預(yù)應(yīng)力施工異?，F(xiàn)象補(bǔ)救及處理方法

■范國平 ■江蘇中設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 無錫 214000

預(yù)應(yīng)力施工出現(xiàn)異?，F(xiàn)象在當(dāng)前施工中并不少見，其表現(xiàn)形式各種各樣，造成損失也比較慘重，輕者造成施工單位經(jīng)濟(jì)損失，重者對(duì)于結(jié)構(gòu)后期使用帶來重大隱患，造成不可挽回的社會(huì)影響。在符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的前提下，如何對(duì)產(chǎn)生問題的預(yù)應(yīng)力異?，F(xiàn)象進(jìn)行最經(jīng)濟(jì)合理的處理，是我們施工技術(shù)人員應(yīng)該努力提高的技能。

1 預(yù)應(yīng)力異?，F(xiàn)象的分類

(1)原材料及錨具缺陷產(chǎn)生的異常:斷絲、滑絲、錨杯崩碎;(2)施工工藝控制不良產(chǎn)生的異常:施加預(yù)應(yīng)力不足、鋼絞線伸長量偏差大于規(guī)范要求的正負(fù)百分之六，過度施加預(yù)應(yīng)力、曲線橋腹板預(yù)應(yīng)力管道側(cè)向錨固鋼筋不足和管道移位導(dǎo)致的腹板側(cè)向崩裂，錨下砼由于密實(shí)度不良導(dǎo)致錨墊板破碎等等;(3)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的異常:預(yù)應(yīng)力管道一次性長度較大導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力實(shí)際損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)考慮的損失。

2 原因分析和處理方法

2.1 斷絲、滑絲

(1)斷絲的原因:a.由原材料及錨具本身缺陷導(dǎo)致;b.張拉過程中施工人員對(duì)夾片頂鍥松緊程度不一致導(dǎo)致夾片受力不均勻引起的鋼絞線斷絲;c.甚至還有施工人員誤將工具夾片和工作夾片混用導(dǎo)致鋼絞線整根破斷，d.錨墊板與設(shè)計(jì)角度偏差過大導(dǎo)致的張拉應(yīng)力集中也會(huì)使鋼絞線斷絲。如圖1、所示

夾片頂鍥不平衡(圖1)

工具夾片與工作夾片混用(圖2)

(2)滑絲的原因:a.滑絲主要原因?yàn)樵牧先毕輰?dǎo)致，夾片硬度不足而和鋼絞線未產(chǎn)生足夠的咬合力;b.限位板自由深度過大，使夾片外露量過大導(dǎo)致不能有效使夾片與鋼絞線咬緊;

解決方法:a.錨具缺陷，直接更換合格的錨具即可;b.應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做夾片與鋼絞線匹配試驗(yàn)，確定合適的限位板自由深度，一般為9～11mm，如深度過小，易導(dǎo)致夾片與鋼絞線形成過大刮痕，減小鋼絞線有效截面積，深度過大易導(dǎo)致頂鍥時(shí)夾片不能隨鋼絞線回縮時(shí)咬合緊密。

2.2 錨杯崩碎

錨杯本體崩碎多見于扁錨。(1)由于鍛打原材料時(shí)產(chǎn)生夾渣而形成先天缺陷，在產(chǎn)品檢驗(yàn)時(shí)未能檢測(cè)發(fā)現(xiàn);(2)施工人員誤將不同廠家的錨杯和夾片混用(不同廠家錨杯與夾片的加工尺寸不一致)而在張拉時(shí)導(dǎo)致過大劈裂應(yīng)力崩碎。處理方法:(1)更換錨杯;(2)在每次張拉前必須嚴(yán)格檢查錨杯和夾片的配套性。

