摘要：本文對(duì)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)高墩及懸壁施工預(yù)應(yīng)力，張拉中易出現(xiàn)的病害進(jìn)行探討，提出了相應(yīng)的防治措施，已經(jīng)被施工實(shí)踐證明是可行的。

　　主題詞：薄壁空心墩裂紋防治，懸臂預(yù)應(yīng)力張拉要點(diǎn)

　　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(hào)：X734    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：

　　一、引言

　　隨著我國(guó)公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展，公路剛構(gòu)橋特別是高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋已在橋梁工程領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。福建龍長(zhǎng)高速公路A3標(biāo)段紫云宮大橋〈以下均簡(jiǎn)稱為紫云宮大橋〉即為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁高墩剛構(gòu)橋。

　　本文結(jié)合紫云宮大橋施工，對(duì)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋高墩施工中容易產(chǎn)生裂紋及懸臂施工預(yù)應(yīng)力張拉中易出現(xiàn)的病害及其防治進(jìn)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(guó)連續(xù)剛構(gòu)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(diǎn)是抗推鋼度大，在相同墩高條件下，由上部結(jié)構(gòu)傳遞的彎矩大，墩體的穩(wěn)定性安全系數(shù)也比較大。

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

　　2.1.承臺(tái)大體積混凝土溫度裂縫控制

　　連續(xù)剛構(gòu)橋薄壁空心墩柱的承臺(tái)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(tái)產(chǎn)生溫度裂縫，必然會(huì)影響到墩柱安全。所以，承臺(tái)大體積混凝土溫度裂縫的控制至關(guān)重要。紫云宮大橋針對(duì)溫度裂縫采取了下述措施：

　　2.1.1優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，達(dá)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(jīng)對(duì)三組不同廠家水泥制作的試件測(cè)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(chǎn)5~31.5mm連續(xù)級(jí)配反擊破碎石，由于在6月份施工承臺(tái)，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(jìn)砼澆筑工藝，加快砼散熱速度

　　2.1.2.1紫云宮大橋承臺(tái)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(zhǎng)的短筋，以控制布料厚度，不大于30cm

　　2.1.3設(shè)置冷卻水管，采用強(qiáng)制式水循環(huán)方式降低砼內(nèi)部溫度，減少內(nèi)部和表面溫差，控制砼內(nèi)外溫差，應(yīng)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(jīng)試驗(yàn)，本工程采用排管式〈見附圖〉并控制3~4Kg水壓力，其優(yōu)點(diǎn)是：散熱速度快，進(jìn)出水口溫度基本平衡。

　　如圖示：

　　2.1.3.2本工程設(shè)置雙層降溫管，上下兩層的進(jìn)出口90°交叉。

　　2.1.3.3.砼澆筑完畢養(yǎng)護(hù)7天后采用注漿機(jī)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(shí)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(shí)體段高均為6 m

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

　　如圖示：

　　2.2.3.對(duì)該方案進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，結(jié)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(shí)間長(zhǎng)，影響工期延遲，增大工程成本，同時(shí)，根據(jù)模擬試驗(yàn)，實(shí)體段底部易產(chǎn)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(yù)制好，安裝時(shí)間少，施工工期比第一方案縮短15天，節(jié)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(yàn)結(jié)果看，實(shí)體段底部沒有發(fā)生裂縫

　　三、懸臂施工中，預(yù)應(yīng)力張拉的施工要點(diǎn)

　　大跨徑箱梁多為三向預(yù)應(yīng)力體系，近年來，縱向預(yù)應(yīng)力已由小噸位多束轉(zhuǎn)向大噸位少束。因此，如何管理好大跨度懸澆施工，使預(yù)應(yīng)力張拉工藝達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是大跨徑箱梁施工成敗的關(guān)鍵。本文僅就張拉工藝中容易產(chǎn)生病害的有關(guān)問題進(jìn)行探討。

　　3.1.豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉及質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　3.1.1.紫云宮大橋豎向預(yù)應(yīng)力筋概況：

