摘 要：随着现代桥梁建设技术的飞跃发展，预应力混凝土在桥梁工程中越来越得到广泛的运用，而预应力钢绞线张拉压浆施工作为预应力混凝土的关键技术，对桥梁的质量控制起着至关重要的作用。本文以重庆东水门长江大桥主塔预应力施工为例，对斜拉桥主塔上塔柱预应力施工予以介绍。

关键词：索塔施工；预应力施工

1 工程简介

1.1 桥梁结构

重庆东水门长江大桥主桥为222.5+445+190.5m三跨双塔单索面连续钢桁斜拉桥，钢梁全长858m，桁宽15m，主桥上桥面全宽24.0～39.2m。索塔均为天梭形，包括上塔柱、中塔柱、下塔墩，采用C50混凝土。P1索塔高172.61m，P2索塔高162.49m，塔柱为单箱单室结构形式，塔墩为单箱多室结构形式。

1.2 预应力施工概述

根据受力需要，在桥塔上塔柱锚索区、上横梁、下横梁、索塔横系梁、支座牛腿、牛腿侧壁，均设置有一定数量的预应力钢束。所有桥塔上布置的预应力钢束均采用圆形塑料波纹管、真空辅助压浆工艺。采用的钢绞线为极限强度fpk=1860MPa，钢绞线锚下张拉控制应力采用0.72fpk=1339MPa。为避免预应力锚具布置切断过多塔柱钢筋及破坏塔壁外表景观，预应力钢束的张拉端均采用深埋锚工艺，即锚垫板栓接一段套筒，锚垫板应按套筒设计要求对螺栓孔进行攻丝，套筒外缘距塔柱外侧表面为5cm，预应力施工完毕后对套筒进行封锚。深埋锚结构详见“图1”。

图1 深埋锚结构示意图

在上塔柱锚索区，为了平衡拉索的水平分力，此壁内竖向等间距布置了一列15-12的纵向预应力钢束，钢束间距45cm，纵向预应力钢束长度较短，采用交错单端张拉，这样也利用塔壁上减少张拉套筒孔洞。为了保证钢锚箱与塔壁的紧密接触，抵抗锚点偏心造成的塔肢扭矩影响，在每节钢锚箱范围内布置有4对横向对拉预应力钢束，钢束规格亦为15-12，采用两端张拉，在塔壁间的空白段，采用在钢锚箱侧拉板上焊接钢管作为钢束通过的媒介，预应力施工完毕后，钢管内也应有密实的水泥浆压入。在锚索区的桥塔塔背（弧形壁），为了减小温度作用下塔壁开裂的可能性、加强桥塔截面的抗扭性能，塔背内布置有与横向对拉预应力数量相当的塔壁预应力钢束，规格亦为15-12，采用两端张拉。纵向钢束、横向对拉钢束以及塔背钢束，形成锚索区的环向预应力体系，以满足上塔柱的受力及耐久性需要。塔柱预应力分布详见“图2”。

图2 索塔塔柱锚索区预应平面布置图（单位：mm）

张拉时，下一节段塔柱混凝土龄期不小于7天，本节段强度不小于设计值的90%，，钢束由下而上，两塔肢对称张拉，在同一平面内，先张拉纵向预应力钢束，再张拉塔背预应力钢束，最后张拉横向预应力钢束。

2 张拉工艺

2.1 塑料波纹管制孔

塑料波纹管长度根据需要定尺，采用外套接。为防止混凝土浇筑时管道上浮，必须采用设有内衬管（塑料）的塑料波纹管，内衬管外径应比波纹管内径稍小，管道接头连接应确保其密封性，错台控制在1mm以内。

管道定位必须准确牢固，管道轴线必须与垫板垂直，严格按照没计图纸的要求设置定位钢筋，定位钢筋设置间距直线段不大于50cm，曲线段不大于25cm，管道的位置偏差最大不超过5mm，塑料波纹管插入锚座喇叭口的长度不得小于3cm，与锚座连接处应使用防水胶带缠紧密封，对锚座表面上的压浆孔及连接螺孔，宜用黄油、海绵等材料填充，防止浇筑混凝土时水泥浆渗人管道或螺栓孔内。

2.2 钢绞线的下料成束、穿孔

2.2.1 下料宜用砂轮机切断，不得用电焊或氧气切断，切断钢绞线之前，先在切割线左右两端各3～5cm处扎丝一道，防止切断后散头，不得伤及钢绞线。

2.2.2 钢绞线下料长度按设计图，并考虑千斤顶张拉端的工作长度。设计未定出下料长度时，按下式计算，并经试用后进行修正：

L=Lσ+2Ll+nL2+nL3：

式中：L——钢绞线下料长度（mm）

Lσ——锚具支承板间孔道长度（mm）

Ll——锚具高度（mm）

L2——张拉千斤顶支承端面到槽形口外端面间的距离（包括工具 锚高度）（mm）

L3——长度富余量（mm）（可取10Omm）

n——单端张拉为1，两端张拉为2

2.2.3 使钢绞线成束时不致互相绞扭紊乱，可用钢板仿锚板孔位缩小做成梳型板将各根钢绞线梳理顺直，每米用一道18～22号扎丝捆扎成束，编束后，应系上标签，注明束号、束长及钢绞线产地。束内每根两端均用白胶布缠贴编号，同根同号，分别存放在防雨棚内待用，对较长的钢绞线束，为便于存放运输，可将其盘成大盘，圈径宜为3m左右。