2.3 鋼絞線伸長量偏差大于規(guī)范要求

此現(xiàn)象為預(yù)應(yīng)力張拉最常見的現(xiàn)象，其原因有以下幾種:(1)預(yù)應(yīng)力施加不足和過度，導(dǎo)致伸長量不足和偏大，(2)管道摩阻力大于設(shè)計(jì)(包括設(shè)計(jì)不合理);(3)管道堵塞、(4)施工人員量測(cè)方法錯(cuò)誤;(5)扁錨最后張拉的鋼束受前面鋼絞線摩阻力影響導(dǎo)致伸長量偏小。(6)鋼絞線穿束時(shí)未對(duì)鋼絞線進(jìn)行梳理導(dǎo)致的鋼絞線松緊程度不一致而產(chǎn)生的張拉力不平衡。處理方法:(1)施加預(yù)應(yīng)力不足和過度主要是由于對(duì)千斤頂油表讀數(shù)控制錯(cuò)誤而產(chǎn)生，通過重新標(biāo)定儀器和復(fù)核計(jì)算式可以解決，如系千斤頂故障應(yīng)重新更換千斤頂;(2)管道摩阻力過度大多為長束，以及設(shè)計(jì)未考慮合理分段張拉導(dǎo)致中間部分預(yù)應(yīng)力損失過大。可通過與設(shè)計(jì)單位溝通，合理減小張拉段長度，并進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，取得良好的張拉控制。(3)管道堵塞系砼澆筑時(shí)未對(duì)波紋管采取保護(hù)措施致使砼砂漿滲透進(jìn)管道，處理時(shí)應(yīng)作開膛處理，根據(jù)張拉伸長量與理論伸長量比例初步確定堵塞部位，根據(jù)管道坐標(biāo)畫出開膛部位，可以盡量縮小開膛工作，影響砼整體強(qiáng)度，找到堵塞部位清理其堵塞物體，最后再通過修補(bǔ)還原。(4)施工人員對(duì)張拉伸長量量測(cè)方法:由于公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范未對(duì)張拉量測(cè)方法規(guī)范化，現(xiàn)有施工人員基本上是以千斤頂油缸行程代替伸長量，但這種量測(cè)方法存在一定誤差，其緣由在于幾個(gè)方面:千斤頂與錨墊板之間的壓縮變形一般在2mm 左右，工具錨夾片隨千斤頂張拉的縮進(jìn)變形，這部分變形一般在2～5mm 左右(與施工人員頂進(jìn)工具夾片程度有關(guān))，見圖3;

錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓縮(圖3)

在張拉過程中，工具錨夾片隨鋼絞線縮進(jìn)，所以單邊張拉的誤差約在4～7mm 左右，兩邊即有8～14mm 誤差，此誤差為量測(cè)值比實(shí)際值偏大，并且束長束短無影響，對(duì)于標(biāo)稱1860Mpa 的鋼絞線以75%張拉應(yīng)力控制的預(yù)應(yīng)力束(彈性模量以1.95×105Mpa 計(jì))來說，不考慮摩阻力損失情況按0.69%的計(jì)算伸長量來說，束長10m 時(shí)，其誤差為+11.6%～+20.3%，即遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范的6%，在束長100m 時(shí)，此誤差為+1.2%～+2%左右，在考慮曲線摩阻力影響下，其偏差更大一些。在使用千斤頂行程代替鋼絞線伸長量的前提下，導(dǎo)致了實(shí)際張拉控制力要比設(shè)計(jì)偏小，給結(jié)構(gòu)帶來一定隱患。筆者認(rèn)為正確的方法應(yīng)該是從錨墊板外端面開始量測(cè)至鋼絞線記號(hào)處的總伸長量。(其理論伸長量計(jì)算也應(yīng)考慮兩端千斤頂工作端長度);(5)扁錨體系張拉最后幾束張拉伸長量偏小這種現(xiàn)象比較普遍，主要是施工時(shí)很難保證鋼絞線不互相疊壓，目前除在管道安裝時(shí)盡量控制好順直度以外，還有一種解決辦法就是扁錨整體張拉，這種方法需要千斤頂廠家配套生產(chǎn)相應(yīng)的整體張拉千斤頂。為防止扁管受砼澆筑壓扁波紋管，波紋管高度可以適當(dāng)放大些，確保鋼絞線可以在波紋管內(nèi)自由移動(dòng)(筆者曾經(jīng)在京福高速三明段采用過扁錨整體張拉工藝);(6)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范要求鋼絞線應(yīng)梳理整齊、編號(hào)，但實(shí)際施工控制中，具備整體穿束的情況不多，大多為單根穿束，這就導(dǎo)致鋼絞線易在波紋管內(nèi)纏繞，各單根鋼絞線松緊程度不一致，在張拉時(shí)形成每根鋼絞線受力不均勻，為解決這個(gè)問題，除盡量保證滿足規(guī)范梳理整齊要求以外。本人提出一種解決方法，即在張拉前，工作夾片暫時(shí)不安裝，先安裝千斤頂預(yù)先張拉部分預(yù)應(yīng)力，使鋼絞線自由行程部分隨千斤頂拉出，千斤頂回油時(shí)，由于無工作夾片，鋼絞線不能錨固，無自由行程的鋼絞線仍舊回縮，最終鋼絞線基本能保證松緊程度一致，然后再安裝工作夾片進(jìn)行正式張拉;這種方法僅適用于鋼絞線纏繞不太嚴(yán)重情況，在大多數(shù)情況下可以減緩鋼絞線在波紋管內(nèi)松緊程度不一致產(chǎn)生的受力不均勻;(7)限位板深度過小，導(dǎo)致鋼絞線受夾片刮傷，在張拉時(shí)鋼絞線和夾片產(chǎn)生刮痕減小了有效張拉應(yīng)力，此狀況應(yīng)適當(dāng)加深限位板自由深度，保證夾片、錨具、鋼絞線匹配;正常合理的情況是鋼絞線張拉時(shí)表面僅有輕微刮痕為宜。