　　3.1.1.1.豎向預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋采用兩級(jí)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(biāo)記點(diǎn)的豎向距離作為實(shí)際伸長(zhǎng)值△L實(shí)，并和理論計(jì)算伸長(zhǎng)值 △L計(jì)比較，若誤差小于±6％，則在24h內(nèi)完成壓漿，否則應(yīng)分析原因并經(jīng)處理后方可壓漿。

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

　　3.1.2.豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉質(zhì)量控制要點(diǎn)。

　　3.1.2.1.豎向預(yù)應(yīng)力筋下料后，兩端錨固在張拉臺(tái)上逐根預(yù)拉，預(yù)拉力為1~1.05δh左右，其作用有二，第一，主要是檢查預(yù)應(yīng)力粗鋼筋的質(zhì)量，根據(jù)施工單位的經(jīng)驗(yàn)，如不進(jìn)行預(yù)拉檢查，其拉斷率大致為3~5％，第二，可減少懸臂張拉時(shí)應(yīng)力損失。

　　3.1.2.2.除0＃塊橫隔板處的預(yù)應(yīng)力筋用連接器接長(zhǎng)外，全橋其余豎向預(yù)應(yīng)力筋均用通長(zhǎng)整根粗鋼筋，不得接長(zhǎng)。

　　3.1.2.3.張拉時(shí)要"三點(diǎn)一線" ，即千斤頂持力點(diǎn)，粗鋼筋中心，墊板中心，在一條直線上，如在張拉中發(fā)現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力筋橫移，應(yīng)立即停止張拉，調(diào)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(shí)，必須橫向?qū)ΨQ張拉。

　　3.1.2.6懸臂梁每一段懸臂尾端的一組豎向預(yù)應(yīng)力筋留待與下一節(jié)段同時(shí)張拉，以使其預(yù)應(yīng)力在兩段接縫處兩側(cè)混凝土都能發(fā)揮作用。

　　3.1.2.7在擰螺帽時(shí)，油泵應(yīng)停止開動(dòng)。

　　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(yù)應(yīng)力筋張拉后有效預(yù)應(yīng)力作用在混凝土上，注意兩點(diǎn)：

　　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(yīng)在錨墊板與鐵管之間留出5-10mm間隙

　　3.1.3縱向橫向預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　3.1.3.1管道坐標(biāo)是許多施工操作人員容易忽視的問題,而實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)說明,管道坐標(biāo)直接影響到張拉伸長(zhǎng)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(shí),對(duì)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?qū)�管道坐�?biāo)采取措施,進(jìn)行嚴(yán)格控制,而且在彎起點(diǎn)前后增設(shè)限位鋼筋,使彎起點(diǎn)形成圓弧過渡,減少?gòu)埨瓡r(shí)應(yīng)力損失.管道坐標(biāo)合格率100％,(允許偏差:梁長(zhǎng)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(yù)張拉,紫云宮大橋的預(yù)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(yù)應(yīng)力筋張拉按照左右對(duì)稱,先下后上,先縱后橫的原則進(jìn)行,為減少混凝土的收縮徐變對(duì)預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力不滿足設(shè)計(jì)要求,需要采用混凝土強(qiáng)度,齡期雙控指標(biāo),在混凝土施工后3天且強(qiáng)度達(dá)到90％以上時(shí)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(dòng)油泵向張拉油缸緩慢進(jìn)油,使鋼絞線略為拉緊后調(diào)整千斤頂位置,使其中心與與預(yù)應(yīng)力管道軸線一致,以保證鋼絞線的自由伸長(zhǎng),減少摩阻,同時(shí)調(diào)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(duì)稱加載到初始張拉力后停止加油,測(cè)量并記錄鋼絞線初始伸長(zhǎng)量,完成上述操作后繼續(xù)加載到控制張拉力,量測(cè)實(shí)際伸長(zhǎng)量并與計(jì)算伸長(zhǎng)量相比較.由于張拉力設(shè)計(jì)值較大,因此,初始張拉力取值為25％σK。

　　按照規(guī)范規(guī)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(yù)應(yīng)力束，在張拉橫向預(yù)應(yīng)力束及豎向預(yù)應(yīng)力筋。張拉應(yīng)準(zhǔn)確，準(zhǔn)確預(yù)估預(yù)應(yīng)力管道的摩阻力，使預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　張拉作業(yè)，按照兩端張拉并錨固結(jié)的方法進(jìn)行。所有縱向預(yù)應(yīng)應(yīng)力束張拉均按"左右對(duì)稱，兩端同時(shí)"的原則進(jìn)行。

