后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁施工的質(zhì)量控制

劉金俠 李長榮

摘 要：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，就是事先人為地在鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到一個(gè)合適程度的混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于采用了高強(qiáng)度材料和預(yù)應(yīng)力工藝，節(jié)省了材料，減少了構(gòu)件截面尺寸，進(jìn)而減輕了構(gòu)件自重，因而特別適合于建造由恒載控制設(shè)計(jì)的大跨度橋梁。在曲線配筋或大型構(gòu)件的橋梁施工中，多采用后張法建立預(yù)應(yīng)力，靠錨具來傳遞和控制預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工是橋梁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在施工中要高度重視。本文就箱梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工中的各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：后張法；預(yù)應(yīng)力；質(zhì)量控制

Quality control of post-tensioned reinforced concrete box girder

Liu Jin-xia，Li Chang-rong

Abstract： Prestressed reinforced concrete， is that the prior factitious ground is introduced in reinforced concrete inner stress and its numerical and distribution can be produced using just the stress offset load to a suitable degree of concrete. Prestressed reinforced concrete structure as a result of the high strength materials and the prestressing processes， save material， reduced the component section size and thus alleviate the components， and particularly suitable for gravity by constant load control design to build the large span bridge. The curve of large components reinforcement or the bridge construction in， use more zhang method to establish the prestressed， after by the anchorage to transmission and control of prestressed cable. Prestressed strands of the bridge construction quality control of construction is one of the key links， in construction， must pay close attention to. This paper box girder construction of prestressed strands of construction link quality control system were discussed.

Key words： This law； Prestressed； Quality control.

1.千斤頂與油表校正

預(yù)應(yīng)力張拉的設(shè)備應(yīng)按錨具說明書的千斤頂型號(hào)配套使用。千斤頂在使用前必須按要求及時(shí)經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行千斤頂、油泵及油壓表配套標(biāo)定，確定其校正系數(shù)，張拉時(shí)嚴(yán)格按標(biāo)定報(bào)告上注明的油泵號(hào)、油表號(hào)和千斤頂號(hào)配套安裝使用。張拉前，應(yīng)按照校正系數(shù)公式計(jì)算出分級(jí)加載的油表讀數(shù)與張拉力的對應(yīng)值。

在下列情況下應(yīng)重新標(biāo)定：新千斤頂初次使用前；油壓表指針不能退回零點(diǎn)時(shí)；千斤頂、油壓表和油管進(jìn)行過更換或維修后；當(dāng)千斤頂使用超過6個(gè)月或張拉超過200次以上；在使用過程中出現(xiàn)其他不正常現(xiàn)象。

由于千斤頂和儀表的特殊作用，要求千斤頂和儀表由專人使用和管理，操作人員需具備預(yù)應(yīng)力施工知識(shí)方可上崗操作。

2.錨、夾具的質(zhì)量控制

錨具應(yīng)按設(shè)計(jì)要求采用，能滿足分級(jí)張拉、補(bǔ)張拉以及放松預(yù)應(yīng)力的要求。錨具、夾具進(jìn)場時(shí)，除按出廠合格證和質(zhì)量證明書核查其錨固性能類別、型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量外，還應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。

（1）外觀檢查：從每批中抽取10%的錨具且不少于10套，檢查其外觀尺寸。如有一套表面有裂紋或超過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定尺寸的允許偏差，則應(yīng)加取雙倍數(shù)量的錨具重做檢查，如仍有一套不符合要求，則應(yīng)逐套檢查，合格方可使用。

（2）硬度檢驗(yàn)：從每批中抽取5%的錨具且不少于5套。其中有硬度要求的零件做硬度試驗(yàn)，對多孔夾片式錨具的夾片，每套至少抽取5片。每個(gè)零件測試3點(diǎn)，其硬度應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，如有一個(gè)零件不合格，則應(yīng)另取雙倍數(shù)量的零件重做試驗(yàn)，如仍有一個(gè)零件不合格，則應(yīng)逐個(gè)檢查，合格者方可使用。

3.預(yù)留孔道

澆筑在混凝土中的管道應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度且不允許有漏漿現(xiàn)象。管道應(yīng)用定位鋼筋安裝固定，使其能牢固地置于模板內(nèi)的設(shè)計(jì)位置，并在混凝土澆筑期間不產(chǎn)生位移。在承德市雙灤區(qū)迎賓大橋工程中孔道成型采用埋置金屬波紋管，波紋管使用3mm厚的鋼帶現(xiàn)場卷制，波紋管接頭采用套管法，且在套管內(nèi)要對口、居中，兩端的環(huán)向縫隙用膠帶封閉嚴(yán)密不得漏漿。預(yù)埋孔道端部的錨墊板平面應(yīng)垂直于孔道軸線，錨墊板孔中心要對準(zhǔn)波紋管中心，安裝應(yīng)牢固，預(yù)埋的螺旋加勁鋼筋應(yīng)盡量緊靠錨墊板，以更好地分散此處應(yīng)力，錨墊板上的灌漿孔應(yīng)布置在下方。

