现浇连续梁预应力施工作业指导书.doc

现浇连续梁预应力施工作业指导书

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2020年4月19日
文档仅供参考
津保铁路JBSG-5标段桥梁工程
  编号：JB5B1FB-000

新盖房分洪道特大桥现浇连续梁预应力施工作业指导书

单 位： 中铁十一局集团津保铁路项目经理部
编 制：
审 核：
批 准：

4月20日发布 4月20日实施
津保铁路桥梁工程
新盖房分洪道特大桥现浇连续梁预应力施工作业 指导书
1.适用范围
本作业指导适用于津保铁路新盖房分洪道特大桥现浇连续箱梁后张法预应力的施工。
2.作业准备
2.1内业技术准备
2.1.1结合设计参数，选择合适的张拉机械和施工方法。
2.1.2张拉作业上岗作业人员必须经过特种作业培训，并取得特种作业合格证书，施工前，还必须对所有作业人员进行严格的施工技术交底。
2.2外业技术准备
2.2.1张拉前需完成梁内预留孔道、制束、制锚、穿束和张拉机具设备的准备工作。
2.2.2钢绞线、锚具、张拉千斤顶、压力表等设备必须经专业检测单位检测，并取得检验合格报告。
2.2.3张拉安全防护设备已安装完毕并在作业区周边布设警示标志，由专人负责看护、挪动。
3、技术要求
3.1预应力材料
3.1.1预应力钢绞线技术性能应符合国家现行《预应力砼用钢绞线》（GB/T5224）的规定和满足设计要求；
3.1.2钢绞线有出厂合格证，进场后先进行外观检查，对钢绞线的弹性模量试验按每批号进行。
3.1.3每批钢绞线由同一批号、同一强度的钢绞线组成。
3.1.4锚具、夹片和连接器应符合国家现行《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T 4370）的有关规定并经检验合格后方可使用。
3.2预应力设备选用及校正
3.2.1张拉千斤顶在整拉整放工艺中，单束初调及张拉宜采用穿心式双作用千斤顶。整体张拉的整体放张宜采用自锁式千斤顶，额定张拉吨位宜为张拉力的1.2-1.5倍，张拉千斤顶前必须经过校正，校正系数不得大于1.05。校正有效期为一个月且不超过200次张拉作业，拆修更换配件的张拉千斤顶必须重新校正。
3.2.2压力表应选用防震型，表面最大读数应为张拉力的1.25至2.0倍，精度不低于1.0级。
3.2.3压力表应与张拉千斤顶配套使用。预应力设备应建立台账及卡片定期检查。
4.施工程序与工艺流程
4.1工艺流程
制孔 穿束 张拉 压浆
4.2施工程序
4.2.1制孔
预应力孔道位置及材质应符合设计要求，并满足灌浆工艺的要求。波纹管管壁严密不宜变形，确保其定位准确，管节连接应平顺。孔道锚固端的预埋钢板应垂直于孔道中心线。孔道成型后应对孔道进行检查，发现孔道阻塞或残留物应及时处理。
4.2.2穿束
4.2.2.1钢绞线下料按设计长度加张拉设备长度，并预留锚外不少于200mm的总长度下料，下料应用砂轮机平方切割。断后平放地面上，采取措施防止钢绞线散头。
4.2.2.2钢绞线切割完毕后按各束理顺，同一孔道穿束应整束整穿。
4.2.2.3穿束可采用人工或机械牵引，束头应平顺，以防挂破管壁。
4.3预应力筋张拉
4.3.1锚具的安装及准备工作
4.3.1.1将锚垫板内的混凝土清理干净，检查锚垫板的注浆孔是否堵塞。
4.3.1.2清除钢绞线上的锈蚀、泥浆。
4.3.1.3检查预应力孔道中是否有漏浆粘结预应力筋的现象，如有应予以排除。
4.3.1.4安装工作锚板，锚板应与锚垫板止口对正。
