体外预应力锚固装置施工关键技术

胡世通，陈国梁，谢桦润

（1Ʊ深圳高速公路股份有限公司，广东深圳 518000；2Ʊ武汉二航路桥特种工程有限责任公司，湖北武汉 430071）

体外预应力锚固装置施工关键技术

胡世通1，陈国梁2，谢桦润2

（1Ʊ深圳高速公路股份有限公司，广东深圳 518000；2Ʊ武汉二航路桥特种工程有限责任公司，湖北武汉 430071）

针对世界范围内普遍存在的因车辆超载所致的公路桥梁结构出现不同程度的损坏现象，提出对有缺陷的桥梁进行安全评估和加固补强，结合深圳平湖编组站大桥加固工程实例，系统介绍了预应力加固锚固齿板的施工工艺，总结出一套体外预应力锚固装置施工的关键技术，并且指出施工过程的重难点与解决措施，以期为相关工程的设计与施工活动提供参考。

桥梁工程；加固维修；体外预应力；锚固装置

0 引 言

近年来，随着中国交通运输事业的发展，交通量大幅度提高，超载现象较为严重，部分公路桥梁结构出现了不同程度的损坏，其中一部分已不能满足使用要求。故对有缺陷的桥梁进行安全评估和加固补强，使其恢复正常运行，是交通建设中的重要任务［1⁃5］。

就目前桥梁加固方法而言，体外预应力技术因具有减轻结构自重、预应力束可更换、运营期方便检测维养、主动加固效率高等优点倍受青睐［6⁃8］。体外预应力加固法是对布置于承载结构主体之外的钢束进行张拉，从而产生预应力并利用其加固桥梁的后张法［9］。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成［10］。这种加固技术能大大缩短施工工期，主要由体外预应力束、转向装置及锚固系统组成。因锚固系统受力性能复杂，在施工过程中对其安全和质量要求都非常高［11⁃15］；目前，行业内尚未有体外预应力锚固装置详细施工工艺的系统介绍。

鉴于此，本文结合既有体外预应力加固工程，总结出一套体外预应力加固锚固装置施工关键技术，明确体外预应力锚固装置在施工过程中的重难点工艺与解决措施，以期为业内同行对相关工程的设计与施工提供参考。

1 背景工程

1．1 桥梁概况

机荷高速平湖编组站大桥位于深圳市平湖镇，左右分幅，于1997年正式运营通车。2015年6月检测单位对大桥进行了系统检测，发现大桥存在梁体下挠、箱梁底板多处开裂并延伸至腹板、箱内体外预应力松弛、桥面铺装破损严重等多处病害。检测单位通过数据分析评估认为：由于交通流量骤增，平湖编组站大桥承载能力下降，已无法满足目前运营要求。为恢复其承载能力，采用在箱梁内部增设体外预应力的方式进行加固。

1．2 体外预应力加固

箱梁体外预应力具体设置为：在箱内增设4束12Φs15．2 mm规格的低松弛钢绞线束，单个箱梁左右侧各设2束，钢束在2个中跨范围内通长布置，全桥双幅共8束。体外预应力布置如图1所示。

体外预应力结构由钢铰线、外护套、防腐材料、转向装置及锚固体系组成。其中钢铰线为OVM⁃S6环氧喷涂钢铰线，单根外包PE保护套，锚具型号采用OVM⁃TSK15⁃12体外预应力锚具。外护套主要起防腐作用，为高密度聚乙烯管（HDEP），在转向块处设置转向钢管，锚固体系采用可调索换索的锚具。张拉应力取钢绞线标准强度的60%（1 116 MPa），12Φs15．2 mm钢束的张拉力为187．48 t。

2 锚固装置施工工艺

体外预应力加固成败的关键在于锚固系统的施工。通过背景工程的成功实施，总结出施工工艺流程如下：锚固齿板放样，剪力槽开设，钻孔，植筋，锚固齿板钢筋骨架焊接及预埋件安装，浇筑锚固齿板混凝土，养生［16⁃18］。

（1）剪力槽开设。为确保新增锚固齿板与既有结构的可靠连接，需在既有结构上开设剪力槽口。

（2）在新增齿板与箱梁接触面的底板（腹板）凿出剪力槽，按纵向中心每间距30 cm设置一道5 cm× 10 cm的横向槽口（深5 cm，宽10 cm）。

（3）为保证加固新浇混凝土与原结构混凝土结合良好并共同受力，凿除原构件混凝土表面并露出骨料，构件结合面凿毛凹凸差，1 cm厚的粗糙面在100 mm×100 mm面积中不小于3个麻点。

（4）钻孔植筋（图2）。采用电锤钻孔，严格按照设计要求的植筋深度和钻孔直径控制钻孔深度和大小。为防止钻孔碰到预应力钢筋波纹管，钻孔前采用探测仪避开原预应力管道。钻孔时应特别小心，如碰到波纹管则调整钻孔位置（适当偏移避开），但需保证种植钢筋植入深度满足设计要求。成孔后，孔内灰尘等杂物采用空压机清理干净。种植钢筋要保证植筋深度、植筋孔灌胶饱满度（达到植筋孔2／3深度）、足够的钢筋搭接外露长度。植筋前要做拉拔力检验，植筋过程中要抽验部分做抗拔力试验，如图3所示。

