后張法預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)在橋梁工程上的應(yīng)用

劉君達(dá)

（北京路星瀝青制品有限公司，北京 101300）

1 后張法預(yù)應(yīng)力張拉的施工技術(shù)

后張法是先制作構(gòu)件，并在構(gòu)件中按預(yù)應(yīng)力筋（束）的位置預(yù)留出相應(yīng)的孔道并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋穿束（或者澆注混凝土之后再穿束），待構(gòu)件混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的數(shù)值后進(jìn)行張拉，并利用錨具把張拉后的預(yù)應(yīng)力筋（束）固定在構(gòu)件的端部，預(yù)應(yīng)力筋（束）的張拉力主要靠構(gòu)件端部的錨具傳給構(gòu)件混凝土，使其產(chǎn)生壓力。張拉錨固完畢后，盡快壓漿并封錨，使預(yù)應(yīng)力筋（束）不受到銹蝕，并與構(gòu)件連成整體。

1.1 后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線

后張法預(yù)應(yīng)力所用的鋼絞線要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選質(zhì)量合格的鋼絞線廠家。選用的鋼絞線要進(jìn)行檢查驗(yàn)收，從每批鋼絞線中任取3盤，并從每盤所選的鋼絞線端部正常部位截取一根試樣進(jìn)行表面質(zhì)量、直徑偏差和力學(xué)性能試驗(yàn)。

1.2 后張法預(yù)應(yīng)力錨具、夾具和連接器

錨具、夾具和連接器進(jìn)場(chǎng)時(shí)核對(duì)其出廠合格證和質(zhì)量證明書，并按橋涵施工技術(shù)規(guī)范及現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行錨固性能類別、型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量核查，同時(shí)從每批中抽取10%且不少于10套進(jìn)行外觀尺寸檢查，并從每批中抽取5%且不少于5套進(jìn)行硬度檢查。對(duì)于大橋等重要工程，若出現(xiàn)質(zhì)量證明書不齊全、不正確或有疑點(diǎn)時(shí)，則還需要進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)，檢驗(yàn)其合格與否。

1.3 后張法預(yù)應(yīng)力孔道

預(yù)應(yīng)力孔道可采用塑料波紋管和金屬波紋管，目前普遍采用塑料波紋管，其與金屬波紋管相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）SGB塑料波紋管的原材料是HDPE，它的腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬，為預(yù)應(yīng)力筋提供屏障保護(hù)，不怕酸堿腐蝕，它本身不腐蝕。

（2）同等條件下，塑料波紋管的摩擦系數(shù)明顯小于金屬波紋管預(yù)留孔道的摩擦系數(shù)，減少了張拉過(guò)程中預(yù)應(yīng)力的摩擦損失。塑料波紋管的摩擦系數(shù)一般取0.14，而金屬波紋管的摩擦系數(shù)一般取0.25。

1.4 預(yù)應(yīng)力筋穿入孔道

根據(jù)穿束與澆筑混凝土的先后關(guān)系，分為先穿束法和后穿束法，在澆筑混凝土前穿束為先穿束法，穿束省力但占用工期；反之為后穿束法，穿束費(fèi)力但不占工期。穿束時(shí)可以整束穿或單根穿，鋼絞線優(yōu)先采用整束穿。

1.5 預(yù)應(yīng)力筋（束）的張拉

混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值是預(yù)應(yīng)力筋張拉的一般原則，設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí)則應(yīng)不低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的75%。張拉前，必須檢查混凝土的振搗質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)預(yù)壓區(qū)有蜂窩等嚴(yán)重缺陷時(shí)按規(guī)程進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)度達(dá)到要求強(qiáng)度時(shí)再進(jìn)行張拉。

預(yù)應(yīng)力筋張拉順序，中心預(yù)壓構(gòu)件則對(duì)稱進(jìn)行，偏向預(yù)壓構(gòu)件則應(yīng)先張拉受預(yù)壓力較小區(qū)的預(yù)應(yīng)力筋。需要分批張拉時(shí)，張拉順序應(yīng)符合設(shè)計(jì)的規(guī)定。

1.6 后張法孔道壓漿

后張預(yù)應(yīng)力筋張拉作業(yè)完成后要盡早壓漿，孔道壓漿所用的材料要符合設(shè)計(jì)規(guī)定及橋涵施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。

2 后張預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)伸長(zhǎng)量的計(jì)算與量測(cè)