4.3.1.5在工作锚板每个锥孔内装上工作夹片，夹片安装后要齐平，必要时用专用工具轻敲，但不得重敲把夹片损坏。
4.3.2千斤顶的定位安装
4.3.2.1在工作锚上套上相应的限位板，根据钢绞线直径大小确定限位尺寸。
4.3.2.2装上张拉千斤顶，使之与高压油泵相连接。
4.3.2.3装上可重复使用的工具锚板。
4.3.2.4装上工具夹片（夹片表面涂上退锚灵）
4.3.3预应力张拉程序
混凝土强度及弹性模量需达到设计值的100%，龄期不少于7天。张拉按钢索顺序对称张拉。张拉时强度要求以现场同条件养护混凝土试块的施压强度报告为准。
在进行第一孔梁张拉时需要对管道摩阻损失、锚圈摩阻损失进行测量。根据测量结果对张拉控制应力做适当调整，确保有效应力值。
箱梁腹板宜对称张拉，张拉同束钢绞线应由两端对称同步进行，且按设计规定的编号及张拉顺序张拉。
张拉时分级加载。张拉控制采用张拉应力和伸长值双控，以张拉应力控制为主，以伸长值进行校核，当实际伸长值与理论伸长值差超过6%时，应停止张拉，等查明原因并采取措施后再进行施工。
张拉程序为：0→0.1σk(作伸长值记录) →0.2σ(作伸长值记录)→σk(持荷5min，作伸长值记录)→锚固（张拉顶油压回零，测量总回缩量及夹片外露量）。
钢绞线张拉后，应在锚具夹片后钢绞线上沿钢绞线周边用石笔标画出标记，经24小时后复查，确认无新的滑断丝并经主管技术员认可，方可切割多余钢绞线，钢绞线外露量3～4cm，切割钢绞线时，先将钢绞线根部用浸湿石棉布加以防护，避免锚具内钢绞线受到损伤。
4.3.4预应力理论和实际伸长量的计算
4.3.4.1预应力理论伸长值的计算
后张法预应力筋理论伸长值及预应力筋平均张拉力的计算公式如下：
ΔL=Pp×L/(Ap×Ep) (1)
Pp=P×(1-e-(kx+μθ))/(KL+μθ) (2)
式中：ΔL---预应力筋理论伸长值，mm
L---预应力筋长度，mm
Pp---预应力筋的平均张拉力，N
X---从张拉端至计算截面孔道长度，m
Ap---预应力筋截面面积，mm²
Ep---预应力筋弹性模量，Mpa,
P---预应力筋张拉端的张拉力，N
θ---从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad
k---孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取0.0015
μ---预应力筋与孔道壁的摩擦系数，对塑料波纹管取0.14-0.17
4.3.4.2实际伸长量的量测及计算方法
预应力筋张拉前，应先调整到初应力σ0（控制应力的10%），伸长量应从初应力时开始量测。实际伸长值除张拉时量测的伸长值外，还应加上初应力时的推算伸长量，对于后张法混凝土结构在张拉过程中产生的弹性压缩量一般可省略。实际伸长值的量测采用量测千斤顶油缸行程数值的方法。在初始应力下，量测油缸外露长度，在相应分级的荷载下量测相应油缸外露长度。实际伸长值△L的计算公式如下：
L＝B+C-2A
A —0～10%σk 应力下的千斤顶的实际引伸量
B —20%σk 应力下的千斤顶的实际引伸量
C —100%σk 应力下的千斤顶的实际引伸量
4.3.5预应力张拉其它要求
张拉钢绞线之前，对梁体作全面检查，如有缺陷修补完好且达到设计强度，并将承压垫板及锚下管道扩大部分的残余灰浆铲除干净，否则不得进行张拉。
多余钢绞线使用切割器在距锚具外设计要求预留长度位置切割，如设计无要求应在锚具外30mm以外的位置切割，严禁采用氧气乙炔火焰进行切割。
后张梁张拉钢绞线时，必须两端同时给千斤顶主油缸徐徐充油张拉，两端伸长值应基本保持一致，严禁一端张拉。
