預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工質(zhì)量控制

王卓

【摘 要】隨著橋梁工程的迅速發(fā)展，混凝土橋梁在國內(nèi)呈現(xiàn)外日益顯著的應(yīng)用前景。預(yù)應(yīng)力混凝土因其優(yōu)良的力學(xué)性能，在橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用，但施工工藝性強、技術(shù)性搞，其質(zhì)量控制受影響和制約因素多。通過多年的橋梁施工經(jīng)驗，本文對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工質(zhì)量控制等方面的內(nèi)容進行了分析與探討。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力；混凝土橋梁；施工質(zhì)量；控制

前言：

隨著我國的經(jīng)濟的快速發(fā)展，橋梁施工的質(zhì)量變得越來越重要，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁由于自身的有點，被廣泛應(yīng)用于橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工質(zhì)量直接影響橋梁質(zhì)量、使用壽命和營運安全，為減少和預(yù)防混凝土公路橋梁的病害，選擇合適的施工技術(shù)以及施工手段非常重要。

一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點

1.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有下列主要優(yōu)點：①改善使用階段的性能。受拉和受彎構(gòu)件中采用預(yù)應(yīng)力，可延緩裂縫出現(xiàn)并降低較高荷載水平時的裂縫開展寬度；采用預(yù)應(yīng)力，也能降低甚至消除使用荷載下的撓度，因此，可跨越大的空間，建造大跨結(jié)構(gòu)。②提高受剪承載力?？v向預(yù)應(yīng)力的施加可延緩混凝土構(gòu)件中斜裂縫的形成，提高其受剪承載力。③改善卸載后的恢復(fù)能力?；炷翗?gòu)件上的荷載一旦卸去，預(yù)應(yīng)力就會使裂縫完全閉合，大大改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈性恢復(fù)能力。④提高耐疲勞強度。預(yù)應(yīng)力作用可降低鋼筋中應(yīng)力循環(huán)幅度，而混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞破壞一般是由鋼筋的疲勞（而不是由混凝土的疲勞）所控制的。⑤能充分利用高強度鋼材，減輕結(jié)構(gòu)自重。在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于裂縫和撓度問題，如使用高強度鋼材，不可能充分發(fā)揮其強度。⑥可調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力。將預(yù)應(yīng)力筋對混凝土結(jié)構(gòu)的作用作為平衡全部和部分外荷載的反向荷載，成為調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的手段。

2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)存在的缺點：①工藝較復(fù)雜，質(zhì)量要求高，因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊伍。②需要有一定的專業(yè)設(shè)備，如張拉機具、灌漿設(shè)備等。③預(yù)應(yīng)力反拱不易控制，它將隨混凝土的徐變增加而加大，可能影響結(jié)構(gòu)使用效果。④預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開工費用較大，對于跨徑小、構(gòu)件數(shù)量少的工程，成本較高。

二、影響預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工質(zhì)量的因素

1.混凝土材料

混凝土材料包括砂、石、水泥、外加劑、鋼筋，材料的優(yōu)劣對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的質(zhì)量會產(chǎn)生很大的影響，所以在選材時要特別慎重，預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、高強鋼筋及熱處理鋼筋。

2.結(jié)構(gòu)計算分析模型

無論采用什么分析方法和手段，總要對實際橋梁結(jié)構(gòu)進行簡化和建立計算模型這種簡化的計算模型。這種簡化的計算模型與實際情況之間存在差異，包括這種假定，邊界條件處理，計算模型本身的精度等?？刂浦行枰谶@方面做大量的工作，必要時還要專門進行實驗研究，使結(jié)構(gòu)計算分析模型所產(chǎn)生的影響降到最低限度。

3.施工控制影響因素

橋梁施工控制的主要目的是使施工實際狀態(tài)最大限度地與理想設(shè)計狀態(tài)（線性和受力）相吻合。要實現(xiàn)上述目的，就必須全面了解可能使施工狀態(tài)偏離理論

設(shè)計狀態(tài)的因素，一遍施工時間有的放矢的有效控制?！?結(jié)構(gòu)參數(shù)是控制中結(jié)構(gòu)施工模擬分析的基本資料，其準(zhǔn)確性直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、結(jié)構(gòu)材料彈性模量、材料容重、材料熱膨脹系數(shù)、施工荷載和預(yù)應(yīng)力或索力。②施工控制是為施工服務(wù)的，反過來，施工的好壞又直接影響控制目標(biāo)的實現(xiàn)。除要求施工工藝必須符合控制要求外，在施工控制中必須計入施工條件非理想化而帶來的結(jié)構(gòu)制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態(tài)保持在控制之中。③檢測是橋梁施工監(jiān)控的最重要手段之一。檢測包括應(yīng)力檢測、變形監(jiān)測。因測量儀器、儀器安裝，測量方法數(shù)據(jù)采集、環(huán)境情況等存在誤差、所以，結(jié)構(gòu)監(jiān)測總是存在誤差。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土的質(zhì)量控制措施

