四线连续梁预应力施工工法.docx

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四线连续梁预应力施工工法

四线连续梁预应力施工工法

1．前言

四线连续梁为现浇后张法有粘结预应力混凝土结构。

现浇后张法有粘结预应力混凝土技术是通过预埋管道、穿筋、张拉、灌浆等工序为混凝土结构建立预应力以满足设计要求的一门技术，可以解决非预应力结构无法解决的一些重要问题，并具有节省钢材，降低成本等特点。

2．工法特点

对大跨度混凝土构件及现浇整体结构及构筑物的预应力施工，采用本工法可做到，设备简单、轻巧灵活、便于转移、投入劳动力少，劳动效率高，施工质量可靠、安全性高、节约材料及能源，使用性能优越。

3．适用范围

本工法适用于跨度24m以上采用LQM型预应力锚固体系，单端、两端同时张拉后张法有粘结预应力混凝土构件预应力施工。

如图3-1LQM锚固体系总装件构造图

图3-1

4．工艺原理

通过张拉预应力筋，在混凝土构件中产生预应力，张拉完成后灌浆，使预应力筋与混凝土可靠粘结，充分发挥材料强度并使所建立的预应力有更好的保障。

5．施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

预应力材料进场、复检

根据构件特点绑扎普通钢筋

预应力筋下料、制作、穿预应力筋筋

波纹管安装、定位

安装固定端部锚固系统

绑扎其余普通钢筋、预埋排气管

浇筑混凝土

隐蔽验收

张拉预应力筋

龄期，弹性模量，强度符合要求。

锚具检验、张拉设别标定

切割预应力筋、封锚头

孔道灌浆

5.2操作要点

5.2.1预应力筋下料、装配及运输

预应力筋的下料长度应考虑设计曲线长度、张拉端外伸预留长度、弹性回缩值、张拉设备、钢材品种和施工方法等因素，对采用夹片式锚具与穿心式千斤顶进行张拉的构件上的钢绞线，其下料长度L按下式计算：

（1）一端张拉时L=L0+L1+L2+L3+L4

（2）两端张拉时L=L0+2（L1+L2+L3）

式中：

L0——构件的孔道长度

L1——张拉端锚垫板厚度

L2——夹片式工作锚具厚度

L3——张拉端外露预留长度

L4——固定端厚度

预应力筋的下料应在平整的场地上直线定出下料长度，并在下料场地两端设这固定标志，每端有专人负责；切断前应将预应力筋拉直；用砂轮切割机切断，不得用点弧切割。

在预应力筋下料同时制作装配固定端，当固定端采用P型挤压锚是应采挤压机对挤压套与锚垫板进行二次挤压以保证挤压套紧固在锚垫板上。

对所下的预应力筋做好分区及类型编号。

预应力筋要分区、分类存放。

露天堆放时，需覆盖防雨布，并用垫木垫起，不与地面接触，防止锈蚀、死弯、在堆放时严禁碰撞踩压。

5.2.2预留管道埋设

绑扎构件的普通钢筋时，可同时进行预应力筋管道埋设。

采用金属波纹管时，可将金属波纹管按设计的曲线定位在非预应力钢筋笼中。

具体做法是根据波纹管沿构件方向每隔岳峰0.8m设置相应的马凳钢筋（根据具体工程情况马凳间隔可适当调整，保证设计曲线为宜），马凳钢筋宜采用Φ10～Φ12钢筋，在马凳处用U型钢筋卡住波纹管，将其固定在马凳上，保证其稳定。

如图5-1金属波纹管采用比主管大一号的金属波纹管作为连接管，连接管长约200～300mm。

在连接管的两端缠上塑料胶带以防漏浆，预埋管道要曲线流畅，水平顺直。

5.2.3预应力筋穿束

根据工程的具体境况采用逐根穿束或集束穿束。

逐根穿束是将预埋管道内的预应力筋逐根穿入；集束穿束是将预埋管道内所需的预应力筋先绑扎成束后一次性穿入预埋管道内，集束穿束前将预应力筋每个50cm用扎丝绑扎，再用胶布包扎以减小摩擦力并防止穿破波纹管。

