预应力智能张拉技术在高速公路桥梁预制梁施工中的应用

预应力智能张拉技术在高速公路桥梁预制梁施工中的应用

吕福霞石家庄市公路桥梁建设集团有限公司

摘 要：以某高速公路工程为例，对该公路桥梁预制施工中预应力智能张拉技术的应用进行分析。首先阐述了智能预应力张拉技术的原理及特点，其次给出智能张拉设备的安装方法。然后讲解了整个梁体智能预应力的张拉过程，为避免出现质量及安全问题，还给出了相关施工注意事项。最后对该工程智能预应力张拉的效果进行分析，包括质量效果与经济效益。

关键词：高速公路;预应力;智能张拉;

作者简介：吕福霞（1985—），男，工程师，从事道路与桥梁施工工作。;

0 引言

目前，在交通设施的建设中，对施工质量的要求越来越高，而在桥梁施工中应用预应力智能张拉技术进行施工箱梁锚具张拉施工工艺，不仅可以解决传统人工操作的弊端，还能有效控制张拉过程的安全及质量。目前，预应力智能张拉技术在预制桥梁施工中的应用越来越广泛，为有效地保证该技术的应用效果，我们仍需加强对该技术的应用研究。

1 工程概况

某高速公路工程位于两省之间的交界路段，路线全长为13.65km，公路整体呈现由东向西的走向，整个工程施工中包含大型桥梁一座，桥梁整体采用预制30m的预应力混凝土箱梁，梁体混凝土等级为C50。由于该工程采用预制梁施工技术，公路路线较长，采用的箱梁数量较多，为有效保证箱梁的施工进度，且保证预应力张拉效果，经研究决定，该桥梁采用智能预应力张拉技术施工，本文对此展开分析。

2 预应力智能张拉技术的应用2.1 智能张拉技术2.1.1 施工原理

预应力智能张拉技术主要是摆脱传统人工作业的方式，采用计算机智能操作系统实现对张拉设备的操控，从而使张拉设备完成桥梁预应力的张拉作业。目前预应力张拉采用的智能操作系统是由主控电脑、油泵、千斤顶等三大部分组成，其中主控电脑是整个操作系统的核心，可以利用电脑设置张拉的参数、技术要求等，并指使设备依据参数施工。油泵、千斤顶等均与主控电脑相连接，可以接受电脑发出的指令，并依据指令施工，通过系统之间的相互配合、控制，最终完成桥梁预应力张拉作业。

2.1.2 施工特点

(1）智能张拉系统可以施加精确的张拉力，并将力度大小误差控制在1%以内；

(2）可以对称同步张拉，并将张拉误差控制在2%以内；

(3）张拉过程中可实时收集钢绞线张拉力、伸长量等数据，方便施工人员做到双控；

(4）智能张拉系统可自动记录施工中的相关数据，保证数据的准确性，如有需要还可以实现数据的打印、自动生成等多种要求；

(5）整个张拉过程中全部依据设定好的参数施工，人为干扰的因素小，且方便施工人员远程监控、实时跟踪管理。

2.2 智能张拉设备安装2.2.1 钢绞线下料

预应力张拉前，需将预应力筋穿束至设置好的孔道中，本工程采用的预应力筋为低松弛的钢绞线。穿束前，施工人员先按设计长度对钢绞线下料操作，再利用扎丝将加工至设计长度的钢绞线绑扎成束，并依次编号存放，在钢绞线绑扎时，每间隔1.2～1.5m设置一处绑扎点，绑扎后要求钢绞线束牢固、不松散，绑扎完成的在一端绑扎一个锥形套头后开始穿束施工。钢绞线整个穿束过程由人工操作完成，穿束中时刻抽动钢绞线，穿束完成后对两段多余的钢绞线采用切割机切割处理。

2.2.2 张拉设备安装

钢绞线穿束后安装张拉设备，预应力智能张拉采用的设备包括千斤顶、限位板、锚板等，在设备安装前需要安排施工人员对采用的设备仔细检查核验，确保设备的使用性能正常后，由检验部门签字确认并进行安装，在限位板安装时，应确保限位板的锚板与齿口的定位相吻合，千斤顶安装时应与限位板的齿口对应，锚板安装时需保持锚板前端与张拉设置的锚具对应，并将孔位统一排列，以避免张拉过程中造成千斤顶上穿心孔与预应力筋发生交叉，从而造成失锚问题，待设备全部安装完成后设置张拉控制站。

