橋梁工程超長、超大直徑鉆孔灌注樁施工工法簡介

榮譽表彰

2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質(zhì)[2008]22號，《橋梁工程超長、超大直徑鉆孔灌注樁施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。 2100433B

超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法適用范圍

《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》適用于采用預(yù)應(yīng)力梁平衡拱的推力的拱形結(jié)構(gòu)工程中超長預(yù)應(yīng)力系梁的施工，且預(yù)應(yīng)力筋采用的是多束、每束多根、每根為1×7結(jié)構(gòu)鋼絞線。該工法也可為其他超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工提供參考。

超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法工藝原理

《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.利用編束架對鋼絞線進行編束，通過采用特制穿束器、特制牽引頭等器具，以及采用三級穿束和卷揚機分次牽引的方法實現(xiàn)鋼絞線整束穿束。

2.根據(jù)上部拱形結(jié)構(gòu)合攏、卸載及安裝附屬結(jié)構(gòu)的各個過程的狀況，選擇合適的張拉時機和張拉順序，使用穿心式千斤頂，并采用群錨對稱張拉的方法實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋的張拉。

3.孔道超長、管壁對鋼絞線的摩擦情況不明確，對預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉伸長值無明確要求，而且拱腳推力過大或預(yù)應(yīng)力系梁拉力過大都將使拱腳處承臺及其承臺下部樁發(fā)生水平位移，為防止引起結(jié)構(gòu)破壞，故在張拉過程中采用以拱腳承臺水平位移控制為主，結(jié)合控制張拉力的雙控方案。

超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法施工工藝

• 工藝流程

《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》的工藝流程是：施工準備→土方開挖→墊層混凝土→系梁底部鋼筋綁扎→預(yù)應(yīng)力孔道留設(shè)→觀察段預(yù)埋管安置→系梁上部鋼筋綁扎→隱蔽工程驗收→系梁側(cè)模施工→系梁混凝土澆筑（觀察段位置暫不澆筑混凝土）→其他段系梁混凝土施工→穿ф6.5毫米鋼筋→穿牽引用鋼絞線→預(yù)應(yīng)力鋼絞線芯墩頭處理→預(yù)應(yīng)力筋穿束→觀察段套管安裝→觀察段位置系梁混凝土澆筑→養(yǎng)護→預(yù)應(yīng)力筋分批張拉→錨固→切割端部鋼絞線、端部封裹。

• 操作要點

《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》的操作要點如下：

一、施工準備

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和整個施工進度的安排，將預(yù)應(yīng)力系梁分不同部位，組織分區(qū)段施工，并做好技術(shù)交底工作。

二、土方開挖、墊層混凝土施工

系梁基槽開挖后，盡快施工墊層混凝土。

三、預(yù)應(yīng)力孔道留設(shè)

根據(jù)設(shè)計要求留設(shè)預(yù)應(yīng)力孔道。若預(yù)應(yīng)力孔道采用鋼管留孔，可采用型鋼焊成支架支撐預(yù)埋管，施工中用全站儀定位、水準儀抄平，在支架安裝完畢，并經(jīng)復(fù)核標高、位置無誤后，用膨脹螺釘將支架和混凝土墊層固定牢固。對于采用塑料波紋管等輕型材料留孔，可采用焊接鋼筋支架支撐預(yù)埋管。預(yù)埋管標高上下誤差控制在±7毫米之內(nèi)，水平位置和兩套管中心距誤差也不得大于±5毫米，套管整體直線順暢。

四、鋼筋綁扎

1.鋼筋綁扎時應(yīng)留有預(yù)應(yīng)力布管穿筋的位置和用于預(yù)應(yīng)力分項施工的時間間隔。

2.先綁扎系梁底部鋼筋和箍筋，箍筋應(yīng)開口設(shè)置。待預(yù)埋管埋設(shè)完畢后再綁扎系梁上部鋼筋并進行箍筋封閉。

3.綁扎鋼筋時，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力孔道坐標位置的正確，若有矛盾時，應(yīng)在規(guī)范允許或滿足使用要求的前提下調(diào)整普通鋼筋的位置，必要時應(yīng)與設(shè)計人員商量后確定。

4.鋼筋工程施工結(jié)束時應(yīng)全面檢查預(yù)埋管，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理并做好記錄。

五、系梁側(cè)模施工

預(yù)應(yīng)力系梁側(cè)模板應(yīng)在鋼管固定好以及鋼筋隱蔽驗收合格后方可進行封模安裝。

六、混凝土分段澆筑施工

1.為了防止混凝土系梁由于超長而產(chǎn)生收縮裂縫，應(yīng)分段澆筑混凝土系梁，分段長度不大于60米，并在混凝土中摻適量的微膨脹劑。

2.非預(yù)應(yīng)力筋、預(yù)應(yīng)力孔道預(yù)埋及支架位置、標高經(jīng)檢查驗收符合要求后，進行系梁混凝土的澆筑，在澆筑時應(yīng)認真做好預(yù)埋管下及其兩側(cè)混凝土的振搗。