人工穿束确有困难，可采用牵引机协助穿束。

5.2.4端部预埋安装

1固定端部预埋安装

固定端采用P型挤压锚时，在保证固定端锚垫板，挤压套筒不外露的前提下，按设计要求的高度固定好预埋件并焊好网片筋或者螺旋筋。

电焊时应注意避免焊条碰到裸露的预应力束。

如图5-2JYM15（13）P型固定端总构造图及固定端参数表

5-2图P型固定端总构造图及固定端参数表

2张拉端端部预埋安装

张拉端部由外凸和内凹两种形式。

张拉端部预埋位置应符合设计要求，预应力筋应与锚垫板保持垂直。

采用内凹式张拉端部时，安装模板时确保千斤顶的工作空间。

如图5-3张拉端部总成构造图。

5-2图张拉端总构造图

5.2.5混凝土浇筑

混凝土浇筑时应避免踏压碰撞波纹管、外露预应力筋、马凳、排气管、及端部预埋件。

混凝土浇筑完毕后，构件侧模宜在预应力张拉前拆除，底模支撑拆除应符合设计要求；当设计无具体要求时张拉前不可拆除底模；侧模拆除后，若发现张拉端或者固定端部混凝土有外观质量缺陷，应在张拉前进行处理，待处理后的混凝土强度达到设计要求后方可进行张拉。

5.2.6预应力筋张拉

混凝土强度，弹性模量，龄期均达到设计要求后可进行张拉。

张拉控制应力按设计文件要求，且不应大于钢绞线强度标准值的75%。

1张拉顺序

预应力构件的张拉顺序，应根据设计要求、结构受力特点、施工方便、操作安全等因素确定，四线连续梁为三厢室箱梁，考虑以上因素并遵循对称、均匀的原则，采用先腹板，再顶板、最后底板的张拉顺序。

