内卡式千斤顶的应用及经济成本分析

工程背景及方案选取

西宝客运专线XBZQ－1标位于陕西成阳地区，兴平西制梁场承担成阳西特大桥和漆水河特大桥共计608孔后张法预应力简支箱梁，其中32m箱梁581孔，24m箱梁27孔。每孔32m箱梁共计钢绞线246根，每孔24m箱梁共计钢绞线144根。

对张拉机具的选择，有以下2种方案：

第一种方案是选用普通穿心式千斤顶，该类型千斤顶目前普遍在使用，操作简便，但由于工具锚位于千斤顶后端，锚外需要预留的钢绞线较长。

第二种方案是选用新型内卡式千斤顶，该类型的千斤顶操作相对复杂，测量活塞伸出量时在千斤顶前端测量、工具夹片外漏量在千斤顶后端测量，较繁琐，但其省去了每次安装、拆卸工具锚这一步骤，更重要的是锚外需要预留的钢绞线较短。

考虑到预制梁数较大，从经济方面考虑，选第二种方案较为经济。

内卡式千斤顶与普通千斤顶的区别

工作原理的区别

内卡千斤顶采用“活塞静止，缸体活动”的结构形式，具有连续跟进、重复张拉的性能。张拉过程中，千斤顶活塞和张拉称套组成不动体，外缸套和穿心套、工具锚构成运动体，当运动体相对不动体向外移动时，工具锚、工具夹片夹持钢绞线进行张拉。在达到所需的预应力值时，运动体复位，工作夹片、工作锚自动锚固，此时工具夹片不再受外力作用，完成张拉过程。其构造原理及张拉示意图见图1。

普通千斤顶采用“缸套静止，活塞移动”的结构形式。在张拉过程中，千斤顶内缸、缸套组成不动体，活塞、工具锚组成运动体，当运动体相对不动体作移动时，工具锚上工具夹片夹紧钢绞线进行张拉。达到设计应力和伸长值时，运动体复位，工作夹片、工作锚自动锚固，此时工具夹片不再受外力作用，完成张拉过程。图2为其构造原理及张拉示意图。

钢绞线长度的区别

从图1和图2可知：内卡式千斤顶下料长度从张拉过渡套到钢绞线露出工具夹片50mm处需180mm的钢绞线，而普通千斤顶下料长度从张拉过渡套到钢绞线露出工具夹50mm处需530mm的钢绞线。

由下料长度可以看出，用内卡式千斤顶比普通千斤顶在每孔锚具上可以节省350mm的钢绞线。

使用的区别

使用内卡式千斤顶，张拉同规格的锚具时不需要每次拆卸、安装工具锚，这一环节就能使张拉工序时间缩短20min左右{如一次张拉行程不足，需要二次张拉时，内卡千斤顶只需将工具夹片推进工具锚孔内并敲紧即可，而普通顶还需将工具锚向前推到顶活塞的槽内才能进行张拉。

虽然内卡式千斤顶测量活塞伸出量、夹片外露量时较为繁琐，测量过程存在安全隐患，但只要操作人员提高安全防范意识，测量时注意站立位置、尺子放置角度、位置，方可避免安全事故发生。

为了便于测量、确保测量的准确性，每个测量人员需配备2种测量工具，活塞伸长量采取钢板尺测量，夹片外露量采用专门深度尺进行测量，测量夹片外露量时，要求测量人员从侧面斜视、顺缸套内侧插入深度尺，禁止身体任何部位侵入钢绞线圆弧半径内，确保张拉的安全性。

综合上述，内卡式千斤顶不但提高了张拉工效，降低了工序时间，而且大大减少了材料消耗，有效地降低了生产成本。

张拉工艺

准备工作

根据张拉锚具规格的不同，选择相应的工具锚、限位板，将垫板取出，把工具锚旋入穿心套的内螺纹上，旋到底后向回旋转1／4～1／3圈，将工具锚孔位置与工作锚孔位置相对应；检查油泵车的运转情况和千斤顶的液压油路安装是否正确：检查钢绞线外露工作锚是否有200mm，并同时检查钢绞线头是否有散头，以免穿束困难，或影响张拉锚固，且钢绞线表面应无锈蚀和粘有水泥等杂物；根据工作原理图，检查千斤顶是否正常伸缩，并排除顶内空气。

