預應力箱梁施工質量控制

馬 斌

（太原路橋建設有限公司質量檢測中心，山西 太原 030012）

公路建設是關系國計民生的重要建設項目，對促進國家其他各項經濟建設起到至關重要的作用。在公路工程建設中，橋梁工程由于其建設投資大，建設的周期長，使用壽命長，為公路建設的關鍵性內容。

1 原材料質量控制

箱梁作為一種多種材料的混合體，其每一種材料的質量對整個箱梁均起到至關重要的作用。在各種原材料當中，水泥、細集料、粗集料、外加劑、鋼材、鋼絞線這5種原材料的質量對箱梁整體質量的影響最為重要。原材料必須經過檢驗合格后方可用于永久性結構物-箱梁的預制。

（1）水泥：水泥細度對混凝土的強度及工作性能產生影響，考慮到箱梁施工的重要性，選用水泥的篩余量一般控制在5%以內。凝結時間的長短對混凝土拌和料的運輸、澆注以及工程施工進度產生影響。水泥的安定性檢測應在國標允許的范圍內。水泥的強度值是水泥檢測中最基本的指標，它直接反映了水泥的質量水平和使用價值。

（2）細集料：密度主要檢測兩個方面：一是表觀密度，一是堆積密度。檢測表觀密度便于配合比設計，檢測堆積密度便于施工控制。級配及細度模數對新拌混凝土的工作性及硬化混凝土的強度、耐久性均有較大影響，同時級配及細度模數選擇是否得當對水泥用量也有較大影響，關聯到施工的經濟性問題。箱梁屬高強度混凝土，一般易選用強度較高、比面小的中粗砂為宜。細集料中防礙水泥水化，或降低集料與水泥石粘附性，以及能與水泥水化產物產生不良化學反映的各種物質，均為有害物質。為保證箱梁混凝土質量，在對砂石進行檢測時，必須檢測以下幾項內容：含泥量及泥塊含量、云母含量、軟物質含量、有機質含量，硫化物及硫酸巖含量等。

（3）粗集料：為了保證獲得密實、高強的混凝土，同時追求經濟效益，必須保證粗集料具有良好的級配。通過研究粗集料宜選用連續級配，所配制的混凝土較為密實，同時可保證混凝土具有良好的工作性，不易產生離析等現象。為保證混凝土的強度，首先應保證粗集料的強度值。箱梁混凝土所采用的碎石壓碎值一般應不大于12%。粗集料的最大粒徑根據箱梁的截面尺寸選用，粗集料的表面形狀以接近正方體者為最佳，針狀顆粒含量不應太多，針狀顆粒影響混凝土的和易性，同時易降低混凝土的抗折強度。粗集料有害雜質包括含泥量或泥塊含量以及各種硫化物、硫酸鹽和有機質等，該類物質影響混凝土的強度，以及新拌混凝土的性質。

（4）外加劑：外加劑按其主要功能可分為4類：改善混凝土拌合物流變性能的外加劑；調節混凝土凝結時間和硬化性能的外加劑；改善混凝土耐久性的外加劑；改善混凝土其他性能的外加劑等4種。

（5）鋼材：根據其使用條件和特點，鋼材必須具備良好的綜合力學性能、焊接能力以及抗腐蝕能力。

（6）鋼絞線：預應力鋼絞線具有強度高、與混凝土粘結性好、斷面面積大、使用根數少；在結構中排列布置方便以及易于錨固等優點，廣泛使用于預應力混凝土中。由于鋼絞線在箱梁整個受力體系中的重要性，除應在材料進場時審查其質保書外，還應加強材料的外委試驗檢測，主要檢測內容：公稱直徑、屈服荷載、伸長率、松馳率以及彈性模量等。

2 施工工藝對混凝土密實度的影響分析

（1）原材料的選用：要獲得密實的混凝土，要求粗細集料組成的礦質混合料要有良好的級配。采用連續級配配制的混凝土較為密實，同時拌制混凝土施工性能較好，采用間斷級配配制的混凝土施工性能較差，易造成混凝土離析而致使混凝土不密實。