（1）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定“：預(yù)應(yīng)力鋼筋以應(yīng)力控制方法張拉時(shí)，應(yīng)以伸長(zhǎng)量進(jìn)行校核，實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量差值應(yīng)控制在6%以內(nèi)。否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施加以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。”

式中：P:預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉端的張拉力，N；

L:從張拉端到計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，m；

θ:從張拉端到計(jì)算截面曲線的孔道部分切線的夾角之和，r a d；

K:孔道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)；

μ:預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁的摩擦系數(shù)，查表；

Eg:預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量，MPa；

Ay:預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積，m m2。

（3）伸長(zhǎng)量的量測(cè)與計(jì)算。伸長(zhǎng)量是在建立初應(yīng)力后開(kāi)始量測(cè)，量得的伸長(zhǎng)值還應(yīng)加上初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)量。張拉過(guò)程中混凝土構(gòu)件的彈性壓縮值，一般可省略。

實(shí)際伸長(zhǎng)值ΔL＝ΔL1+ΔL2

式中：ΔL1：從初應(yīng)力到最大張拉應(yīng)力間的實(shí)際伸長(zhǎng)量，m；

ΔL2：初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)量，m。

3 后張法密興路改建工程大王莊橋上的應(yīng)用

3.1 簡(jiǎn)述

大王莊橋橋梁全長(zhǎng)127 m，寬10.5 m。上部結(jié)構(gòu)為4×30 m箱梁，梁高1.6 m，C 45混凝土現(xiàn)澆，縱向預(yù)應(yīng)力束為9×7 Φ5鋼絞線，由天津春鵬預(yù)應(yīng)力鋼絞線有限公司生產(chǎn)，采用后張法，共24束。預(yù)應(yīng)力鋼絞線公稱直徑15.2 m m，公稱面積為139.0 m m2，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為1860 MPa，每束張拉控制應(yīng)力為1357.8 MPa，每束張拉力為1698.6 k N，錨具采用15-9型柳州生產(chǎn)，共48套，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值后兩端對(duì)稱張拉。錨具、鋼絞線第三方由北京市建設(shè)工程質(zhì)量第三檢測(cè)所檢測(cè)合格，采用單壁塑料波紋管D內(nèi)=8.0 m m。

3.2 設(shè)備

見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備表

4 后張法預(yù)應(yīng)力張拉的質(zhì)量通病分析與措施

4.1 混凝土澆注時(shí)的質(zhì)量通病

4.1.1 孔道塌陷

（1）問(wèn)題：預(yù)留孔道局部塌陷，嚴(yán)重時(shí)與鄰孔串通。

（2）原因分析：人為非人為的外力及混凝土振搗時(shí)的影響。

（3）危害：局部塌陷導(dǎo)致穿束不能正常進(jìn)行；增大了孔道摩阻值；壓漿不密實(shí)。

（4）治理措施：混凝土澆筑時(shí)，對(duì)振搗工人做好交底，加強(qiáng)對(duì)波紋管的保護(hù)。

4.1.2 孔道位置偏移

（1）問(wèn)題：孔道偏移設(shè)計(jì)坐標(biāo)。

（2）原因分析：安裝不準(zhǔn)確或未固定牢固，或“#”字架固定間距過(guò)大。

（3）危害：增大摩阻系數(shù)或造成構(gòu)件側(cè)彎和開(kāi)裂。

（4）治理措施：選用強(qiáng)度好的波紋管，管壁厚度均勻，準(zhǔn)確安裝，平順連接；預(yù)埋波紋管時(shí)，用“#”字架固定在鋼筋骨架上，間距不宜過(guò)大。澆筑混凝土?xí)r，振搗棒切勿觸碰波紋管，以防波紋管偏移。

4.1.3 孔道堵塞

（1）表現(xiàn)：混凝土堵塞孔道。

（2）原因分析：鋼筋焊接時(shí)火花擊穿后形成小孔，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)?；炷翝仓r(shí)，振搗棒觸碰波紋管，導(dǎo)致波紋管偏移、塌陷甚至破裂，混凝土滲入。波紋管與錨墊板喇叭管連接不嚴(yán)密，波紋管之間連接不嚴(yán)密，混凝土從接口處滲入孔道內(nèi)。

