摘要：近些年，随着我国基建工程的不断发展，对于施工技术的要求也愈来愈高。预应力技术应用于桥梁工程施工中，能够有效提升桥梁结构强度，同时增加桥梁构件的耐久度，对于延长桥梁使用寿命具有重要意义。本文以某特大桥工程项目为例，对竖向预应力施工技术的应用进行了分析，仅供参考。
关键词：桥梁施工；竖向预应力；技术应用
由于预应力技术的特点，使得其在多数情况下都可以应用于桥梁加固技术中，此技术的特点是可以充分对高强度材料进行利用，由于高强度材料所能产生的弯矩较小，所以在道路桥梁加固技术中应用可以使桥梁结构具有非常好的跨越能力。
一、预应力技术概述
道路桥梁在我国的社会发展中具有非常重要的作用，其作为交通运输的枢纽，对国民经济的发展起着推动的作用，所以桥梁工程的建设是具有十分重要意义的。但在日常使用过程中，桥梁由于质量、使用年限长等原因发生破损的情况较为严重，特别是近几年发生的几起桥梁倒塌事故中，造成人民群众生命和财产的重大损失，因此对破损的道路桥梁进行加固是当前急需进行的一件事。加固是道路桥梁维修中非常关键的一项技术，近年来，随着先进技术的不断涌现，在道路桥梁加固中许多先进技术得以应用，预应力施工技术就是其中非常典型的一种。
所谓预应力是在工程施工期间对结构预先施加压力，从而改善结构的强度。预应力新技术主要应用在混泥土结构中，一般在混凝土结构真正承受荷载之前，预先施加一定的压力，从而促使混凝土结构的内部形成压力，再通过外部施加一定的压力，促使混凝土结构在使用的过程中不发生裂缝或者将裂缝发生的时间推迟。通过预应力技术，能够提高混凝土构件的刚度，增加构件的耐久度。此外，对机械型的构件，也可以使用预应力技术，提高机械型构件的强度，避免机械型构件发生变形。例如，木桶没有装水之前在周围套一圈铁皮，预先对木桶施加一定压力，从而提高木桶的稳定性，保障木桶不会漏水。同样的道理，建筑构件预先施加一定压力，从而促使构件更加具有稳固性，不容易发生开裂或者变形问题。
二、竖向预应力施工技术在桥梁工程中的应用
1、工程概况
某特大桥为空间双索面自锚式悬索桥，桥跨布置为（50+95+200+95+50）m，主桥全长490m，桥面总宽29m，其中200m为主跨，95m为边悬吊跨，50m为锚固跨，主跨和悬吊跨采用钢边主梁断面形式，锚固跨采用混凝土箱梁断面形式。桥塔采用欧式风格混凝土桥塔，桥面以上桥塔高度70m。
主塔采用混凝土门式桥塔，主体结构为箱型截面，采用C50混凝土，16#主塔全高为81m，17#主塔全高为75m。横向两根塔柱中心距25.4m。单根上塔柱采用箱型截面，顺桥向宽6m，横桥向宽4m，四个角隅处设置0.5×0.5槽口，内箱平面尺寸为4.0×2.0m，内箱边缘至凹槽内边缘的距离为0.5m，箱室内倒角0.3×0.3m。下塔柱采用箱形截面，顺桥向宽7m，横桥向宽4m，内箱平面尺寸为4.0×2.0m，箱室内倒角0.3×0.3m。单根塔身中设置30束19-?s15.2mm钢绞线竖向预应力束，其底部锚固在承台内1.0m，张拉端分三个阶段，第一阶段设在下塔柱顶面，长度20.35m，第二阶段设在上塔柱塔身内，长度39m，第三阶段设在上塔柱塔身内，长度41m位置，施工控制难度较大。16#、17#主塔塔身预应力见图1。
2、施工特点
16#墩共分17个施工节段，17#墩共分15个施工阶段，标准阶段混凝土浇筑高度为4.0m。采用塔吊翻模，劲性骨架辅助施工，劲性骨架同时也作为竖向预应力钢绞线的主要支撑架，采用附着式塔吊作为垂直起吊系统。
16#、17#主塔是整个某特大桥的控制性工程，直接关系着大桥能否顺利辐缆和按期通车。前期因水中承台基坑开挖方案导致工期滞后3个月，因此墩身施工必须在原定计划上提前，这无疑对塔身施工方案的选定和优化等方面提出了更高的要求。
在16#、17#塔身施工中，竖向预应力钢束、波纹管安装和压浆是要解决的关键技术。
