体外预应力加固大跨度连续刚构桥质量控制

张伯林

(广州市穗高工程监理有限公司，广东广州 510045)

1 工程概述

广州某特大桥跨越珠江主航道及副航道，由左右两幅独立的桥梁组成。主桥跨径组合为51.6 m+3×80 m+51.6 m(跨越珠江副航道)+6 m(过渡梁)+106.6 m+2 ×160 m+106.6 m(跨越珠江主航道)，结构形式为连续刚构桥，上部为单箱单室三向预应力结构。由于超载原因，普查发现桥梁结构存在跨中下挠、腹板斜向开裂、中跨跨中横向开裂和腹板斜裂缝向底板延伸等桥梁病害，为保证桥梁安全，必须对桥梁进行加固。主航道(106.6+2×160+106.6)每幅桥共布置16束体外束，体外束的形式为:以中主墩为界，左右两跨各布置8束。辅航道(51.6+3×80+51.6)每幅桥共布置18束体外束，体外束的形式为:左右两跨各布置体外束各6束，中跨布置体外束6束，共18束。体外束均采用两端张拉。体外索采用环氧涂层钢绞线组成的钢绞线束。要求锚具可以重复调整体外索的拉力，并且在体外索出现破坏时可以整束更换，为以后的桥梁维护提供方便。为防止钢束在穿束及张拉过程中相互缠绕，转向及锚固转向处设置分丝器。预应力锚固块采用C55混凝土结构，通过在原结构上钻孔植筋实现新旧混凝土的结合，为避免体外索自由长度较长时产生振动，设置防振限位装置。

施工监理内容主要包括:原材料质量控制，锚固块、转向块施工质量控制，穿索质量控制，体外索张拉质量控制，体系防护质量控制等，以下分别阐述体外预应力加固施工监理控制要点。

2 原材料质量控制

1)钢绞线采用环氧涂层钢绞线，涂层厚度0.6 mm～1.1 mm，环氧涂层钢绞线自身防腐性能较优越。要求做静载锚固性能试验，检验夹片与钢绞线咬合性能，试验表明咬痕明显，环氧涂层未脱落，夹紧牢固。涂层的粘附性检查:沿直径为钢绞线公称直径32倍的心轴进行180°弯曲，在弯曲钢绞线外围不应该出现肉眼可见的涂层裂纹或者粘结失效。2)钢绞线标准强度1 860 MPa，弹性模量不低于195 GPa。环氧涂层填充型预应力钢绞线要求符合规范ASTMA882/A882M-02a环氧涂层填充型七丝预应力钢绞线标准规范及《预应力混凝土用环氧涂层钢绞线》。3)锚具采用体外束专用锚具，其性能应满足《后张预应力体系的验收和应用建议》与国家标准GB/T 14370-2000预应力用锚具、夹具和连接器的规定。4)锚固块新旧混凝土连接采用植筋胶，其性能应符合JTG/T J22-2008公路桥梁加固设计规范锚固用胶粘剂安全性检验合格指标的A级胶要求。5)C55自密实混凝土配合比控制指标:水泥(含粉煤灰)用量要求不大于450 kg/m3(另掺入适量微膨胀剂);水灰比控制不大于0.35;初凝时间控制在4 h～6 h，因开放交通需要希望浇筑后能尽快凝固。

3 锚固块、转向块施工质量控制

1)为加强新、旧混凝土的结合，应对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将混凝土表面凿毛，在原结构钢筋网空当处间隔一定距离凿出剪力键，槽深约3 cm，沟槽面积应为新旧混凝土接触面积的10%左右，并尽量布置于接触面的边缘部位。

2)锚固块施工前需核实是否有足够的张拉空间，如不足需调整锚具规格，确保锚具安装后有足够的张拉空间。

3)复核放线钻孔位置。检查钻孔直径和深度是否符合设计要求;清孔须用丙酮或工业酒精擦拭孔壁孔底;植筋胶灌注应饱满，每个部位抽三根植筋进行抗拉拔试验，要求拉拔力满足设计要求。

4)张拉体外索时，预埋转向器时严格按照图纸尺寸要求预埋，采用定位钢筋固定在准确的位置，控制其定位误差不超过5 mm。

5)钢筋制安，绑扎牢固，焊接饱满、平顺。钢筋骨架必须稳定牢固，在安装及浇筑混凝土时不得松动或变形。

6)模板面之间应平整，接缝严密不漏浆。

7)检查混凝土的均匀性和坍落度。从高处直接倾卸时，其自由倾落高度不宜超过2 m，当倾落高度超过2 m时，应通过串筒、溜管或振动溜管等设施下落;浇筑混凝土时，除少量塑性混凝土可用人工捣实外，宜采用振动器振实。留置混凝土试件，同条件养护，检验混凝土强度。