2.4 錨下砼空洞

此原因主要是由于錨下鋼筋網(wǎng)太密，設(shè)計(jì)考慮各種鋼筋交織導(dǎo)致鋼筋之間距離過小，錨墊板部位靠結(jié)構(gòu)下方，澆筑砼難以有效控制砼振搗，更換錨墊板需注意鑿除空洞部分，后澆筑修補(bǔ)灌漿料或環(huán)氧砼需保證振搗密實(shí)，此情況可以通過砼澆筑前預(yù)控防止發(fā)生錨下鋼筋太過密集，合理優(yōu)化砼配比來控制。

2.5 齒塊裂縫

齒塊張拉裂縫主要是由于錨固鋼筋未能與結(jié)構(gòu)受力主筋有效聯(lián)系而產(chǎn)生，裂縫不太嚴(yán)重時(shí)可采取植筋處理，在錨下受力部位鉆孔并將受力筋暴露出來，用U 型鋼筋外加和主筋焊接牢固，最后封閉。嚴(yán)重時(shí)必須做返工處理，鑿除齒塊并重新整理鋼筋并澆筑砼。

2.6 千斤頂?shù)姆艔?/h3>

不管何種情況，對(duì)張拉異常現(xiàn)象處理基本上需要作放張?zhí)幚?，?duì)于未張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力且有安裝千斤頂條件的鋼絞線放張比較簡單，通過帶側(cè)窗的張拉墊板襯在千斤頂端頭，張拉千斤頂將鋼絞線和夾片帶出，在側(cè)窗將夾片剝離，即可放張。但對(duì)于斷絲斷在夾片處，毫無千斤頂受力時(shí)，如夾片外剩余10cm 長度鋼絞線可通過連接器放張，連接器如圖4、圖5 所示。

連接器(圖4)

連接器夾片(圖5)

如連接器都無法安裝，此時(shí)放張一般采用電加熱或氧氣乙炔法，氧氣乙炔切割熔斷時(shí)要注意不得單根鋼絞線一下子全部切斷，利用長柄氧焊槍從側(cè)面慢慢對(duì)夾片進(jìn)行加熱，融化，但一次僅能切斷一至兩絲。然后對(duì)周邊鋼絞線采取同樣措施，直至夾片彈出，最后重新對(duì)鋼絞線穿束和正常張拉。以下是某工程實(shí)例:(1)放張前準(zhǔn)備:切除殘余鋼絞線，焊接鋼筋以夾片使鋼絞防止錨杯旋轉(zhuǎn)跑位(本圖已無千斤頂安裝空間)，如圖6;(2)做好防護(hù)，開始用乙炔加熱夾片使鋼絞線退錨，如圖7。

焊接鋼筋(圖6)

乙炔加熱(圖7)

3 結(jié)語

以上是筆者歸納目前預(yù)應(yīng)力張拉常見的幾種異常現(xiàn)象，在實(shí)際施工過程中采取了相應(yīng)的處理方法，取得了一定效果，消除了隱患，但根據(jù)規(guī)范處理問題時(shí)發(fā)現(xiàn)存在以下兩點(diǎn)討論的問題:(1)現(xiàn)行公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范并未對(duì)千斤頂張拉伸長量量測(cè)方法進(jìn)行規(guī)范化;(2)同理規(guī)范也未對(duì)伸長量超過要求時(shí)如何處理做說明，僅說明查明原因并采取調(diào)整措施，在表7.8.5-2 注釋說明第二條(超過表列控制數(shù)時(shí)，原則上應(yīng)更換，當(dāng)不能更換時(shí)，在許可的條件下，可采取補(bǔ)救措施，如提高其他束的預(yù)應(yīng)力值，但必須滿足設(shè)計(jì)各階段極限狀態(tài)的要求)也未說明最大能使用鋼絞線標(biāo)稱應(yīng)力的上限，僅設(shè)計(jì)規(guī)范要求不超過80%。

第一條由于無具體量測(cè)方法，現(xiàn)在施工單位使用的量測(cè)方法存在較大誤差，導(dǎo)致對(duì)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加存在一定隱患。

第二條僅僅是一種原則性指導(dǎo)意見，對(duì)具體操作并無太大作用，反而導(dǎo)致現(xiàn)場施工技術(shù)人員誤解，將不同作用鋼束也作為補(bǔ)償進(jìn)行超張拉(如底板束斷滑絲連腹板束鋼束也增加部分補(bǔ)償應(yīng)力)。

對(duì)以上兩點(diǎn)，筆者建議規(guī)范修訂時(shí)能相關(guān)完善并細(xì)化處理原則，給現(xiàn)場施工技術(shù)人員以可靠的操作依據(jù)。