張永捷

（江西省現(xiàn)代路橋工程集團有限公司，江西上饒 334000）

1 體外預應力加固技術(shù)優(yōu)勢

體外預應力加固技術(shù)是通過在橋梁結(jié)構(gòu)表面施加預應力，使結(jié)構(gòu)受力更加均勻，從而提高其整體性能和抗震能力。該技術(shù)具有如下優(yōu)勢：

首先，將高強度的鋼纜或鋼帶連接到橋梁結(jié)構(gòu)的特定部位，使其成為整體受力系統(tǒng)的一部分。通過預應力作用，改變結(jié)構(gòu)的應力分布，使其受力更加均勻，減小應力集中和變形，進而提高結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性。

其次，體外預應力加固技術(shù)可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。通過施加預應力，可以有效提高橋梁結(jié)構(gòu)的強度和剛度，使其能夠承受更大的荷載和外力作用，對于需要提高承載能力或進行荷載升級橋梁有重要作用。

再次，通過施加預應力，可以提高橋梁結(jié)構(gòu)在地震等自然災害中的抗震性能，降低結(jié)構(gòu)的損壞風險。

最后，體外預應力加固技術(shù)具有施工方便、對現(xiàn)有橋梁影響較小的優(yōu)點。相較于其他加固方法，體外預應力加固技術(shù)無需對原有結(jié)構(gòu)進行大規(guī)模的改動和拆除，能夠在較短的時間內(nèi)完成加固工作，可減少對交通的影響和降低施工成本[1]。

2 箱梁體外預應力加固施工

2.1 工程概述

某橋梁工程建設長度為1.3km，采用混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式，設計為雙向六車道，橋面寬17.8m。根據(jù)設計方案，采用橫截面雙箱雙室結(jié)構(gòu)形式，以滿足橋梁運行需要。該項目投入運行時間超過5 年，在近期檢測中發(fā)現(xiàn)該橋梁的二、三跨之間出現(xiàn)了較多的縱向裂縫，其中四處比較嚴重，裂縫寬度最大已經(jīng)達到1cm，最長的在50cm 以上。這些裂縫帶來了嚴重的安全隱患，必須盡快處理，避免造成坍塌事故。結(jié)合現(xiàn)場檢測結(jié)果，進行荷載試驗分析計算，確定具體的裂縫情況，應力校驗系數(shù)在0.8～1.1 之間，表示該橋梁的穩(wěn)定性合格，但是局部預后承載力不足。撓度系數(shù)超過1，表示該橋梁的各方面性能無法達到使用標準。針對該橋梁的問題，傳統(tǒng)加固方式難以達到預期效果，且現(xiàn)場施工作業(yè)難度較高，施工空間有限。因此，技術(shù)人員經(jīng)討論，最終確定應用體外預應力加固方式。

2.2 加固思路

橋梁工程結(jié)構(gòu)部件出現(xiàn)裂縫，導致結(jié)構(gòu)強度下降，加固施工的主要作用是恢復結(jié)構(gòu)的原有性能，從而全面提高結(jié)構(gòu)的耐久性及可靠性。按照該項目的設計標準及加固需要，考慮到實際需求，進行承載性能計算，對第五聯(lián)采用主動加固方式，即體外預應力加固方式，以提高其耐久性，滿足工程使用要求。在體外預應力加固環(huán)節(jié)，主要采用規(guī)格為15～17 的環(huán)氧涂氟無連接鋼絞線，在施工階段需做好相關(guān)參數(shù)控制，并做好套管保護，使用A15-17 型號的錨[2]。

2.3 開孔作業(yè)

2.3.1 箱梁梁底開孔

支架搭設工作結(jié)束后，在箱梁梁底結(jié)構(gòu)部位進行開孔作業(yè)，從而確保施工人員能夠順利進入施工現(xiàn)場。另外，完成箱梁梁底開孔后，需要做好相關(guān)處理，確保后續(xù)工作正常進行。

2.3.2 橋面開孔

在橋面開孔施工環(huán)節(jié)中，需要對橋梁的結(jié)構(gòu)進行詳細分析，考慮內(nèi)部轉(zhuǎn)向塊以及錨固橫梁的結(jié)構(gòu)，同時必須準確布置并確定現(xiàn)場所需的開孔量。在實際施工中，橋面開孔直徑一般為14cm，用于提供通風并輔助澆筑施工。

2.3.3 橫隔梁開孔

該部位的開孔施工主要應用抽芯鉆，根據(jù)施工方案的要求，將水平儀安裝到橫隔梁兩側(cè)箱內(nèi)，并確定索孔的位置。先采用直徑40mm 的小鉆頭進行鉆進作業(yè)，直到鉆通整個結(jié)構(gòu)，結(jié)合導孔施工情況加強質(zhì)量監(jiān)督管控，再應用160mm 的鉆頭進行鉆進作業(yè)。

