跨海大桥现浇连续箱梁预应力工程技术详解

1预应力筋张拉
混凝土强度及弹性模量达到设计强度的100%以上且混凝土龄期达到7天后，才能进行张拉，根据张拉通知单，并经监理工程师同意后，方可进行张拉。
①钢绞线成束制作及穿放
a.钢绞线束制作
领取钢绞线应按试验报告单逐盘检查领料。预应力钢绞线为无涂装的，极限抗拉强度1860MPa，公称直径15.20mm的7丝低松弛钢绞线，符合GB/T5224-2003标准的要求。含有断丝的钢绞线不得使用。钢绞线束下料应在特制的放丝架中进行，防止弹伤人和钢绞线打绞。散盘后的钢绞线应细致检查外观，发现重皮、小刺、折弯、油污等需进行处理。
钢绞线下料长度按设计图纸下料长度(包括工作长度)加250px，其误差为±30mm。钢绞线下料时切割口两侧各50mm处先用铁丝绑扎，应采用砂轮锯冷切割。编束后的钢绞线应顺直，按编号分类存放，搬运时支点距离不得大于3m，端部悬出长度不得大于1.5m。
b.钢绞线成束穿放
波纹管在运输、安装、浇注混凝土过程中具有足够刚度保持其正确的线形并不致产生局部变形。在穿束前应将孔道清除干净，不得留有杂物。
c. 竖向预应力加工及安装
为确保竖向精轧螺纹粗钢筋的位置准确、垂直，在中部采用定位钢筋、在顶面用角钢定位。竖向预应力筋锚固端与腹板及顶板钢筋位置发生矛盾时，应保证锚垫板和锚下螺旋筋的位置准确而调整腹板及顶板钢筋位置。竖向预应力钢筋必须用切割机切割，钢筋端部用砂轮修平，以便上锚。严格按要求下料，下料尺寸误差不大于±10mm。钢筋下螺帽旋进后露头不小于87.5px，并用环氧树脂将螺帽垫板、波纹管固定在一起，并防止漏浆。
d. 横向预应力加工及安装
横向预应力钢绞线及波纹管在竖向和纵向预应力管道安装完毕后安装。采用人工穿束，把钢绞线一头用扎花锚锚固，另一头慢慢穿入波纹管道内。
②锚具与夹片
锚具与夹片性能至少应100%达到预应力钢材的最小规定抗拉强度，锚具的锚固系数、硬度、夹片方式(两片或三片)、回缩量(≤6mm)、夹片摩擦力(夹片与钢绞线之间的摩擦力)、夹片外露量等指标应满足产品相关要求。锚圈、夹片、预应力筋的硬度应相适应，并进行必要的实验。
③张拉设备
a.纵向及桥面横向预应力筋
张拉设备：YDC20Q型千斤顶
竖向预应力筋：Фj32高强精轧螺纹钢筋
张拉设备：YG-70型千斤顶
纵向预应力筋：
选用千斤顶：YCW250B型
b. 竖向预应力筋的张拉
竖向预应力钢筋在安装前均按设计张拉力在台位上进行预拉，其锚固端在施工前先将螺母及垫板用环氧树脂将螺母下端与粗钢筋固定，采用YG70型千斤顶由墩顶现浇段向两边与桥轴线对称单向张拉。
c.千斤顶与油压表的校正
张拉设备在使用前应进行标定并满足精度要求。使用时的状态如仪表、液压管道长度等应与标定时状态相似。千斤顶摩擦阻力不得大于张拉力的5%，标定工作每6个月或张拉200次或出现故障时进行一次。千斤顶在110%最大压力作用下，持荷5分钟，压力降低不应超过3%。千斤顶在预施应力前必须经过校正，确定其校正系数，校正工作按以下方法进行：
压力环校正方法：将千斤顶及压力环安装在固定的框架中，用已校正过的压力表和在有效期内的压力环配套来校正千斤顶。按油压表每5MPa一级，测出相应的压力环的千分表读数，并换算成相应的压力值。
校正系数=[油表压力(MPa)×千斤顶面积(mm2)]/压力环压力(N)。
校正千斤顶用的压力环必须在有效期限内，压力环的效验有效期为两个月。千斤顶校正前，须将油泵、油压表、千斤顶安装好后，试压三次，每次加压至最大使用压力的110%，每次加压后维持5分钟，压力降低不超过3%，否则应找出原因并清除，然后才进行校验工作。
