論后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工質(zhì)量通病預(yù)防施工技術(shù)

劉憲純

中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司

1 引言

在公路橋梁施工中，后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工是重難點(diǎn)內(nèi)容，容易由于施工技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)、控制不到位等原因而出現(xiàn)質(zhì)量問題，進(jìn)而會(huì)對(duì)全橋的穩(wěn)定性、使用效果等多個(gè)方面帶來影響。對(duì)此，必須采取行之有效的預(yù)防技術(shù)，主動(dòng)規(guī)避質(zhì)量問題。鑒于此，文章著重圍繞后張法預(yù)應(yīng)力箱梁的施工質(zhì)量通病預(yù)防技術(shù)展開探討，提出一些應(yīng)用要點(diǎn)，旨在為類似工程提供參考。

2 工程概況

甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線溫州南塘至黃華段第4合同段，線路全長5.46km，按雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，整體式路基寬33.5m，設(shè)計(jì)速度100km∕h。本標(biāo)段含橋梁5 座4706.42 延米，箱梁為重要結(jié)構(gòu)，具體包含30m、29.25m、28m、25m四類預(yù)制箱梁，數(shù)量分別為1094片、20片、10片、240片，共計(jì)1364片。

3 后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工中常見的質(zhì)量通病

在后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工中，常見的質(zhì)量通病有以下方面：

（1）波紋管安裝環(huán)節(jié)，由于定位缺乏準(zhǔn)確性以及波紋管未得到有效的固定處理，在后續(xù)施工中如果波紋管偏離設(shè)計(jì)位置，將伴有擠壓變形、受損漏漿等問題。

（2）錨固環(huán)節(jié)，在較大壓力的作用下錨具容易變形，甚至?xí)绊戝^下墊板，導(dǎo)致該裝置也出現(xiàn)變形現(xiàn)象。部分情況下，錨具的預(yù)應(yīng)力筋的狀態(tài)被迫改變，有向內(nèi)回縮的變化。

（3）混凝土澆筑期間需采取振搗措施，但在振搗方法不合理時(shí)將影響錨墊板處的混凝土施工狀態(tài)，存在不密實(shí)、不平整的情況，加之張拉期間的外力作用，出現(xiàn)開裂、凹陷的問題。隨著施工時(shí)間的延長，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力隨之降低，出現(xiàn)應(yīng)力損失[1]。

（4）在預(yù)應(yīng)力荷載施加環(huán)節(jié)，箱梁混凝土沿受力方向壓縮變形，且該變形程度將隨著預(yù)應(yīng)力的增加而加劇，若缺乏有效的控制，將發(fā)生大幅度的變形問題。

4 后張法預(yù)應(yīng)力箱梁質(zhì)量通病的關(guān)鍵原因

導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因較多，例如：波紋管定位不準(zhǔn)及加固措施未落實(shí)到位、接頭密封性不足、錨具未安裝到位、張拉時(shí)未合理分級(jí)以及未有效控制張拉參數(shù)（張拉力、持荷時(shí)間）、錨具的錨固性能不足等。在明確質(zhì)量通病以及主要的成因后，下文提出詳細(xì)的預(yù)防施工技術(shù)。

5 后張法預(yù)應(yīng)力箱梁質(zhì)量通病的預(yù)防

5.1 波紋管質(zhì)量通病的預(yù)防

鋼絞線在預(yù)應(yīng)力管道中發(fā)生劇烈摩擦后將逐步受損，從而影響鋼絞線的力學(xué)性能。為了避免該問題，需要嚴(yán)格控制波紋管在梁體中的位置，利用定位網(wǎng)固定波紋管，使其在施工期間可始終維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，且管道應(yīng)具有圓滑、順直的特點(diǎn)[2]。在影響鋼絞線定位精度的各項(xiàng)因素中，以箱梁預(yù)拱度較為關(guān)鍵，隨定位筋間距的減小，預(yù)拱度將逐步趨近于設(shè)計(jì)值。根據(jù)該規(guī)律，確定合適的定位筋布設(shè)間距，具體以50cm為宜。