為防止混凝土澆筑過程將預(yù)留孔道擠壓變形，采取了先將直徑較孔道直徑小一些的硬聚乙烯管在混凝土澆筑前插入預(yù)留孔道，待混凝土澆筑完畢后再將其抽出重復(fù)使用的方法，既避免了孔道被擠壓變形，穿預(yù)應(yīng)力筋困難的問題，又保證混凝土澆筑速度，還克服了孔道附近混凝土振搗不密實(shí)的現(xiàn)象，取得了非常好的效果。

4.預(yù)應(yīng)力筋的制作安裝

4.1 預(yù)應(yīng)力筋下料

預(yù)應(yīng)力筋的下料長度應(yīng)通過計(jì)算確定，除要按照設(shè)計(jì)圖，加孤線值的長度外，還要考慮每端預(yù)留千斤頂、限位板、工作長度等。鋼絞線下料應(yīng)采用砂輪鋸切割，不得采用電弧切割。集束綁扎時(shí)，每束鋼絞線必須理順直，不得打結(jié)、扭曲，一般一米為一段進(jìn)行分段綁扎牢固，以免鋼絞線相互扭結(jié)或各絲、各股預(yù)應(yīng)力筋受力不均勻，造成張拉應(yīng)力不夠或超張拉，摩阻力值增大，易發(fā)生斷絲、滑絲等現(xiàn)象。

鋼絞線按照設(shè)計(jì)要求的規(guī)格型號(hào)采用，進(jìn)場時(shí)分批驗(yàn)收，除應(yīng)對質(zhì)量證明書、包裝、標(biāo)志和規(guī)格進(jìn)行檢查外，還應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，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進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，每批鋼絞線的重量不大于60t。

4.2 預(yù)應(yīng)力筋編束

預(yù)應(yīng)力筋編束時(shí)，應(yīng)逐根理順，綁扎牢固，防止相互纏繞?？稍诿渴A(yù)應(yīng)力筋的兩側(cè)端頭編制同一號(hào)碼，以利于在張拉過程中出現(xiàn)斷絲、滑移等情況時(shí)有針對性采取措施。

4.3 預(yù)應(yīng)力筋的安裝及保護(hù)

預(yù)應(yīng)力筋可在澆筑混凝土之前或之后穿入管道，在承德市雙灤區(qū)迎賓大橋工程中采用后穿鋼絞線的方式，有效的防止了在混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)期間產(chǎn)生的濕氣腐蝕預(yù)應(yīng)力筋，還可防止在進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí)預(yù)應(yīng)力筋濺上焊渣或造成其他損壞。

5.預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制力及理論伸長值計(jì)算

以承德市雙灤區(qū)迎賓大橋30米箱梁為例進(jìn)行計(jì)算。迎賓大橋1—9軸為4×2預(yù)應(yīng)力30米箱梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼束從上往下依次為2N1、2N2、2N3、2N4號(hào)束，中跨梁N1—N4號(hào)束為4股，邊跨梁N1—N2號(hào)束為5股，N3—N4號(hào)束為4股，采用M15—4、M15—5錨具。張拉控制應(yīng)力為0.75fpk=1395Mpa。預(yù)應(yīng)力鋼束采用低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，單根鋼絞線公稱直徑φs15.2mm，截面積A=139mm2，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860Mpa，彈性模量Ep=1.95×105Mpa，波紋管采用鋼帶卷制的金屬波紋管，鋼帶厚度3mm。

5.1 張拉力計(jì)算

5.1.1 計(jì)算所用公式：

P的計(jì)算：

P=σk×Ag×n× ×b （KN） （1）

式中：σk——預(yù)應(yīng)力鋼材的張拉控制應(yīng)力（Mpa）

Ag——預(yù)應(yīng)力單束鋼筋截面面積（mm2）

n ——同時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力筋的根數(shù)（mm2）

b ——超張拉系數(shù)，不超張拉取1.0。

5.1.2 計(jì)算過程

依據(jù)施工圖紙鋼束的組成形式一共有兩種：

4φs15.2對應(yīng)的張拉控制應(yīng)力為：p=1395×139×4×1/1000=775.62KN

5φs15.2對應(yīng)的張拉控制應(yīng)力為：p=1395×139×5×1/1000=969.53KN

5.1.3 張拉力與壓力表對應(yīng)關(guān)系表

在張拉時(shí)主要根據(jù)壓力表的讀數(shù)控制張拉力，根據(jù)千斤頂與壓力表的標(biāo)定結(jié)果，計(jì)算張拉力與壓力表讀數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。