2.2.3 张拉控制站布置

张拉控制站是整个智能张拉系统的主控电脑，其布置位置要既能保障控制站的作业安全，又要保证控制站不受阳光直射、不影响现场工作的正常进行。基于此，本次张拉控制站设置于待张拉梁体的侧面，连接220v的电源，控制站布置后关闭其屏幕保护、硬盘等功能，并对周围的磁场、电场进行检测，确保控制站周围20m的范围内不存在大型磁场、电场，以避免张拉中造成信号丧失。经检测完成后再依据说明书在计算机上安装控制软件，并由专业人员进行检测和调试，保证软件的正常运行。

2.2.4 线路油管连接

(1）设备及控制站安装就位后，对场地内的用电线路进行连接，并连接好千斤顶与油泵之间的油管，针对场地内的用电线路，施工单位应安排专业的电工进行操作。连接时主要是将火线与零线接通，采用的仪器中红、绿、黄三根粗线为火线，蓝线为零线，在接电箱中2、4、6表示火线，字母N表示零线，经专业人员连接之后，需利用试电笔对线路进行检测，如经检测试电笔的指针正常转动，则表示线路连接正常。

(2）千斤顶和油泵采用油管连接，在连接前施工人员应仔细检查油管的接头位置是否存在杂质，如有杂质要将其擦拭干净，然后将两者相互连接，待连接完成需检查油管的安装质量。油泵的回油管宜安装至远离梁体的一侧，即千斤顶安装有黑色安全阀的一端，进油管则安装至另一侧，然后检查油管的接口位置的螺帽是否拧到位，最后启动油泵进行试运行箱梁锚具张拉施工工艺，检查是否存在漏油、漏气的问题。

2.3 预应力智能张拉施工2.3.1 启动张拉程序

上述设备安装就位且场地通电后，将场地内的所有设备接通电源，再安排操作人员启动系统中的主控电脑，并将电脑连接至网络，然后启动已安装的控制软件，在软件中按照工程实际情况填写桥梁的信息及张拉梁体的情况，经填写检查无误后点击软件中的启动张拉程序按钮，此时软件会进入张拉控制界面，并与安装好的设备相互连接。如连接成功，张拉软件左下角位置会给出提示，此时方可进行设备的调试操作，如未连接成功则操作人员应分析原因并处理，待处理完成后再尝试连接。

2.3.2 调试张拉设备

设备与控制系统连接后点击软件中的启动调试按钮预应力智能张拉技术在高速公路桥梁预制梁施工中的应用，初步检测调试整个智能张拉系统。在设备位移线与压力线的调试过程中，如软件显示的位移读数为负数或变化不定，则证明移线与压力线存在故障，可能是未保持水平状态或接触不良等问题。经检测，软件的位移读数正常，且随着位移传感器伸缩杆的摇动，读数会发生变化，则证明连接正常，此时检测人员可停止调试并点击手动控制器，利用人工检测的方式，对智能张拉系统的进油、退油等性能进行检查，经检查合格后再设置张拉参数。

2.3.3 设置张拉参数

系统调试结束后点击控制软件中的参数设置按钮箱梁锚具张拉施工工艺，然后在弹出的页面内进行张拉参数的设置，结合工程实际情况，本工程预应力张拉拟采用张拉力和伸长量的双控方法。施工时，其锚下控制应力为0.7fpk=，张拉中采取分次张拉的方式，张拉顺序为50%N2→100%N3→100%N2→100%N1，每个张拉过程均持荷5min。确定施工参数后，将其填写至参数设置页面中，填写后仔细核查填写数据，经核查完全无误后点击确定按钮，最后返回控制软件的主页面，并检查待张拉梁体的编号及状态，检查正常后组织智能张拉作业。

2.3.4 正式张拉作业

(1）预应力正式智能张拉前，要再次仔细检查预制梁两端千斤顶的安装状态，确认性能正常后启动张拉设备。此时电机的运转声音宜保持正常、平顺，如电机出现异常的声响，则需立即停止设备，以避免电机烧坏，待检查修复之后再重新启动电机，待电机正常运转后持续预热一段时间，然后点击控制软件中的开始张拉按钮。预应力第一次张拉施工中，梁体两端的设备需安排施工人员实时监测，主控系统应由操作人员负责监督，此时电脑除控制程序外不得运行其他程序，如张拉中任何一方面出现异常状况，均应暂停张拉施工，待排除异常问题后再恢复张拉。

