上塔柱环向预应力施工技术
江洪
[摘要]攀枝花炳金大桥上塔柱的环向预应力设计在我国的斜拉桥中是比较少
的。本文主要介绍了其施工过程。
[关键词]钢筋砼斜拉桥环向预应力施工过程
工程概况：
攀枝花市炳金大桥为钢筋砼独塔斜拉桥。塔柱分为上、中、下三部分，均为空心箱形。其中上塔柱为拉索锚固段，高36.60米；上塔柱外截面尺寸为3.0×6.0m，3.0m面为拉索锚固面，壁厚1.0m，在拉索锚固点处向内箱凸出形成锚固齿板，6.0m面平行于桥轴线，壁厚0.75m。全桥共有92根拉索，河心侧编号为1#～23#，河岸侧编号为1’#～23’#，拉索在塔柱为对称布置，平行索面。为了平衡索力对塔壁形成的内力，上塔柱设计有环向预应力。上、下游塔柱共有1020根预应力束，分为M1～M5五个型号；其中M5束布置在6.0m面为直线型束，其余型号预应力束分布在3.0m锚固面，M1～M3型为曲线型束，M4为直线型束，均为平面布置（见图A）。上塔柱预应力筋为ф5的低松驰高强钢丝，采用柳州产的DM5镦头锚，每束24丝，预留管道采用波纹管，张拉方式为交替单端张拉。
环向预应力施工：
2.1前期施工
2.1.1预应力管道埋设：
由于上塔柱是拉索的锚固区，受力比较复杂；固此设计中布置的钢筋间距较小，拉索锚座处还有大量的配筋再加上预埋的拉索钢筒，预应力管道的埋设安装不可避免的与钢筋发生冲突。虽然设计中明确指出钢筋要给预应力让位，但是为了保持塔柱钢筋结构的完整性，施工中应尽量避免过多的损伤钢筋。为此，测量工作的超前性非常重要，预应力管道位置的放线，应在索管定位、塔柱主筋接长后，外层箍筋安装前进行。此时进行波纹管安装，钢筋可向四周稍作移动，待波纹管定位之后，即可将波纹管与钢筋绑扎固定，同时将两者都安装到位。但应注意以下几点：
不论是直线孔道抑或是曲线孔道，锚座端头预埋钢板与波纹管中心线垂直。
波纹管安装就位过程中应尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂，同时还应防止电焊火花烧伤管壁。
波纹管安装后应检查波纹管的曲线形状是否符合设计要求，是否有“死弯”（曲线突变）；固定是否牢靠，接头是否完好，管壁无破损等。
施工过程中不可避免的有少量钢筋要被割断，尤其是设计中DM5镦头锚为内锚式锚座，张拉端锚座为200×200mm的正方形，固定端为140×140mm的正方形，锚座后还设有螺旋直径φ110mm的φ12的螺旋筋。考虑到预应力束锚座处的集中力作用，除了要求螺旋筋与锚座焊接固定之外，对于锚座四周割断了的钢筋均采用“井”字形网片进行加强。
2．1．2浇注成形
砼为C40，泵送高度达160M，塔柱钢筋，预埋管道密集，砼浇注振捣有一定难度。因此砼应具有良好的可泵性和流动性，砼振捣必须到位，尤其是预应锚座处要承受强大的集中力作用，更需要充分振捣。另外波纹管与锚座间的缝隙应用粘胶带密封，内锚座凹槽可采用泡沫填充，待砼凝固，将泡沫挖掉凹槽即可成形。
2．2后期施工
2．2．1管道清理准备
预应力束的张拉一般要求砼强度达到80%后再进行。对于上塔柱的环向预应力，由于塔柱高度较高，塔柱重叠施工，安全威胁较大，并且要到挂斜拉索张拉时环向预应力才起作用，因此并未立即安排穿束张拉。在浇注砼时采用高压水或压风或检通器进行清理管道，在捣固时严禁碰撞玻纹管，预应力筋下料制备
高强钢丝镦头锚具对同束钢丝下料长度的相对差值要求较高，一般不宜大于L/5000，而且对镦头质量有如下要求：（见图B）2.2.3预应力穿束
