摘要：本文對高墩大跨連續剛構高墩及懸壁施工預應力，張拉中易出現的病害進行探討，提出了相應的防治措施，已經被施工實踐證明是可行的。

　　主題詞：薄壁空心墩裂紋防治，懸臂預應力張拉要點

　　Abstract: In this paper, the high piers of long span continuous rigid frame high piers and hang prestressed construction, zhang pulled the disease to occur during discussed, and put forward the corresponding prevention and control measures, has been proved to be feasible construction practice.

　　Keywords: thin hollow pier crack prevention and control, cantilever prestressed tension points

　　中圖分類號：X734    文獻標識碼：A     文章編號：

　　一、引言

　　隨著我國公路交通事業的迅速發展，公路剛構橋特別是高墩大跨連續剛構橋已在橋梁工程領域得到推廣和應用。福建龍長高速公路A3標段紫云宮大橋〈以下均簡稱為紫云宮大橋〉即為預應力混凝土變截面連續箱梁高墩剛構橋。

　　本文結合紫云宮大橋施工，對高墩大跨連續剛構橋高墩施工中容易產生裂紋及懸臂施工預應力張拉中易出現的病害及其防治進行探討。

　　二、薄壁空心高墩施工中混凝土裂縫的防治

　　目前，我國連續剛構常用的橋墩斷面型式有兩種：一種是雙肢薄壁空心斷面即雙薄壁空心墩；另一種是單薄壁空心斷面即單薄壁空心墩，紫云宮大橋主墩即采用這一型式。其特點是抗推鋼度大，在相同墩高條件下，由上部結構傳遞的彎矩大，墩體的穩定性安全系數也比較大。

　　但是，薄壁空心墩施工工藝要求高，如果處理不當，則容易產生一系列病害，其中承臺的溫度裂縫及上實體段底部的變形裂縫是常見病害之一。

　　2.1.承臺大體積混凝土溫度裂縫控制

　　連續剛構橋薄壁空心墩柱的承臺一般為大體積混凝土施工。大體積混凝土施工遇到的普遍問題是溫度裂縫。如果承臺產生溫度裂縫，必然會影響到墩柱安全。所以，承臺大體積混凝土溫度裂縫的控制至關重要。紫云宮大橋針對溫度裂縫采取了下述措施：

　　2.1.1優化混凝土配合比設計，達到降低水化熱的目的。

　　2.1.1.1.采用低水化的普通硅酸鹽水泥。經對三組不同廠家水泥制作的試件測試，最終采用了海螺牌42.5普通硅酸鹽水泥

　　2.1.1.2.碎石采用地產5~31.5mm連續級配反擊破碎石，由于在6月份施工承臺，所以在攪拌前采用沖洗方法降低骨料初始溫度

　　2.1.1.3.摻加適量粉煤灰，降低水灰比，改善熟料和易性

　　2.1.1.4.混凝土配合比及其性能見下表：

　　2.1.2改進砼澆筑工藝，加快砼散熱速度

　　2.1.2.1紫云宮大橋承臺砼方量較大，采用泵送砼。一般情況下，泵送砼澆筑速度為每分鐘0.4~0.6m3,本工程將速率控制在每分鐘0.3~0.4m3,抑制絕熱溫升小于50℃

　　2.1.2.2.控制砼灌注的分層厚度。在澆筑砼之前，插入4根垂直鋼筋，并且在這4根鋼筋上每30cm焊上一根10cm長的短筋，以控制布料厚度，不大于30cm

　　2.1.3設置冷卻水管，采用強制式水循環方式降低砼內部溫度，減少內部和表面溫差，控制砼內外溫差，應小于25℃

　　2.1.3.1冷卻水管有兩種型式，一種是排管式，還有一種是蛇形管式，經試驗，本工程采用排管式〈見附圖〉并控制3~4Kg水壓力，其優點是：散熱速度快，進出水口溫度基本平衡。

　　如圖示：

　　2.1.3.2本工程設置雙層降溫管，上下兩層的進出口90°交叉。

　　2.1.3.3.砼澆筑完畢養護7天后采用注漿機壓注水泥漿封閉。

　　2.1.4水泥控制在出廠后10~12天才能使用。

　　2.2.空心墩柱上實體段混凝土裂縫的防治

　　2.2.1.紫云宮大橋1＃墩柱高55m，斷面尺寸為6×3.5 m，上下實體段高均為6 m

　　2.2.2.為了制訂上實體段的施工方案，查閱了許多已竣工和在建項目的相關資料，上實體段底模一般采用鋼底模鋼柱支撐方案，本工程結合以往的施工經驗，并從蕪湖長江大橋主塔施工方案受到啟發，采用混凝土底模方案〈見附圖〉