校验时，要将油表、油泵配套使用不得混用，并记录编号。
d.油压表的选用应为：
精度不低于1.5级(基本允许误差±1.0%)。最大表盘读数：60MPa，读数分格应不大于1MPa，表盘直径应大于375px，防震型。
e.在施工中发生下列情况之一时，应重新校验或更换已配套校验过的备用张拉设备。
预应力筋连续断裂；
千斤顶严重漏油；
千斤顶更换油压部件或使用修复后的测力仪表或更换油的规格；
油压表和千斤顶使用期限达到校验的有效期；
油压表在高压时，油表读数稳不住，即使用发现示值超过基本允许误差。
④预施应力
a.预施应力前应作好如下准备工作：
检查梁体混凝土是否已达到设计强度及龄期要求，否则不允许预加应力。
千斤顶和油压表均在校验有效期内。
检查钢绞线、锚具等技术合格证，并对锚具表面进行质量检查。
第一次张拉前需确定下列数据：
Ⅰ、锚具的锚口摩阻
Ⅱ、管道摩阻
Ⅲ、锚具锚固后的钢丝回缩量
Ⅳ、夹片回缩量
b.预施应力是以主油缸油压表读数控制，并以钢绞线束伸长量校核，油压表压力计算公式如下：
P=[(A×бk)/(F×η)]×K
式中P: 为油压表压力(MPa)
A: 钢绞线束截面积(mm2)
бk: 张拉控制应力(MPa)
F: 千斤顶主缸面积(mm2)
η: 千斤顶和锚圈口摩阻力折减系数
K: 千斤顶摩阻系数
张拉时钢绞线束之计算伸长量按下式计算：

式中a——锚具变形和钢筋内缩值，按实测数据调整计算；
бk——锚外张拉控制应力(MPa)
k ——孔道每米长度局部偏差的摩擦系数；
μ ——预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦系数；
θ ——张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角(rad)；
x ——张拉端至计算截面的孔道长度；
L ——钢绞线束长度(mm)
c.预施应力程序
张拉步骤为：
0 →初应力0.15σcon→0.3σcon → 1.0σcon(持荷2分钟) → 锚固
进行张拉时，应两端对称进行，最大不平衡束不得超过一束，张拉顺序严格按设计图纸进行。初始张拉：箱梁两端同时对千斤顶主油缸充油，打紧工具锚夹片，使钢绞线束略为拉紧。充油时，随时调整锚圈、垫圈及千斤顶位置，使孔道、锚具和千斤顶三者之轴线互相吻合，同时应注意使每根钢绞线受力均匀，随后两端同时加荷到0.1σk，并在钢绞线束上标上记号，作为观察滑丝的标记。并且测量千斤顶到锚具边的距离。钢绞线锚固: 钢绞线钢束在达到100％σcon时，持荷2min，并维持油压表读数不变，然后主油缸回油，钢绞线束锚固。最后回油卸顶，张拉结束。
d.张拉完成后，在锚圈口处的钢绞线做上记号，以作张拉后对钢绞线锚固情况的观察依据。
张拉完成后，要测量梁体上拱度和弹性压缩值。
横向预应力筋采用两端对称、单根逐根张拉的方法进行。张拉从跨中束开始，向两端对称张拉。
e.观察到的实际伸长量与理论伸长量的差值(应考虑摩阻损失)应控制在±6%，否则应分析原因，及时处理。张拉以张拉力控制，不能通过超张拉来达到理论伸长量。
f.张拉质量要求：
实际伸长量不超过计算伸长量的±6%(两端之和)。
张拉过程中出现以下情况之一者，需要更换锚具或更换钢绞线重新张拉。
Ⅰ、锚具内夹片错牙在2～3mm以上者。
Ⅱ、锚具内夹片断裂在两片以上者(含有错牙的两片断裂)。
Ⅲ、锚环裂纹损坏者。