一次张拉的钢束采用“双控”控制；对于分两次张拉的钢束，一期张拉时需以伸长值进行复核，二期补拉以油表读数控制，伸长值按实记录,达到100%σk时压力表示值和伸长量进行拍照。
4.4压浆与封锚
4.4.1压浆
4.4.1.1管道压浆应在预应力筋终张拉完成后48h内完成。
4.4.1.2管道压浆应按先纵向、再竖向、后横向的顺序进行。纵向预应力管道自下而上进行压浆；竖向预应力管道从低点向上压浆；同一管道应连续压浆，一次完成。
4.4.1.3压浆前清除梁体孔道内的杂物和积水。采用水泥浆对锚具夹片空隙和其它可能漏浆处封堵，待封堵料达到一定强度后方可压浆。压浆用压力表要进行校验合格后方可使用。
4.4.1.4压浆前，对孔道进行真空处理，真空度稳定在-0.06～-0.08MPa之间。
4.4.1.5浆体压入梁体孔道前，首先开启压浆泵，使浆体从压浆嘴排出少许，以排除压浆管路中的空气、水和稀浆。当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时，开始压入梁体孔道。
4.4.1.6梁体纵向或横向孔道压浆的最大压力不宜超过0.6MPa,梁体竖向孔道压浆的压力宜为0.3～0.4MPa。压浆充盈度达到孔道另一端饱满并于排气孔排出与规定流动度相同的浆体为止。关闭出浆口后，应保持0.5～0.6MPa且不少于3min的稳压期。
4.4.1.7工序流程为：切除外露钢绞线→清除管道内杂物及积水→用水泥砂浆密封锚具 →清理锚垫板上的灌浆孔→确定抽真空端及灌浆端，安装引出管、球阀和接头→搅拌水泥浆→启动真空泵抽真空（真空度达到-0.06～-0.08MPa 并保持稳定）→启动灌浆泵，开始灌浆（真空泵仍保持连续作业）→待抽真空端的透明网纹管中有浆体经过时，关闭真空泵并打开排浆管阀门直至水泥浆顺畅流出→出浆稠度与灌入的浆体相当时，关闭排浆管阀门→灌浆泵在0.50～0.60MPa下持压3-5min → 关闭灌浆泵及灌浆端阀门→拆卸外接管路、附件→清洗所有沾有水泥浆的设备→12h后拆卸并清理安装在压浆端及出浆端的球阀。
4.4.2梁体封锚
4.4.2.1孔道压浆完毕后经检查无不饱满情况，浆体已凝固后，及时进行封锚作业；封锚混凝土采用强度等级为C50无收缩混凝土。
4.4.2.2浇注梁体封锚混凝土之前，应先将锚垫板表面和锚环上的黏浆铲除干净，并对锚具、锚垫板表面及外漏钢绞线用聚氨酯防水涂料进行防水处理。为保证与梁体混凝土接合良好，应将混凝土表面凿毛，利用一端带钩一端带有螺纹的短钢筋安装于锚垫板螺栓孔，放置钢筋网片，与短钢筋绑扎在一起，保证封端混凝土与梁体混凝土连为一体。
4.4.2.3混凝土应捣固密实，无蜂窝麻面，及时抹面压光，封锚后混凝土面与梁端面的错台不超过2mm。
4.4.2.4封锚混凝土采用自然养护时，在其上覆盖塑料薄膜，梁体洒水次数应以保持混凝土表面充分湿润为度。当环境相对湿度小于50%时，自然养护不应少于21d；当环境相对湿度在50%以上时，自然养护不应少于14d；养护结束后，按设计要求进行防水处理。
5.预应力施工常见问题及处理措施
5.1、锚垫板面与孔道轴线不垂直或锚垫板中心偏离孔道轴线
5.1.1、现象
张拉过程中锚杯突然抖动或移动，张拉力下降。有时会发生锚杯与锚垫板不紧贴的现象。
5.1.2、原因分析
锚垫板安装时没有仔细对中，垫板面与预应力索轴线不垂直。造成钢绞线或钢丝束内力不一，当张拉力增加到一定程度时，力线调整，会使锚杯突然发生滑移或抖动，拉力下降。
5.1.3、预防措施
锚垫板安装应仔细对中，垫板面应与预应力索的力线垂直。