4 穿索施工质量控制

1)体外索下料长度应考虑千斤顶工作长度、固定端预留长度、施工锚垫板后移长度等，下料长度误差控制在20 cm以内。钢绞线要避免出现死弯，其最小弯曲半径不小于1 m。

2)检查所有预应力管道及转向器是否通畅，清除杂物使其满足穿布钢绞线的要求。预埋钢管管口应打磨并套上PVC套管，使其顺滑，防止穿索及张拉时刮伤钢绞线。

3)单根钢绞线的热挤PE层厚度较薄，下料和穿索过程中要注意保护钢绞线，防止在施工中碰伤钢绞线上的环氧涂层和外包PE，从而影响钢绞线的防腐蚀能力。严禁在地面拖拉钢绞线，严禁行人、车辆等踩踏或碾压。

4)穿索时，须在每个分丝器上做好每个孔的编号，对号穿索，避免缠绕交叉。

5 体外索张拉质量控制

1)转向块及锚固块的混凝土应在强度和弹性模量均达到90%，并达到7 d龄期后才能进行张拉作业。

2)锚具、夹片在安装前应擦拭干净，务必保持锚孔清洁，有锈蚀、刮痕的夹片不得使用。夹片应分布均匀并打紧，且外露一致。

3)主桥每束由31根钢绞线组成，副桥每束由27根钢绞线组成。体外束采用单根两端对称分级张拉，预应力索张拉应力控制为0.6Rb，初张拉(张拉力为0.1倍设计张拉力P)→张拉到0.2P→张拉到0.4P→张拉到0.6P→张拉到0.8P→张拉到P。左右腹板两束体外索对称张拉，张拉完2束体外索后进行腹板加厚加固，然后再张拉另2束体外索。

4)千斤顶定位:安装时应注意工具锚与工作锚环对正，工具夹片安装平齐，千斤顶安装应到位，直接顶住锚环，限位尺寸必须正确，确保限位板不变形。

5)每束体外索张拉10根钢绞线后须对锚固块处混凝土应力、梁体控制截面应力、墩顶应力梁体裂缝变化情况、梁体挠度变化情况等进行监测，当发现实测值与计算值出入很大时，应立即停止张拉，分析原因，待查明原因并采取措施后才能继续张拉。每束体外索张拉过程中须监测三次，确保桥梁结构安全。

6)张拉过程中，实施交通管制，张拉完成后才能开放交通。张拉过程中由一人统一指挥，保证左右侧两根和两端4个千斤顶同步、对称张拉。张拉采用双控，以张拉力控制为主，以伸长量控制为辅。检查油表读数，复核伸长量。

7)张拉过程中仔细检查锚固块及转向架等构件(混凝土是否有裂缝产生和发展迹象，预埋件有无变化)，一有异常立即报告。

8)体外索张拉完成后，在合适的地方做好标记，以便后期观测检查是否松弛。预应力束应留有足够的锚固长度，可以二次补拉减小预应力松弛。

9)外露锚具应涂装防护，防止水分、氯离子及其他有腐蚀性的介质侵入。要做好钢绞线的密封防腐，钢绞线保护罩注入嘴应设置在上方，垫圈应使用硅胶垫圈，锚固螺母间距不能太大。

6 体系防护质量控制

1)防振限位装置为钢结构，构件采用焊接和栓接。焊缝质量等级应符合现行国家标准GB 50205钢结构工程施工质量验收规范的规定。

2)索夹位置须定位准确，索夹中心位置与索体中心位置误差不得大于2 mm。

7 结语

经过参建各方的共同控制，自密实混凝土保证了锚固块、转向块的浇筑质量;分丝器和锚具定位、安装准确，满足设计要求。体外索张拉力与设计一致，伸长量偏差控制在允许范围内。体外索加固有效提高了桥梁强度和刚度，裂缝变小，挠度减小，增加了桥梁的应力储备，增强了桥梁结构安全性和耐久性，加固效果良好。

［1］JTG/T J23-2008，公路桥梁加固施工技术规范［S］.

［2］JTG/T J22-2008，公路桥梁加固设计规范［S］.

［3］张成安，姜广强.无粘结后张预应力钢筋混凝土施工控制［J］.中国市政工程，1999(4):25-27.

［4］姚永春.预应力箱梁张拉施工质量控制要点［J］.山西建筑，2010，36(26):199-200.