浅谈现浇箱梁预应力张拉过程控制要点

浅谈现浇箱梁预应力张拉过程控制要点

白鹏鹏

白鹏鹏

中铁六局集团有限公司交通工程分公司北京100070

摘要：现浇梁在预应力施工过程中影响因素有很多，在某种程度上增加了施工控制难度，再具体的施工过程中，肯定会遇到不少问题，为了保证其施工质量，需要对这些因素进行分析和控制。本文结合常州轨道交通2号线TJ-09标高架区间现浇预应力连续箱梁及简支箱梁工程实例，从预应力结构组成及安装、预应力张拉设备、预应力张拉过程等施工方面详细分析阐述了预应力钢筋混凝土现浇箱梁桥梁工程后张法预应力张拉技术及质量控制要点，并进行了具体总结。

关键词：轨道交通；高架现浇箱梁；预应力张拉；控制要点

一、工程概述

项目位于常州市武进区东方大道上，线路沿东方大道道路中央绿化带敷设，本标段为2号线终点，包括一站两区间，五一路站、潞城站～五一路站高架区间（含暗埋段、敞开段）、五一路站～高架折返线高架区间。

高架区间现浇箱梁分为现浇连续箱梁及简支箱梁，现浇连续箱梁包括AY5～AY8、BY1～BY4两联变截面连续箱梁和BY4～BY10两联等截面连续箱梁，简支梁包括AY0～AY5、AY8～AY9双线简支梁和AY9～AY14单线简支梁。

由于影响现浇箱梁预应力施工质量的因素有很多，所以在某种程度上增加了施工控制难度，再具体的施工过程中，肯定会遇到不少问题，为了保证其施工质量，需要对这些因素进行分析和控制。结合本工程现浇箱梁预应力施工，从预应力结构组成及安装、预应力张拉设备、预应力张拉过程等施工方面依次进行分析阐述。

二、预应力结构组成及安装

预应力施工材料一般包括预应力钢绞线、塑料（金属）波纹管、张拉端锚垫板、张拉端锚板、夹片、螺旋筋、固定锚板（钢板）、固定端挤压锚、固定端约束圈、压浆排气管。

1）预应力张拉端的安装

安装封头模板时，必须根据设计图纸将张拉端锚垫板位置进行放样定位，准确的按照喇叭管张拉平面倾角进行固定。保证孔道与端部锚板喇叭口的顺直度，绝不允许有折角存在。螺旋钢筋应按设计图纸要求进行加工及安装，并加设防崩钢筋网片，钢筋网片层数按设计要求布置。

2）预应力固定端的安装

①挤压锚施工是预应力施工的一个重要环节，为保证施工质量，要对挤压压力及钢绞线外露长度进行严格控制。挤压锚可以先穿后挤，也可以先挤后穿，或单根锚固，施工前要明确施工方法。

②为保证挤压锚钢绞线外露长度，钢绞线采用砂轮机切断，要保证切口平整，切断时不能出现斜面，线头不散，防止挤压套挤压时头部倾斜。

③挤压机使用前应对其压力表进行检定，挤压压力应达到56MPa，挤压后的锚固头的钢绞线应露出挤压套筒1-5mm。

3）预应力波纹管的定位及固定

①波纹管的线性定位控制

在箱梁钢筋绑扎过程中，首先应严格按照设计图纸线性将波纹管进行坐标定位放样，然后布设波纹管并焊制定位钢筋，定位钢筋间距应严格按照图纸设置，并采取措施使之与梁体钢筋牢固相连以保证管道位置的正确和平顺。为防止底板、腹板纵向预应力筋在张拉时蹦出，在梁底曲线范围内，底板钢束沿纵向设置U型防崩钢筋，间距应严格按照图纸设置。

②波纹管的密封完整性控制

波纹管接头应用大一号的波纹管进行连接，接头处缠裹塑料胶带防止漏浆。在每跨波纹管最高点设置通气孔，通气孔材料使用3cm直径的硬质塑料管，接口处缠裹塑料胶带并用胶水密封。梁端波纹管与锚垫板接头处用土工布塞紧固定密封，以免浇筑混凝土时漏浆，影响张拉及端头混凝土质量。混凝土浇筑前严格检查波纹管坐标和密封性，如有损坏应及时做修复处理。