锚垫板要可靠固定，确保在混凝土浇筑过程中不会移动。
5.1.4、治理方法
另外加工一块楔形钢垫板，楔形垫板的坡度应能使其板面与预应索的力线垂直。
5.2、锚头下锚板处混凝土变形开裂。
5.2.1、现象
预应力张拉后，锚板下混凝土变形开裂。
5.2.2、原因分析
一般锚板附近钢筋布置很密，浇筑混凝土时，振捣不密实，混凝土疏松或仅有砂浆，以致该处混凝土强度低。
锚垫板下的钢筋布置不够、受压区面积不够、锚板或锚垫板设计厚度不够，受力后变形过大。
5.2.3、预防措施
锚板、锚垫板必须在足够的厚度以保证其刚度。锚垫板下应布置足够的钢筋，以使钢筋混凝土足以承受因张拉预应力索而产生的压应力和主拉应力。
浇筑混凝土时应特别注意在锚头区的混凝土质量，因在该处往往钢筋密集，混凝土的粗骨料不易进入而只有砂浆，会严重影响混凝土的强度。
5.2.4、治理方法
将锚具取下，凿除锚下损坏部分，然后加筋用高强度混凝土修补，将锚下垫板加大加厚，使承压面扩大。
5.3、滑丝与断丝
5.3.1、现象
锚夹具在预应力张拉后，夹片“咬不住”钢绞线或钢丝，钢绞线或钢丝滑动，达不到设计张拉值。
张拉钢绞线或钢丝时，夹片将其“咬断”，即齿痕较深，在夹片处断丝。
5.3.2、原因分析
锚夹片硬度指标不合格，硬度过低，夹不住钢绞线或钢丝；硬度过高则夹伤钢绞线或钢丝，有时因锚夹片齿形和夹角不合理也可引起滑丝或断丝。
钢绞线或钢丝的质量不稳定，硬度指标起伏较大，或外径公差超限，与夹片规格不相匹配。
5.3.3、防治措施
锚夹片的硬度除了检查出厂合格证外，在现场应进行复验，有条件的最好进行逐片复检。
钢绞线和钢丝的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容。如偏差超限，质量不稳定，应考虑更换钢绞线或钢丝的产品供应单位。
滑丝断丝若不超过规范允许数量，可不予处理，若整束或大量滑丝和断丝，应将锚头取下，经检查并更换钢束重新张拉。
5.4、波纹管线形与设计偏差较大
5.4.1、现象
最终成型的预应力孔道与设计线形相差较大。
5.4.2、原因分析
浇筑混凝土时，预应力波纹管没有按规定可靠固定。波纹管被踩压、移动、上浮等，造成波纹管变形。
5.4.3、预防措施
要按设计线形准确放样，并用U形钢筋按规定固定波纹管的空间位置，再点焊牢固。曲线及接头处U形钢筋应加密。
浇筑混凝土时注意保护波纹管，不得踩压，不得将振动棒靠在波纹管上振捣。
应有防止波纹管在混凝土尚未凝固时上浮的措施。
5.5、波纹管漏浆堵管
5.5.1、现象
用通孔器检查波纹管时发现内有堵塞；采用在混凝土未浇筑前波纹管内先置钢绞线后浇混凝土的，发现先置的钢绞线拉不动。
5.5.2、原因分析
波纹管接头处脱开漏浆，流入孔道。
波纹管破损漏浆或在施工中被踩、挤、压瘪。
波纹管有孔洞。
5.5.3、防治措施
使用波纹管必须具备足够的承压强度和刚度。有破损管材不得使用。波纹管连接应根据其号数，选用配套的波纹套管。连接时两端波纹管必须拧至相碰为止，然后用胶布或防水包布将接头缝隙封闭严密。
浇筑混凝土时应保护波纹管，不得碰伤、挤压、踩踏。发现破损应立即修补。
施工时应防止电焊火花灼烧波纹管的管壁。
波纹管安装好后，宜插入塑料管作为内衬，以加强波纹管的刚度和顺直度，防止波纹管变形，碰瘪、损坏。
5.5.4、浇筑混凝土开始后，在其初凝前，应用通孔器检查并不时拉动疏通；如采用预置预应力索的措施，则应时时拉动预应钢绞线。认堵孔严重无法疏通的，应设法查准堵孔的位置，凿开该处混凝土疏通孔道。
5.6、张拉钢绞线延伸率偏差过大
5.6.1、现象