　　3.1.3.4尤其必須引起注意的是，在卸載時(shí)，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(shí)要做到平穩(wěn)，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(yùn)行平穩(wěn)。

　　3.1.3.5張拉作業(yè)中，要對(duì)鋼絞線束的兩端同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，因此兩端伸長(zhǎng)量應(yīng)基本相等。若兩端的伸長(zhǎng)量相差較大時(shí)，應(yīng)查找原因，糾正后再進(jìn)行作業(yè)。如果伸長(zhǎng)總量和設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)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(zhǎng)，為此，張拉時(shí)兩端采用對(duì)講機(jī)，指定某一端操作手發(fā)令張拉，或發(fā)生異常現(xiàn)象時(shí)及時(shí)聯(lián)系和停機(jī)。張拉過程中，要有專人填寫張拉記錄，同時(shí)張拉作業(yè)需安排專人負(fù)責(zé)指揮。

　　3.1.3.6當(dāng)氣溫下降到+5攝氏度時(shí)，禁止進(jìn)行張拉作業(yè)。以免因低溫而使鋼絞線在夾片處發(fā)生脆斷。但紫云宮大橋張拉期為8月-12月，福建的氣溫當(dāng)在5攝氏度以上，所以對(duì)此不需采用相應(yīng)措施。

　　3.1.3.7懸灌梁縱向預(yù)應(yīng)力筋管道壓漿

　　關(guān)于預(yù)應(yīng)力筋管道壓漿問題在工程界歷來有截然相反的不同觀點(diǎn)，紫云宮大橋開工之前，福建省高指曾邀請(qǐng)華東和中南地區(qū)橋梁界專家指導(dǎo)工作，在座談會(huì)上，就有相當(dāng)一部分專家認(rèn)為預(yù)應(yīng)力管道可以不壓漿，壓漿對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(yù)應(yīng)力基本不產(chǎn)生銹蝕問題。但是，在實(shí)際施工中，我們還是按常規(guī)進(jìn)行壓漿處理。針對(duì)以往傳統(tǒng)壓漿工藝出現(xiàn)的壓漿不飽滿，預(yù)應(yīng)力筋容易銹蝕導(dǎo)致橋梁使用的耐久性出現(xiàn)問題，我們對(duì)紫云宮大橋的預(yù)應(yīng)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(diǎn)

　�、伲疁�(zhǔn)備所有的進(jìn)漿口，出氣孔安置閥門，組裝真空設(shè)備和壓漿設(shè)備，清理孔道內(nèi)的水及雜物；

　　②．打開孔道內(nèi)的抽真空閥門，關(guān)閉其他閥門，開啟真空閥門抽取孔道內(nèi)的空氣。使孔道內(nèi)處于80％的真空狀態(tài)，使孔道的水蒸發(fā)為水氣。

　�、郏�在負(fù)壓力下，壓漿泵將漿體壓入孔道。

　�、埽�按次序關(guān)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(jìn)行壓漿，然后關(guān)閉其他排氣孔；

　�、荩�孔道加壓至0.4Mpa,關(guān)閉進(jìn)漿口閥門之前穩(wěn)壓一段時(shí)間

　　B：普通壓漿方案

　�、伲�孔道壓漿前的準(zhǔn)備工作

　　水泥漿配合比：水泥漿配合比要根據(jù)孔道形式，壓漿方法，壓漿設(shè)備等因素通過試驗(yàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，本橋孔道壓漿用水泥漿的配合比擬采用如下指標(biāo)：