(2）预制梁体每一孔预应力张拉结束后，智能张拉设备均会自动退顶，将施工中的相关数据全部保存，并自动跳转至下一个张拉步骤。施工人员在开始下一张拉步骤前，均要对整个智能张拉系统进行检查，包括千斤顶、锚具、限位板等设备是否正常，设备之间的连接是否严密、操作系统是否可以正常操作等，经检测无误后再进行下一步作业。待整片预制梁预应力张拉结束后，此时施工人员可关闭控制软件，点击停止运行，切断施工电源，然后拆卸安装的设备并清理，等待下一片梁体施工使用。

2.4 智能张拉注意事项2.4.1 注意张拉过程

(1）本工程智能预应力张拉过程中，可能会出现梁体锚垫板及混凝土开裂的问题，产生此问题的原因有很多，如锚下混凝土密实度差、锚垫板安装位置不准确、预应力孔道与螺旋筋、猫垫板未能充分对准等，而一旦张拉中出现此问题极易发生安全事故。因此，在张拉施工中应注意避免该问题的发生，针对此类问题，在梁体预制施工时应注意控制钢筋的间距、混凝土材料的和易性、流动性，混凝土振捣时不可出现漏浆、漏振、漏筋等问题。如张拉中出现此类问题，则需及时停止施工，然后放张钢绞线，待问题解决之后再恢复作业。

(2）预应力张拉过程中应注意做好监督管理工作：①张拉过程中注意场地范围20m的区域严禁使用焊接设备，避免产生磁场干扰源；②每个张拉控制站都要配备专门的负责人员，在张拉操作中，如果出现油压或位移异常、漏油、断丝、滑丝等问题，应立即通知张拉操作员，停止张拉作业直至问题解决；③张拉结束后应注意及时进行钢绞线性能检测，然后及时锚固张拉端，经锚固后的张拉端不得施压重物；④张拉过程中要注意经常检查安全阀回油的速度、压力升降、传感器读数等，确保其工作正常。

2.4.2 注意张拉安全

智能张拉过程中，应注意做好安全防护措施。在张拉施工前，针对张拉区域设置明显的安全标志，严禁非工作人员进入施工区域，场地内的所有用电设施做到“一机一闸一保护”，保证线路完整无裸露。张拉设备安装前应合理存储，避免遭受日晒雨淋。在张拉施工中，所有的工作人员应佩戴防护用品，如张拉过程中出现意外情况，则应启动应急预案，按照预案措施进行操作，防止出现安全事故。在张拉施工后，应妥善保护锚固段，严禁堆放重物，在拆除张拉设备前需先断电并关闭油门，然后再有序地组织拆除作业，防止发生触电事故。

2.5 张拉结果及效益分析2.5.1 张拉结果分析

为明确本工程预制箱梁预应力智能张拉的效果，在预应力张拉结束后，施工人员对梁体预应力的伸长量进行检测，本次检测共随机选择有5组梁体，每组梁体抽取一孔预应力筋作为检测点，其检测结果见表1:

由表1检测结果可以得知，检测点中预应力筋伸长量最大的为178.3mm，最小伸长量为172.2mm，与设计要求的175mm存在出入预应力智能张拉技术在高速公路桥梁预制梁施工中的应用，但存在的误差均在±6%的要求范围内，这证明本工程预应力智能张拉施工质量合格。

表1 预应力筋检测结果 下载原图

2.5.2 张拉效益分析

与传统预应力张拉施工技术相比，传统预应力张拉时至少需要安排5个人进行张拉，还要安排2个人负责监测油表读数，2个人测量预应力筋的伸长量，1个人负责管理现场并整理数据，且施工过程中存在的安全隐患较大，完成一片梁体预应力张拉的时间需要20min以上，而采用智能预应力张拉施工技术，只需要负责监督管理数据的变化和设备的状态即可，张拉一片梁体只需要10min时间。与传统技术相比不仅节省了大量的人力成本，还保证了施工周期，减少了人员的工作强度，因此，可以大幅节省企业的人力成本。

3 结语

综上所述，预应力智能张拉技术是一项十分先进的施工技术，将该技术应用到预制梁的施工建设中，不仅可以保证梁体预应力的张拉质量，更节省了人力成本，降低了施工人员的劳动强度，从而提升企业的经济效益。确保预应力智能张拉过程的安全，在施工过程中仍要加强对张拉过程的监督与控制，确保智能张拉的顺利进行，从而保障桥梁的施工安全及质量。