（5）锚固齿板钢筋骨架焊接及预埋件安装。按照设计图纸安装齿板钢筋时，需预留出预埋件的位

图1 体外预应力布置

图2 钢筋种植

图3 植筋拉拔试验

置。齿板钢筋与植筋连接采取双面焊接形式，焊接长度、搭接长度要满足规范要求。预埋件安装到位后，两端开口必须进行可靠的临时封闭处理（防止混凝土进入），并与植筋或钢筋骨架进行焊接固定，以保证浇筑混凝土时不发生变形或移位，如图4所示。

图4 钢筋骨架安装

（6）浇注锚固齿板混凝土。由于振捣空间小，锚固齿板采用有良好和易性、流动性及自密实性能的自密实混凝土，浇注时采用在箱梁顶板开孔直接浇注的方式，开孔时需至少设置1个进料孔、1个出气孔，进料孔径为150 mm，排气孔径为18 mm，开孔位置选在箱梁顶面最高点处。自密实混凝土浇注过程中必须控制浇注速度，速度不宜过快，但同时又要确保混凝土的扩展度和流动性满足要求，如图5所示。

图5 齿板混凝土浇注

（7）混凝土养生。在混凝土强度达到2Ʊ5 MPa时，拆除侧模板，采用洒水的方式进行养护，养护时间不得少于7 d。在混凝土养生时限内，应确保混凝土表面长期处于湿润状态，养生操作应严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG／T F50—2011）有关规定进行。

3 加固效果评价

为评价桥梁结构的加固效果，并判断其与设计期望值是否相符，在加固施工结束后对主桥进行了静载试验。

3．1 主要检测内容

桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的应力和变形，并与加固前的桥梁荷载试验数据进行对比分析，评估加固效果［19⁃21］。左右幅主桥均选择与加固前荷载试验相同的测试跨，测试箱梁结构控制截面混凝土最大应力（或应变）。

在试验中，观测箱梁控制截面、锚固齿板及其附近区域是否有新裂缝产生，测点布置如图6所示。

图6 测点布置

3．2 主桥静荷载试验结果

左右幅主桥测试截面在各对应工况试验荷载作用下，应变和挠度校验系数均小于1．0，测试跨测试截面承载能力满足设计荷载等级要求。静载试验结果如下。

（1）跨中附近截面、次边跨3／4截面和中跨跨中截面混凝土的应变和挠度均比加固前有明显改善，应变实测值比加固前减小了9%～21%，挠度实测值比加固前减小了17%～19%。

（2）静载试验前后，箱梁控制截面、锚固齿板及其附近区域混凝土未发现新增裂缝。

静载试验结果表明，通过体外预应力加固的成功实施，编组站大桥主梁结构的强度与刚度得到明显提高，达到了加固设计的预期效果。

4 施工注意事项

（1）新旧混凝土接触面尽量用小功率凿毛机凿毛，以免损伤箱梁。

（2）凿除区内原结构的构造钢筋不得剪除，浇注加固混凝土前务必按原样予以连接恢复。

（3）凿毛和凿除面应清刷干净，特别在腹板钻孔植筋后，应重新清刷一次。

（4）在植筋过程中应留出合适的钢筋用于拉拔试验，该位置应能够使拉拔仪千斤顶部分顺利穿入。本次植入的钢筋为HRB400Φ16 mm，植筋72 h后即可进行拉拔试验，务必待抗拔试验结果满足验收要求后，方可进行下一道施工工序。

（5）焊接过程中应做好隔热措施，防止热量传递到两端影响植筋胶性能。

（6）浇注过程中严禁采用振动棒直接振捣，防止混凝土离析，可采用橡胶锤或木槌敲击模板以保证混凝土的密实性。

（7）当混凝土的养护期不少于28 d且强度达到设计强度的100%后，方可进行体外预应力张拉。

5 结 语

本文以平湖编组站大桥增设体外预应力加固工程为依托，详细介绍了锚固齿板关键施工技术，并通过加固效果验证，得出如下结论。

（1）通过在既有结构上开剪力槽，有效解决了新、旧混凝土之间的黏结问题。

（2）钻孔植筋时，孔内是否清理干净是影响拉拔试验成败的关键因素。

（3）浇注混凝土选择桥面开孔作为进料口和出气孔，依次循环浇注，既方便施工又保证了浇注质量。

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［责任编辑：高 甜］

Key Technologies for Construction of Externally Prestressed Anchors

HU Shi⁃tong1，CHEN Guo⁃liang2，XIE Hua⁃run2
（1．Shenzhen Expressway Company Limited，Shenzhen 518000，Guangdong，China；2．CCCC Road＆Bridge Special Engineering Co．，Ltd．，Wuhan 430071，Hubei，China）

Aiming at the ubiquitous phenomenon of damage to the highway bridge structure caused by vehicle overload，the necessary to carry out safety assessment and reinforcement of defective bridge was emphasized．Combined with the reinforcement of the bridge located in the Pinghu marshalling yard in Shenzhen，the construction technology ofanchor plate with prestressed reinforcementwas introduced，and the key technologies for the construction of externally prestressed anchors were summarized．The difficulties in construction and solutions were pointed out，which provides reference for the design and construction of similar projects．

bridge engineering；reinforcement maintenance；externally prestressed；anchor

U445．4

B

1000⁃033X（2017）08⁃0102⁃04

2017⁃01⁃11

胡世通（1981⁃），男，浙江金华人，工程师，研究方向为桥梁工程。