（2）混凝土配合比：配合比中漿集比、水灰比及砂率等對混凝土的密實度均有較大影響。漿集比是指單位混凝土拌合物中，集料絕對體積與水泥漿絕對體積之比。水泥漿在混凝土拌合物中，起到填充集料間的空隙作用，若集漿比過小，不足以填充集料之間的空隙，會造成混凝土內部出現空隙，影響混凝土的密實度。水灰比不當，影響水泥漿的流動性，在一定的施工工藝下就不能保證混凝土的密實性。砂率是指混凝土中砂的質量占砂、石總質量的百分率，砂率的變化可導致集料的空隙率和總表面積變化，從而影響混凝土拌合物的流動性及密實度。

（3）混凝土的澆注工藝：在混凝土拌合時，拌合時間的長短對提高其組成原材料的摻合均勻性，改善混凝土的性質起到重要作用；在澆注過程中，振搗工藝是否到位是關系到混凝土密實度的關鍵點，嚴格按規范要求振搗，有利于氣泡的排出，增加混凝土的密實程度。

3 預應力張拉質量控制

3.1 預應力材料控制

鋼絞線：檢測合格后，必須按規范要求存放，防止鋼絞線受潮而銹蝕。對于出現浮銹的鋼絞線，應保證在無肉眼能夠分辨出銹蝕痕跡的情況下才可使用。鋼絞線表面不可出現劃痕，避免出現應力集中而導致鋼絞線斷絲。

波紋管：波紋管應做不變形試驗和灌水試驗，確認無滲漏現象。波紋管安裝完成后應將其端部包好，防止水或其他雜物進入生銹。波紋管的連接，應采用大一號同型波紋管作接頭，接頭管長200mm，連接后用密封膠帶封口，避免混凝土澆注時水泥漿滲入管道造成管道堵塞。

錨具和夾具：其類型符合設計規定和預應力鋼筋張拉的需要。進場時應進行外觀檢查，不得有裂紋、傷痕、銹蝕，尺寸不得超過允許偏差，對錨具的強度、硬度、錨固能力等，應根據規范要求進行抽檢，檢驗合格后方可用于預應力施工。

3.2 預應力施工設備控制

張拉機具應與錨具配套使用，應在進場時進行檢驗，千斤頂與壓力表應配套校驗，以確定張拉力與壓力表讀數之間的關系，所用壓力表的精度不宜低于1.5級，校驗千斤頂用的試驗機或測計的精度不得低于20%，校驗時千斤頂活塞的運行方向應與實際張拉工作狀態一致，當采用試驗機校驗時，宜以千斤頂試驗機的讀數為準。張拉機具應由專人使用和管理，并應經常維護，定期校驗，張拉機具長期不使用時，應在使用前全面進行校驗。千斤頂一般使用6個月或張拉200次以及在千斤頂使用過程中出現不正常現象時，應重新校驗。

3.3 預應力材料加工質量控制

鋼絞線的下料長度應通過計算確定，計算時應考慮構件或錨具長度、千斤頂長度、彈性回縮值、張拉伸長值和外露長度等因素。鋼絞線的切斷應用切斷機或砂輪鋸，不得使用電焊切斷。預應力鋼束由多根鋼絞線組成時，同束內應用彈性模量相同的鋼絞線。穿鋼絞線時應事先將鋼絞線梳理順直每隔1m綁扎一道，避免鋼絞線絞纏在一起，對預應力的施工產生影響。每束鋼絞線在穿束前應將前端用膠帶綁扎牢固，防止將波紋管頂壞。安裝波紋管時依據設計圖紙的縱橫坐標進行準確施工，定位筋準確并安裝牢固，避免澆注混凝土時波紋管移位、彎曲，管道破裂和鄰近電焊燒傷波紋管管臂，管道上若出現意外孔洞應在澆注混凝土前修補完整。