（3）危害：預(yù)應(yīng)力鋼束無(wú)法穿過(guò)。

（4）治理措施：安裝前逐根對(duì)波紋管進(jìn)行檢查；墊板預(yù)先用螺栓固定在整體端模上，縫隙夾緊海綿膠條，以防漏漿；嚴(yán)格控制電焊機(jī)的使用，以防電焊火花擊穿波紋管。澆筑混凝土過(guò)程中和澆筑完都要用鋼絲纏海綿反復(fù)拉孔，海綿要纏緊，不能在鋼絲上滑動(dòng)。

4.1.4 預(yù)應(yīng)力錨具錨固的質(zhì)量通病

（1）表現(xiàn)：錨墊板位置不準(zhǔn)確，錨固區(qū)漏埋錨固構(gòu)造鋼筋，張拉錨固端松動(dòng)或封錨區(qū)混凝土不密實(shí)。

（2）原因分析：預(yù)應(yīng)力施工經(jīng)驗(yàn)不足或施工管理不嚴(yán)格，澆筑混凝土前，未進(jìn)行鋼筋及預(yù)埋件位置的隱蔽檢驗(yàn)，以致沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錨墊板移位漏置錨固構(gòu)造鋼筋；由于預(yù)留孔道位置發(fā)生變化，造成錨墊板不垂直波紋管軸線或偏離設(shè)計(jì)位置過(guò)大，影響錨頭正常安裝；封錨區(qū)由于錨區(qū)鋼筋空隙小，振搗措施不適當(dāng)，造成混凝土不密實(shí)。

（3）危害：錨墊板位置不準(zhǔn)，影響錨具安裝位置的準(zhǔn)確；錨區(qū)漏埋構(gòu)造鋼筋，使錨墊板下混凝土在張拉時(shí)易開(kāi)裂損害；張拉錨固端松動(dòng)造成預(yù)應(yīng)力損失加大；封錨區(qū)混凝土不密實(shí)，不能有效保護(hù)錨頭和有發(fā)生崩錨事故的危險(xiǎn)。

（4）治理措施：鋼筋綁扎及預(yù)埋件安裝工作要交底清楚，責(zé)任到人，加強(qiáng)過(guò)程控制；經(jīng)專業(yè)隱檢后方可澆筑混凝土；封錨區(qū)采用粒徑較小的骨料配制混凝土，隱檢時(shí)認(rèn)為錨區(qū)如有不能充分振搗處，應(yīng)重新布設(shè)鋼筋，加強(qiáng)振搗工作，確保該區(qū)域混凝土密實(shí)。

4.2 穿束、張拉時(shí)的質(zhì)量通病

4.2.1 鋼束漏穿

（1）表現(xiàn)：張拉后或孔道壓漿后發(fā)現(xiàn)所穿預(yù)應(yīng)力筋漏掉一束或一根。

（2）原因分析：鋼束編束時(shí)未編號(hào)，穿束人員責(zé)任心不夠。

（3）危害：降低預(yù)應(yīng)力筋承載能力，造成預(yù)應(yīng)力不均勻。

（4）治理措施：穿束前，認(rèn)真查閱設(shè)計(jì)圖紙，鋼束逐根排列理順，按設(shè)計(jì)的不同規(guī)格依次編號(hào)；張拉后發(fā)現(xiàn)漏穿鋼束，可以補(bǔ)救時(shí)，卸錨后補(bǔ)足鋼束重新張拉，否則，須經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，按設(shè)計(jì)提出的補(bǔ)強(qiáng)方案處理。

4.2.2 張拉中滑絲和斷絲

表現(xiàn)：①預(yù)應(yīng)力鋼束在錨具處暫時(shí)錨固失效，鋼束等隨千斤頂回油而回縮；②預(yù)應(yīng)力鋼束在錨具處暫時(shí)錨固住，但當(dāng)卸頂時(shí)卻發(fā)生滑絲；③張拉時(shí)鋼束斷掉，其發(fā)生部位多在工具錨或工作錨夾片前端。

原因分析：①鋼束貯存不好，表面存在油污、銹斑。采用電、氣焊切割進(jìn)行下料，使其材質(zhì)變脆，張拉中斷裂；②鋼束編束時(shí)，因沒(méi)有認(rèn)真梳理，鋼束交叉混亂；③錨具加工尺寸不準(zhǔn)確，錐度誤差大；④錨圈放樣不準(zhǔn)，支承墊板傾斜，千斤頂安裝不正；⑤千斤頂位置不正、或限位板方向不對(duì)，造成夾片一側(cè)刻入鋼絲過(guò)深，而發(fā)生斷絲。

