橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量控制與檢測

趙 林 芳

(太原市政公共設(shè)施管理處，山西 太原 030009)

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橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量控制與檢測

趙 林 芳

(太原市政公共設(shè)施管理處，山西 太原 030009)

介紹了橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的主要作用，針對影響預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的因素，提出了孔道壓漿的質(zhì)控措施，并歸納了幾種檢測預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的方法，從而提高橋梁的施工質(zhì)量。

橋梁，預(yù)應(yīng)力，壓漿，質(zhì)量檢測

1 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的現(xiàn)狀及作用

隨著太原市城市橋梁建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已在橋梁建設(shè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，特別是2013年，2014年兩年修建的東西南北四環(huán)以及并州路、長風街、建設(shè)路等多個建設(shè)項目，均為鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)。并且預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁還被廣泛應(yīng)用于杭州灣跨海大橋、青島海灣大橋與蘇通大橋等重要基礎(chǔ)建設(shè)項目上。盡管預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在我國橋梁建設(shè)中已被大量采用，但其病害也日益突顯，絕大多數(shù)是因為預(yù)應(yīng)力混凝土孔道壓漿不密實引起的預(yù)應(yīng)力鋼束銹蝕與預(yù)應(yīng)力損失，因而造成預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害與倒塌。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實引起的預(yù)應(yīng)力鋼束銹蝕，預(yù)應(yīng)力損失對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的承載力與使用壽命有著非常重要的影響。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿主要作用有以下三個方面：第一，能夠使預(yù)應(yīng)力鋼束避免外露而遭銹蝕，確保預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的承載力與使用壽命；第二，能夠使預(yù)應(yīng)力鋼束與混凝土良好結(jié)合，確保預(yù)應(yīng)力的有效傳遞，使預(yù)應(yīng)力鋼束與混凝土協(xié)同工作；第三，能夠消除預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在車輛荷載反復(fù)作用下，由于應(yīng)力變化對預(yù)應(yīng)力鋼束造成的疲勞破壞，提高結(jié)構(gòu)的耐久性，因此預(yù)應(yīng)力孔道壓漿是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中的關(guān)鍵工序，其壓漿質(zhì)量也是施工控制的重點，一旦壓漿不密實就會降低橋梁的承載能力與使用壽命，嚴重時還會在運營中發(fā)生事故。

在橋梁建設(shè)中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁壓漿不密實問題早已受到國內(nèi)外的關(guān)注。1985年位于英國南威爾市的橋梁突然倒塌，使用壽命僅32年，經(jīng)對該橋倒塌原因進行深入調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)造成橋梁倒塌是因為預(yù)應(yīng)力混凝土孔道壓漿嚴重不密實，存在大量空洞，致使氯化物、水分與氧氣侵蝕預(yù)應(yīng)力鋼束，以致某些截面處鋼束銹蝕嚴重截面減小，無法承受外荷載作用時橋梁突然倒塌。在國內(nèi)，由于預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束銹蝕與預(yù)應(yīng)力損失并引發(fā)工程事故的事件也屢見不鮮，2001年四川省宜賓市金沙江拱橋吊桿因壓漿不密實而銹蝕斷裂并造成部分橋面垮塌，這些事件引起橋梁工程界對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁孔道壓漿問題的高度關(guān)注。2001年，我國交通部還將預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實問題列為公路橋梁建設(shè)的十大質(zhì)量通病之一。因此，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工質(zhì)量及檢測就尤為重要。

2 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工質(zhì)量

2.1 壓漿對預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量的影響

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工首先要使用符合規(guī)范要求的合格材料和壓漿設(shè)備；其次要控制水泥漿的性能，即水灰比、泌水率、膨脹率和稠度等指標；第三，要掌握壓漿的時間，視氣溫情況而定，一般在30 min～45 min范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力筋張拉后，孔道應(yīng)盡早壓漿，一般不宜超過14 d。第四，控制壓漿的速度，應(yīng)緩慢、均勻、連續(xù)地進行，壓漿時，對曲線孔道和豎向孔道應(yīng)從最低點的壓漿孔壓入，由最高點的排氣孔排氣和泌水，壓漿順序宜先壓注下層孔道。并應(yīng)將所有最高點的排氣孔依次一一放開和關(guān)閉，使孔道內(nèi)排氣通暢。第五，控制壓漿的最大壓力和壓漿過程中及壓漿后結(jié)構(gòu)混凝土的溫度應(yīng)適宜，否則應(yīng)采取措施。

2.2 施工工藝對預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量的影響

目前橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工工藝主要有傳統(tǒng)壓漿工藝、真空輔助壓漿工藝和全自動循環(huán)智能壓漿工藝三種。

傳統(tǒng)壓漿工藝是指在0.5 MPa～1.0 MPa壓力作用下將水泥漿壓入預(yù)應(yīng)力孔道中的技術(shù)方法。傳統(tǒng)壓漿工藝一次過漿，孔道另一端水泥漿體僅僅是流過，孔道內(nèi)空氣和雜質(zhì)并未全部排除，致使孔道壓漿后存在很多氣泡和空洞，壓漿質(zhì)量較低。真空輔助壓漿工藝是指在孔道的一端采用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣，在孔道另一端用壓漿機將水泥漿體壓入預(yù)應(yīng)力孔道的技術(shù)方法。其原理是將預(yù)應(yīng)力孔道設(shè)計為全封閉形式，利用真空泵將孔道內(nèi)的空氣全部排除，使孔道內(nèi)達到負壓狀態(tài)，然后以正壓力將水泥漿連續(xù)、迅速注入預(yù)應(yīng)力孔道中，使其壓漿飽和密實。全自動循環(huán)智能壓漿工藝能夠使水泥漿體在預(yù)應(yīng)力孔道中滿孔道持續(xù)循環(huán)，借助“連通管”作用將孔道內(nèi)空氣和雜質(zhì)全部排出，確保壓漿過程中孔道內(nèi)所填充的水泥漿體內(nèi)沒有氣泡和空洞，同時還可對水泥漿體的水膠比、灌漿壓力與漿體流量進行實時測控，確保在滿足規(guī)范要求的前提下進行壓漿，使孔道壓漿由“事后檢測”變?yōu)椤笆轮锌刂啤?，使壓漿參數(shù)從“被動測試”變?yōu)椤爸鲃涌刂啤?，保證預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量較好。

