淺談北方地區公路工程預應力混凝土施工裂紋防治

王紅強

【摘要】在預應力混凝土梁體施工完成之后，因為各種原因會導致裂縫的產生，對梁體帶來巨大危害。文中主要就北方地區公路工程預應力混凝土施工裂紋防治分析探討。

【關鍵詞】 混凝土；施工裂紋；防治。

引言

在預應力混凝土梁體施工完成后，混凝土表面不同程度上會產生各種裂紋，寬度在0.01mm-0.2mm之間，更嚴重的會有超過0.2mm乃至更大的裂紋或裂縫，而在北方地區溫差較大的施工環境下，0.01mm-0.2mm之間的細小裂紋在溫度變化影響下，會逐漸加寬，嚴重影響混凝土的耐久性及混凝土梁體的使用壽命。

工程實例：2014年10月，陜西神佳米高速公路項目施工柳溝大、中橋20m預制箱梁。在2014年11月下旬對梁體施工成品進行檢查時發現，柳溝大橋9#-1梁片腹板位置發現裂紋，寬度約0.08mm，均在波紋管變坡點的位置，隨后展開排查，發現有20片20m箱梁有不同程度的裂紋，部分統計如（圖一）。

為了確定是否為貫穿或者表面裂文，我們對裂紋處進行了鉆孔取樣，發現裂紋深度約3cm，并發現預應力孔道內部有水滲出，表明預應力孔道內漿液凝固后有泌水現象，且一直存于鋼帶波紋管的包裹內，無法滲出，也無法凝固。

案列裂紋原因分析：經查施工記錄，9#-1梁片施工時間為2014.10.7日，當日施工溫度10℃-20℃，混凝土澆筑施工過程正常。壓漿時間為2014.10.14，溫度為2℃-16℃，并室外平均溫度連續5日溫度低于5℃，已經屬于冬季施工。進行壓漿作業是上午施工，溫度約10℃，按照實驗室施工配合比進行漿液配制，施工正常，壓漿過程正常。而在我們鉆孔取樣中發現管道內漿液有泌水現象，說明漿液配制沒有達到設計要求；裂紋基本產生于孔道范圍附近，在進行鉆孔時間為2014.11月，夜間最低氣溫已經達到-10℃，在此溫度下，孔道內未凝固水分必然結冰，水分結冰后膨脹，如此反復，導致管道波紋管開裂，且波紋管周邊混凝土厚度較為薄弱，進而導致混凝土開裂。

經設計院及各級專家進行現場實際勘察取樣分析，沒有貫穿裂紋，基本為表面裂紋，并確定了修補方案：首先進行靜載實驗，如滿足設計要求后，方可進行壓漿、刻槽封閉處理。否則予以報廢處理。

處理措施：項目部按照設計院的處理方案，首先進行了靜載試驗，靜載實驗后滿足設計要求，立即進行了高壓注漿及刻槽封閉處理，修補工作完成后經專家組檢查驗收后，結論為滿足設計使用要求。

結論：

后經多次配制漿液實驗得出，壓漿料的不穩定性極易導致漿液在拌合后不能完全凝固，表層有泌水，在施工過程中難以肉眼觀測，因此實驗技術人員必須隨時取樣，及時調整施工配比，方能有效控制漿液合格。否則在溫度應力下出現凍脹，是混凝土產生裂紋的重要原因。

根據以上案列，公路工程中，預應力孔道的孔道壓漿、安裝定位、預應力張拉、孔道周邊混凝土振搗這幾道關鍵工序，在預制箱梁、后張法現澆箱梁施工中由于施工不當，可能會造成混凝土裂紋，產生裂紋具體因素分析如下：