危害：張拉中的滑絲和斷絲，會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋受力不均，使其不能達(dá)到足夠的預(yù)應(yīng)力

治理措施：施工中嚴(yán)格加強(qiáng)材料的檢驗(yàn)，選擇較好的錨具類型，遵守操作規(guī)程，張拉規(guī)范，以避免出現(xiàn)滑絲和斷絲現(xiàn)象。

若滑絲和斷絲現(xiàn)象發(fā)生在頂錨之前，應(yīng)立即停止張拉，并使千斤頂回油，認(rèn)真檢查出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因，更換已斷的鋼絲或更換已損傷的夾片，再重新張拉。

若滑絲和斷絲現(xiàn)象發(fā)生在頂錨之后，則退出夾片，更換鋼絲束，重新張拉并錨固。

4.3 壓漿時(shí)的質(zhì)量通病

4.3.1 孔道壓漿不實(shí)

（1）表現(xiàn)：探測(cè)棒檢查孔道內(nèi)填充不飽滿、有空洞，壓漿時(shí)排氣孔未冒漿。

（2）原因分析：①穿束后設(shè)計(jì)孔道空隙狹窄水泥漿不易壓入；②孔道串孔，內(nèi)漏、封錨不嚴(yán)，不能保壓持荷；③排氣孔設(shè)置不當(dāng)，制漿、壓漿的操作工藝不當(dāng)；④壓漿機(jī)性能不好，壓力不夠或無(wú)法保壓持荷。

（3）危害：易產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力鋼筋的銹蝕、斷面銳減、斷絲、內(nèi)力損失。

（4）治理措施：①優(yōu)選配合比，有效控制泌水率和膨脹系數(shù)；②慎用膨脹劑，一般選用鋁粉作為膨脹劑；③壓漿前，檢查水泥漿質(zhì)量是否符合要求、管道是否通暢，壓漿前對(duì)孔道宜用壓力水沖洗；④適當(dāng)提高壓漿穩(wěn)壓持荷壓力，壓力一般應(yīng)保持在0.4～0.6之間，穩(wěn)壓持荷時(shí)間不少于5 min，穩(wěn)壓壓力應(yīng)保持在0.6～0.8之間。

4.3.2 管道壓漿困難

（1）表現(xiàn)形式：預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后，發(fā)現(xiàn)孔道無(wú)法壓漿，或壓漿過(guò)程中發(fā)生不能完全壓注水泥漿。

（2）原因分析：①澆筑混凝土過(guò)程中，振搗棒將壓漿管或排氣管碰壞，混凝土進(jìn)入管道內(nèi)將管道堵塞；②振搗時(shí)將波紋管壓扁，管道存有異物，壓漿時(shí)水泥漿將異物聚集，妨礙水泥漿通過(guò)；③壓漿前，未及時(shí)清洗管道，水泥漿失水沉積；水泥漿未過(guò)篩，混入的異物、顆粒堵塞管道；④先穿束，后澆筑混凝土，管道局部滲漏，導(dǎo)致壓漿困難。

（3）危害：導(dǎo)致壓漿不密實(shí)，預(yù)應(yīng)力筋銹蝕。

（4）治理措施：①無(wú)法壓漿時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)行壓注，查明原因并進(jìn)行處理，設(shè)法讓水泥漿通過(guò)；②壓漿前，必須讓灰漿過(guò)篩，沖洗管道；另外，高溫季節(jié)，壓力水沖洗，可降低管道內(nèi)溫度并濕潤(rùn)管道，避免水泥漿失水出現(xiàn)早硬、沉積等現(xiàn)象；③當(dāng)壓漿中管道堵塞時(shí)，應(yīng)中止壓漿，立即由相反方向壓入水，將已壓水泥漿完全排出，直至管道暢通后，再重新壓漿。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（J T J041—2000），北京：人民交通出版社，2000.

[2]路橋施工計(jì)算手冊(cè)，北京：人民交通出版社，2001.

[3]公路工程施工項(xiàng)目管理實(shí)務(wù)，北京，人民交通出版社，2005.

[4]公路工程質(zhì)量通病防治指南，交通部公路司，北京：人民交通出版社出版，2001.