现浇预应力钢绞线穿束工艺质量的探讨

作者：郭传养

来源：《中国房地产业》 2017年第3期

文 / 郭传养 东莞市交通工程质量监督站 广东东莞 523125

【摘要】以东莞高速第 7 合同段常平 7 号桥右幅第 13 联预应力钢绞线穿束为例，阐述了现浇预应力钢绞线单根穿束工艺及整束穿束工艺的方法，提出采用整束穿束工艺效果良好，质量安全等各方面都远远优于单根穿束工艺。

【关键词】现浇箱梁；预应力钢绞线；单根穿束；整束穿束

1、引言

预应力混凝土桥的问世时桥梁的跨度飞速增长。在当今世界的桥梁中，有 70% 以上都采用了预应力结构。自开始修建中国第一座预应力钢筋混凝土公路桥梁以来，预应力梁体桥梁便以其自重轻、跨度大、行车舒适、节约钢材和混凝土、耐久性好等诸多优点在公路基础设施建设中得到了普遍应用，尤其是近些年使用频率更加频繁。预应力混凝土技术在桥梁中的地位已经非常重要。然而在桥梁建设过程中钢绞线的应用必不可少，桥梁钢绞线在预应力中可以替代了钢筋，钢绞线于钢筋相比更具柔韧性。东莞高速第 7 合同段常平 7 号桥右幅第13 联第一节段预应力钢绞线张拉施工时，其中 16束 37 股发生断、滑丝情况。经过调查和分析，基本认定本次质量问题原属因穿束工艺导致钢绞线在管道中形成缠绕致使张拉过程中发生过载剪力而断丝。为了提高桥梁预应力施工质量，在东莞高速公路施工第七合同段现浇箱梁预应力钢绞线穿束施工中采用整束穿束施工工艺。通过张拉质量、安全等各方面对比分析整束穿束工艺与单根穿束工艺，证明采用整束穿束工艺效果良好，质量、安全等各方面都远远单根穿束。

2、工程概况

东莞高速公路东莞段施工第七合同段工程，共有桥梁 24 座，单幅全长 10.04km，预应力钢筋混凝土现浇箱梁多达91联 （360孔） ， 梁高1.4~2.5m，采用高强低松弛预应力钢绞线，其抗拉强度标准值 fpk ＝ 1860MPa，直径为 15.2mm，截面积为140mm2，弹性模量 Ep ＝ 1.95×105MPa。箱梁采用OVM15-16，OVM15-19型系列锚具及其配件，预应力管道采用圆形塑料波纹管。

3、单根穿束产生缠绕的原因

因为预应力梁体优越性明显，近些年来我国的预应力桥梁建设数量猛增，但随之而来的，由于施工原因导致预应力筋受力不均而突然发生的桥梁垮塌事故也屡有发生。因为这类垮塌事故的发生常常是毫无征兆的，所以给人民的生命和财产带来巨大的损失。那么如何杜绝这类事故的发生就显得尤为重要。预应力箱梁主要采用钢绞线作为预应力主筋，在施工中容易发生钢绞线在孔道内相互缠绕的现象。张拉时因缠绕，导致钢绞线不平行，受力不均匀。如果不均匀系数过大，张拉时钢绞线就会直接断丝和滑丝。如果不均匀系数存在，但没有大到足以导致钢绞线在张拉过程中就直接断丝和滑丝，而是把不均匀受力的隐患带到了桥梁的使用过程中，这种情况更可怕，很容易引起桥梁的突然垮塌。施工中单根穿束容易引起钢筋线缠绕的原因主要有以下两点：

（1）单根穿束锚具孔眼编号错误，前段锚具孔眼编号与后端锚具孔眼编号不一致，两端安装完锚具后，造成钢绞线在波纹管内发生缠绕。

（2）单根穿束，钢绞线是一根穿入的，当单个波纹管内钢绞线穿入数量过半后，波纹管内空间相对狭窄，后面穿入的钢绞线很容易扭结，穿过管内前面已经穿好的几根钢绞线的间隙，形成相互缠绕。