千斤顶的安装

将千斤顶与油泵车油路安装好，接头处应牢固，不得有漏油现象；安装限位板、张拉称套。将千斤顶提起，沿预应力钢绞线穿过，前端顶在张拉称套上：安装工具夹片，并将工具夹片敲紧，同时检查限位板、张拉称套、千斤顶等是否入槽，中心线是否在一条直线上，如不在应重新调整。重新调整后应再次检查工具夹片有无松动。

张拉操作过程

①将回油端的阀门全部打开，关闭进油端的回油阀，此时启动油泵电机，慢慢旋转进油阀门，向张拉油缸进油。②缸套移动时，带着工具锚移动，同时工具夹片夹紧钢绞线。③当千斤顶行程剩余5～10mm时，应停止供油，打开回油阀，高压端压力降至零。④如预应力筋束较长，一次张拉达不到设计要求的应力和应变，必须进行二次张拉。⑤此时回油，工具夹片随同钢绞线向外移动，缸套回到初始位置。⑥将工具夹片推入工具锚孔内敲紧，重复①、②、③步骤，直至达到设计要求为止。

对滑断丝的处理

在滑丝的另外一端用单孔连接器将钢绞线接长至露出千斤顶端面30cm左右；用一块尺寸为450min×60mm×40mm且中心钻有直径20mm孔的钢板，使钢绞线穿过钢板中心孔；用单根张拉的25t千斤顶对该钢绞线进行张拉放张，随着活塞的伸长，工具夹片逐渐从工具锚孔内随钢绞线向外移动；此时用钢绞线料头中钢丝做的钩子慢慢的将工具夹片钩出工具锚孔外；缓慢地将25t千斤顶回油，放松钢绞线；更换滑丝的工作夹片重新张拉。如工具夹片滑丝，回油后更换新的工具夹片进行补张或全部放张后再重新张拉。

成本分析

购置摊销费

购买8台YCW350B－200型普通张拉千斤顶，市场价格每台2万元，假设新购设备按70％摊销计入成本，则每孔箱梁张拉千斤顶摊销成本：E1=20000×8×0.7／608=184.2元，购买8台YCQ3000-200内卡式千斤顶，市场价格每台3.5万元，假设新购设备按70％摊销计入成本，则每孔箱梁张拉千斤顶摊销成本：E1=35000×8×0.7／608=322.4元。

人工费

内卡式千斤顶在张拉同规格的锚具时不需要每次拆卸、安装工具锚，省去了拆卸、安装工具锚这一过程，从而提高了工作效率，(每孔梁需要8个工人配合操作，每片梁耗时5.5h)每孔梁张拉人工费：E2=8×(5.5:8)×130=720元。

材料费

以32m箱梁为例，如果采用普通张拉千斤顶，每端锚外预留长度75cm，每孔梁需钢绞线9.1751t，按钢绞线市场价5300元／t计，则需要材料费用E3=9.1751×5300=48628元。

采用内卡式千斤顶，每端锚外预留40cm，每孔梁需钢绞线8.9856t，按钢绞线市场价5300元／t计，则需要材料费用E3=8.9856×5300=47624元。

费用比较分析

根据以上数据，箱梁张拉成本分析见附表。

从上表可知，使用内卡式千斤顶比普通千斤顶每孔梁可节约成本945.8元，兴平西制梁场608孔箱梁预计能节约成本575046元，经济效益可观。

结论

面对高标准、大规模的桥梁建设市场，以及积极推行精细化管理和技术创新形势下，在张拉这一施工过程中，使用内卡式千斤顶大大地降低了施工成本。

对于大批量预制箱梁使用内卡式千斤顶设备，可以节省大量钢绞线，以32m箱梁为例，使用普通千斤顶钢绞线锚外预留长度占工作长度的4.64％，而使用内卡式千斤顶钢绞线锚外预留长度占工作长度的2.47％，节约百分比为2.17％，降低了生产成本，具有显著的经济效益。

内卡式千斤顶工具锚内置，在张拉过程中如果遇到滑丝、断丝现象时，处理起来比较麻烦，因此，在张拉前和张拉过程中，应采取多种预防措施，尽量避免产生滑丝、断丝现象。