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浅谈市域铁路桥梁建设中的预应力精细化施工

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  摘 要 市域铁路主要服务于市区与郊区、主城区与周边乡镇之间,其线路建设以高架为主。本文介绍了温州市域铁路S2线一期工程高架桥的预应力精细化施工工艺,希望给相关从业人员提供一些借鉴。
  关键词 市域铁路;桥梁;精细化施工
  1 工程概况
  温州市域铁路S2线一期工程全长约63.63km,其中地上高架段长约52.61km,隧道与地下段长约10.86km,桥隧比约99.75%。为提高工程品质,加强质量管理,项目全线推行桥梁预应力精细化施工。
  2 桥梁预应力精细化施工特点
  推行桥梁预应力精细化施工,可严格控制所施加预应力的大小,降低钢绞线应力分布的不均匀度,避免因预应力施工不当引发桥梁病害,确保桥梁预应力施工质量满足设计和规范要求。相较传统预应力施工,温州市域铁路S2线一期工程桥梁精细化施工采用了智能张拉与真空辅助压浆工艺。
  2.1 智能张拉工艺特点
  智能张拉是目前国内预应力张拉领域的先进工艺,其利用计算机,改人工的操作方式为机械智能控制,成功实现钢绞线张拉自动操作,有优点如下:①减少人为与环境因素影响,使施力大小、加载速度、持荷时间等张拉过程要素完全符合设计和技术规范要求[1];②计算机控制多台千斤顶同时、同步对称张拉,实现钢绞线两端的张拉力同步变化;③保证持荷时间足够,实现自动补张。在持荷阶段,预应力钢绞线两端的应力将有所下降,此时由计算机控制千斤顶自动补张,使张拉应力保持在要求范围内; ④设备自动生成真实可靠的数据并及时反馈,实现“智能控制、远程跟踪、及时纠错”,方便动态管理与历史溯源。
  2.2 真空辅助压浆工艺特点
  压浆过程中,水泥浆泌水、含气泡等问题都将在孔道内形成孔隙。过多的孔隙不但会造成预应力钢绞线与水泥之间的黏结力下降,还会导致预应力钢绞线受到锈蚀,为工程留下隐患。
  真空辅助压浆工艺一面用真空泵抽取孔道内空气,使孔道内形成负压力,一面用压浆机以一定正壓力压浆。利用压浆机与孔道内的正负压力差,可有效挤出孔道内的气泡与自由水,提高孔道内水泥浆的密实度,实现水泥浆迅速稳定的充满预应力孔道。
  3 桥梁预应力精细化施工主要工艺
  桥梁预应力精细化施工流程主要包括:①准备工作,包括安装波纹管作为预应力孔道、梳编穿束钢绞线等。②智能张拉。③真空辅助压浆。④封锚。其中的几项关键工艺介绍如下。
  3.1 钢绞线梳编穿束工艺
  使用单根穿束工艺穿长束时易引发钢绞线相互缠绕,进而造成受张拉钢绞线受力不均,滑丝、断丝等事故频发。考虑到单根穿束存在的弊端,本项目箱梁预应力钢绞线短束采用穿束机穿束,长束采用卷扬机整束牵引。在开始穿束前,要确保预应力孔道的安装符合要求,保证孔道在直线段平顺,在曲线段圆滑。孔道交接处用密封胶带封裹,避免水泥浆与其他杂物于箱梁混凝土浇筑时由接缝处进入堵塞孔道。
  长束钢绞线疏、编、穿束相较短束较为复杂,大致流程如下:根据计算结果下料钢绞线,下料完毕后确定钢绞线的一端为牵引端。于牵引端套入锚板,锚板上孔的尺寸略大于钢绞线直径,各孔位做好编号。移动锚板进行疏束,对已梳理顺直的钢绞线逐段绑扎。用砂轮锯将牵引端各钢绞线端头30cm范围内的外层丝切割剥离,仅保留一根中心丝。将中心丝穿入牵引螺塞后镦头,镦头直径不小于牵引螺塞的孔径。镦头后钢绞线通过牵引螺塞与螺旋套连接,螺旋套的另一端连接一钢丝绳,钢丝绳穿过孔道后与卷扬机连接[2]。做好准备工作后,由卷扬机缓慢牵引钢绞线平移完成穿束。
  3.2 智能张拉工艺
  智能张拉设备包括预应力智能张拉仪、千斤顶、高压油管、配套计算机等。张拉设备于张拉前做好配套标定工作,且定期维护校验。设备每隔一月或300次张拉作业需重新标定,如遇千斤顶拆修也需重新标定。张拉前需全面检查锚垫板与孔道,如遇锚垫板平面与孔道中轴线不垂直,则采用楔形垫板加以矫正。
  张拉系统以张拉应力为控制指标,伸长量为校对指标。当张拉应力达到终张拉控制应力的10%时,持荷30秒,达到终张拉控制应力的20%时,持荷30秒,达到终张拉控制应力时,持荷300秒。各持荷阶段设备自动补张,保证张拉应力数值不下降。张拉时需严密注意钢绞线滑丝、断丝等意外情况。当一束钢绞线出现少量滑丝时,可用千斤顶进行补拉,出现多根滑丝时,需放张此束钢绞线并重新安装锚具整束补拉。当一束出现断丝超过5%时,需对断丝超标的钢束进行整孔放张,并在更换钢束后重新张拉[3]。
  钢绞线实际张拉伸长量与理论值需相差6%以内才可进行锚固,如超过则暂停张拉,在查明原因并采取相应措施后继续张拉。
  3.3 真空辅助压浆工艺
  真空辅助压浆主要包括拌制水泥浆、压浆两个施工步骤。
  制浆时,先加少量水至搅拌机的拌浆筒并空转数分钟,使拌浆筒内壁充分湿润。再将称量好的水倒入拌浆筒,边搅拌边倒入水泥与外加剂,搅拌至均匀。随后将搅拌好的浆体放入储浆桶,倒入储浆桶的浆体不管是否马上泵送,都要不停地搅拌。
  压浆与张拉作业间隔时间不得大于48小时,同一孔道压浆要一次完成不可中断。压浆前,先清除孔道内杂物与积水,封堵可能发生漏浆的位置,再使用真空泵于预应力孔道的一端抽出空气,使孔道内形成负压。压浆时,用压浆机于孔道最低点的注浆口以0.6MPa的压力压入水泥浆,此时由孔道最高点的排气孔排气和泌水。浆体注满孔道后,继续压入浆体2分钟,确认排气孔出浆浓度与注浆口进浆浓度一致时,方可停止压浆。压浆作业完毕后应及时清洗机具并集中统一处理废浆液。
  4 结束语
  温州市域铁路S2线一期工程推行桥梁预应力精细化施工,有效地提高了施工质量,取得了理想的效果。
  参考文献
  [1] 陈红杰.预应力智能张拉系统在T梁预制中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2014,(3):50-54.
  [2] 苏景禄,李黎明.桥梁预应力张拉施工技术应用与工艺控制[J].山东交通科技,2017,(4):26-28.
  [3] 卢军燕,李学东.后张法预应力施工中钢绞线断丝和滑丝研究[J].人民黄河,2013,(2):100-102.
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