3、施工技术难点
某特大桥16#、17#墩竖向预应力施工具有以下难点：
（1）劲性骨架的自身重量大，受力复杂，如何在密集的塔身钢筋中准确定位；
（2）钢绞线为柔性材料，提升困难，功效低；
（3）墩身高，压浆难度大，顶部浆体密实性较难保证。
4、施工方案
所有塔吊均为附着式塔吊，未附着前的吊装高度达到了36m，标准附着间距18m，无法采用一次拼装劲性骨架、一次提升钢绞线的施工方法。一次拼装劲性骨架后将会占用塔吊的操作空间，使得塔吊也将无法工作，导致安全风险加大。
通过施工方案比选论证，采用分段拼装劲性骨架、分段提升钢绞线，钢绞线固定在骨架顶部的施工方法，使骨架拼装和钢绞线提升次数减少，降低安全风险，提高功效，使操作简单化。
图1 某特大桥16#、17#主塔塔身预应力
5、施工技术应用
5.1钢绞线安装
（1）承台阶段
在承台混凝土施工前，通过受力计算，设计增设劲性骨架，安放预应力束P锚，安装压浆管并引出承台混凝土面至少30cm，绑扎保护。为了防止钢绞线污染，方便承台混凝土浇筑，在垫层混凝土面上搭设高度略高于塔座顶部的劲性骨架。利用塔吊辅助起吊，通过劲性骨架逐一将P锚固定端安装调整到位，前端固定到劲性骨架上，并做好防锈保护。从而顺利完成承台及塔座施工作业。
（2）墩身阶段
完成承台、塔座施工后，继续搭设劲性骨架，搭设高度应略高于下节塔身施工高度，利用塔吊逐根吊起钢绞线束，套入满足下节施工高度的波纹管，并对接头缠包严实，确保混凝土施工过程中不漏浆，顶部固定在劲性骨架顶端。施工完相应钢绞线长度范围的墩身，再对骨架进行接高，施工至相应位置，如此循环，直至施工至墩顶。
TC5613A型塔机最大工作高度为40米，当工作高度超过40米时，根据塔吊附着要求，每施工20m高度，安装一次附着预埋件，附着一次塔吊，保证塔吊安全施工。
此外，为保证孔道压浆密实，应在承台P锚端及锚固端位置安装PVC塑料压浆管或排浆管。
5.2管道压浆
在16#、17#塔身施工中，最大的压浆高度达到了41.00m，需要的正常工作压力在1.0MPa左右，而普通压浆设备的正常工作
压力在0.7MPa，即30.00m左右的压浆高度。当超过30.00m的压高度时，工作压力无法正常保障，容易造成压浆管堵塞现象。在压浆高度超过30.00m后，利用水泥浆在重力方向的自落特性，改为从顶部灌浆施工，并适当增加水泥用量和增大水泥稠度。此施工方法简单易行、并能保证水泥浆体质量。由于水泥浆在重力方向的自落性和泌水特性，需要在波纹管顶部二次灌浆，保证预应力管道顶部浆体密实。
三、结论
综上所述，某特大桥16#、17#墩通过采用分段拼装劲性骨架、分段提升钢绞线的施工方法，不但减少骨架拼装和钢绞线提升次数，降低安全风险，提高功效，操作简单，而且使每个4米段可以达到5天的时间，比原计划节约将近1个月的施工工期。此外，在设计单位许可的条件下，可以将波纹管变更为开口塑料波纹管，无需从钢绞线束端头套入，直接从钢绞线束侧面套入，这样将节省大量套管时间，并且钢绞线可以一次提升到位，将大大加快施工速度。
参考文献
[1]林芳，周燕峰.竖向预应力施工工艺在文化广场工程中的应用[J].建设科技，2017（20）：166-167.
[2]张燕清.连续箱梁桥竖向预应力改善腹板抗裂性的应用分析[J].公路交通技术，2016，32（2）：79-82.
[3]闫桂豪.预应力技术在公路桥梁工程施工中的优势分析[J].中华建设，2016（3）：154-155.
论文作者:陈瑶
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/5
标签：预应力论文; 骨架论文; 塔吊论文; 桥梁论文; 高度论文; 混凝土论文; 钢绞线论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;