七、預(yù)應(yīng)力筋下料與墩頭處理

預(yù)應(yīng)力筋按照單根使用長度在廠家下料，單根成捆運至現(xiàn)場。根據(jù)每束預(yù)應(yīng)力筋的多少、鋼絞線中心鋼絲的直徑以及預(yù)應(yīng)力筋孔道的大小，制作特制牽引頭，特制牽引頭如圖1所示。將鋼絞線外圍6根鋼絲剪短50～100毫米左右，留出中間1根鋼絲穿過特制牽引頭鋼板小孔后，進行墩頭處理，從而將整束鋼絞線和特制牽引頭連接在一起。

八、穿束

1.穿束時，先人工穿入一根直徑ф6.5毫米的鋼筋（圖2），通過鋼筋連接穿入一根高強預(yù)應(yīng)力鋼絞線，在鋼絞線端部安裝特制牽引頭，用牽引頭固定經(jīng)墩頭固定好的鋼絞線，利用卷揚機，整束一次性穿管。鋼絞線墩頭及牽引頭的連接示意如圖3所示。

2.通過牽引頭和所有預(yù)應(yīng)力鋼絞線連接固定，用作牽引的鋼絞線另一端與卷揚機鋼絲繩連接固定，然后進行鋼絞線的牽引工作。

3.每束預(yù)應(yīng)力鋼絞線編組后采用卷揚機進行牽引。卷揚機鋼絲繩的另一端與牽引單根鋼絞線連接線固定后，通過牽引頭拉結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線進行牽引。由于預(yù)應(yīng)力筋較長，而現(xiàn)場條件有限，卷揚機鋼絲繩不能一次牽引到位，因此可分次進行牽引，即牽引一次后，重新轉(zhuǎn)換鋼絲繩與連接的牽引點進行牽引，直到全部牽引到位，每次牽引的距離可根據(jù)現(xiàn)場條件確定。分次牽引方法如圖4所示。

4.每束鋼絞線牽引到位后，將鋼絞線的墩頭芯線剪斷，待張拉時通過防松夾片錨具固定。

5.特別需要強調(diào)的是，在鋼絞線牽引過程中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的相對位置要保持不變，并不能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。首先根據(jù)現(xiàn)場的實際環(huán)境以及每束鋼絞線的根數(shù)，用腳手架鋼管搭設(shè)鋼絞線編束架；然后對牽引頭連接的每根鋼絞線編號，并針對鋼絞線分排設(shè)置，在編束時調(diào)整好每排鋼絞線位置，每隔4米用12號鋼絲捆成整體，編束架如圖5所示。在觀察段中對每排鋼絞線再次進行檢查。每束穿筋完成后在兩端對每根鋼絞線進行編號固定。

九、觀察段套管安裝及混凝土澆筑

在超長預(yù)應(yīng)力系梁施工中，為了在穿束時發(fā)生異?，F(xiàn)象能夠進行二次處理，并保證預(yù)應(yīng)力筋穿束更順暢，可在一定范圍內(nèi)適當設(shè)置后澆段（后澆段長度一般為8.5米），并在后澆段的套管上各留出觀察段（長度一般為4米），預(yù)先放置觀察段套管，并套在預(yù)應(yīng)力孔道預(yù)埋管上。在穿過預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，觀察鋼絞線在穿束過程中有無故障，待順利穿完后，將后澆段中套管就位封閉，綁扎好非預(yù)應(yīng)力筋，經(jīng)隱蔽工程驗收合格后進行預(yù)應(yīng)力系梁后澆段混凝土澆筑。后澆段和觀察段套管安裝就位如圖6所示。

十、張拉端端部處理

預(yù)應(yīng)力錨具采用防松夾片錨具，端部采用專用配套鑄鐵錨墊板和螺旋筋，將其可靠地固定在鋼筋支架上，并凹進基礎(chǔ)側(cè)面600毫米。

十一、預(yù)應(yīng)力張拉

由于拱結(jié)構(gòu)自身的特性，屋面結(jié)構(gòu)成型后拱在自重及上部荷載作用下將產(chǎn)生沿拱軸線的水平推力，該水平推力由預(yù)應(yīng)力混凝土系梁承擔。為平衡拱體和屋面部分荷載對拱腳產(chǎn)生的水平推力，預(yù)應(yīng)力筋分兩批進行張拉，每批進行對稱張拉，第一批張拉完后停止20小時，觀察拱腳位移和預(yù)應(yīng)力松弛情況后，繼續(xù)張拉另一批預(yù)應(yīng)力筋。

