漿機堵住壓漿管。在壓注過程應該連續(xù)攪拌，對于因延遲時間所致的流動性降低的水泥漿，不得通過加水稀釋的方法來增加其流動性后再使用。水泥砂漿的制作必須在施工機具到場準備妥當和管道清洗及吹干完成以后進行，每次制作的砂漿必須要新鮮，如果量大以后根據(jù)施工的進度分次進行，不能一次制備后放置時間過長而影響注漿效果和注漿的進度。水泥漿拌制到壓入孔道時間不要超過45min。壓漿后立即檢查壓漿的密實情況，如有問題應及時處理。壓漿完成以后關閉閥門卸下壓漿機的壓漿管道進行壓漿機的清洗，等到水泥漿終凝以后卸下閥門進行清洗，留待以后施工備用。壓漿過程中及在壓漿后48小時，結構的最低溫度不能低于5度，否則應該采取保溫措施，氣溫超過35度時，應該在夜間進行壓漿工作。
2、封錨
預埋在構件內的錨具，壓漿后應將其周圍沖洗干凈并鑿毛，然后按設計要求設置鋼筋網和澆注封錨的混凝土。封錨混凝土的強度要求等級應符合設計要求，一般不低于構件混凝土強度等級的80％，也不宜低于30N/mm。長期外露的錨具，應采取防繡措施。
五、施工安全注意事項
1、張拉現(xiàn)場應有明顯標志，與該工作無關的人員嚴禁入內。
2、張拉或退出楔塊時，千斤頂后面不得站人，以防預應力筋拉斷或錨具楔塊彈出傷人。
3、油泵運轉有不正常情況時，應立即停車檢查。在有壓力情況不得隨意擰動油泵或千斤頂各部位的螺絲。
4、作業(yè)應由專人負責現(xiàn)場指揮。操作時嚴禁摸踩及碰撞預應力筋，在測量伸長及擰螺母時，應停止開動千斤頂或卷揚機。
5、張拉時，螺絲端桿、套筒螺絲及螺母應有足夠的長度，夾具應有足夠的夾緊能力，防止錨具夾具不牢而滑出。
6、千斤頂支架必須與梁段墊板接觸良好，位置正直對稱，嚴禁多墊塊，以防支架不穩(wěn)或受力不均傾倒傷人。
7、在高油壓管的接頭應加防護套，以防噴油傷人。
8、已張拉完而尚未壓漿的梁，嚴禁劇烈振動，以防預應力筋裂斷而釀成重大事故。
9、雨天作業(yè)要注意場地濕滑。
六、結束語
地鐵高架橋梁結構中使用預應力箱梁具有改善結構的使用性能，提高結構的耐久性、充分利用高強鋼材和良好的裂縫閉合性能、變形恢復性能、良好的經濟性的特點，預應力張拉是重要工序之一，所以對預應力構件張拉的質量管理、工序管理必須十分重視。嚴格按照設計和規(guī)范要求進行施工，減少并可能避免事故的發(fā)生。