2张拉工艺

1）准备工作

a将锚垫板内的混凝土清理干净。

b清除钢绞线上的锈蚀、泥浆。

c套上工作锚板，根据气候干燥程度在锚板锥孔内抹上薄薄的退锚灵。

d锚板每个锥孔内装上工作夹片。

2）千斤顶的定位安装

a套上相应的限位板，根据钢绞线直径的大小确定限位尺寸。

b装上张拉千斤顶，并且与油泵相连接。

c装上可重复使用的工具锚板。

d装上工具夹片（夹片表面涂上退锚灵）。

3）张拉

a向千斤顶张拉油缸慢慢松油，直至达到设计值。

b测量预应力筋伸长值。

c做好张拉详细记录。

4）锚固

a松开送油油路截止阀，张拉活塞在预应力筋回缩下回程若干毫米，工作夹片锚固好预应力筋。

b关闭回油油路截止阀，想回程油缸送油，活塞慢慢回程到底。

5）封端

a在距工作夹片50mm处，接触多余的预应力筋，用混凝土封住猫头。

b24小时内网张拉孔道内压浆。

c用微膨胀混凝土将端部封平。

预应力张拉施工中，质量控制一应力控制为主，测量张拉伸长值作校核。

预应力筋张拉理论计算伸长值：

△L=

式中：

Np—预应力筋的平均张拉力，取张拉端拉力扣除孔道摩擦损失后的拉力平均值；

LT—预应力筋实际长度

Ap—预应力筋截面面积

ES—预应力筋实际弹性模量

由多段弯曲线段组成的曲线束，应分段计算，然后叠加，结果较准确。

预应力筋张拉伸长值的量测，在建立预应力后进行，其实际伸长值：

△L=△L1+△L2+△Lc

式中：

△L1—从初应力至最大应力之间的实测伸长量；

△L2—初应力以下的推算值，可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系推算确定；

△Lc—施加预应力时，后张法预应力构件的弹性压缩值和固定端锚具楔紧引起的预应力筋内缩值，初应力宜在0.10～0.15σcon。

张拉预应力筋的理论伸长值与实际伸长值的允许偏差控制在±6%以内，如超出范围，应查明原因并采取措施予以调整，方可继续张拉。

设计无具体要求时，一次张拉端锚固程序可采用：

0→15%σcon→30%σcon→σcon（持荷5min）→锚固或者0→15%σcon→30%σcon→105%σcon（持荷5min）→锚固

5.2.7孔道压浆

1，压浆前，应清除浆体孔道内杂物和积水。

2，浆体压入梁体孔道之前，应首先开启压浆泵，使浆体从压浆嘴排出少许，以排除压浆管路中的空气、水和稀浆。

当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时，方可开始压入梁体孔道。

3，压浆的最大压力不宜超过0.6Mpa。

压浆充盈度应达到孔道另一端饱满并于排气孔排出与规定流动度相同的浆体为止。

关闭出浆口后，应保持不小于0.5Mpa且不小于3min的稳压期。

4，对于连续梁或者进行压力补浆的密实情况，如有不实，应及时补灌，以保证孔道完全密实。

5，如果选用真空辅助压浆工艺，在压浆前应首先进行抽真空，使孔道内的真空度稳定在-0.06Mpa~-0.08Mpa之间。

真空度稳定后，应立即开启管道压浆阀门，同时开启压浆泵进行连续压浆。

6，压浆顺序先下后上，同一管道压浆应连续进行，一次完成。

从浆体搅拌到压入梁体的时间不应超过40min。

5.2.8预应力端部封锚

1压浆结束后，仔细观察，确无异常现象时，用砂轮锯切断多余钢铰线，外露长度30mm，严禁使用电焊切割。

对需要封锚的锚具，压浆后先将锚具周围清洗干净，并对锚端混凝土凿毛，然后绑扎钢筋网浇注封锚混凝土。

2封锚混凝土采用无收缩混凝土，强度符合设计要求规定，混凝土的水胶比不大于梁体混凝土的设计值，混凝土的强度不低于梁体混凝土的强度，封锚后还应采取可靠的防护措施，以防止环境水和其他有还害介质渗入接缝。

3封锚时必须控制封锚后的梁体长度。

6．材料与设备

6.0.1预应力筋

后张现浇预应力混凝土施工采用的钢绞线应符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5223-2003的要求。

6.0.2预应力筋锚固体系

四线连续梁采用LQM型预应力锚固体系，如上图3-1。

现浇后张预应力端部锚具分为张拉端锚具和固定端锚具，张拉端锚具有圆型锚具、扁型锚具，固定端锚具常用的有H型要花锚和P型挤压锚，并可根据需要采用预应力筋连接器。

如下图6-1

预应力马具应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/14370-2000及《预应力用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002的规定。

6.0.3孔道成型材料

常用的孔道成型材料是金属波纹管。

金属波纹管应符合行业标准的规定。

6.0.4灌浆材料

灌浆用水泥应采用普通硅酸盐水泥，强度等级不宜低于32.5。

水泥中按设计要求掺入外加剂。

6.0.5机具设备

1下料机具

波纹管及预应力筋的下料均宜采用砂轮切割机。

不得采用电弧切割。

2张拉设备

张拉设备由穿心式液压千斤顶、高压电动油泵、高压油管、压力表等组成，当预应力筋预留长度较短或者采用扁锚张拉时宜使用前卡式千斤顶。

张拉采用千斤顶吨位的大小应根据设计要求选用。

3压花机

用以配套高压电动油泵制作H型压花锚固定端

4挤压机

用以配套高压电动油泵制作P型挤压锚固定端

5灌浆设备

灌浆设备主要包括高压灌浆泵、灰浆搅拌机和真空泵。

灌浆泵必须满足连续工作条件，并根据灌浆高度、距离、形态等选用，灌浆泵应配备计量校验合格的压力表。

6辅助张拉设备

四线连续梁预应力钢绞线规格为15-φ15.2mm、12-φ15.2mm及4-φ15.2mm，故设计要求采用大型号千斤顶YCW400B（柳州南部佳正预应力机械厂生产），因重量达278KG，人力很难移动，严重影响工程进度，结合实践情况，利用现有材料，通过检算，采用工字钢、槽钢、钢管及Φ25钢筋，自行研制出，移动轻便，稳固牢靠的支架。

