张拉压浆技术在高架桥项目的应用

1、10张拉压浆技术在高架桥施工过程中的应用 曹宜乐【摘要】 本文简要介绍了张拉压浆技术在市政工程中高架桥项目的应用，以及主要的施工工艺，现在已得到了广泛的发展，具备了安全，高效，经济的特点。【关键词】 张拉 压浆 应用1.工程概况我工程处施工范围为中州大道主线k5+499.851k6+291.851 (长792m)及H匝道桥梁工程,主线桥梁面积20995m2；H匝道桥梁桩号范围为hk0+150.288hk0+360.288(长210m),桥梁面积2584m2。主线桩号范围内相应的道路工程（不含沥青层）、雨水工程、污水工程等。上部结构以31、31.5、32、35、39、68m，6种跨径的预应力混凝

2、土连续箱梁为主，主线标准桥梁断面32.5m，匝道标准断面8m。 主线桥第22联（ZP63ZP66墩），跨径(31.5+32+32+31.5m)，长127m；主线桥第23、24联（ZP66ZP72墩），跨径(3×35m)，长210m；主线桥第25联（ZP72ZP74墩），跨径（2×35m），长70m；主线桥第26联（ZP74ZP77墩），跨径（39m+68m+39m），长146m；主线桥第27联（ZP77ZP80墩），跨径（39m+68m+39m），长146m；主线桥第28联（ZP80ZP81墩），跨径（31m），长31m；2预应力张拉施工工艺2.1张拉准备1) 张拉前，必须

3、对混凝土构件进行检验，外观和尺寸必须符合质量标准要求；张拉箱梁混凝土强度达到设计强度的100%且混凝土浇筑龄期不小于14天，方可张拉预应力束。 2) 张拉前检查锚垫板和孔道的位置必须正确，灌浆孔和排气孔应畅通，预应力孔道应畅通，无水份和杂物，锚具、垫板接触板面上的焊渣、混凝土残渣等要清除干净。 3）锚具垫板必须与钢束轴线垂直，垫板孔中心与管道孔中心一致，安装千斤顶时必须保证锚圈孔支垫板中心严格对中，防止滑丝、断丝等现象。锚具夹片及锚头锥孔要保持清洁，严禁有金属屑等杂物。4) 张拉前要掌握梁体弹性变形的方向，应拆除侧模，解除支座锁，以减少约束梁体变形的地方。2.2张拉顺序及控制力（1）预应力张拉

4、顺序1）先横梁后纵梁，先腹板束、后顶、底板束，纵向束张拉均沿箱梁中心线对称张拉，先张拉长束，后张拉短束，每个工作面上必须保持不少于两台千斤顶同时操作。2）预应力束应从横梁中线向两边对称张拉。3）横向张拉顺序为横向张拉一半纵向全部剩余一半横向钢束，确保施工过程中的安全性。4）箱梁标准纵断面如图7.2-1所示：T为顶板钢束，F为腹板钢束，D为底板钢束。预应力钢束张拉先后顺序如下，张拉时以对称中心线为轴线往两边对称张拉。底板D系钢束顶板T系钢束腹板F系钢束 图2.2-1 箱梁张拉标准纵断面图（2）张拉控制力主线箱梁采用双向预应力束，腹板用双排索，采用12（9）-S15.20mm的高强低松弛钢绞线GB

5、/T5224-2003技术标准，顶底板束采用7（9）-S15.20mm的钢束，fpk=1860Mpa，Ey=1.95×105Mpa，顶底板束张拉控制应力为con=0.72fpk=1339.2 Mpa，腹板束张拉控制应力为con=0.75fpk=1395 Mpa。横梁预应力束采用15（12、9）-S15.20mm的高强低松弛钢绞线，张拉控制应力为con=0.75fpk=1395 Mpa。匝道箱梁采用单向预应力束，腹板用双排索，采用12（9）-S15.20mm的高强低松弛钢绞线GB/T5224-2003技术标准，顶底板束采用7（9）-S15.20mm的钢束，fpk=1860Mpa，Ey=

6、1.95×105Mpa，顶底板束张拉控制应力为con=0.72fpk=1339.2 Mpa，腹板束张拉控制应力为con=0.75fpk=1395 Mpa。钢绞线张拉的程序: 010%con20%con50%con100%con持荷5分钟回油(锚固) 预紧预应力筋安装千斤顶筋张拉预应力筋量测伸长值锁定锚具退出千斤顶校核伸长值图2.2-2 预应力张拉流程图2.2.1腹板束张拉力计算1）锚下控制应力k=0.75 fpk=0.75*1860Mpa=1395Mpa2）每束最大张拉力con=1395*单根面积*根数表2-1 腹板张拉控制应力张拉程序根数10%con20%con50%con100%