三、预应力张拉设备

3.1、预应力张拉设备的选择

千斤顶的选择：对于夹片式锚具的张拉，目前采用较为广泛的为前卡式穿心千斤顶，如果施工作业空间有限制，可采用内卡式穿心千斤顶。根据钢束张拉控制力和钢束张拉伸长量选择千斤顶的张拉力和行程。

张拉油泵的选择：应与张拉千斤顶配套，根据钢束最大张拉控制力P和千斤顶油缸活塞受力面积A进行选择。

其他配件的选择：限位板根据千斤顶型号、钢绞线支架一般从厂家订做，需严格控制其孔眼直径及槽口深度，确保张拉端钢绞线表面只有夹片的牙痕而无刮伤。

工具锚的夹片，保持清洁和良好的润滑状态。新的工具锚夹片第一次使用前，在夹片背面涂上润滑脂，以后每使用5～10次，应将工具锚上的挡板连同夹片一同卸下，向锚板的锥形孔中重新涂上一层润滑剂，以防夹片在退契时卡住。

3.2、预应力张拉设备的标定与使用

1）千斤顶的精度应在使用前校准，千斤顶和油表必须配套标定，即一个千斤顶编号对应一个油表编号（主表），一般送往有检测资质的机构进行标定。

2）出现以下情况，千斤顶应重新校准：

①使用超过6个月或200次

②在使用过程中出现千斤顶、油压表和油管更换或维修

③施工中实测的预应力伸长值与理论伸长值差异较大

④使用过程中出现其他不正常现象

3）张拉设备设专人使用和管理，做好千斤顶和油压表的编号，保证张拉设备的配套使用。

四、预应力张拉

4.1、预应力张拉准备工作

预应力筋张拉前，应对构件混凝土强度进行检验。同条件养护的混凝土立方体试件抗压强度应符合设计要求。当设计无具体要求时应符合：应达到配套锚固产品技术要求的混凝土最低强度且不应低于设计混凝土强度等级值的75％。

千斤顶与油泵及压力表应定期或根据张拉次数配套校验标定，建立起张拉力与压力表读数的一元回归方程曲线关系。根据建立的一元回归方程及设计图纸预应力筋张拉力，计算出张拉节段10%、20%、50%、100%的张拉油表读数。

4.2、预应力张拉顺序

预应力张拉顺序应按设计图纸要求进行，当设计无具体要求时应符合张拉基本原则：先张拉腹板束再张拉底板束及顶板束，先长束再短束；张拉应以箱梁中心线为准对称张拉，对称张拉，梁中线左、右钢束之差不得超过一束；顶底板束张拉应先中间后两边，先下后上的顺序张拉。

4.3、预应力张拉过程控制

1）设专人统一指挥，严格按既定的张拉工艺进行操作。长束张拉时，必须设专人进行统一指挥，固定张拉操作人员，两端张拉操作使用对讲机进行清晰联系。在张拉过程中，应注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等，精神要集中，张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，对比钢绞线束上作标记的颜料平面，以尽早发现有否滑丝、断丝问题。如出现滑丝，应及时时处理。

2）千斤顶缓慢进油至初始油压，在此过程中拨正千斤顶，使千斤顶与锚具对中，确保孔道、锚具、千斤顶三者同心，两端张拉尽量同步。

3）张拉到初始应力时停止进油，检查夹片情况，量测孔道口至工具锚的长度、活塞及工具锚夹片外露值，然后千斤顶缓慢进油张拉。

4）张拉至控制应力时停止进油，并持荷5min，量测千斤顶活塞伸长值及夹片外露值。根据实测计算的实际伸长值与理论伸长值作比较，误差应在±6%范围内。确认伸长值符合要求后，千斤顶回油，夹片自动锚固。检查有无滑丝、断丝现象，确认符合要求后，退除张拉设备。

6）均匀缓慢同步卸荷后，应测定预应力钢材的回缩与锚具变形量，对于一个夹片式锚具，不得大于6mm。否则应重新张拉，或更换锚具后重新张拉；或一端张拉锚固，另一端补足应力后再锚固；或张拉到设计控制应力后，再多张拉超标回缩量，但超张拉的应力值不应大于钢绞线标准强度的0.8倍。