构造见下图

支架一（辅助张拉箱梁截面处预应力筋）

支架二（辅助张拉箱内顶板锯齿块预应力筋）

实际应用情况见影像资料。

7．质量控制

7.0.1根据设计文件要求编制详细的施工方案，严格按技术要求进行施工，每道工序合格后，方可进行下道工序作业。

7.0.2所有材料按规范要求进行外观检查和性能检查。

7.0.3预埋孔道、预埋件、编束的质量应专人检查，严格控制其尺寸及偏差。

7.0.4加强张拉过程质量控制，严格遵守张拉设备的配套校验制度和灌浆质量保证措施。

7.0.5认真做好施工记录。

8．安全措施

预应力施工操作人员在用电及机械使用时除应遵守《施工现场临时用电安全技术规范》及《建筑机械使用安全技术规程》的有关安全规定外，尚应遵循一下安全措施：

8.0.1张拉作业区，无关人员不得进入。

8.0.2高压油泵与千斤顶之间的连点，各接口必须认真检查，必须完好无损。

油泵操作人员要戴防护眼镜，以保安全。

8.0.3油泵开动时，操作人员应认真操作，做到进、回油速度与压力表指针升降平稳、均匀一致。

经常检查安全阀，确保其灵敏可靠，如有问题，应停止作业，修复可靠后再行使用。

8.0.4张拉作业平台设护栏。

高处作业时，应设上下扶梯及安全网。

张拉时，千斤顶的对面及后面严禁站人，作业人员应站在千斤顶的两侧。

8.0.5张拉操作中，张拉时注意情况变化，若出现油表振动剧烈，发生漏油、电机组、声音异常，发生断丝、滑丝等异常情况，应立即停止检查，处理妥善后，方可进行作业。

8.0.6张拉钢束完毕，退销时应采取安全防护措施。

人工拆卸销子时，不得强击。

8.0.7张拉完毕后，对张拉施锚两端，应妥善保护，不得压重物。

管道尚未灌浆前，梁端应设围护或挡板。

严禁撞击锚具、钢束及钢筋。

8.0.8用砂轮切割机切割预应力筋及波纹管时，作业人员应佩戴防护眼镜。

9．环保措施

针对本工程自然地理环境特点，施工现场环境保护工作，重点考虑全面规划，因地制宜；严格按照《环境保护法》要求，积极维护当

地自然环境和居民清洁适宜的生活、劳动环境；最大限度地减少施工对自然生态的破坏，保护环境，防止水土流失。

为此制定如下措施：

9.0.1成立环境保护与水土保持领导小组，制定环保措施，项目部、架子队分级管理、检查、监督各项环保、水保工作的落实。

组长由项目经理担任，副组长由项目总工程师担任，具体工作由工程技术科规划，综合办公室落实。

9.0.2加强环保教育，提高环保意识，积极主动地参与环保工作，进场后，及时与地方环保部门、水利部门联系，了解地方环保法规和对土建施工环境保护的具体要求，签订有关协议，制订报审有关办法。

9.0.3严格履行合同中对施工环境保护方面的承诺，任何时间都接受监理工程师、业主及地方政府环保机构工作人员的检查，执行其对环保工作的要求。

9.0.4施工场地、营地统一规划，尽量少占耕地、林地并对架子队驻地、施工便道采取撒草籽、植树措施，对施工及生活废水、垃圾建立简易化粪池，集中后作农家肥。

不准污染环境，堵塞河道，减小施工扰民。

9.0.5加强对当地生态保护，施工中严禁乱建、乱挖、乱弃，避免由于施工方法不当引起环境的破坏，防止水土流失。

严格按土方调配方案调配土方，取土坑严格按规范施工，防止水土流失和污染当地水源，施工便线按时平整洒水，消除尘土飞扬，车辆冲刷用水，机械清洗污水，生活污水，不得随意排放，统一积存，采取一定手段降解，分离，达到排放标准后才能排放。