5.2伸長值計(jì)算

5.2.1 計(jì)算所用公式

的計(jì)算：

= （KN） （2）

其中：P——預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉端的拉力（N）

l ——從張拉端至計(jì)算截面的孔道長（m）

—— 從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（Rad）

k ——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，查《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041）附表G—8，取其數(shù)值為0.0015

μ——預(yù)應(yīng)力鋼材與孔道壁的摩擦系數(shù)，查《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041）附表G—8，取其數(shù)值為0.25

預(yù)應(yīng)力鋼材張拉時(shí)理論伸長值的計(jì)算：

ΔL= （3）

其中： ——預(yù)應(yīng)力鋼材的平均張拉力（N）

L ——預(yù)應(yīng)力鋼材長度（cm）

Ay——預(yù)應(yīng)力鋼材截面面積（mm2）

Eg——預(yù)應(yīng)力鋼材彈性模量（N/mm2），計(jì)算時(shí)采用現(xiàn)場取樣試驗(yàn)的鋼絞線彈性模量

5.2.2 計(jì)算過程

為確保理論伸長值的計(jì)算精度，采用分段計(jì)算鋼絞線理論伸長值，分別以鋼絞線錨固端（A點(diǎn)）、鋼絞線圓曲線起始點(diǎn)（B點(diǎn)）、圓曲線中點(diǎn)（C點(diǎn)）、圓曲線終點(diǎn)（D點(diǎn)）和箱梁中線點(diǎn)（E點(diǎn)）進(jìn)行分段。

5.2.3 實(shí)際伸長值的計(jì)量

預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，應(yīng)先調(diào)整到初應(yīng)力σ0，該初應(yīng)力宜為張拉控制應(yīng)力σcon的10%—15%，伸長值應(yīng)從初應(yīng)力時(shí)開始量測，預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長值除量測的伸長值外，必須加上初應(yīng)力以下的推算伸長值，此值一般可采用相鄰級(jí)的伸長值，如初應(yīng)力取10%σcon，推算伸長值可取10%—20%時(shí)的伸長值。

6.預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前，箱梁的混凝土強(qiáng)度和砼澆筑時(shí)間必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無要求時(shí)執(zhí)行規(guī)范要求，千斤頂和油壓表均在校驗(yàn)有效期內(nèi)，箱梁側(cè)向約束已解除（但須特別注意，箱梁底模必須在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉結(jié)束并對管道實(shí)施壓漿后才能拆除），支座定位螺栓已解除，以使在預(yù)應(yīng)力張拉過程中能自由轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。

當(dāng)所有準(zhǔn)備工作做好后，清除錨墊板下水泥漿等雜物，將鋼絞線切割成楔形逐根對孔穿入錨環(huán)中，裝緊工作錨具夾片，安裝時(shí)務(wù)必使工作錨落入錨墊板止口中，并與孔道軸線同心。工作錨安裝后，安裝張拉限位板及千斤頂對位，再在千斤頂后端安裝工具錨，安裝工具錨時(shí)，應(yīng)注意不得使鋼絞線錯(cuò)孔扭結(jié)。為安裝方便，可將工具錨夾片用橡皮筋箍住，從鋼絞線端頭沿鋼絞線送進(jìn)到工具錨孔中，并用鋼管打緊，夾片不得錯(cuò)位。以上工作全部做完后對千斤頂供油，使千斤頂受力并與梁端錨具面垂直，再次檢查錨具、千斤頂、孔道三者軸心是否同心，有偏差時(shí)應(yīng)用手錘輕擊錨環(huán)，調(diào)整位置，檢查合格后，即進(jìn)入張拉供油的準(zhǔn)備。兩端張拉操作人員應(yīng)統(tǒng)一指揮，口令一致，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)張拉順序、張拉方式對稱進(jìn)行張拉，張拉速度應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，注意使每根鋼絞線受力均勻，張拉力應(yīng)按設(shè)計(jì)控制力逐級(jí)加載，如按控制力的10%、20%、60%、100%分級(jí)張拉，在達(dá)到控制張拉的10%時(shí)作好標(biāo)記，開始測量鋼絞線伸長值，以后每級(jí)均要量測、記錄伸長值和張拉力，測量讀數(shù)應(yīng)精確，鋼絞線束在達(dá)到控制張拉力時(shí)，持荷2min，并維持張拉力不變，然后封錨。張拉過程中應(yīng)認(rèn)真作好張拉原始記錄，因處理滑絲、斷絲而引起鋼絞線束重復(fù)張拉時(shí)，同一束不超過3次，若鋼絲與錨具因滑絲而留有明顯刻痕時(shí)，應(yīng)予更換。張拉完成后，在錨口處的鋼絞線上做記號(hào)，鋼絞線回縮量不能大于6mm。張拉完成后，經(jīng)檢查并確認(rèn)全部合格后方可割絲，鋼束張拉完畢，嚴(yán)禁撞擊錨頭和鋼束。