波紋管的接長宜安排在直線段，接頭管可選擇直徑略大但類型一致的波紋管，被接管旋入套管至少達(dá)到100mm，并取適量的密封膠帶，用于處理接頭兩端與被接管交接部位，起到包裹、密封的作用，以免漿液經(jīng)由接縫處進(jìn)入而造成管道遭堵塞的情況。

在安裝管道前先對(duì)其做詳細(xì)的檢查，剔除毛刺、卷邊以及折角，確保經(jīng)處理后管道的直線段具有平順性、曲線段具有圓滑性且各處管壁均足夠完整。而在后續(xù)的鋼筋綁扎、波紋管定位、混凝土澆筑施工中均要加強(qiáng)防護(hù)措施，不可擠壓或碰觸波紋管，以免變形。存在焊接作業(yè)需求時(shí)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離波紋管，并設(shè)置隔離層，起到隔絕焊渣飛濺的作用。

5.2 錨具安裝質(zhì)量通病的預(yù)防

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙精準(zhǔn)安裝錨具，準(zhǔn)確就位后采取固定措施。錨墊板與預(yù)應(yīng)力筋在錨固區(qū)需呈垂直的位置關(guān)系，同時(shí)控制好錨墊板，使其軸線能夠與波紋管孔道管軸線保持重合，在該條件下有利于高效安裝千斤頂，規(guī)避安裝偏差過大的問題。

5.3 張拉質(zhì)量通病的預(yù)防

鋼絞線張拉宜采取分級(jí)依次作業(yè)的方法，并控制各級(jí)的持荷時(shí)間，張拉至10%、20%時(shí)分別持荷30s，張拉至50%、80%時(shí)持荷時(shí)間延長至60s，待張拉力達(dá)到最終要求時(shí)，穩(wěn)壓持荷5min。張拉質(zhì)量控制采取的是“雙控”的方法，以張拉力為主要的分析依據(jù)，利用鋼絞線的伸長值校核，確保兩項(xiàng)參數(shù)均可滿足要求。對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋錨下有效預(yù)應(yīng)力的控制，要求該值在設(shè)計(jì)值的±5%以內(nèi)[3]。

張拉采用的是LJ-ZLB1 型預(yù)應(yīng)力智能控制張拉系統(tǒng)，具體如圖1所示。在使用前做全面的檢驗(yàn)，確保其能夠穩(wěn)定運(yùn)行。該系統(tǒng)的基本參數(shù)為壓力傳感器適用監(jiān)測(cè)范圍為0MPa～60MPa，精度為0.5%FS，分辨率為0.1MPa，該裝置用于采集力值數(shù)據(jù)；位移傳感器，0mm～225mm，精度0.5%FS，分辨率0.1mm，用于采集位移數(shù)據(jù)。

圖1 預(yù)應(yīng)力智能控制張拉系統(tǒng)

張拉作業(yè)采用2臺(tái)千斤頂，左右對(duì)稱布置，由專員操作，同步分級(jí)張拉，保證全過程均具有張拉同步且對(duì)稱、受力均勻的特點(diǎn)。張拉期間，安排專員記錄數(shù)據(jù)，作為張拉作業(yè)效果的分析依據(jù)。

5.4 箱梁混凝土受壓縮變形的預(yù)防

混凝土是預(yù)制箱梁施工中的關(guān)鍵材料，其彈性模量為關(guān)鍵的控制指標(biāo)。根據(jù)規(guī)律，在混凝土的強(qiáng)度增加、骨料的含量增加時(shí)，對(duì)應(yīng)混凝土的彈性模量均有增加的變化。若水灰比越小，則越容易達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，材料的彈性模量也越大。此外，養(yǎng)護(hù)齡期、養(yǎng)護(hù)溫度均是關(guān)鍵的影響因素，在養(yǎng)護(hù)齡期延長、養(yǎng)護(hù)溫度降低時(shí)均會(huì)增加彈性模量[4]。