一、影響裂紋產生原因

1.孔道安裝定位

預應力孔道普遍為金屬波紋管或者塑膠波紋管（JG225-2007）（JT/T529-2004），在安裝過程中，管道定位坐標沒有按照設計，定位鋼筋的尺寸不符合設計，定位鋼筋的數量、間距沒有按照設計布置，會導致在施工混凝土過程中，孔道隨著振搗器的震動作用產生偏移，導致孔道周邊包裹的混凝土厚度不一，且不滿足設計要求，在后續預應力張拉作用下，則會產生裂紋。[1] 我們在陜北地區的幾個高速公路項目施工中，從梁體鋼筋綁扎及管道定位的實際操作情況看，這類問題較為多的出現，其主要原因是操作人員對預應力管道定位的位置坐標測量不清楚，尤其是高度控制，量取的方法不正確，造成坐標控制不準確。

2.混凝土施工

混凝土施工過程中，如混凝土的和易性較差、坍落度不能滿足設計要求，會造成混凝土在孔道周邊流動性較差，不能密實填充。由于預應力孔道周邊的鋼筋布置較為密集，如在振搗過程中，沒有完全搗鼓密實，或者沒有用大小搗固器交替振搗，會造成空洞、蜂窩等，影響后續張拉施工質量，同樣在預應力張拉應力下會產生裂紋，且隨著較大的溫差變化，裂紋會逐漸增大。

3.預應力張拉

首先拉力表的校核極為關鍵，如沒有按照要求進行校核，會造成張拉力不準確；其次鋼絞線的質量、穿束過程中鋼絞線纏繞在一起，也會影響張拉效果；再次張拉施工的拉力控制不好、持荷時間不夠也會嚴重影響張拉效果。如果張拉力不夠，或者超張拉力超出設計和規范誤差范圍之外，在構件使用后期會造成裂紋、裂縫。[2]

4.孔道壓漿

孔道壓漿是一項極為關鍵的工序，尤其在北方溫差變化較大，冬季溫度持續在0度以下，壓漿如控制不好，極易造成混凝土開裂。壓漿料需要滿足設計要求，配合比需按照設計規范或者參照使用說明書配比，如配合比沒有做好嚴格的實驗配制，在漿液壓入孔道之后，壓漿料會沉淀在孔道底部，水分上升到孔道上部，造成孔道下部壓漿料凝固，上部水分無法固結，而在溫度持續在0度以下，上部水分結冰，水分凍結后體積膨脹，將孔道波紋管及孔道外包裹的混凝土擠壓開裂，造成混凝土裂紋、裂縫。

二、防治措施

1.孔道安裝定位

波紋管設計高程和中心位置應從底模向上垂直尺量，采用鋼筋定位波紋管，將定位鋼筋按設計要求焊接在鋼筋骨架上，確保牢固定位，曲線段定位鋼筋間距≤0.5m，直線段定位筋間距≤1m，焊接固定牢固。當波紋管道位置與骨架鋼筋影響時，可適當移動普通鋼筋位置，必須保證管道位置準確。由于先前一些工地的施工經驗，使我們在施工的神佳高速公路中，對此項工作非常重視，我們對操作工人進行現場定位交底，固定專人檢查，嚴格控制坐標以及定位鋼筋的焊接質量，確保了管道定位的準確。

2.混凝土施工

混凝土施工前，必須進行配合比實驗，確保混凝土各項指標滿足設計要求。由于預應力孔道周邊的鋼筋布置較為密集，如在振搗過程中要用大小搗固器交替振搗，隨時監控搗固器工作情況，避免漏震造成空洞、蜂窩等。由于北方地區溫差較大在澆筑完成后，需采用覆蓋，封閉等措施及時養護。冬季施工必須采用蒸汽養護，確保溫度>5℃且相對穩定。

3.預應力張拉

梁體強度不低于設計強度80%時可進行預應力張拉施工。箱梁預應力張拉按照“先底板束，后腹板束，再頂板束；先縱向束，后橫向束；先兩邊，后中間；先長束，后短束”原則進行張拉。采用張拉力（油表讀數）為、鋼束伸長量進行雙控，實際伸長值不超過設計伸長值的±6%。

3.1準備工作

3.1.1錨具在運輸、儲存、使用過程中，嚴禁被油污、銹蝕或受損傷。

3.1.2在油泵灌油前將油管、泵體管路清洗干凈，灌油時應嚴格過濾且油內不得含水、酸及其他混合物。經常檢查油管及其接口，如遇油管裂傷、規格不合適、絲扣不完整必須更換[3]。

