橋梁工程預應力混凝土空心板梁施工質量控制

王小龍

（甘肅省建設監(jiān)理有限責任公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

橋梁工程結構復雜，施工難度大，對施工質量有很高的要求，在科學技術飛速發(fā)展的大環(huán)境下，很多高新技術被廣泛應用到橋梁工程施工中，使得橋梁工程施工技術和形式出現(xiàn)了很大變化。預應力混凝土空心板梁就是一種新型的橋梁工程結構，和傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋梁工程相比，在施工速度、結構強度、降低自身重量等方面有顯著優(yōu)勢。基于此，開展橋梁工程預應力混凝土空心板梁施工質量控制的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

渭源縣城棚戶區(qū)改造配套灞陵橋路東段道路橋梁工程，在施工建設中采取了預應力混凝土空心板梁施工技術。其中預制箱梁為C50混凝土，橋面鋪裝采取了C50防水混凝土，墩柱、蓋梁等結構采取了C35混凝土，樁基礎和地系梁采取了C30混凝土。具體施工中，為提升施工質量和速度，箱梁全部采取集中預制的方法，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，進行現(xiàn)場吊裝架設施工。而下部結構墩身、臺身、蓋梁等則在施工現(xiàn)場進行支模澆筑施工。

2 預應力混凝土空心板梁的優(yōu)勢

預應力混凝土空心板梁和傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋梁結構形式相比，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）可大幅度提升各構件的抗裂度和剛度。混凝土構件通過施加預應力后，在荷載的作用下，也不易出現(xiàn)裂縫，可很好地改善構件的使用性能，提升剛度和耐久性。

（2）更加節(jié)省施工材料，減輕橋梁工程的自重。預應力混凝土在配制時加入高強度材料，可減少構件尺寸，節(jié)約鋼筋材料和混凝土材料的使用量，從而降低橋梁工程結構自重，橋梁跨度越大，此種優(yōu)勢越發(fā)明顯。

（3）結構更加安全可靠。施加預應力時，鋼索和混凝土會同時受到一次強度檢驗，進行預應力鋼索張拉中，構件質量表現(xiàn)優(yōu)良，則可以認為使用階段結構安全可靠。也就是說，預應力混凝土空心板梁是一種經過預先質量檢驗的結構。

3 預應力空心板梁常見質量問題和成因分析

雖然預應力混凝土空心板梁在安全、自重、結構剛度及強度等方面都有非常顯著的優(yōu)勢，但施工工藝較多，任何一個細節(jié)控制不當，都會影響最終的施工質量。就案例工程而言，在施工中為驗證施工質量是否達標，對已經澆筑完成的105榀預應力混凝土空心板梁進行全方位質量問題檢查，通過一系列數(shù)據收集和分析之后，找到了影響預應力混凝土空心板梁質量的主要因素，如表1所示。

表1 預應力混凝土空心板梁質量問題影響因素

從表1中可以看出，影響預應力混凝土空心板梁施工質量的主要因素體現(xiàn)在兩個方面，一是外觀質量缺陷，二是預拱度過大。

（1）外觀質量缺陷，主要成因是混凝土原材料質量不達標，接縫不夠嚴密，模板存在一定程度的滲漏漿液問題，混凝土配比不達標，在混凝土中存在大量氣泡，振搗不夠嚴謹，致使混凝土中的氣泡沒有散出[1]。

（2）預拱度過大，主要成因是混凝土配比問題，彈性模量偏低，混凝土澆筑振搗后沒有及時養(yǎng)護，預應力張拉時，混凝土的強度偏低。張拉設備在使用前，沒有進行精確校驗，或者張拉操作人員的專業(yè)水平不夠，致使張拉力偏大。

4 預應力混凝土空心板梁施工質量控制措施

4.1 選擇高質量的施工原材料

（1）混凝土。配制混凝土前，需進行最佳配合比設計和試驗，嚴格按照工程特點，確定施工工藝和選擇原材料。在案例工程施工中，預制箱梁采用C50 混凝土，橋面鋪筑中采用C50 防水混凝土，墩柱、蓋梁、臺身、臺帽、背墻等采用C35混凝土，樁基礎、地系梁采用C30混凝土，墊層和裝飾塔柱采用C40混凝土。為保證橋梁工程預應力混凝土空心板梁施工質量，所采取的各種混凝土，需嚴格進行質量控制和檢測，尤其是在混凝土配合比設計中，要綜合考慮橋梁使用年限條件下的混凝土耐久性、強度、彈性模量等，以及混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最大氯離子含量等。各種等級混凝土的配制參數(shù)如表2所示。