7、con张拉力（KN）张拉力（KN）张拉力(KN)张拉力(KN)9174.5349.03872.571745.1512232.6465.371163.432326.86钢绞线张拉的程序: 010%con20%con50%con100%con持荷5分钟回油(锚固)2.2.2顶底板、横梁束张拉力计算1）锚下控制应力k=0.72×fpk=0.72×1860Mpa=1339.2Mpa2）每束最大张拉力con=1339.2*单根面积*根数表2-2 顶底板张拉控制应力张拉程序根数10%con20%con50%con100%con张拉力（KN）张拉力(KN)张拉力(KN)张拉力(KN)71

8、30.3260.61651.521303.049167.53335.07837.671675.34绞线张拉的程序: 010%con20%con50%con100%con持荷5分钟回油(锚固)2.2.3横梁束张拉力计算1）锚下控制应力k=0.75×fpk=0.75×1860Mpa=1395Mpa2）每束最大张拉力con=1395*单根面积*根数表2-3 横梁张拉控制应力张拉程序根数10%con20%con50%con100%con张拉力（KN）张拉力(KN)张拉力(KN)张拉力(KN)9174.5349.03872.571745.1512232.6465.371163.432

9、326.8615290.9581.71454.32908.6绞线张拉的程序: 010%con20%con50%con100%con持荷5分钟回油(锚固)4.预应力管道注浆（1）准备工作1）切割锚外钢绞线：张拉完成后，对露出锚具外部的钢绞线用砂轮锯切割，切割后的余留长度为35cm。2）封锚：锚具外部的钢绞线间隙采用环氧树脂胶浆填塞，以免冒浆而损失灌浆压力，封锚时注意预留压浆排气孔。3）清洗管道：压浆前用压力水冲洗孔道，清除孔内粉渣等杂物，保证孔道畅通，冲洗后用空压机吹去孔内积水，但需保持孔道湿润，从而使水泥浆与孔壁的结合良好。在冲洗过程中如发现冒水，漏水现象，应及时封堵漏洞。当发现有串孔现象，应

10、判明串孔数量在压浆时几个串孔同时压浆，或者某一孔道压浆后，立刻对相邻孔道用高压水彻底冲洗。4）抽真空：安装真空泵，对管道密封情况进行检查，检查无问题后抽真空。真空度达到-0.06-0.08MPa，并保证停机1秒时间真空度不低于-0.06MPa。（2）压浆剂的拌制1）配合比及水泥浆的主要技术指标孔道采用专用压浆剂配制的浆液进行压浆，所有原材料必须符合公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011有关规定。根据孔道形式、压浆方法、材料性能及压浆设备等因素通过试验确定。采用P.O42.5R水泥净浆配孔道压浆料，强度大于50Mpa，稠度14S18S，水灰比控制在0.40.45，泌水率不大于3%，可掺入

11、水泥用量0.1铝粉做膨胀剂，但其自由膨胀应小于10%，收缩率不大于2%。2）压浆剂的拌和先下水再下水泥和压浆料，拌和时间不小于1min，灰浆过筛后存放于储浆桶内，此时桶内灰浆仍要低速搅拌并保持足够灰浆保证每个孔道能够一次连续完成。水泥浆自调制到压入管道时间间隔不得超过40min。压浆剂的配比为水泥：水：压浆剂=1:0.286:0.1（3）压浆在真空度满足要求、浆液配置充足后启动注浆泵，开始压浆。压浆过程中，真空泵必须连续工作，且保证一定的负压。管道出浆后，确认出浆浓度与进浆浓度一致时方可封闭保压。（4）压浆记录压浆过程填写真实记录，包括压浆材料、配合比、压浆日期、搅拌时间、出机流动度、浆液温度

12、、环境温度、稳定压力及时间。（5）封端压浆完成后及时对锚固端按设计要求进行封闭保护处理，将梁端水泥浆冲洗干净，同时清除支撑垫板、锚具及端面混凝土的污垢，对梁端混凝土凿毛并将其周围冲洗干净，设置钢筋网浇筑封锚混凝土，确保封锚砼与梁连为一体。固定好封锚模板，以免跑模而影响梁长，封端砼到振捣密实，以免因砼不密实或其他原因对预应力筋造成腐蚀。封锚采用与结构砼同强度的混凝土并严格控制封锚后的梁体长度。浇筑完成后静置12h，带模浇水养护。5.施工工艺流程图按照设计要求本工程压浆采用真空灌浆法施工，具体施工如下：真空灌浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，其原理是在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空