施加應(yīng)力以張拉力為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長值作校核，預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際彈性模量計(jì)算的伸長值與實(shí)測伸長值相差不應(yīng)超過±6%，否則應(yīng)暫停張拉，查找原因，主要原因有：鋼絞線材料發(fā)生變化，彈性模量E值變化或截面積A值變化；千斤項(xiàng)標(biāo)定曲線發(fā)生變化造成張拉力變化；混凝土強(qiáng)度不足；孔道摩阻損失變化；測量方法不準(zhǔn)確，因漏漿致使鋼絞線局部固結(jié)等。

7.孔道灌漿

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉完成封錨后，一般 24～36h之內(nèi)宜及時(shí)進(jìn)行孔道壓漿，水泥漿為純水泥漿，水泥漿自拌制至壓入孔道的延續(xù)時(shí)間，視氣溫情況而定，一般在30—45min范圍內(nèi)。水泥漿在使用前和壓注過程中應(yīng)連續(xù)攪拌。對于因延遲使用所致的流動(dòng)度降低的水泥漿，不得通過加水來增加其流動(dòng)度。

壓漿順序：先下后上。較集中和鄰近的孔道，宜盡量先連續(xù)壓漿完成，不能連續(xù)壓漿時(shí)，后壓漿的孔道應(yīng)在壓漿前用壓力水沖洗通暢。

對沁水率較小的水泥漿，通過實(shí)驗(yàn)證明能達(dá)到孔內(nèi)飽滿時(shí)，可采用一次注漿的方法。在雙灤迎賓大橋的30m預(yù)制箱梁制作時(shí)，在施工前就提前對試制的梁進(jìn)行灌漿試驗(yàn)：調(diào)整水泥漿的水灰比，盡量減少泌水率。通過試驗(yàn)證明在一定的水灰比情況下，一次性壓漿就可以使孔道飽滿。在這個(gè)基礎(chǔ)上在施工中嚴(yán)格控制水泥質(zhì)量和水灰比，采用了一次性壓漿的方法，大大加快了施工進(jìn)度。后從檢查孔抽查壓漿質(zhì)量，證明壓漿飽滿，完全符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。沁水率和膨脹率的試驗(yàn)方法見《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000附錄G—10水泥漿沁水率和膨脹率試驗(yàn)。

壓漿應(yīng)使用活塞式壓漿泵，不得使用壓縮空氣。壓漿的最大壓力宜為0.5—0.7Mpa，當(dāng)孔道較長或采用一次壓漿時(shí)，最大壓力宜為1.0Mpa，壓漿用的膠管一般不超過30m，若超過30m則壓力增加0.1MPa。水泥漿攪拌結(jié)束至壓入管道的時(shí)間間隔不應(yīng)超過40min。壓漿應(yīng)達(dá)到孔道另一端飽滿和出漿，并應(yīng)達(dá)到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止。為保證管道中充滿灰漿，關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持不小于0.5Mpa的一個(gè)穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期不宜少于2min。

壓漿過程中及壓漿后48h內(nèi)，結(jié)構(gòu)混凝土的溫度不得低于5℃，否則應(yīng)采取保護(hù)措施，當(dāng)氣溫高于35℃時(shí)，壓漿宜在夜間進(jìn)行。

壓漿是否密實(shí)，除了以上要求外，還要從壓漿數(shù)量上來保證其質(zhì)量。水泥漿的凈用量=（孔道截面面積-鋼絞線截面面積）×孔道長度。

壓漿孔數(shù)和位置必須作好記錄，以防漏灌?？椎缐簼{應(yīng)填寫施工記錄。

結(jié)束語

在現(xiàn)代的預(yù)應(yīng)力箱梁施工中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工和孔道壓漿占著舉足輕重的地位，是預(yù)應(yīng)力能否正確建立并達(dá)到設(shè)計(jì)目的的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)、規(guī)范施工，積累豐富施工經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于實(shí)際，以保證其質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] JTJ041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范。

____________________

【作者簡介】劉金俠（1972-），女，全國注冊一級(jí)建造師，主要從事市政道路橋梁工程施工技術(shù)管理。李長榮（1969-），男，全國注冊監(jiān)理工程師，主要從事建設(shè)工程施工監(jiān)理。

【文章編號(hào)】1006-2688（2016）03-0038-03