2.3 挤压头施工

利用油压机将单根钢铰线挤入套筒内。施工时，先将单根钢铰线穿过工作锚，用挤压器将钢绞钢铰线端部挤入挤压套筒内，钢绞线挤入后，预应筋外端应露出挤压套1～5mm，挤压后单根锚具抗拔锚固力不得小低于预应力筋标准抗压强度的95%。按以上方法继续将下一根钢铰线穿过工作锚，将端部挤入挤压套筒。当一束钢束钢铰线全部挤压完成后，将所有钢铰线挤压套筒前端齐平，并与工作锚贴紧，后端也齐平，并用定位板压紧，拧紧定位板螺栓。2.4 预应力钢绞线张拉

2.4.1张拉程序

0-20%σcon （测引伸值及工具夹片外露量）- 40%σcon （测引伸值）-100%σcon（测引伸值及工具夹片外露量）-持荷2min、计算实际伸长量并与修正后的理论值对比分析-回油自锚（测回缩量，计算锚具变形及夹片回缩量是否满足规范要求，单个张拉端不大于6mm）-退顶。（超张拉应力设计有规定时，按设计规定取值，不亦超过0.75σcon）。

2.4.2 张拉作业

（1）阶段：千斤顶充油，活塞伸出2～3cm。

（2）初始张拉：初始张拉前调整钢绞线束松紧，张拉设备与孔道轴线一致，均匀受力，到达吨位后，测油缸外露量及油顶外沿至锚下垫板的距离并作为初读数，两端每根钢绞线上做标记，记下数据，，判断滑丝、滑移情况，同时丈量工具锚夹片外露量并做好记号，分析内缩量。

（3）分级加载：加载分为3级，即0.2σcon、0.4σcon、σcon，每加载一次，测量一次伸长值。初应力及终应力时测量工具夹片外露量。

（4）张拉吨位：张拉σcon时，持荷2min并在张拉端补足吨位，测量伸长值，观察钢绞线与夹片情况；计算伸长量，并和理论伸长量比较，不满足质量要求，告知负责人后方能进行锚固。

（5）自锚：张拉完成后，千斤顶回油，油缸回缩，工具锚后退，工作锚夹片便自动将钢绞线锚住，回油应缓慢进行，达到自锚的目的.自锚应逐端进行。

（6）回油：打开千斤顶田油和输油阀，千斤顶主油缸继续回缩，工具锚脱开油顶口，夹片陆续从锚孔脱离出来，详细检查钢绞线情况。

（7）退顶：相继拆出工具锚、千斤顶、限位器，用游标卡尺量取工作锚夹片外露量。

2.4.3 预应力筋在张拉与锚固时，由于各种原因，不可避免的产生个别力筋滑移和断裂现象。

（1）滑丝的原因

锚板锥孔与夹片间存在杂物；预应力筋上有油污，锚下垫板喇叭口内有混凝土或其它残渣；锚具质量缺陷，锚具与夹片不配套，硬度不够或安装不正确；回油卸载过快；力筋锈蚀或粗细不一致，限位深度不合理。

（2）断丝的原因

钢材材质不均匀，锚环、预应力筋和夹片硬度不能紧密配合或严重锈蚀；外力损伤力筋表面出现应力集中；预应力筋过度的弯折，孔道、锚具、千斤顶不对中；压表失灵造成张拉力过大，千斤顶未按规定校验。

（3）滑丝、断丝的处理原则

预应力筋滑丝、断丝数量超过设计规定或前述质量标准应予以处理，处理原则依照《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定，对后张构件钢绞线断裂或滑脱的数量，不得超过同一截面预应力钢筋总根数的千分之五，且一束钢丝只允许一根。

（4）滑丝的处理

张拉过程或张拉完成后，如发现滑丝可采用单孔千斤顶配单孔（或多孔）退锚器，张拉滑丝钢绞线直至将滑丝的夹片取出，换上新夹片，重新张拉至设计应力即可.滑丝过程中钢绞线受到严重的损伤，夹片牙齿被钢绞线挤磨平，则应将锚具上的所有钢绞线全部卸荷取出夹片，换上一套新锚具，在钢绞线的原锚固位置错动一定的距离重新张拉。