3.4 預應力施工控制

當混凝土達到設計要求的張拉強度后方可張拉，箱梁張拉采用張拉力及伸長值雙控制，張拉工作應嚴格按照技術規范的張拉程序施加應力，張拉程序為：0-10%σk-50%σk-100%σk（控制應力持荷5min）-σk錨固每束鋼絞線的伸長量均經過計算，與設計伸長量相比較，對有出入者，經仔細校核無誤后，在設計張拉過程中進行檢驗。鋼絞線張拉前，應先張拉到初應力（一般可取張拉控制力的10%~15%左右），再開始繼續張拉和量測伸長值，實際伸長值除量測的伸長值外，應加上初應力階段的推算伸長值。預應力鋼絞線用應力控制方法張拉時，應以伸長值進行校核，實際伸長值與理論伸長值差應控制在6%以內，否則應暫停張拉，待查明原因并采取措施加以調整，方可繼續張拉。張拉時，應使千斤頂的張拉力作用線與預應力鋼絞線的軸線重合一致，工作錨工具千斤頂與錨墊板緊貼，用直徑2 cm鋼管把夾片打緊。曲線預應力鋼絞線宜在兩端同時張拉，兩端同時張拉時，兩端千斤頂升降壓、劃線、測伸長等工作一致，保證兩端同步進行預應力施加。

4 起拱值觀測以及起拱值隨時間的變化情況

箱梁張拉后起拱值的大小關系到箱梁安裝后橋面板標高的控制，對箱梁的整體外觀質量也有一定的影響。為將箱梁的起拱值對橋梁結構的影響降到最低，在施工中必須根據施工經驗及時總結出起拱值的規律，采取必要的措施進行控制。箱梁在施加預應力后，通過對多片齡期各不相同的梁，在不同的時間段進行觀測。達到設計張拉強度后立即進行張拉的箱梁與齡期為30天的箱梁張拉后的起拱度相比較，隨著張拉后時間的延長，起拱值變化情況相差較大，其主要原因是混凝土的徐變所引起的。

5 壓漿工藝及壓漿檢測

預應力鋼絞線張拉后，孔道應及時壓漿，防止預應力損失或預應力筋生銹。壓漿前先用高壓水沖洗孔道，配制足夠的灰漿，以保證連續壓漿。孔道壓漿采用水泥漿，水泥漿的強度不低于設計規定。

水泥漿的技術條件應滿足下列要求：水灰比宜采用0.4~0.45，摻入適量減水劑時，水灰比可減小到0.35，水及減水劑對預應力鋼絞線無腐蝕作用。水泥漿的泌水率最大不超過4%，拌和后3 h泌水率宜控制在2%，24 h后泌水應全部被漿吸回。水泥漿中可摻入適量膨脹劑，水泥漿摻入膨脹劑后的自由膨脹應不小于10%，不得摻合鋁粉等有可能腐蝕鋼絞線的材料。灰漿稠度在14 s~18 s之間。水泥漿在現場用灰漿攪拌機按設計配合比拌制，拌合好后應通過3mm篩網，放入儲漿容器，自調制到壓入孔道的延續時間不超過45min，而且在壓漿過程中要不停攪動。壓漿前，須將孔道沖洗潔凈、濕潤，壓漿應使用活塞壓漿泵，壓漿的最大壓力應為0.5MPa~0.7MPa，當輸漿管道較長應適當加大壓力，對曲線孔道應從最低點的壓漿孔壓入，由高點的排氣孔排氣和泌水，每個孔道壓漿至最大壓力后，應有一定的穩壓時間，壓漿應達到孔另一端飽和出漿，并應達到排氣孔排出也規定稠度相同的水泥漿為止，并保持壓力2min。壓漿后應檢查壓漿的密實情況，如有不實，應及時處理和糾正。壓漿過程中及壓漿后48 h內，混凝土溫度不得低于5℃，否則應采取保溫措施，當氣溫高于35℃時，壓漿應在晚間進行。孔道水泥漿強度達到設計規定后方可進行移運。

6 總結

箱梁作為目前公路建設中最常用的一種結構形式，其質量控制研究越來越受到重視。本文針對施工過程中的箱梁質量控制作了較為膚淺的探討。