张拉力达到了设计要求，但钢绞线延伸量与理论计算相差较大。
5.6.2、原因分析
钢绞线的实际弹性模量与设计采用值相差较大。
孔道实际线形与设计线形相差较大，以致实际的预应力摩阻损失与设计计算值有较大差异；或实际孔道摩阻参数与设计取值有较大出入也会产生延伸率偏差过大。
初应力采用值不合适或超张拉过多。
张拉过程中锚具滑丝或钢绞线内有断丝。
张拉设备未作标定或表具读数离散性过大。
5.6.3、防治措施
每批钢绞线均应复验，并按实际弹性修正计算延伸值。
校正预应力孔道的线形。
按照钢绞线的长度和管道摩阻力确定合格的初应力值和超张拉值。
检查锚具和钢绞线有无滑丝或断丝。
校核测力系统和表具。
5.7、预应力损失过大
5.7.1、现象
预应力施加完毕后钢绞线松驰，应力值达不到设计值。
5.7.2、原因分析
锚具滑丝或钢绞线内有断丝。
钢绞线的松驰率超限。
量测表具数值有误，实际张拉值偏小。
锚具下混凝土局部破坏变形过大。
钢绞线与孔道间摩阻力过大。
5.7.3、防治措施
检查钢绞线的实际松驰率，张拉时应采取张拉力和引伸量双控制。事先校正测力系统，包括表具。
锚具滑丝失效，应予更换。
钢绞线断丝率超限，应将其锚具、预应力筋更换。
锚具下混凝土破坏，应将预应力释放后，用环氧混凝土或高强度混凝土补强后重新张拉。
5.7.4、改进钢束孔道施工工艺，使孔道线形符合设计要求，必要时可使用减摩剂。
8.8、预应力孔道注浆不密实
5.8.1、现象
水泥浆从入口压入孔道后，前方通气孔或观察孔不见有浆水流过；或有的是溢出的浆水稀薄。钻孔检查发现孔道中有空隙，甚至没有灰浆。
5.8.2、原因分析
灌浆前孔道未用高压水冲洗，灰浆进入管道后，水分被大量吸附，导致灰浆难以流动。
孔道中有局部堵塞或障碍物，灰浆被中途堵住。
灰浆在终端溢出后，持续荷载继续加压时间不足。
灰浆配制不当。如所用的水泥沁水率高、水灰比大，灰浆离析等。
5.8.3、防治措施
孔道在灌浆前应以高压水冲洗，除去杂物、疏通和湿润整个管道。
配制高质量的浆液。选用的水泥可用强度等级不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥，灰浆水灰比宜控制在0.1～0.45，沁水率宜小于2%，最大不应超过3%。灰浆应具有良好的流动度并不易离析，可掺入适量的减水剂和微膨胀剂，但不得使用对管道和预应力索有腐蚀作用的外掺剂，掺量和配方应根据试验确定。
5.9、预应力孔道灌不进浆
5.9.1、现象
灰浆灌不进孔道，压浆机压力却不断升高，水泥灰浆喷溢但出浆口未见灰浆溢出。
5.9.2、原因分析
管道或排气孔受堵，波纹管内径过小，穿束后管内不通畅，浆液经过困难。
孔道内落入杂物。
5.9.3、防治措施
用高压水多冲几次，尽可能清除杂物。
6.各种保证措施
6.1质量保证措施
6.1.1、严格按设计图纸和现行施工验收规范组织施工，具体操作严格按批准后的施工方案和预应力施工工法进行。
6.1.2、认真做好自检，互检等检验工作，并及时进行隐蔽工程验收，未经验收不得进行下一道工序的施工。
6.1.3、张拉施工前，应认真复核图纸与施工情况，在现场同条件养护的混凝土试块的试压强度达到设计允许的张拉强度后，方可进行张拉。
6.1.4、严格按图纸要求进行施工。发现问题应及时上报有关单位，经有关部门核定后继续施工。
6.1.5、严格按照预应力施工工艺进行施工，预应力连续箱梁和板的支撑应满足上部施工荷载所必须的强度和刚度要求，特别是底层支撑的基础应牢固，以防止支撑的不均匀沉降。
6.1.6、预应力筋张拉前，不得拆除梁底模。