　　如圖示：

　　2.2.3.對該方案進行了模擬試驗，結果如下：

　　2.2.3.1.采用方案Ⅰ

　　使用鋼材及木材量多，安裝量大，而且在空腔中難以取出，占用時間長，影響工期延遲，增大工程成本，同時，根據模擬試驗，實體段底部易產生裂縫，這可能是鋼底模及鋼支撐彈性變形引起的。

　　2.2.3.2.采用方案Ⅱ

　　鋼筋混凝土底�？墒孪阮A制好，安裝時間少，施工工期比第一方案縮短15天，節約了大量鋼材，降低工程成本，而且由于鋼筋混凝土底模剛度大，從模擬試驗結果看，實體段底部沒有發生裂縫

　　三、懸臂施工中，預應力張拉的施工要點

　　大跨徑箱梁多為三向預應力體系，近年來，縱向預應力已由小噸位多束轉向大噸位少束。因此，如何管理好大跨度懸澆施工，使預應力張拉工藝達到設計要求，是大跨徑箱梁施工成敗的關鍵。本文僅就張拉工藝中容易產生病害的有關問題進行探討。

　　3.1.豎向預應力筋張拉及質量控制要點

　　3.1.1.紫云宮大橋豎向預應力筋概況：

　　3.1.1.1.豎向預應力筋采用φ25mm精軋螺紋粗鋼筋，E=2×105Mpa,單根張拉力513KN，采用螺紋粗錨具和穿心千斤頂張拉。

　　3.1.1.2.豎向預應力筋采用兩級張拉法施工。

　　第一次，初始張拉力按16％控制，張拉至控制張拉力后持荷2分鐘，旋緊工具錨，卸去千斤頂及其他附件。

　　第二次，1~2天再次張拉到控制張拉力并旋緊螺帽，量取從粗鋼筋頭至錨墊板上初始標記點的豎向距離作為實際伸長值△L實，并和理論計算伸長值 △L計比較，若誤差小于±6％，則在24h內完成壓漿，否則應分析原因并經處理后方可壓漿。

　　第二次張拉至σn時，壓縮變形值小于1mm，如果伸長量不足時，可采用多次反復張拉，直至誤差小于-6％為止。

　　3.1.2.豎向預應力筋張拉質量控制要點。

　　3.1.2.1.豎向預應力筋下料后，兩端錨固在張拉臺上逐根預拉，預拉力為1~1.05δh左右，其作用有二，第一，主要是檢查預應力粗鋼筋的質量，根據施工單位的經驗，如不進行預拉檢查，其拉斷率大致為3~5％，第二，可減少懸臂張拉時應力損失。

　　3.1.2.2.除0＃塊橫隔板處的預應力筋用連接器接長外，全橋其余豎向預應力筋均用通長整根粗鋼筋，不得接長。

　　3.1.2.3.張拉時要"三點一線" ，即千斤頂持力點，粗鋼筋中心，墊板中心，在一條直線上，如在張拉中發現有預應力筋橫移，應立即停止張拉，調整后重新張拉。

　　3.1.2.4.張拉后用加力桿旋緊螺錨，避免錨固力損失。

　　3.1.2.5.每段張拉時，必須橫向對稱張拉。

　　3.1.2.6懸臂梁每一段懸臂尾端的一組豎向預應力筋留待與下一節段同時張拉，以使其預應力在兩段接縫處兩側混凝土都能發揮作用。

　　3.1.2.7在擰螺帽時，油泵應停止開動。

　　3.1.2.8工具錨一定要用雙螺帽。

　　3.1.2.9為了保證豎向預應力筋張拉后有效預應力作用在混凝土上，注意兩點：

　　第一，在保證套管的基本剛度的前提下，盡量能使用薄壁套管。

　　第二，不能將上下錨墊板貼緊在套管上，而應在錨墊板與鐵管之間留出5-10mm間隙

　　3.1.3縱向橫向預應力張拉質量控制要點

　　3.1.3.1管道坐標是許多施工操作人員容易忽視的問題,而實際施工經驗說明,管道坐標直接影響到張拉伸長量△L,尤其是梁高方向影響更大,梁高方向每增加2度, △L可能減少3％左右,而且張拉時,對砼豎向作用力增加7％左右,容易造成梁體損壞,所以,紫云宮大橋對管道坐標采取措施,進行嚴格控制,而且在彎起點前后增設限位鋼筋,使彎起點形成圓弧過渡,減少張拉時應力損失.管道坐標合格率100％,(允許偏差:梁長方向±30mm,梁高方向±10mm)。