3 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測

目前橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測方法主要有：鉆芯法、超聲波法、探地雷達法、沖擊回波法、射線輻射法、內(nèi)窺鏡法等。

3.1 鉆芯法

鉆芯法是利用鉆機從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取芯樣以檢測預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的一種局部破損方法。該方法直觀可靠，但由于易對混凝土構(gòu)件及預(yù)應(yīng)力鋼束造成損傷，不易做大面積檢測，常與無損檢測方法配合使用以減少鉆芯數(shù)量。

3.2 超聲波法

超聲波法是利用超聲波在混凝土中傳播的聲時、聲速、波幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的相對變化來分析判斷預(yù)應(yīng)力壓漿質(zhì)量的一種無損檢測方法。超聲波法檢測橋梁預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患時，不同缺陷類型聲時、聲速與波幅的最小值與最大值所形成的區(qū)間大都存在較大的重疊區(qū)域，且不同缺陷類型聲時、聲速與波幅的平均值也無顯著變化規(guī)律。

3.3 探地雷達法

探地雷達法是一種對介質(zhì)中不可見目標或界面進行定位的電磁技術(shù)，具有操作簡單、攜帶方便、探測精度高、速度快且能在不影響結(jié)構(gòu)安全與正常運營的條件下對混凝土內(nèi)部質(zhì)量進行檢測等特點。探地雷達法檢測橋梁預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患時，金屬波紋管由于對電磁波雷達信號具有較強的屏蔽作用，無法穿透并對其內(nèi)部灌漿質(zhì)量進行檢測，只能對塑料波紋管預(yù)應(yīng)力孔道灌漿缺陷進行檢測。

3.4 沖擊回波法

沖擊回波法是在預(yù)應(yīng)力孔道處的混凝土表面利用一個瞬時的機械沖擊產(chǎn)生低頻的應(yīng)力波，應(yīng)力波傳播到結(jié)構(gòu)內(nèi)部被構(gòu)件底面或缺陷表面反射回來，并在構(gòu)件表面、內(nèi)部缺陷表面或構(gòu)件底部之間來回反射產(chǎn)生瞬時共振，其共振頻率能在振幅譜中辨別出來，然后通過對反射回來的應(yīng)力波進行時域分析與頻域分析，就能確定預(yù)應(yīng)力孔道灌漿不密實區(qū)域。沖擊回波法檢測橋梁預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患時，對預(yù)應(yīng)力孔道缺陷類型定性檢測效果較好，但定量檢測效果不理想。

3.5 射線輻射法

射線輻射法是利用不同物質(zhì)對射線的吸收率有所差異的原理來進行測試的，即充填密實的部分對射線的吸收率高，透射射線的感光度較低，而有空洞的部分則相反，對射線的吸收率低，透射射線的感光度較高，因此只要采用感光膠片來檢測透射射線的強度并通過感光膠片感光的濃淡程度就可以檢測出預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的密實程度。該方法檢測結(jié)果鮮明直觀，具有一定的可視性，檢測精度也相對較高。

3.6 內(nèi)窺鏡法

內(nèi)窺鏡法是指用人的眼睛并借助于光學(xué)儀器內(nèi)窺鏡對物體內(nèi)部表面進行觀察或測量的一種微破損檢測方法。內(nèi)窺鏡法檢測橋梁預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患時，只要選用合適的內(nèi)窺鏡探頭與拍攝角度，可對灌漿缺陷類型進行檢測，且成像質(zhì)量清晰可見。

橋梁預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患檢測方法較多，并各具優(yōu)缺點，且無損檢測方法已成為預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患檢測方法的主流發(fā)展方向。山西省交通科學(xué)研究院結(jié)合沖擊回波法與射線輻射法各自的優(yōu)點，提出將沖擊回波法—射線輻射法相結(jié)合的方法作為橋梁預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患檢測的方法。并編制了《橋梁預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量隱患無損檢測技術(shù)指南》，在實際工作中，便可按照該指南進行檢測和判定，從而更好地控制預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工質(zhì)量。

[1] 姜 鵬.橋梁應(yīng)力監(jiān)測與控制[J].山西建筑，2015，41(1)：182-183.

[2] 張建國.淺析現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工[J].山西建筑，2015，41(26)：176-177.

On quality control and test of prestressed duct grouting of bridges

Zhao Linfang

(TaiyuanMunicipalPublicFacilitiesAdministrativeDivision,Taiyuan030009,China)

The paper introduces the main role of the prestressed duct grouting of bridges, points out its quality controlling measures according to the factors which affect the prestressed duct grouting quality, and sums up the testing methods for the quality, so as to improve the bridge construction.

bridge, prestress, grouting, quality inspection

1009-6825(2016)13-0169-02

2016-02-26

趙林芳(1964- ),女，高級工程師

U445

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