钢丝束先从张拉端穿入孔道，并从固定端处抽出至少350mm，以保证该端在镦头时有足够的工作长度；然后按钢丝束端部编束的顺序穿入锚板即可墩头。全部镦头完毕再将钢丝束退回孔道内。
2．2．4张拉与锚固
设计中所有的环向预应力张拉控制应力为钢丝的0.78ók，张拉吨位为589.7kN。张拉机具均为OVM公司产品，千斤顶为YC-60A型，还有与其配套的锚杯内螺纹连接工具式拉杆（见图D），油泵为ZB4—500型。千斤顶、油表均经过标定，严格配套使用。张拉控制采用双控，即以张拉力控制为主，以伸长值控制为校准。张拉工艺流程如下：
装顶、油表归零张拉至初应力（10%控制应力）
测初始伸长值张拉至控制应力持荷5分钟后拧紧螺母、测终伸长值回油稍停退顶、卸拉杆。
钢丝束张拉过程中，应严格对中，以免将锚杆的螺纹刮伤；工具式拉杆与连接套筒应装到位，尤其是工具式拉杆的螺纹应旋到锚杯内螺纹的2/3，避免出现螺纹拉滑。为保证施工安全，锚杯拉出孔道时应及时拧上螺母。油泵操作时进油、回油均需缓慢均匀。
2.2.5压浆、封锚
预应力钢筋张拉后，孔道应尽早压浆。早点压浆可防止预应力钢材锈蚀和松弛，并可早点达到强度。孔道压浆一般不宜超过14d，而且水泥浆应满足以下规定：
①、水灰比控制在0.40～0.45以内，掺入适量减水剂时，水灰比可减少到0.35；水及减水剂须对预应力钢材无腐蚀作用。
②、水泥浆中可掺入（通过试验）适当膨胀剂，掺入量约为水泥用量的1%。水泥浆掺入膨胀剂后的自由膨胀小于10%。
工艺流程如下：
安装压浆（水）管压水冲洗孔道（至固定端气孔压出的水变清）水泥浆制备接水泥浆、压入水泥浆（至水排干溢出浓浆为止）将固定端气孔堵死，再继续压1～2分钟，压力为0.7Mpa左右封闭压浆端，卸下压浆（水）管，冲洗溢流到塔柱表面的水泥浆。
由于设计中环向预应力均为平面布置（曲线为平面曲线），且都为短束，故并未另设排气管，直接利用镦头锚具两端中心的孔眼；其中张拉端中心的孔眼为φ12的带内螺纹的，工地上遂自行加工了与之配套的压浆嘴，通过球阀与压浆管相联，在压浆持压后只要将球阀关闭即可封闭压浆端，减少了压力损失。待水泥浆初凝后，将压浆嘴与球阀卸下，稍加清理后又可循环使用。
待塔柱上的环向预应力张拉并压完浆之后，按从上到下的顺序进行封锚，且可边封锚边修整塔柱表面的浮浆。在进行封锚工作之前应先将锚座内的浮浆清理干净并凿毛，然后设置防裂钢筋网和浇筑封锚砼。封锚砼拆模后加强养护，以免新旧砼之间由于收缩出现裂纹。
应用效果
炳金大桥环向预应力施工主要解决了以下问题：
①、妥善处理和解决了拉索水平力造成的裂纹问题。
②、减小了塔柱截面尺寸。
③、降低了锚固区段的配筋。
④、简化了塔柱内箱的构造，便于空间索面布置、拉索安装。
⑤、减少了养护维修工作。
⑥、改善了塔柱的力学性能。
结束语
①、平面环向预应力施工是现代钢筋砼斜拉桥中较新的施工方法，它的成功施工使得斜拉桥施工方面迈出了新的一步。
②、镦头锚具的使用，发挥了预应力短束施工的优势：孔道预埋方便；便于穿束施工；孔道摩阻、锚具造成的预应力损失小；锚座尺寸较小，方便压浆封锚。
③、高空作业布束密集，镦头工作量大，给施工增加了难度。
④、采用自行加工的锚座，满足了施工的需要，节约了大量的资金。
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