　　3.1.3.2為了確�？v向群錨各束鋼絞線受力均勻,在張拉之前先采用小噸位千斤頂將鋼絞線逐根預張拉,紫云宮大橋的預張拉力控制在張拉力的30％。

　　3.1.3.3紫云宮大橋所有縱向預應力筋張拉按照左右對稱,先下后上,先縱后橫的原則進行,為減少混凝土的收縮徐變對預應力的不利影響,避免由于混凝土的收縮徐變過大造成永存預應力不滿足設計要求,需要采用混凝土強度,齡期雙控指標,在混凝土施工后3天且強度達到90％以上時方能張拉.張拉步驟為:

　　初始張拉力張拉檢查油路的可靠性,安裝正確后,開動油泵向張拉油缸緩慢進油,使鋼絞線略為拉緊后調整千斤頂位置,使其中心與與預應力管道軸線一致,以保證鋼絞線的自由伸長,減少摩阻,同時調整夾片使其夾緊鋼絞線,以保證各根鋼絞線受力均勻.然后,兩端千斤頂以正常速度對稱加載到初始張拉力后停止加油,測量并記錄鋼絞線初始伸長量,完成上述操作后繼續加載到控制張拉力,量測實際伸長量并與計算伸長量相比較.由于張拉力設計值較大,因此,初始張拉力取值為25％σK。

　　按照規范規定的先腹板后頂板先下后上，先中間后兩邊的順序，先張拉縱向預應力束，在張拉橫向預應力束及豎向預應力筋。張拉應準確，準確預估預應力管道的摩阻力，使預應力筋的永存應力達到設計要求。

　　張拉作業，按照兩端張拉并錨固結的方法進行。所有縱向預應應力束張拉均按"左右對稱，兩端同時"的原則進行。

　　3.1.3.4尤其必須引起注意的是，在卸載時，操作手卸載過快，往往一次回零，從而造成斷絲，夾片和墊板損壞。千斤頂加載和卸載時要做到平穩，均勻，緩慢，無沖擊。千斤頂在加載過程中如混入氣體，在空載下將千斤頂油缸往返二至三次即可排除空氣，保證千斤頂運行平穩。

　　3.1.3.5張拉作業中，要對鋼絞線束的兩端同時施加預應力，因此兩端伸長量應基本相等。若兩端的伸長量相差較大時，應查找原因，糾正后再進行作業。如果伸長總量和設計伸長量誤差過大，一般情況是，某處管道因水泥漿漏入而影響其中一段鋼絞線的伸長，為此，張拉時兩端采用對講機，指定某一端操作手發令張拉，或發生異�，F象時及時聯系和停機。張拉過程中，要有專人填寫張拉記錄，同時張拉作業需安排專人負責指揮。

　　3.1.3.6當氣溫下降到+5攝氏度時，禁止進行張拉作業。以免因低溫而使鋼絞線在夾片處發生脆斷。但紫云宮大橋張拉期為8月-12月，福建的氣溫當在5攝氏度以上，所以對此不需采用相應措施。

　　3.1.3.7懸灌梁縱向預應力筋管道壓漿

　　關于預應力筋管道壓漿問題在工程界歷來有截然相反的不同觀點，紫云宮大橋開工之前，福建省高指曾邀請華東和中南地區橋梁界專家指導工作，在座談會上，就有相當一部分專家認為預應力管道可以不壓漿，壓漿對結構強度，剛度和安全不起什么作用。如果         采用抽真空的處治措施后，預應力基本不產生銹蝕問題。但是，在實際施工中，我們還是按常規進行壓漿處理。針對以往傳統壓漿工藝出現的壓漿不飽滿，預應力筋容易銹蝕導致橋梁使用的耐久性出現問題，我們對紫云宮大橋的預應力孔道壓漿采取真空輔助壓漿方案和普通壓漿方案。

　　A：真空輔助壓漿施工要點

　　①．準備所有的進漿口，出氣孔安置閥門，組裝真空設備和壓漿設備，清理孔道內的水及雜物；

　�、冢�打開孔道內的抽真空閥門，關閉其他閥門，開啟真空閥門抽取孔道內的空氣。使孔道內處于80％的真空狀態，使孔道的水蒸發為水氣。

　　③．在負壓力下，壓漿泵將漿體壓入孔道。

　�、埽�按次序關閉抽氣端的閥門，分別打開蓋帽的排氣孔，在正壓力下分別進行壓漿，然后關閉其他排氣孔；

　　⑤．孔道加壓至0.4Mpa,關閉進漿口閥門之前穩壓一段時間

　　B：普通壓漿方案

　　①．孔道壓漿前的準備工作

　　水泥漿配合比：水泥漿配合比要根據孔道形式，壓漿方法，壓漿設備等因素通過試驗，根據經驗，本橋孔道壓漿用水泥漿的配合比擬采用如下指標：

　　水灰比0.35-0.4，并摻適量減水劑和不含氯鹽的膨脹劑（UEA）。

　　水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標號為P.C42.5普硅水泥。

　　水泥漿的28天強度不低于C40級。

　　泌水率最大不超過3％，拌和后3小時的泌水率不超過2％,24小時后泌水全部被漿體吸收；流動度為16s左右，具體值需根據季節和溫度作適當調整膨脹率。膨脹劑的摻量經試驗確定，摻入膨脹剞后水泥漿的自由膨脹率控制在2％左右。