9.0.6施工废弃泥浆在沉淀池中经过处理后，统一外运至弃土场集中掩埋，严禁随意排放，污染河流、耕地。

9.0.7加强施工机械维修保养，防止跑油、漏油现象发生。

9.0.8各种施工废弃物集中存放，能回收利用的交物资回收部门，其它不可回收的废弃物采取深埋或按要求采取其它方法处理。

9.0.9防止噪声污染、光污染、粉尘污染。

工程施工现场应严格遵守GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》中的有关规定和要求进行，避免夜间施工扰民。

在学校等敏感点施工，要合理安排施工组织计划，噪声影响大的施工阶段尽量按照在假期，减少施工噪声对各敏感点的影响。

10．效益分析

10.0.1单端张拉的特点使得四线连续梁的施工能够按照流水作业循环施工，节约了工期，全桥两联共计十二孔的施工仅用了十个月的时间，比计划工期十四个月提前四个月。

10.0.2分阶段张拉、张拉位置设置在梁1/4位置的特点，提高了连续梁的施工安全系数。

10.0.3在超长预应力混凝土连续结构施工方面，采用具有构造简单、外形小、成本低、适用性好特点的预应力连接器，在满足基本连接性能的同时兼做锚具最大限度方便了施工，相比其他同类产品，成本价格方面节约了近80万元。

11．应用实例

新建铁路向莆线三江镇至莆田（福州）段站前工程DK354+022.450罗布大桥结构类型为有碴轨道（32+4*32.7+32m）m预应力混凝土四线道岔连续梁。

梁体为单箱三室等高度结构。

每联箱梁共分六段进行浇注并部分张拉，前五段均超过孔跨6.5m与前一跨一同浇筑，最后一孔浇筑剩余部分。

箱梁腹板及顶底板预应力筋分节张拉，并与后浇梁部分采用连接器连接。

梁体节段施工步骤详见“连续梁施工步骤示意图”。

箱梁梁预应力设计为：

底板26束，腹板4×5束，顶板32束，横隔板横向预应力每处上下各6束。

预应力全部采用公称直径Ф15.2mm（7φ5），抗拉强度1860MPa的钢绞线。

除横向预应力每束为4-Ф15.2mm钢绞线外，其他每束为12/15-φ15.2mm钢绞线。

各束预应力筋编号及张拉形式详见下表：

各束预应力筋编号及张拉形式

预应力束标号

位于

梁体位置

规格

张拉

形式

备注

W1～W15

腹板

15-15.2mm

单端

张拉

节段采用连接器

连接

T1～T3

顶板直束

15-15.2mm

单端

张拉

节段采用连接器连接

B1～B3

底板直束

12-15.2mm

单端

张拉

节段采用连接器连接

T4～T5

顶板短束

15-15.2mm

两端

张拉

端头固结

B4～B9

底板短束

12-15.2mm

单端

张拉

B10～B11

底板

通常束

12-15.2mm

两端

张拉

后穿束

H1

横隔板

顶部

4-15.2mm

单端

张拉

扁锚、单端交错张拉

H2

横隔板

底部

4-15.2mm

单端张拉

各束预应力筋位置下图：

每阶段张拉顺序：

施工阶段张拉顺序表

节段

张拉顺序

A节段

W1→W3→W5→T1→B1→T4→B4→H1→H2

B节段

W2→W4→T1'→B1'→T5→T4→B5→H1→H2

C节段

W6→W8→W10→T2→B2→T5→T4→B6→H1→H2

D节段

W2→W4→T2’→B1’→T5→T4→B7→H1→H2

E节段

W6→W8→W10→T2→B2→T5→T4→B8→H1→H2

F节段

W11→W12→W13→W14→W15→T3→T3’

→B3→B3'→T5→B9→H1→H2

最后张拉通长束B10，B11

本桥四线连续梁采用LQM型预应力锚固体系，LQM型预应力锚固体系是由张端锚具、固定端锚具、连接器、波纹管、预应力钢绞线组成，根据钢绞线的公称直径分为LQM15型和LQM13型。

通过工地的实际运用，反映该系统性能稳定、锚固效率系数高、自动跟进效果好，具有更先进，更安全、更合理的特点。

罗布大桥由中铁十局青岛分公司施工。