　　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(biāo)號(hào)為P.C42.5普硅水泥。

　　水泥漿的28天強(qiáng)度不低于C40級(jí)。

　　泌水率最大不超過3％，拌和后3小時(shí)的泌水率不超過2％,24小時(shí)后泌水全部被漿體吸收；流動(dòng)度為16s左右，具體值需根據(jù)季節(jié)和溫度作適當(dāng)調(diào)整膨脹率。膨脹劑的摻量經(jīng)試驗(yàn)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(jī)吹去孔內(nèi)積水，其中壓縮空氣不能含有油污。水泥漿在拌漿機(jī)內(nèi)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(shí)間不能低于2min，拌好的灰漿過篩后存放于儲(chǔ)漿桶內(nèi)。儲(chǔ)漿桶要不停地低速攪拌并保持足夠的數(shù)量以保證每根管道的壓漿能一次連續(xù)完成。水泥漿自壓漿到完成壓入管道的時(shí)間不得超過40分鐘。

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

　�、鄯忮^。錨具外面的預(yù)應(yīng)力筋間隙和壓漿管用無收縮快硬性水泥封堵。

　　④沖洗孔道。孔道在壓漿前用壓力水沖洗，以排除孔內(nèi)無雜物，保證孔道暢通。

　　⑤孔道壓漿施工程序：在作好上述準(zhǔn)備工作后，即可進(jìn)行壓漿作業(yè)。其作業(yè)程序?yàn)椋?/p>

　　攪拌水泥漿，使其流動(dòng)度等性能達(dá)到技術(shù)要求。啟動(dòng)壓力泵，當(dāng)壓力泵輸出的漿體無自由水并達(dá)到要求稠度時(shí)，將漿泵上的輸送管連接到喇叭口的進(jìn)漿管上，開始?jí)簼{。

　　壓漿過程中，壓漿泵保持連續(xù)工作。當(dāng)水泥漿從排漿（氣）管順暢流出，且稠度與灌入的漿體相當(dāng)時(shí)，關(guān)閉排漿（氣）管。關(guān)閉排漿（氣）管的時(shí)候，壓漿泵繼續(xù)工作，直至壓力達(dá)到0.7 Mpa,壓漿泵停機(jī)，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(guān)閉進(jìn)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(xù)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(shè)備。

　　壓漿后根據(jù)氣溫情況，在漿體初凝時(shí)卸下進(jìn)泵管和排漿（氣）管，沖洗干凈。

　　壓漿注意事項(xiàng)

　　在波紋管每個(gè)波峰的最高點(diǎn)設(shè)一排氣管兼出漿管。壓漿泵輸漿管應(yīng)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(jìn)入灌漿泵之前應(yīng)通過1-15 mm的篩網(wǎng)過濾。

　　攪拌后的水泥漿要要做流動(dòng)度試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果作必要的調(diào)整，以保證壓漿的順利。

　　灌漿要在灰漿流動(dòng)性下降前（約40 min左右）進(jìn)行。同一根管道的要一次連續(xù)進(jìn)行，出現(xiàn)意外情況中斷時(shí)，應(yīng)立即用高壓水沖洗干凈處理好后，再重新壓漿。

　　在現(xiàn)場(chǎng)做好灌漿孔數(shù)和位置及水泥漿配合比的記錄，以防漏壓。壓漿時(shí)必須采取壓漿過后再穩(wěn)壓3-5分鐘的辦法以增加漿體的密實(shí)度，保證預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，減少應(yīng)力損失。

　　封錨

　　對(duì)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(nèi)作為封端，因而對(duì)腹板束和頂板束不再另外封端。而對(duì)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(wǎng)，并將鋼筋網(wǎng)焊在端面預(yù)留鋼筋上，（禁止和鋼絞線焊接）。

　　四．結(jié)束語

　　隨著交通事業(yè)的發(fā)展，高墩大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋由于自身得天獨(dú)后的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國(guó)大跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋中，墩高超過55米的空心高墩還為數(shù)不多。本文通過對(duì)福建紫云宮大橋薄壁空心高墩的防裂縫施工措施及對(duì)懸澆梁預(yù)應(yīng)力張拉，壓漿等施工要點(diǎn)探索。從施工這個(gè)側(cè)面總結(jié)高墩大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋容易引起質(zhì)量問題的薄弱環(huán)節(jié)及相應(yīng)的處治辦法。本文所論述的這些相關(guān)措施，對(duì)提高橋梁的施工質(zhì)量，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，降低橋梁的造價(jià)都不無益處。