　　施工后要沖洗管道后再用空壓機吹去孔內積水，其中壓縮空氣不能含有油污。水泥漿在拌漿機內按照先放水和減水劑后再放水泥，最后放膨脹劑的順序。拌和時間不能低于2min，拌好的灰漿過篩后存放于儲漿桶內。儲漿桶要不停地低速攪拌并保持足夠的數量以保證每根管道的壓漿能一次連續完成。水泥漿自壓漿到完成壓入管道的時間不得超過40分鐘。

　�、谇懈铄^外多余鋼絞線。使用砂輪機切割，切割后的余留長度不低于30mm.

　　③封錨。錨具外面的預應力筋間隙和壓漿管用無收縮快硬性水泥封堵。

　　④沖洗孔道�？椎涝趬簼{前用壓力水沖洗，以排除孔內無雜物，保證孔道暢通。

　�、菘椎缐簼{施工程序：在作好上述準備工作后，即可進行壓漿作業。其作業程序為：

　　攪拌水泥漿，使其流動度等性能達到技術要求。啟動壓力泵，當壓力泵輸出的漿體無自由水并達到要求稠度時，將漿泵上的輸送管連接到喇叭口的進漿管上，開始壓漿。

　　壓漿過程中，壓漿泵保持連續工作。當水泥漿從排漿（氣）管順暢流出，且稠度與灌入的漿體相當時，關閉排漿（氣）管。關閉排漿（氣）管的時候，壓漿泵繼續工作，直至壓力達到0.7 Mpa,壓漿泵停機，持壓2分鐘。

　　在持壓2分鐘的過程中，若漿體壓力無明顯下降，則關閉進漿管。在持壓2分鐘的過程中，若漿體壓力有明顯下降，則在查找后決定是繼續持壓或是沖洗管道，處理問題后重新壓漿。

　　壓漿泵回壓至零。

　　拆卸外接管路，閥門及附件。

　　清洗干凈所有沾上水泥的設備。

　　壓漿后根據氣溫情況，在漿體初凝時卸下進泵管和排漿（氣）管，沖洗干凈。

　　壓漿注意事項

　　在波紋管每個波峰的最高點設一排氣管兼出漿管。壓漿泵輸漿管應選用抗壓能力10 Mpa以上的抗高壓橡膠管，輸漿管連接件之間的連接要牢固，可靠。水泥漿進入灌漿泵之前應通過1-15 mm的篩網過濾。

　　攪拌后的水泥漿要要做流動度試驗，并根據試驗結果作必要的調整，以保證壓漿的順利。

　　灌漿要在灰漿流動性下降前（約40 min左右）進行。同一根管道的要一次連續進行，出現意外情況中斷時，應立即用高壓水沖洗干凈處理好后，再重新壓漿。

　　在現場做好灌漿孔數和位置及水泥漿配合比的記錄，以防漏壓。壓漿時必須采取壓漿過后再穩壓3-5分鐘的辦法以增加漿體的密實度，保證預應力筋的永存應力達到設計要求，減少應力損失。

　　封錨

　　對懸灌過程中的腹板束和頂板束，在張拉壓漿后將其直接澆注在下一混凝土內作為封端，因而對腹板束和頂板束不再另外封端。而對合龍頂板束和底板束，由于錨頭外露，因此必須另做封端。封端的施工和要求如下：

　　孔道壓漿后立即將梁端水泥漿沖洗干凈，并將端面混凝土鑿毛。

　　綁軋端部鋼筋網，并將鋼筋網焊在端面預留鋼筋上，（禁止和鋼絞線焊接）。

　　四．結束語

　　隨著交通事業的發展，高墩大跨徑預應力連續剛構橋由于自身得天獨后的優點而得到了廣泛的應用。目前，我國大跨預應力連續剛構橋中，墩高超過55米的空心高墩還為數不多。本文通過對福建紫云宮大橋薄壁空心高墩的防裂縫施工措施及對懸澆梁預應力張拉，壓漿等施工要點探索。從施工這個側面總結高墩大跨徑預應力連續剛構橋容易引起質量問題的薄弱環節及相應的處治辦法。本文所論述的這些相關措施，對提高橋梁的施工質量，延長橋梁的使用壽命，降低橋梁的造價都不無益處。