4、整束穿束施工方法

4.1 牵引设备选型

牵引钢绞线束的卷扬机型号需通过计算确定，考虑在穿束头到达穹顶最高点处为最不利情况时的牵引力。所需牵引力 F 应大于钢绞线重量和摩擦阻力之和，可按下式计算：

F ≥w(1+f)k

式中： F——钢绞线牵引力

W——钢绞线总重量

f——摩擦系数，取0.16 ～0.19

k——裕度系数，取1.4 ～1.6

4.2波纹管定位安装

现浇箱梁预应力管道设计采用塑料波纹管，安装定位严格按照图纸施工。确保管道平、纵、横断面位置准确，曲线顺畅。波纹管定位钢筋应有效固定，定位钢筋在直线段间距不大于 100cm，曲线段不大于 50cm。波纹管管道接头采用套管进行连接，并采用胶带进行密封。

4.3钢绞线下料编束

钢绞线下料长度确定：L= 管道长度 + 工作长度+ 制作牵引头长度（0.2m）。

钢绞线编束：钢绞线下料完成后，摆放整齐，采用粘贴编号的方式逐根在两端依次进行编号。

4.4 钢绞线牵引头制作、安装

4.4.1钢绞线牵引头制作

切丝处理：用砂轮机切割机在牵引端逐根对钢绞线周边丝进行切割，保留20cm长中心丝。

墩粗中心丝：将牵引端中心丝按编束顺序逐根穿入牵引器固定板，用“OVM LD10”型液压钢丝墩头器进行墩粗处理。

4.4.2 牵引头安装：安装牵引器导向帽，并用胶带将牵引端已切割钢丝进行缠裹圆滑。

4.5引入牵引钢丝绳

在波纹管中穿入一根临时钢绞线，利用其将卷扬机钢丝绳牵引通过波纹管管道与牵引器进行连接。

4.6 预应力钢绞线整束穿束

4.6.1 钢绞线穿束前，首先对已经安装完成的腹板钢筋增设斜向剪力筋，与箍筋进行点焊连接，以增加钢筋的纵向受力稳定性。

4.6.2 钢绞线梳理器安装就位，并对卷扬机钢丝绳、传动装置、穿束头进行检查，确认无误后方可开始牵引。

4.6.3 启动卷扬机，慢速牵引钢绞线进入预应力管道，直至钢绞线露出张拉端，满足张拉工作长度后，停止牵引。

4.7拆除牵引器

当钢绞线被牵引至预定位置后，关闭卷扬机，使用砂轮切割机沿牵引器端部切除中心丝，拆除牵引器移至下一施工钢绞线束再次使用。

5、整束穿束法的优点

按照以上整束穿束的方法，基本解决东莞七标后期施工预应力钢绞线穿束过程中发生缠绕的问题。张拉时大大减少或杜绝了钢绞线断、滑丝现象，箱梁预应力施工质量得到保障。并取得了预期效果，主要体现在以下几方面优点：

（1）整束穿束施工工艺解决了钢绞线在管道内部相互缠绕问题；

（2）张拉时先逐根对钢绞线施加 10% 的张拉力，然后再进行整束张拉，解决了钢绞线受力不均的问题；

（3）很好的避免了单根穿束过程中前后端锚具孔眼编号不一致及穿束过程中由于波纹管内空间相对狭窄，后面穿入的钢绞线容易发生缠绕情况。

（4）采用专用牵引器，利用墩粗工艺进行钢绞线与牵引器的连接，避免了焊接易造成钢绞线打火受损的问题。

（5）避免了当设计单个孔道钢束较多时，逐根穿束困难，在管理不到位的情况下，易出现工人穿假钢绞线现象。

结语：

通过在东莞七标高速公路项目现浇箱梁预应力钢绞线穿束施工中使用整束穿束施工工艺，根据已完工的现浇箱梁张拉结果及锚下预应力检测结果判定，箱梁预应力施工质量得到了极大的保障，大幅度降低了传统单根穿束施工带来的弊端，有效提高了预应力施工的质量，基本杜绝了钢绞线在管道内部缠绕对施工质量的影响，保证了桥梁预应力的施工质量，保证了桥梁结构安全和耐久性。

参考文献：

［1］《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50—2011.

［2］《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003.

［3］《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004.