6.1.7、张拉前应对待张拉梁的外观作必要的检查，确认混凝土浇捣质量合格，无蜂窝，空洞、
6.1.8、发现异常裂缝等后方可进行张拉；如有异常，应及时通知有关单位，查明原因，必要时调整张拉方案，经批准后再进行张拉。
6.2、冬季施工的保证措施
6.2.1预应力筋冬期施工在低温下张拉锚固极易发生脆断，因此张拉设备及各项张拉操作均应在密闭的养护棚内正温条件下进行，张拉作业应尽量避开早晚温差较大是时候施工，油压表工作环境不低于10℃。张拉油泵及千斤顶用油必须用低凝油，在张拉时提前预热油泵，保证油泵运转正常。
6.2.2预应力孔道压浆必须在棚内进行，并测定孔道内温度，要求孔道内温度不低于5℃时，方可进行压浆作业，灰浆用40℃～60℃热水搅拌，搅拌后的灰浆温度要求大于20℃。
6.2.3压浆完成后，封端混凝土养护方式同梁体混凝土养护方式基本相同，采用封闭后蒸汽养护的方法进行养护。
6.2.4施工机械，进入冬季，当机械不使用时应将水箱内的水防干净，防止冻裂机体，或者将水换成防冻液。机油柴油要换成防冻型号的，司机要经常检查机械以防冻坏。
6.2.5张拉设备，液压油应使用防冻型液压油。千斤顶、油泵、油表应在暖棚内正温条件下操作，油压表工作环境温度不低于-10度，在操作油泵时要连续开停机几次，再另其正常运转。防止温度过低对预应力施工产生不良影响。
6.2.6做好施工机械、器具、如千斤顶、油泵、压浆泵等的日常维修和冬季保养工作（如防冻液、抗冻油），储备必要的易损件，确保满足生产要求。
6.3、安全、环保施工措施
6.3.1、严格执行安全操作规程进行施工，施工前要预先进行交底，每区域施工前应对张拉操作人员进行安全教育。
6.3.2、锚具、夹具应设专人妥善保管，避免锈蚀、玷污、遭受机械损伤或散失。施工时在终张拉完成后对锚具进行防锈处理。
6.3.3、张拉前仔细检查张拉平台的安全性，并在张拉平台上搭设高度适当的安全挡板，防止张拉中的意外事故伤及人身安全。
6.3.4、施工操作人员必须配备安全防护用品，进入施工现场，必须戴安全帽，高空作业时操作人员必须系安全带。
6.3.5、从施加预应力至锚固后封端期间，除非采取有效屏蔽措施，否则操作人员不得在锚具正前方活动。
6.3.6、张拉过程中，测量伸长值或拆卸工具锚时，操作人员应站在千斤顶侧面，应禁止非预应力施工人员进入张拉区域。
6.3.7、从开始张拉至孔道压浆完毕的过程中，不得敲击锚具、钢绞线和碰撞张拉设备。张拉过程中发现张拉设备运转声音异常，应立即停机检查维修。
6.3.8、油压泵上的安全阀应调至最大工作油压下能自动打开的状态。油压表安装必须紧密满扣，油泵与千斤顶之间采用的高压油管连同油路的各部接头均须完整紧密，油路畅通，在最大工作油压下保持5min以上不得漏油。若有损坏者应及时修理更换。
6.3.9、特殊情况下，在更换夹具时，两端都应装上千斤顶，采取其它措施放松预应力筋时，应仔细做好施工现场的安全防护工作。
6.3.10、压浆人员必须站在锚具两侧操作，严禁正对锚具，也不得踩踏高压油管。
6.3.11、压浆时要对墩柱采取有效保护措施，防止浆液喷洒在墩柱上。
6.3.12、张拉设备使用前，应对高压油泵、千斤顶进行空载试运行，无异常情况方可正式使用。高压油管使用前应作耐压试验，不合格的不能使用。
6.3.13、电器设备由专人管理，电闸箱应符合技术要求，电源线在使用前应进行测试，不得违章作业，作业完毕后必须将总电源切断，所有电器设备应遮盖。严格遵守施工现场的用电制度。
6.3.14、切割钢绞线时应注意防止砂轮片破碎伤人。操作人员需带防护眼镜。
6.3.15、施工过程中防止工具或机具从高空坠落伤人。