4.4、预应力张拉过程中的问题解决

预应力施加过程中经常遇到的断丝、滑丝问题。每束钢绞线断丝或滑丝的控制数为1丝，且每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1％。在施工过程中应制定措施防止断丝、滑丝；当遇到断丝、滑丝问题时要及时查明原因，运用有效的措施进行处理。

1）断丝

①造成断丝的原因：

a.预应力筋力学性能不合格。

b.锚板喇叭筒、锚板、锚环及千斤顶不同心，造成偏拉，受力不均；或进入锚板喇叭筒内的混凝土未凿除；或张拉空间过小，千斤顶无法就位。

c.锚垫板的选用也是原因之一。目前采用的锚垫板有钢制与铸钢制两种。钢制垫板喇叭筒较细、校长，端部也比较锋利，稍有连接不顺，张拉时就可能造成对预应力筋的伤害。而铸钢制垫板喇叭筒较短粗，端部与孔道用内插式连接。故应尽量选用后者。

d.采用高强钢丝做为预应力筋时，锚具夹片硬度不能太高，齿高也不能过大，否则会造成刻痕过深，容易发生断丝。

e.限位板高度小，限位板穿束孔径偏小，钢绞线直径超标，则夹片对钢绞线卡得太紧，工作锚内张拉出来的钢绞线会有严重刮伤，张拉过程中也容易出现断丝现象。

②防止断丝的措施：

a.严格材料力学性能试验。强度相同，延伸率差异较大的两批材料不能同束使用。

b.在施工中应考虑锚垫板喇叭筒与波纹的连接。千斤顶应与垫板方向垂直。

c.张拉设备应与钢绞线及锚具配套。

③断丝处理：

a.双张钢束时可先用卸锚器松锚，然后移动钢束，用单孔小顶进行张拉，这样就缩短了千斤顶占用长度。

b.当预应力束较短时，也可以用单张代替双张的办法加以解决。

c.当本身就是单张的钢束发生断丝时，一般采用超张拉的办法加以解决，超张时可采用全断面超张或同束号超张的办法。超张时应根据断丝数量计算超张值。计算时应以规范控制应力误差下限为准。

2）滑丝

①造成滑丝的原因：

a.锚环、夹片硬度不够或夹片齿过浅。

b.钢束、夹片清理不彻底、有油、锈或杂物张拉时存在于夹片与钢束之间或夹片与锚环之间。

c.当锚环孔坡度过小、过大时都可能发生滑丝，安装夹片顶面不齐也能造成滑丝。

d.千斤顶张拉时回油过快也可能发生滑丝现象。拆卸工具锚时巨烈震动也可能造成滑丝。

e.在锚具张拉锚固过程中，限位板对张拉锚的效果起着非常大的作用。限位板高度太大，则对夹片不起作用或作用大，张拉后工作锚内钢绞线上会出现刮伤或滑丝现象；钢铰线限位板高度应为7.5—8mm。

②防止滑丝的措施：

a.张拉前对钢束锚锚固部分、锚环、夹片进行彻底清理，安装夹片时要保证外露部分相同，顶面平齐。

b.根据所采用的钢束种类选择合适的锚具。

③滑丝的处理：滑丝处理一般采用单孔补张，补张不成功时可用叠加锚环法处理。

五、结束语

本文从影响预应力张拉技术的主要因素出发，依次分析探讨了预应力结构组成及安装、预应力张拉设备、预应力张拉现场控制等施工与控制要点。经实践验证，通过以上几方面来控制预应力的张拉，对预应力钢绞线张拉力和钢绞线伸长量控制在允许范围之内起到了良好的效果。本文提到的张拉工程控制要点可为今后现浇梁预应力施工提供参考。由于预应力中涉及影响因素较多，论述中仍有不少不足，值得大家去分析与探讨。

参考文献：

[1]《轨道交通2号线一期工程TJ-09标施工组织设计》

[2]《轨道交通2号线一期工程TJ-09标现浇箱梁预应力施工方案》

[3]《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）

[4]《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》（JT/T529-2016）

[5]《预应力用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2015）