2.4 新舊混凝土連接及錨固鋼筋施工

第一，施工放樣。采用體外預應力加固技術(shù)進行施工時，需要按照設計方案的要求，應用紅色油漆、墨線等準確標記錨固橫梁的施工位置，以保證轉(zhuǎn)向塊、限位減震器等關(guān)鍵部件的安裝精度符合要求，確保其位置和方向正確。此外，需要確定植筋的具體位置，以保證植筋與錨固橫梁精準對接[3]。

第二，加強新舊混凝土連接部位處理。在體外預應力加固施工過程中，為保證新舊混凝土的連接效果，應采用鑿毛及刻槽方式進行相應的處理。鑿毛是指通過機械工具或手工工具，將舊混凝土表面的一層松散或不牢固的部分去除，以便新混凝土能夠更好地與舊混凝土結(jié)合，鑿毛的深度通常在6mm 以上。刻槽是指在舊混凝土表面切割出一定深度和寬度的槽口，以增加新舊混凝土之間的黏結(jié)面積、提高黏結(jié)強度。這些處理措施可以有效提升新舊混凝土的連接效果，確保結(jié)構(gòu)的安全性和持久性。

第三，鉆孔植入錨固鋼筋。將鋼筋植入結(jié)構(gòu)內(nèi)時，必須按照設計要求進行埋深、孔徑和孔深的控制，鉆孔深度必須超過設計要求，以確保鋼筋充分埋置其中，保證鋼筋的穩(wěn)固性和連接質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。此外，在施工過程中，應采用小振動方式，避免對箱梁結(jié)構(gòu)造成損壞。

2.5 模板安裝

骨架制作完成后，進入立模施工階段。采用木模板進行施工，需確保模板的形狀和尺寸精確，提供良好的支撐和定位，使混凝土準確定型和固化，以保證結(jié)構(gòu)強度符合要求。同時，模板需要滿足平整、嚴密和便于拆裝的要求，并對縫隙位置進行封堵處理，以防止漏漿。嚴格控制木模板的質(zhì)量和安裝工藝，可以確保橋梁結(jié)構(gòu)的形態(tài)和尺寸與設計要求一致，從而保證施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的可靠性[4-5]。

2.6 混凝土澆筑

第一，使用C50 級混凝土進行轉(zhuǎn)向塊和錨固橫梁制作，確保各項參數(shù)符合要求。

第二，加強混凝土配比試驗檢測，確?；炷粮黜椫笜朔显O計標準。

第三，按照工藝要求，在混凝土中加入一定量的聚丙烯腈纖維，加入量為0.9kg/m3。

第四，開始混凝土澆筑施工前，將現(xiàn)場清理干凈，確保模板、鋼筋質(zhì)量合格，結(jié)構(gòu)性能合格。

第五，澆筑工作實施前的30min，對施工表面噴灑界面劑，厚度應符合要求。

第六，澆筑工作結(jié)束后，及時采取養(yǎng)護處理，使用相應設備進行表面噴水處理，達到濕潤度標準，按照養(yǎng)護施工標準進行7d 以上的養(yǎng)護。

第七，制作混凝土試件，同時按照7d 及28d 的養(yǎng)護時間進行養(yǎng)護。

2.7 預應力鋼束安裝和張拉

2.7.1 材料送檢

體外索進入施工現(xiàn)場之后，需要對夾片、鋼絞線等材料進行全面檢測，確保各方面性能參數(shù)達到施工要求。

2.7.2 智能張拉系統(tǒng)標定

首先，需要將傳感器等設備正確、穩(wěn)定地安裝在預應力錨固部位和受力構(gòu)件上。其次，根據(jù)設計要求進行智能張拉系統(tǒng)參數(shù)設置，包括預應力值、施工工況等。最后，通過智能控制系統(tǒng)對加固構(gòu)件施加預應力，同時監(jiān)測和記錄張拉力、變形等數(shù)據(jù)。通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對智能張拉系統(tǒng)進行標定和調(diào)整，以確保預應力施加的精準性和施工效果的穩(wěn)定性。

2.7.3 鋼絞線下料與安裝

鋼絞線下料與安裝具體工序如下：

第一，鋼絞線下料：按照設計方案要求，準確計算下料長度，確保鋼絞線尺寸精度合格。在施工過程中需要全面考慮按照鋼塑曲線的長度、千斤頂?shù)拈L度以及錨夾具的長度等因素，準確確定下料長度，同時做好相關(guān)索號的登記。下料時應采用砂輪機，不能使用電弧切割，避免質(zhì)量不達標。

第二，穿束前進行預埋管道檢查，做好現(xiàn)場清理工作，同時確保每股鋼絞線的質(zhì)量合格，達到順直狀態(tài)。

第三，在與14#墩相鄰的位置進行橋面開孔作業(yè)時，使用卷揚機進行體外預應力索牽引施工。

第四，安裝錨具和夾片。逐一將鋼絞線穿入錨具內(nèi)部，并沿錨具方向進行鋼絞線施工，直至到達錨墊板的位置，并確保緊固效果良好，將夾片套在鋼絞線上，同時正確設置錐形孔。