Ⅳ、切割钢绞线或者压浆时又发生滑丝者。
Ⅴ、滑丝或断丝者。
g.张拉前，必须编制张拉施工作业指导书，并对专业操作人员进行技术交底；张拉过程中，必须有专业技术人员现场值班；张拉完毕后，必须经技术人员检查签字认可。
h.钢绞线外露头切割。压力表的读数、每束预应力筋伸长量的记录得到监理工程师认可后方可切断预应力钢筋尾部多余的钢绞线，钢绞线使用砂轮锯从锚固装置后38mm处切割，切割前，切割处钢绞线用细铁丝缠绕防止散编，切割过程中，在切割端缠绕用水浸湿的石棉绳进行保护。
i.滑丝与断丝处理。
在整个张拉过程中，严密注意钢绞线及锚具滑丝情况及其它意外情况。
当全梁断丝、滑丝总数超过钢丝总数的0.5%，且一束内断丝超过1丝时均须进行处理。
处理方法：当一束出现少量滑丝时，可用单根张拉油顶进行补拉。当一束内出现多根钢绞线滑丝时，须放松刻束钢绞线并重新装夹片整束补拉。
j.有关规定
张拉钢绞线之前，对梁体应作全面检查，如有缺陷须事先征得监理工程师同意，修补完好且达到设计强度，并将承压垫板及锚下管道扩大部分的残余灰浆铲除干净，否则不得进行张拉。
高压油表必须经过校验合格后方可使用。
千斤顶必须经过校正合格后方允许使用。
每跨梁张拉时，必须有专人负责及时填写张拉记录。
千斤顶不准超载，不准超出规定的行程；转移油泵时必须将油压表拆卸下来另行携带转送。
k.安全要求
高压油管使用前应作耐压试验，不合格的不能使用。
油压泵上的安全阀应调至额定工作油压下能自动打开的状态。
油压表安装必须紧密满扣，油泵与千斤顶之间采用高压油管连通，油路的各部接头，均须完整紧密、油路畅通，在额定工作油压下保持5min以上均不得漏油。若出现故障应及时修理或更换。
在张拉时，千斤顶后面不准站人，也不得踩踏高压油管。
张拉时发现张拉设备运转声音异常，应立即停机检查维修。
锚具、夹具均应设专人妥善保管，避免锈蚀、沾污、遭受机械操作或散失。施工时为避免锈蚀、沾污、遭机械损伤等，张拉完后用防水涂料对锚具进行防锈处理。
2真空辅助压浆
压浆顺序： 纵向束原则上从一端向另一端压浆；竖向钢筋压浆嘴布置在下端箱室内，压浆从下端往上端出浆为止；横向束从锚垫板出浆，另一端从塑料管进浆。
①预应力筋张拉完毕后，经检查签证后才能进行压浆，张拉完毕之后应尽快进行压浆，其间隔时间不宜超过48小时。
②孔道灌浆浆体应采用掺入一定数量添加剂后的特殊浆体。原材料和浆体应符合下列要求：
a.水泥
宜采用硅酸盐水泥，水泥的强度不低于42.5,水泥不得含有任何结块或杂物。
b.水
应不含对预应力筋或水泥有害的成分。可采用清洁的饮用水。如采用非饮用水，事先应经过检验，并达到混凝土拌和用水的要求。
c.外加剂
宜采用具有低含水量、流动性好、泌水小的外加剂。它们应不得含有对预应力筋或水泥有害的化学物质。外加剂的用量应通过试验确定。
③灌浆浆体的强度应符合设计要求， 28天强度应不低于60 Mpa。水泥浆的技术条件应符合下列规定：
浆体除了具有足够的抗压强度和粘结强度，还必须保证有良好的防腐性能和稠度，不离析、析水，硬化后孔隙率低、渗透性小，不收缩或低收缩。对浆体大体要求如下：
a水灰比：0.2～0.45;
b流动度：拌和好后的流动度＜30S、在管道出口处流动度＞15S；
c泌水性：小于浆体初体积的2%，四次连续测试平均值小于1%；
d初凝时间：3～4h；
e稠度：在1.725L漏斗中，水泥浆的稠度15～45s,最多不得大于50s；
f强度：M60。
④设备要求
a.搅拌设备