13、，使之产生-0.06MPa左右的真空度，然后用灌浆泵将优化后的灌浆料从孔道的另一端灌入，直至充满整条孔道，并加以0.7MPa以上的正压力，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。其施工工艺如下图所示。吸浆管后张预应力砼梁球阀1灌浆泵拌合机球阀2阀门4压力表压力表真空泵储浆罐阀门3图5.1-1 预应力管道灌浆施工工艺图6.施工过程 张拉施工完成后，切除外露的钢绞线（钢绞线外露量不小于30mm），进行压浆。 清理锚下垫板上的灌浆孔，保证灌浆通道畅通。 确定抽真空端和灌浆端，安装引出管、球阀和接头，并检查其功能。 搅拌灌浆料使其流动度、泌水性等达到技术要求指标。 启动真空泵抽真空，使真空度达到-0.1

14、Mpa左右并保持稳定。 启动灌浆泵，当灌浆泵输出的浆体达到要求的稠度时，将泵上的输送管阀门打开，开始灌浆。 灌浆过程中，真空泵保持连续工作。 待真空泵端的空气滤清器中有浆体经过时，关闭空气滤清器前端的阀门，稍后打开排气阀，当灌浆料从排气阀顺畅流出，且稠度与灌入的浆体相当时关闭抽真空端所有的阀门。 打开排气孔，观察出浆情况，当出浆稠度与灌入的浆体相当时关闭排气孔。灌浆泵继续工作，压力达到0.7Mpa以上，持压2分钟。 关闭灌浆及灌浆端所有阀门，完成灌浆。 拆卸外接管路、附件，清洗空气滤清器及阀等。 完成当日灌浆后，必须将所有粘有灌浆料的设备清洗干净。 安装在压浆端及出浆端的球阀，应在灌浆后一小时

15、内拆除、清洗。7.张拉伸长量计算张拉时采用张拉力与伸长量双控，伸长量量取具体操作方法如下：按照图纸总说明纵向预应力束张拉要求：开始张拉之前应将所有钢绞线尾端切成一个平面或采用与钢绞线颜色反差较大的颜料标注出一个平面，在任何步骤下量测引伸量均应量测该平面距离锚垫板之间的距离，不得以油缸伸长值代替引伸量。锚塞回缩量测量方法按照以上步骤张拉至100%后测量用颜料标注出的钢绞线端头至锚垫板的距离，然后持载5分钟后千斤顶回顶后再次测量标注出的钢绞线端头至锚垫板之间的距离，二次差值即为一端锚塞回缩值，注意，每次观测是钢绞线端头至锚垫板的距离必须在锚垫板上做出标记，每次量取都在同一位置，严禁从千斤顶油缸量取

16、。L =L1+L2 L1：从10%张拉力到100%的伸长量 L2： 20%张拉力时的伸长量-10%张拉力时的伸长量 最后的伸长量为两个千斤顶伸长量相加之和。、装好两千斤顶后，同时张拉到10%的应力，量取伸长值L1、继续张拉到20%的力，量取伸长值L2、续张拉到50%的力，量取伸长值L3，回顶续张拉到50%的力，量取伸长值L3-1，50%回顶过程只适用于千斤顶行程不足时，若张拉时千斤顶行程足够则不需此步骤。、继续张拉到100%的力，量取伸长值L4 、L2=L2- L1 L1=L4+ L3L3-1L1 L =L1+L28张拉质量控制措施8.1 预应力张拉时间控制必须满足以下2个条件：、箱梁砼强度必

17、须不小于14天设计强度的100%、张拉时箱梁砼弹性模量不低于14弹性模量的100%8.2质量控制措施 1）张拉时采用张拉力与伸长量双控，以张拉力为主，以伸长量进行校核，当达到设计张拉力时量取实际伸长值，当实际伸长量与设计伸长量差值控制在±6%以内符合设计要求，当实际伸长量与设计伸长量差值超过±6%时，应停止张拉，找出原因后再进行张拉，每一截面的断丝率不得大于该截面总钢丝数的1%，在任何情况下，一根钢绞线不得断丝1根。2）机具与锚具应配套使用，应在使用前进行检查和校验，其中千斤顶与压力表应配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线，所用压力表的精度不宜低于1.0级，张拉

18、机具长期不使用，在使用前应进行校验。在使用中一般6个月或300次后应进行重新校验，但是在使用中发生下列任何一种情况都必须重新进行校验。a 、张拉过程中,预应力筋经常出现断丝时。b 、千斤顶漏油严重时。c 、油压表指针不回表时。d 、调换千斤顶油压表时。e、压力表受到碰撞后或油泵倾覆过。3）应力钢绞线施加压力之前，必须完成或检验以下工作：a、现场应具备批准的张拉程序和现场施工说明书。b、现场已有具备预应力施工和正确操作知识的施工人员。c、锚具安装正确，砼已达到设计要求的强度。d、施工现场已具备确保全体操作人员和设备安全必要的预防措施。e、实施张拉时，应使千斤顶的张拉力的作用线与预应力钢绞线的轴线