表2 各種等級混凝土配制的參數(shù)表

（2）鋼筋：鋼筋材料和連接需要滿足《鋼筋混凝土用鋼1部分：熱軋光圓鋼筋》（GB/T 1499.1-2017）中的相關規(guī)定。縱向受力的普通鋼筋需要保障抗拉強度實測值和屈服強度實測值的比值不小于1.25，鋼筋屈服強度實測值和屈服強度標準值的比值不應超過1.30，鋼筋最大拉力下的總伸長率實測值不低于9%，鋼筋材料的各項性能指標需要滿足表3所示的要求。

表3 鋼筋材料的各項性能指標表

鋼絞線要采取1860 級Фs15.2 低松弛鋼絞線，公稱直徑為15.2mm，截面面積為14mm2，抗拉強度標準為1860MPa，錨下張拉控制應力為3975MPa，彈性模量為1.95×105MPa。

錨具和波紋管在選擇時，需要進行抽檢試驗，保證相關規(guī)格、標準、張拉、材質都符合預應力混凝土空心板梁施工的要求后才能應用到具體的施工中。

4.2 注重模板清理和接縫處理

針對模板問題對預應力混凝土空心板梁施工質量造成的不良影響，在具體施工中，需要派遣專人在預制梁場對生產好的板梁模板進行全面檢查，保證模板的尺寸、結構都滿足設計要求。并對模板內部的雜物進行全面清理，正式安裝之前，還需要在模板貼近混凝土的一側，均勻涂刷一層脫模劑，以提升后期脫模的效率，降低脫模對混凝土表面質量造成的不良影響[2]。

為控制模板接縫不嚴，對預應力混凝土空心板梁外觀質量造成的不良影響，在模板安裝中，需要有專人對模板安裝的質量進行檢查，保證模板接縫嚴密，發(fā)現(xiàn)問題和不足及時處理。可在模板拼裝之前，對模板邊緣海綿雙面膠進行更換和調整，以保證海綿雙面膠粘貼的密實度，保證模板拼裝接縫無縫隙，發(fā)現(xiàn)不合格及時調整，以免在混凝土澆筑中發(fā)生漿液滲漏問題。為保障模板安裝質量，可按照圖1所示的模板安裝流程圖進行施工。

圖1 模板安裝施工流程圖

4.3 控制好混凝土施工質量

預應力混凝土空心板梁施工中，混凝土的用量比較大，為保證混凝土澆筑的連續(xù)性，該工程混凝土在拌合站集中拌和完成之后，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行澆筑。但受到混凝土運輸罐車的限制，原購買的商品混凝土運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，其坍落度可能無法達到50～70mm的要求。采取梁場自建設備自拌混凝土，通過多次配比試驗，確定好最佳的配合比和水灰比，嚴格控制坍落度在50～70mm 之間。配制混凝土時，可加入適量的引氣劑，以控制混凝土中的氣泡，從而降低混凝土表面麻面的出現(xiàn)量，保證施工質量。此外，進行混凝土澆筑之前，需要按照設計圖紙對預埋鋼筋、預埋件、模板等結構的位置進行詳細檢驗，保證都達到設計要求之后，再進行混凝土澆筑。

進行混凝土澆筑時，需要采取連續(xù)澆筑、一次成形的方法，控制每片預制梁澆筑的總時間不超過6h，預制梁混凝土入模之前，含氣量需控制在3%～4.5%之間，模板和鋼筋溫度宜在5～35℃之間，混凝土入模溫度要控制在5～30℃之間[3]。邊澆筑，邊觀察，發(fā)現(xiàn)滲漏立即停止?jié)仓饶０蹇p隙密封加固處理后，再繼續(xù)澆筑。混凝土振搗時，盡量采取平板式振搗器進行全面振搗，但需要控制好振搗的力度，避免振搗器碰撞已經布設好的管道、預埋件、橫板等，多錨固板后鋼筋密集區(qū)域，需要進行認真細致地振搗，以保證混凝土的密實度。振搗后及時用木抹子進行抹光處理，初凝之前進行二次收漿處理，最后進行拉毛處理。覆蓋上一層土工布進行灑水養(yǎng)護，為混凝土固化成型營造良好的條件，避免出現(xiàn)裂縫問題。