水泥浆拌和机应能制备具有胶稠状的水泥浆，转速不小于1400转/分钟。搅拌机要有足够的容量，至少能保证一根束道灌浆用量(一般至少为管道体积的1.5倍)，禁止边加原料，边搅拌，边压浆。如容量不够应另设储存桶，储存桶也应设置搅拌设备，能保证边搅拌边压浆。
b.压浆设备
除了传统的压浆施工设备外，真空辅助压浆还需要以下设备：
真空泵、压力表和控制盘；
压力瓶，可作为防护屏障防止稀浆混合料进入真空泵而损坏真空泵；
干净的加筋泌水管，能够承受较大的负压；
气密阀及气密锚帽。
压浆泵应可连续操作，对于纵向预应力管道，能以0.7Mpa的恒压作业；对于竖向预应力管道，能以0.4Mpa的恒压作业。压浆泵应是活塞式的或排液式的，泵及其吸入循环应是完全密封的，以避免气泡进入水泥浆内，且装有一个喷嘴，该喷嘴关闭时，导管中无压力损失。压力表在第一次使用前及此后监理工程师认为需要时应加以校准。
c.抽真空设备
真空泵应能提供不小于90％真空度的抽真空能力。在真空泵前应配备空气滤清器，防止抽出的浆体直接进入真空泵而造成的真空泵的损坏。
d.所有设备在灌浆操作中至少每3h用清洁水彻底洗一次，每天使用结束时也应清洗一次。
⑤压浆施工
a.压浆原理



在压浆之前，首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内的真空度达到80％以上，然后在孔道的另一端再用压浆机以大于0.7Mpa的正压力将水泥浆压入预应力孔道。由于孔道内只有极少的空气，很难形成气泡；同时，由于孔道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了孔道压浆的饱满度。在水泥浆中，减小了水灰比，添加了专用的添加剂，提高了水泥浆的流动度，减小了水泥浆的收缩。
b. 真空辅助压浆施工工艺
ⅰ准备工作
张拉完成后，切除外露钢绞线(钢绞线的外露量≤30mm)，进行封锚；在压浆施工前清理锚垫板表面、保证平整，在保护罩底面与橡胶密封圈表面均涂一层玻璃胶，装上橡胶密封圈，将保护罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧；清理锚垫板上的压浆孔，保证压浆通道通畅；检查材料、设备、附件的型号或规格、数量等是否符合要求；按设备原理图进行各单元体的密封连接，确保密封罩、接头的密封性；
ⅱ试抽真空
当孔道内的真空度保持稳定时(真空度越高越好)，停泵1min，若压力降低小于0.02MPa即可认为孔道能基本达到并维持真空。如未能满足此数据则表示孔道未能完全密封，需在压浆前进行检查及更正工作。
ⅲ拌浆
拌浆前先加水空转数分钟，使搅拌机内壁充分湿润，将积水倒干净；将称量好的水(扣除用于溶化固态外加剂的那部分水)倒入搅拌机，之后边搅拌边倒入水泥，在搅拌3～5min直至均匀；将溶于水的外加剂和其它液态外加剂倒入搅拌机，再搅拌5～15min，然后倒入盛浆浆桶；倒入盛浆桶的浆体应尽量马上泵送，否则要不停地搅拌；
ⅳ压浆
启动真空泵，当真空度达到并维持在负压0.08 MPa左右时打开阀门1，启动压浆泵，开始压浆；浆体经过透明高压管并准备到达三通接头1时，打开阀门3并关闭阀门5，关闭真空泵；注意透明高压管应超过10米长以便控制；观察废浆桶处的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶体基本一样时，并关闭压浆泵，关闭阀门2；启动压浆泵使压浆泵压力达到0.4MPa左右，关掉压浆泵，关闭阀门1；接通水，打开阀门3、4清洗，再拆下阀门处高压管，关闭阀门3清洗。


c.孔道清洗