1.采用群錨進行張拉

張拉前，先加工直徑ф260×130毫米厚鋼板，并在鋼板上預(yù)先鉆孔（其中中心孔為排氣孔），使每束鋼絞線穿過鋼板，通過群錨夾片固定在ф260×130毫米厚的錨墊板上。采用千斤頂（千斤頂?shù)男吞柛鶕?jù)計算確定）進行張拉，張拉時通過錨墊板將張拉應(yīng)力均勻傳遞到拱腳基礎(chǔ)鋼承墊板上。群錨張拉如圖7所示。

2.張拉順序

1）預(yù)應(yīng)力初步張拉∶預(yù)應(yīng)力筋穿入孔道后，在正式張拉前進行初步張拉，調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋，使各預(yù)應(yīng)力筋松緊一致；

2）上部拱結(jié)構(gòu)合攏后、屋面結(jié)構(gòu)胎架落架前張拉系梁預(yù)應(yīng)力，用以平衡結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)下恒載產(chǎn)生的拱腳水平推力，監(jiān)控一天時間。若張拉過程中拱腳水平位移大于極限值△（△為6毫米，下同）則停止張拉，若拱腳水平位移小于極限值△，則繼續(xù)張拉；

3）胎架下落過程中，對拱腳處水平位移進行實時監(jiān)控。若其接近△，則對系梁繼續(xù)施加預(yù)應(yīng)力，使之減小。落架過程分批分步進行，結(jié)合張拉系梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，使拱腳水平位移控制在限值△以內(nèi)。

3.對稱張拉

由于每束鋼絞線的張拉應(yīng)力特別大，施工時按以下順序進行對稱張拉，張拉順序如圖8所示。

4.采用雙控進行張拉

在張拉過程中，以控制拱腳承臺水平位移為主，同時對張拉應(yīng)力值進行控制。張拉施工前，在每個拱腳承臺上設(shè)置2個位移觀測點，采用全站儀對拱腳水平位移進行監(jiān)測，利用百分表進行輔助監(jiān)控（圖9）；根據(jù)預(yù)應(yīng)力系梁中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線束的配置情況，在每道系梁的兩端埋設(shè)穿心式壓力傳感器，分別埋設(shè)在兩根梁的對角張拉端，進行鋼絞線預(yù)應(yīng)力值的監(jiān)控測試，壓力傳感器的布置如圖10所示。

十二、端部封堵

預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢經(jīng)檢查無誤后，即可采用砂輪鋸和無齒鋸或其他機械方法切割多余的鋼絞線，切割后的鋼絞線外露長度距錨環(huán)夾片的長度為30毫米，然后在錨具及承壓板表面涂以防水涂料，最后清理穴口，用C30細石混凝土進行封堵。

1.《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》通過采用定型支架固定預(yù)應(yīng)力預(yù)埋理管及觀察段套管連接技術(shù)，確保了孔道平直順暢和穿束順利。

2.《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》通過采用特制的牽引頭和每根鋼絞線芯的墩頭技術(shù)，以及采用三級穿束并進行分次牽引的方法，解決了超長預(yù)應(yīng)力系梁穿束困難的問題。

3.《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》通過采用對稱張拉的方法，解決了超長預(yù)應(yīng)力系梁大噸位張拉的施工難題。

4.在預(yù)應(yīng)力施工中，預(yù)應(yīng)力系梁端部設(shè)置穿心式壓力傳感器對張拉和使用階段系梁的應(yīng)力、應(yīng)變進行監(jiān)控，同時在施工階段采用全站儀和百分表雙控措施對系梁拱腳基礎(chǔ)水平位移進行監(jiān)控。

1.《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》的成功應(yīng)用解決了超大拱形結(jié)構(gòu)系梁的施工難題，為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)更廣泛地應(yīng)用提供了依據(jù)，使建筑平面布局更靈活。超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用成功，不僅節(jié)約了鋼材，減少了維修費用，也提高了結(jié)構(gòu)的耐久性，延長了建筑物的使用壽命，為降低工程結(jié)構(gòu)總造價提供了依據(jù)，并降低了建筑物的全壽命周期成本。

2.《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》滿足中國關(guān)于建筑節(jié)能工程的有關(guān)要求，節(jié)約了資源，縮短了工期，而且對改善結(jié)構(gòu)的性能，提高結(jié)構(gòu)的安全性有意義。

3.《超長預(yù)應(yīng)力系梁施工工法》在南京奧體中心主體育場工程、廣州大學(xué)城華南理工大學(xué)體育館和揚州市體育館工程中的成功應(yīng)用也取得了很好的經(jīng)濟效益，共取得經(jīng)濟效益102.5萬元。

注：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算