4.4 加強預應力施工質量控制

為控制預拱度過大的問題，在進行預應力施工中，要采取張拉力和引伸量雙重控制的方法。該工程預制梁內正彎矩鋼束錨下張拉應力控制為1395MPa，并且在張拉時還需要考慮鋼束和錨圈口之間的摩擦損失情況，錨口摩阻力可按照3%來考慮，因此，鋼束錨張拉控制應力為1437MPa。任何時候，在預應力正式施工前，需要提前對張拉設備進行全面校驗，保證每臺張拉設備都處于良好的運行狀態(tài)，以保證張拉的精度。

鋼絞線張拉時需要對應力和伸長值進行嚴格控制，以保證施工質量，控制理論伸長值和實際伸長值之間的誤差在-5%～+6%之間，且不能出現(xiàn)斷絲問題。張拉施工中一旦發(fā)現(xiàn)誤差超過允許值，要立即停止張拉，進行全面檢查，找到原因并進行修正后，再繼續(xù)張拉。預應力筋張拉伸長值的計算公式如下：

式中：Δl——預應力筋的張拉伸長值；

Ncon——預應力筋的控制張拉力；

L1——梁內預應力筋的長度；

Ap——預應力筋的截面面積；

Es——預應力筋的彈性模量[4]。

整個張拉全過程中，必須嚴格控制好預應力混凝土空心板梁上拱度的變化情況，張拉前需要在預應力混凝土空心板梁的兩端、跨中和1/4的頂面位置設置好觀測點。在開始張拉前，測定原始數(shù)據并做好相關記錄，在實際張拉中每天需至少檢測2次，要特別注意跨中和負彎矩位置的裂縫產生情況。

主梁預應力鋼束可采取兩端同時對稱張拉的方法，此外，還需要綜合考慮預應力混凝土空心板梁相關構件上緣、下緣混凝土不超過容許值。主梁正彎矩鋼束順序如圖2所示：

圖2 主梁正彎矩鋼束順序圖

具體的主梁正彎矩鋼束順序為N1→N3→N2→N5→N4，采取自動智能控制張拉系統(tǒng)進行張拉操作，張拉全過程中，千斤頂?shù)男Ｕ禂?shù)不能超過1.05，油壓表的精度等級不能低于1.0級，千斤頂標定的有效期不能超過6個月，且不能超過300次的張拉操作。油壓表檢定周期不能超過1個月，盡量采取耐震壓力表。預制梁在終張拉時和24h后，斷絲和滑絲的總數(shù)量不能超過預應力鋼絞線總數(shù)的1.0%，而且不應處于梁的同一側[5]。預應力筋張拉結束后，孔道必須在48h內完成壓漿操作，孔道壓漿盡量采取真空輔助壓漿工藝，為更好地保證真空壓漿質量，應根據《預應力混凝土用金屬波紋管》（JG/T 225-2020）的要求對金屬波紋管進行現(xiàn)場檢測。在壓漿操作中，水泥漿液的強度不能小于50MPa，并且保證壓漿飽滿，至少保證一根束道灌漿用量。壓漿結束之后，立即將梁端水泥漿液沖洗干凈，清除支撐墊板、錨具、端面混凝土等污垢。封錨混凝土需要仔細操作，保證振搗的密實性，為提升施工效率，封錨混凝土與箱內端橫梁和封頭混凝土可同時進行澆筑。

5 結束語

結合工程實例，分析了橋梁工程預應力混凝土空心板梁施工質量控制，結果表明，預應力混凝土空心板梁施工工序多，且比較復雜，任何一個細節(jié)控制和處理不當，都會影響橋梁工程的總體質量和整體結構的穩(wěn)定性。這就需要結合工程特點，先對存在的質量問題進行分析，找到影響質量的因素后，再采取一系列行之有效的方法和措施進行控制，才能更好地保證施工質量。