1.確?；炷临|(zhì)量

混凝土應(yīng)保證具有設(shè)計要求的強度、良好的和易性及泌水性，且質(zhì)量均勻性要好。影響混凝土質(zhì)量的因素有配合比、攪拌、運輸、澆注、振搗、養(yǎng)生等環(huán)節(jié)。其中混凝土配合比是控制其質(zhì)量的最重要因素，在滿足其施工要求的情形下應(yīng)盡量減少單位用水量，相應(yīng)地也減少單位水泥用量，從而減少混凝土水化熱，減少由于混凝土的徐變與收縮而引起的預(yù)應(yīng)力損失和施加預(yù)應(yīng)力之前的收縮裂縫。此外，采用現(xiàn)場試塊測得的早期混凝土強度等級代替現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的實際混凝土強度，也存在一定的問題。試驗表明，出現(xiàn)事故的結(jié)構(gòu)最后驗算時，其實際強度均未達(dá)到現(xiàn)場測得的強度，有時候甚至更低。

2.重視預(yù)應(yīng)力管道安裝

預(yù)應(yīng)力管道安裝準(zhǔn)確與否直接影響到梁體的受力情況與設(shè)計是否一致，關(guān)系到橋梁施工質(zhì)量，是預(yù)應(yīng)力施工中的重點。在管道安裝過程中，主要需加強對管道定位進行控制，避免混凝土澆筑時出現(xiàn)管道上浮及漏漿現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力管道安裝施工、混凝土灌筑前，要嚴(yán)格對以下要點進行控制：管道位置是否正確、平順性如何、有無漏漿處、是否嚴(yán)格密封等。

3.正確應(yīng)用扁錨和扁錨連接器

扁錨多應(yīng)用于結(jié)構(gòu)截面尺寸受到限制或構(gòu)造連接等特定條件下。然而近年來部分單位為了減小截面尺寸，追求經(jīng)濟指標(biāo)，在預(yù)應(yīng)力箱梁底板和板梁結(jié)構(gòu)中都采用扁錨，有的單位還申請專利、出標(biāo)準(zhǔn)圖，這是不可取的。由于扁錨的張拉工藝是采用逐根張拉，整體張拉設(shè)備技術(shù)不成熟，導(dǎo)致鋼絞線受力不均勻。采用扁波紋管留孔，扁孔空間很小，孔道摩阻大，特別是超長孔道采用一端張拉工藝，問題更加嚴(yán)重。由于扁孔本身空間小，孔道壓漿困難，無法做到孔道壓漿飽滿。建議箱梁底板、腹板、空心板梁等結(jié)構(gòu)禁止采用扁錨。對于扁錨連接器的應(yīng)用更要慎重，尤其是5孔和3孔連接器，由于設(shè)計構(gòu)造不合理會導(dǎo)致偏心受力，不宜推廣使用。

4.合理選擇混凝土澆注后張拉時間

有的工程通過摻加早強劑，提高混凝土早期強度，一般澆注混凝土3天后就開始張拉預(yù)應(yīng)力，這是不可取的。因為混凝土強度和彈性模量增長是不同步的，強度增長快，彈性模量增長慢，早期混凝土變形大，過早張拉預(yù)應(yīng)力會使預(yù)應(yīng)力損失增大，導(dǎo)致橋梁承載力不足，而出現(xiàn)眾多裂縫病害。

5.張拉工藝質(zhì)量控制

國內(nèi)現(xiàn)澆大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁底板預(yù)應(yīng)力束一般采用一端張拉的工藝。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范規(guī)定：跨度≥30m以上的預(yù)應(yīng)力橋梁，均要求采用兩端對稱張拉工藝，才能保證跨中有效預(yù)應(yīng)力和橋梁在恒載和活載作用下跨中所需抵抗彎矩的建立；否則會導(dǎo)致跨中承載力不足，而產(chǎn)生正截面裂縫。根據(jù)交通部專門調(diào)查資料，已通車的公路橋梁中，幾乎都出現(xiàn)過由于張拉工藝不適合而產(chǎn)生大量裂縫的現(xiàn)象。