第五，安裝千斤頂。進行千斤頂安裝時，首先放置千斤頂和錨支架；其次，利用交叉設置的方法穿過鋼絞線，并確保千斤頂和錨支架之間的孔位對齊；最后將鋼絞線穿過頂盤，以完成安裝。

2.8 預應力鋼束張拉

2.8.1 張拉工藝

第一，需根據(jù)項目實際情況明確張拉標準，以滿足受力均勻性要求。進行同步張拉時，應按照N1 到N2 的操作流程進行，并采用對稱施工的方式進行張拉作業(yè)。

第二，在錨具安裝環(huán)節(jié)，應確保錨環(huán)控制得當，以確保夾片能夠承受張拉力，千斤頂上的工具錨孔位與構(gòu)件端部工作錨孔位要排列一致，以避免內(nèi)部鋼絞線交叉。

第三，安裝張拉設備時，應確保張拉力作用線與孔道中心線的尾部完全重合。

第四，在張拉環(huán)節(jié)，應嚴格按照規(guī)定的工藝方案進行操作。應測量鋼絞線伸長量與理論伸長量差值，誤差不得大于6%。如超過允許范圍，要查明原因，采取措施后方可再次張拉。

第五，在張拉作業(yè)環(huán)節(jié)中，每根鋼絞線斷絲或滑絲不得超過1 絲，每個斷面斷絲之和不超過該斷面鋼絲總數(shù)的1%。此外，不允許出現(xiàn)整根鋼絞線斷裂的情況。如果出現(xiàn)上述問題，必須立即停止施工，并進行修復和調(diào)整。

第六，張拉作業(yè)結(jié)束后，逐一拆除各個結(jié)構(gòu)。

2.8.2 張拉伸長值量測

在橋梁工程中，為確保預應力力學效應的準確施加和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要準確量測張拉伸長值。

第一，施工前需要根據(jù)設計要求和預應力施工方案，明確各個鋼束或鋼絲的設計張拉力，以及其對應的張拉伸長值。進行實際施工之前，對每根鋼束進行驗收，包括強度和彈性模量等性能測試，以確保材料的質(zhì)量滿足要求。

第二，張拉前，需要仔細檢查預應力錨固設備的設置情況，確保其與設計要求一致，并進行預應力錨固力的校準，以確保施工的精確性。張拉設備的使用也是至關(guān)重要的，應保證設備精度和運行穩(wěn)定性。在實際張拉過程中，應根據(jù)工程的實際情況和設計要求，采用智能張拉系統(tǒng)進行控制，以監(jiān)測張拉力、伸長值等參數(shù)，實時反饋給操作人員。同時，應用傳感器和測量儀器，如伸長計、應變計等，準確地記錄下每個階段的伸長值，以確保施工的準確性。

第三，完成張拉后，需要對各個預應力單元進行驗收測試。通過在不同荷載情況下對結(jié)構(gòu)進行檢測，可以驗證預應力的施加效果及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果存在異常情況，需要進行進一步的調(diào)整和修正。

2.8.3 灌漿、封錨

張拉鋼束結(jié)束后，需要向鋼束內(nèi)部注入環(huán)氧砂漿，以實現(xiàn)封閉效果，并安裝保護罩。

2.8.4 安裝減震器

鋼絞線張拉施工完成后，采用專門的測量儀器對鋼絞線的中心距離進行測定，并結(jié)合尺寸要求安裝減震器，減震器安裝完成后，需采用螺栓進行加固處理。

2.8.5 安裝保護罩

采用手提砂輪機對錨頭兩端多余的鋼絞線進行切割，切割時做好質(zhì)量控制，確保外露長度符合設計要求，之后對錨頭部位進行防腐處理，如使用油脂涂抹，并安裝保護罩。

3 靜載試驗

體外預應力加固處理完成后，對該項目進行靜載試驗，試驗結(jié)果如下：

第一，通過靜載試驗可以觀察到存在較大尺寸的裂縫，但在卸載后相關(guān)基本參數(shù)恢復到標準狀態(tài)。同時，在保持一致工況的情況下，相應的殘余應變都處于標準水平。

第二，通過對截面性能的檢測，發(fā)現(xiàn)加固后的鋼板平均應變值與梁底平均應變值參數(shù)相符，表明加固鋼板與原橋梁結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了協(xié)同效果。

4 結(jié)語

綜上所述，在橋梁工程中應用體外預應力加固技術(shù)，可以提高加固效果。在往后的橋梁工程項目加固環(huán)節(jié)，要綜合實際需求，做好對體外預應力加固技術(shù)的創(chuàng)新研究，引入更為智能化的設備配合施工，從而提高加固效果，保證橋梁結(jié)構(gòu)的健康穩(wěn)定。