19、重合一致。 4）预应力施加时要均匀、对称、匀速缓慢，使混凝土的应变均匀而缓慢，防止应力集中而出现端部混凝土被拉裂。5）所有预应力张拉过程中均应现场认真填写施工原始记录。6）预应力钢束张拉后，应在距锚头35cm处切割，切割采用手持式砂轮机，严禁采用电弧、气割。张拉完成后张拉槽内的钢筋应焊接恢复成原样，并用C50细石砼封锚。张拉完成后在48小时内进行压浆。压浆必须饱满、密实，压浆料按现行施工规范严格执行。7）箱梁人孔应设置在箱梁顶板应力较小处，注意避让预应力管道。预应力张拉完毕人孔处钢筋应等强恢复。8）钢筋和钢束的放样要准确，钢筋之间的焊接满足规范要求。9）预应力钢束与钢筋位置冲突处，钢筋可适当位

20、移；纵向钢束和横梁钢束位置冲突处，纵向钢束可适当位移，并在移动前及时通知设计单位。10)管道与锚垫板保持垂直。预应力管道采用塑料波纹管，严格按真空辅助压浆工艺要求施工。11）钢绞线必须有出厂合格证书、质量证明书等，对进场材料应分批验收，并检验其质量证明书、包装方法、标志及表面质量、规格等是否符合要求，运输存放有无损伤、锈蚀、油污等缺陷，加工编好的钢绞线束，应随编随用，不得在地上拖拉，以免损伤钢绞线。表8-1 后张预应力筋断丝、滑移限制数类别检 查 项 目控 制 数钢绞线束每束钢绞线断丝或滑丝1丝每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%表8-2 预应力筋后张法检查项目 项次检 查 项 目规定值

21、或允许偏差检 查 方 法1管道坐标(mm)梁长方向30抽查30%，每根查10个点梁高方向102管道间距(mm)同排10抽查30%，每根查5个点上下层103张拉应力值符合图纸要求查张拉记录4张拉伸长率(%)±6查张拉记录5断丝、滑丝数钢束每束1根，且每断面不超过钢丝总数1%查张拉记录钢筋不允许9灌浆质量控制措施预应力管道灌浆质量控制要点如下：1）浆管应选用高强橡胶管，抗压能力大于1Mpa，连接要牢固，不得脱管。2） 灰浆进入灌浆泵前应通过1.2mm的筛网进行过滤。3） 搅拌后的灌浆料必须做流动度、泌水性试验，并制作浆体强度试块。4） 灌浆工作宜在灰浆流动性下降前进行（约3045分钟），

22、孔道一次灌注要连续。5） 中途换管道时间内，连续启动灌浆泵，让浆体循环流动。6） 灌浆孔数和位置必须作好记录，防止漏灌。7） 储浆灌的储浆体积大于1倍所要灌注的一条预应力孔道体积。8） 孔道密封检查：将灌浆阀、排气阀全部关闭，打开真空阀，启动真空泵抽真空，观察真空压力表读数，当管内真空度维持在-0.1Mpa左右时停泵约1min时间，若压力保持不变即可认为孔道能达到并维持真空，否则重新检查密封。9） 灌浆料搅拌：搅拌好的灌浆料要做到基本卸尽，在全部灰浆卸出之前不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法，严格控制浆体配比。10） 严格控制用水量，否则易造成管道顶端空隙。12）对未及时使用而

23、降低了流动性浆体，严禁采用加水的办法来增加灰浆的流动性，配制时间过长的浆体不应再使用。12） 灌浆料出料后应尽量马上泵送，否则应不停搅拌防止离析。13） 灌浆完成后，应及时拆卸、清洗管、阀、空气滤清器、灌浆泵、搅拌机等所有沾有灌浆料的设备和附件。14）每条孔道一次灌注要连续完成，灌注完一条孔道换其它孔道时间内，继续启动灌浆泵，让浆体循环流动。15）管道压浆时，为防止浆液溢出、喷射等对混凝土表面造成污染或损害，需在张拉相关区域的已浇筑混凝土表面粘贴塑料薄膜进行防护；对于无法粘贴薄膜的部位，一旦出现浆液污染，需及时用清水冲洗清理，或用干净抹布人工擦拭清理。16）对于长预应力管道每隔2030米设置排气口；对于曲线管道，需在曲线顶处设置排气管，压浆时由曲线管道最低点的压浆孔压入，并且观察排气孔出浆的情况，直到出浆的稠度达到入浆的稠度关闭排气孔。管道应充满水泥浆。10.张拉施工安全技术措施a、预应力材料必须保持清洁，在存放和搬运过程中应避免机械损伤和有害的锈蚀。如进场后需长时间存放时，必须安排定期的外观检查。b、预应筋不得直接堆放在地面