（5）断丝的处理

提高其他钢丝束的控制张拉力作为补偿，但任何情况下，最大超张拉不得超过设计规定的最大张拉应力。

启用备用束：施工过程中发生严重断丝，将启用备用束方案报设计部门审批后执行。

重新更换新束：自锚产生的断丝，只断1～2根，且断头在锚口处，断丝内滑损失甚少，不影响预应力筋的总应力，可不作处理，断丝3根以上，需要更换新束，换束办法因不同情况而异，对张拉己完成，锚外束还未切除，宜用穿心顶单根张拉，逐个剔除夹片直至松下锚具.对张拉已完成，锚外束己切除，应用氧气逐根切割，使锚具、钢绞线应力失效，操作过程中孔道两端禁止站人，防止锚片、钢丝束飞出伤人。旧束废除后，穿入新钢绞线束，重新张拉。

3.压浆和封锚工艺

孔道压浆是防止预应力钢束锈蚀和保证预应束与混凝土握裹成整体的重要措施。因此，必须确保压浆质量。孔道压浆采用真空辅助压浆。

3.1 施工准备

用砂轮切断机切割锚板外多余钢绞线（锚板外留3～5cm），切割后用环氧树脂砂浆将锚具上的空隙（压浆孔除外）填充密实。

喇叭管压浆孔安装接口闸阀，以便压浆时调节压力。

压力水冲洗孔道，过滤的压缩空气吹净积水。使孔道湿润洁净，如有与相邻孔道串孔现象，应先处理好后再压浆。

3.2 真空辅助压浆

3.2.1压浆

（1）启动真空泵，当真空度达到并维持在负压0.08 MPa左右时，并保持稳定，打开阀门，启动压浆泵，开始压浆；真空度稳定在-0.08 MPa之间约5分钟后（真空度稳压时间可根据孔道长短而定），打开进浆口阀门，启动压浆泵，开始压浆。压浆泵的压力维持在0.5～0.7Mpa内，压浆过程中，真空泵要保持连续工作。

（2）观察出浆口的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与浆桶体基本一样时。

（3）将从锚板内引出的孔道排气管折起，压浆泵继续工作，在压力0.5～0.7Mpa下，持压1～2分钟后。

（4）关闭压浆泵，完成压浆。

（5）完成当日压浆后，拆卸外接管路及附件，将所有沾有水泥浆的设备及附件清洗干净。

3.2.2注意事项

真空辅助压浆是将孔道系统密封，一端用抽真空机将孔道内80%以上的空气抽出，保证孔道80%真空度，使之产生-0.06至-0.1MPa负压，同时压浆端以≥0.7Mpa的正压力压入水灰比0.35～0.4的水泥浆，水泥浆从抽真空端流出，至稠度与压浆端基本相同，通过观察孔（一般在孔道最高处或曲线孔道的拐点处，直线孔道每隔40m处）排浆，保证孔道内水泥浆体饱满。

3.3封锚（端）

3.3.1封锚（端）按如下两种情况施工

封锚主要是指深埋锚张拉端封锚，此处多为单束或双束锚头，少数才会有多束锚头，面积较小，端面较低，施工较为简单。

3.3.2封锚（端）混凝土与塔体混凝土等强。

锚头端面，混凝土浇筑前应进行凿毛、冲洗、清理，以利新老混凝土结合，注意不要损坏预应力束的锚固。

封锚（端）模板安装、钢筋绑扎、混凝土拌合、浇筑、震捣，以及混凝土的养护和拆模按有关规定办理。

为确保封端混凝土浇筑密实，封端模板应按高度分段开窗，用铁锹上料，边浇筑边用竹片插实、振捣，至混凝土表面平整不冒泡再封窗口，直至模板顶端。

4.安全注意事项

安全阀要调整至规定值后，方可开始张拉作业；

张拉时，千斤顶升压或降压速度应缓慢、均匀。两端张拉力求同步，切忌突然加压或卸压；

预应力筋的锚固应在张拉控制应力处于稳定状态下进行，速度不宜过快；

张拉过程中，千斤顶后方不得站人，也不得踩踏油管，测量伸长值或拆卸工具锚及油顶时，人员站在千斤顶侧面，张拉操作应是专业培训的技术工人，操作持证上岗；

张拉时不得敲击及碰撞张拉设备。油表要妥善保护，避免受震；

预应力筋锚固后，如需要放松，都必须使用专门的放松设备，在确保安全的情况下缓慢放松，不允许在预应力筋存在应力的状态下切断；

设置张拉平台、操作人员须系好安全带；

压浆头前方不能站人，压浆作业人员应戴上护目镜。

5. 结束语

预应力施工是桥梁建设的重要环节，预应力施工应采取优质的原材料，选用科学合理的施工工艺，在预应力张拉过程中一定要坚持以控制应力为主，伸长量为校核，严格控制张拉力，真空压浆过程中保证水泥浆配合比，严格按规范施工，保证桥梁使用寿命。