6.預(yù)防滑絲和斷絲

滑絲指夾具在預(yù)應(yīng)力張拉后，夾片“咬不住”鋼絞線和鋼絲，鋼絞線和鋼絲出現(xiàn)滑動，達(dá)不到設(shè)計張拉值。斷絲指張拉鋼絞線和鋼絲時，夾片將其“咬斷”，即齒痕較深，在夾片處斷絲。為了預(yù)防滑絲和斷絲超標(biāo)，應(yīng)采取一下措施：○1夾片的硬度除了檢查出廠合格證外，在現(xiàn)場應(yīng)對其進行復(fù)驗，有條件的最好進行逐片復(fù)驗；○2鋼絞線或鋼絲的直徑偏差、橢圓度、硬度指標(biāo)應(yīng)納入檢查內(nèi)容；○3滑絲斷絲若不超過規(guī)范允許數(shù)量，可不予處理，若整束或大量滑絲和斷絲，應(yīng)將錨頭取下，檢驗并更換鋼束重新張拉。

7.波紋管漏漿堵管的防治

波紋管漏漿堵管是指用通孔器檢查預(yù)應(yīng)力索孔道時發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有堵塞或在混凝土澆筑前，索管內(nèi)先置的預(yù)應(yīng)力索抽拉不動。波紋管漏漿堵管產(chǎn)生的可能原因有：一是波紋管接頭處脫開漏漿，流入孔道；二是波紋管破損漏漿或在工地存放、施工過程中被踩、擠、壓癟。波紋管漏漿堵管的防治措施有：○1使用波紋管作為所管的，管材必須具備足夠的承壓強度和剛度，破損管材不得使用；○2波紋管連接應(yīng)根據(jù)其號數(shù)，選用配套的波紋管，連接時兩端波紋管必須擰至相當(dāng)?shù)奈恢茫缓笥媚z布或防水布將接頭縫隙封閉嚴(yán)密；○3澆筑混凝土開始后，在其初凝前，應(yīng)用通孔器檢查并不時拉動疏通，如采用預(yù)置預(yù)應(yīng)力索的措施，則應(yīng)不時拉動預(yù)應(yīng)力鋼絞線或鋼絲束，在混凝土澆筑結(jié)束后再進行一次通孔檢查，如發(fā)現(xiàn)堵孔，應(yīng)及時疏通；○4確認(rèn)堵孔嚴(yán)重?zé)o法疏通的，應(yīng)設(shè)法查準(zhǔn)堵孔的位置，鑿開該處混凝土疏通索道。

8.嚴(yán)格預(yù)應(yīng)力孔道壓漿工序

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿有兩個重要作用：一是保護預(yù)應(yīng)力筋不被銹蝕；二是保證預(yù)力筋和結(jié)構(gòu)共同工作；然而實際工程中預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿不飽滿、不密實、漏漿和漏灌現(xiàn)象十分普遍，已成為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的通病。

其主要原因除了施工單位對孔道壓漿工序不夠重視外，目前的壓漿工藝、留孔質(zhì)量、漿體配置等也存在一定問題，特別是漿體的水灰比，較規(guī)范的規(guī)定值（0.4-0.45）偏大。采用規(guī)范規(guī)定的水灰比后孔道漿體泌水，孔道不易飽滿和密實。為了防治孔道壓漿不密實，可采取以下措施：首先孔道在灌漿前應(yīng)以高壓水沖洗，除去雜物，疏通和濕潤整個管道。其次配制高質(zhì)量的漿液，選用的水泥可用強度等級不低于325MPa的普通硅酸鹽水泥，灰漿水灰比宜控制在0.1-0.45，泌水率宜小于2%，最大不應(yīng)超過3%，灰漿應(yīng)具有良好的流動性并不易離析，可摻入適量的減水劑和微膨脹劑，但不得使用對管道和預(yù)應(yīng)力索有腐蝕作用的外摻劑，摻量和配方應(yīng)通過試驗確定。

然后管道及排氣口應(yīng)疏通，壓漿時應(yīng)從低處往高處壓，待高處的孔眼冒溢濃漿后，堵住排氣口持荷繼續(xù)加壓，待泌水流光后，再塞住孔口。最后對孔道較長或第一次壓漿不夠理想的，可進行二次壓漿，二次壓漿應(yīng)在第一次壓漿初凝后進行。

結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力張拉工藝是橋梁預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工的重要環(huán)節(jié)。特別是張拉應(yīng)力及伸長量的控制，會直接影響預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)使用壽命，因此在預(yù)應(yīng)力施工中，要充分做好張拉前的準(zhǔn)備工作，在張拉過程中不要盲目追求數(shù)量，一定要按技術(shù)規(guī)范操作，以確保工程質(zhì)量。