根據(jù)前述分析，進(jìn)一步提出提高混凝土彈性模量的方法。通常，集料可由石灰?guī)r破碎后制得，其具有較高的彈性模量，要求該材料不摻雜針片狀骨料，同時(shí)砂率得到有效的控制，以降低孔隙率和水灰比，在經(jīng)過充分的振搗后可有效提高混凝土的密實(shí)度；養(yǎng)護(hù)階段，適當(dāng)降低早期養(yǎng)護(hù)溫度，此時(shí)有利于提高混凝土的彈性模量。通過多重措施的應(yīng)用使混凝土具有較高的彈性模量，避免在張拉力作用下箱梁被大幅度壓縮[5]。

養(yǎng)護(hù)是提高預(yù)制箱梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵方法，可采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)方法。在箱梁臺(tái)座兩側(cè)分別安裝合適規(guī)格的高壓水管，同時(shí)配套高精度的電子計(jì)時(shí)定時(shí)開關(guān)，由該裝置控制電磁閥，按3min的間隔有序啟用噴淋裝置，向箱梁噴水霧，使箱梁混凝土有足夠的濕度，進(jìn)而在該條件下有效成型。此外，養(yǎng)護(hù)期間還需采取防護(hù)措施，盡可能減小外部因素的干擾，全面保證箱梁混凝土的成型質(zhì)量[6]。

5.5 錨具質(zhì)量通病的預(yù)防

錨具需具有良好的錨固性能，為滿足此要求，需組織靜載錨固性能試驗(yàn)，通過此途徑確定錨具的強(qiáng)度、硬度等關(guān)鍵指標(biāo)，據(jù)此對(duì)錨具的綜合錨固性能做系統(tǒng)性的判斷，若滿足要求則投入使用，不滿足要求則根據(jù)實(shí)際情況予以優(yōu)化。關(guān)于錨具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 錨具結(jié)構(gòu)圖

預(yù)應(yīng)力張拉錨固體系含預(yù)應(yīng)力筋和錨具兩部分，兩者需形成適配關(guān)系，否則無法正常使用。鋼絞線由夾片夾持在錐形錨孔中，在該布設(shè)方式下，要求被楔緊面錨固夾片與鋼絞線接觸的區(qū)域有足夠的硬度，此時(shí)有利于提高錨固性能。硬度方面，要求夾片和鋼絞線兩類材料各自的硬度相匹配，通常其硬度差需超過HRC10，若小于該值，將由于強(qiáng)度方面的原因而影響正常作業(yè)，例如出現(xiàn)滑絲、夾片跟進(jìn)異常等問題，嚴(yán)重時(shí)壓裂夾片將從錨孔中飛出，存在諸多安全隱患[7]。

對(duì)此，需有效提高夾片的表面硬度，使鋼絞線的硬度與該值的差值約達(dá)到HRC10，同時(shí)需滿足錨固效率系數(shù)在0.95 以上的要求。其他方面，夾片相對(duì)位移與力的增長應(yīng)成比例關(guān)系，在操作中精細(xì)化控制夾片，使其可以均勻跟進(jìn)，錨具在錨固過程中不可受損。

6 結(jié)束語

綜上所述，在公路橋梁施工中，后張法預(yù)應(yīng)力箱梁是應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量將直接對(duì)全橋的整體建設(shè)品質(zhì)帶來影響。針對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工中存在的波紋管受損、錨具變形等問題，文章提出一些預(yù)防施工技術(shù)，希望所提內(nèi)容可作為同人的參考。同時(shí)，不同橋梁工程的施工條件以及質(zhì)量要求各異，因此技術(shù)人員還需結(jié)合實(shí)際情況對(duì)預(yù)防施工技術(shù)做合理的優(yōu)化。