3.1.3 千斤頂在使用前應對千斤頂進行標定，使用過程中定期進行校核、內部清洗，保證千斤頂正常工作。

3.1.4應采用防震高壓油表，其最大讀數須為張拉力的1.5～2.0倍，精度不低于1.0級，校正有效期為1周。[4]

3.1.5使用前和使用過程中每隔1個月或使用次數達到200次，應對所有張拉設備進行保養和重新標定。

3.2張拉程序

3.2.1先張拉腹板束，而后頂板、底板束交替對稱張拉。

3.2.2當鋼束初始應力達到張拉控制應力10%時，量取鋼束伸長值，并檢查孔道軸線、鋼絞線有無滑動、錨具和千斤頂是否在同一條線上、每根鋼絞線均勻受力。[5]

3.2.3張拉程序為：

3.2.4張拉時，如錨頭出現斷絲、滑絲、錨具損壞，應立即停止操作，進行檢查及詳細記錄。當滑絲、斷絲數量超過設計規定容許值時，需將鋼束抽換。

在實際張拉施工中，極易出現斷絲、滑絲等各類問題，因此技術人員必須要全程控制施工過程，嚴禁在各位問題沒有解決的情況下，就進行了封端等隱蔽施工，造成極大的隱患。

4.孔道壓漿

張拉完成后，必須在48小時內進行管道壓漿，并應用風管或者清水將孔道內清理干凈，管道內不得積水。

4.1壓漿材料及環境控制

壓入管道漿液應飽滿密實，水泥漿攪拌結束至壓入管道時間間隔不應超過40min，壓漿時及壓漿養護期內梁體環境溫度不得低于5℃。漿體混合體應達到下列指標：

4.1.1在滿足和易性條件下，漿液水灰比應盡可能小些（0.29～0.35），一般控制在0.33左右。

4.1.2漿液攪拌及壓漿時保證漿體溫度應小于35℃。

4.1.3漿液稠度控制在13s～18s，在45分鐘內，漿體的稠度變化不應大于2s。

4.1.4漿體的初凝時間不應大于3小時，終凝時間不應大于17小時。

4.1.5 七天強度不小于40 MPa，28天齡期的強度不小于60 MPa。

4.2壓漿作業

壓漿盡可能采用連續式壓漿泵，同一管道壓漿應連續進行，不能中斷，一次完成。管道出漿口安裝閥門，必須確認出漿濃度一致時，方可封閉閥門，并持壓2～3分鐘，以提高預應力孔道灌漿的飽滿度和密實度。

張拉施工完成之后，將外露的鋼絞線切除，剩余30mm左右，采用砂漿進行封錨。疏通錨墊板上灌漿孔，保證灌漿通道通暢。當壓漿泵輸出的漿體達到要求稠度時開始灌漿，當水泥漿流出端與灌入端漿體稠度相當時，關閉閥門。灌漿泵繼續工作壓力達到0.6Mpa左右，持壓2～3分鐘，拆除壓漿管，封堵進出漿孔，完成壓漿。

三、結論

綜上所述，影響預應力混凝土開裂的因素較多，在北方地區主要因素為溫度變化影響，而對溫度最為敏感的就是壓漿工藝，因此本人認為，壓漿材料的購買，壓漿工藝的施工一定按照設計規范要求施工，且隨時關注氣溫變化，及時采取措施，控制好壓漿各項流程，方可防止梁體裂紋的產生。

參考文獻：

[1]王衛星.《客運專線現澆連續梁施工質量控制要點》[J].科技情報開發與經濟，2008.

[2]張華.《現澆箱梁超長大噸位預應力施工技術》[J].鐵道建筑，2006.

[3]葉千秋，陳金順.《公路橋梁水毀加固工程施工》[J].浙江交通科技，2007.

[4]張莉，郭建雄.《淺談中亞城特大橋連續梁的施工與監理控制要點》[J].科技信息，2012.

[5]何錦強.《淺談預應力砼T型梁的后張法應用及問題處理》[J].四川建材，2006.