淺談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中存在的問(wèn)題及控制措施

鄭紹勇

摘 要：新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)相關(guān)政策的扶持，以及相關(guān)惠民工程的持續(xù)深化，巨額的資金被投入到以公路、橋梁、鐵路為主的公共設(shè)施建設(shè)中。目前縱觀整個(gè)基建行業(yè)，預(yù)應(yīng)力混凝土憑借其特有的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處迅速得到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业恼J(rèn)可，并逐步成為了建筑材料界當(dāng)仁不讓的應(yīng)用之王。文章通過(guò)廣泛調(diào)查國(guó)內(nèi)相關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的建筑項(xiàng)目的應(yīng)用，總結(jié)并探討預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)及不足之處，并根據(jù)實(shí)際情況，提出了一定的控制補(bǔ)救措施。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；施工；問(wèn)題；控制措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0082-03

前言

邁入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)在基建領(lǐng)域不斷開(kāi)拓進(jìn)?。涸O(shè)計(jì)理念的與時(shí)俱進(jìn)，研發(fā)技術(shù)的不斷提高，應(yīng)用材料的優(yōu)化，這一切都預(yù)示著建筑行業(yè)迎來(lái)了蓬勃發(fā)展的最好時(shí)機(jī)。而在建筑材料研究中，預(yù)應(yīng)力混凝土憑借其雄厚的科研實(shí)例、廣泛的應(yīng)用范圍、遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同領(lǐng)域其他材料的強(qiáng)度，獲得了業(yè)界一致的贊譽(yù)，并被廣泛的應(yīng)用到關(guān)乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各項(xiàng)基礎(chǔ)建設(shè)中，并帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土的概況與優(yōu)點(diǎn)

1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)概念

現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的時(shí)間并不長(zhǎng)，其迅速發(fā)展也僅僅是在近幾十年，其主要的材料為混凝土以及高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼材配筋。這種混凝土與鋼筋相結(jié)合的結(jié)構(gòu)具備許多其他材料并不具備的優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)，比如強(qiáng)度高、施工速度快、投入產(chǎn)出比明顯提高，于是在短短的幾十年間，占據(jù)了基建領(lǐng)域近百分之八十的份額?？偟膩?lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)有以下三種常見(jiàn)類(lèi)型：（1）現(xiàn)澆無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；（2）現(xiàn)澆有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；（3）裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。其應(yīng)用范圍廣發(fā)，比如在我國(guó)，三峽大壩工程、上海東方明珠電視塔、大亞灣核電站、中海油海上鉆井平臺(tái)等超大型工程都可見(jiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的身影，這種結(jié)構(gòu)在我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮了無(wú)與倫比的作用。

1.2 有關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)歸納

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，可歸納為如下五點(diǎn)：

（1）有效節(jié)約建筑成本，減輕自身重量

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)自從登上歷史舞臺(tái)以來(lái)，一直是各方研究的重點(diǎn)。21世紀(jì)以來(lái)，伴隨著研發(fā)技術(shù)的不斷提高，混凝土材料的強(qiáng)度越來(lái)越高，混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也做的越來(lái)越好。由于這種高強(qiáng)度混凝土的出現(xiàn)，配置于其中的鋼筋數(shù)量可以大量的減少；與此同時(shí)由于混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，這明顯體現(xiàn)在構(gòu)件的截面尺寸較傳統(tǒng)大為縮小，也因此在現(xiàn)代基建項(xiàng)目中，施工單位可以節(jié)省大量的鋼筋與混凝土，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)不僅減少了材料成本，更大大的減少了構(gòu)件自身的重量，有效的使建筑物或構(gòu)筑物的安全隱患進(jìn)一步降低。

（2）絕佳的抗裂屬性與剛度

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工中，施工人員會(huì)利用施工機(jī)械對(duì)建筑結(jié)構(gòu)施加一定程度的預(yù)應(yīng)力，這種作業(yè)能夠極大增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的韌性與抗壓能力，并盡可能的避免或減少建筑裂縫的出現(xiàn)，同時(shí)可以有效的減緩裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。這種作業(yè)滿(mǎn)足現(xiàn)代施工要求，可以保障施工項(xiàng)目具有絕佳的抗裂屬性，剛度適應(yīng)荷載的限度，使結(jié)構(gòu)具有非常理想的耐久性。

（3）一定程度上保障了構(gòu)件的耐用屬性

對(duì)鋼筋混凝土施加預(yù)應(yīng)力的過(guò)程，其實(shí)就是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)打了一劑預(yù)防針。建筑施工完成后并投入使用后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要面臨著巨大的荷載以及卸載的考驗(yàn)，結(jié)構(gòu)所受的荷載是一種動(dòng)態(tài)的行為，因而結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)這種動(dòng)態(tài)的荷載作用，并形成這種“彈性”的反應(yīng)。而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在施加預(yù)應(yīng)力之后，能有效并高效的反饋出這種“彈性”反應(yīng)，這在一定程度上使得構(gòu)件更加結(jié)實(shí)、耐用。

（4）加強(qiáng)承受壓力的構(gòu)件的穩(wěn)定性

當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件表面承受壓力時(shí)，構(gòu)件本身會(huì)表現(xiàn)為變形和彎曲，長(zhǎng)期在這種情況下使用和服役，會(huì)使鋼混構(gòu)件的使用壽命大大減少。而利用預(yù)應(yīng)力來(lái)對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行約束，這會(huì)給予縱向的鋼筋較大的拉伸空間，這可以保障預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)有效抵抗壓彎作用，大大的延長(zhǎng)了構(gòu)件的使用壽命和穩(wěn)定性。

（5）提高構(gòu)件的抗剪能力

在預(yù)應(yīng)力鋼混結(jié)構(gòu)使用的頭幾十年，這一點(diǎn)并未被大眾所了解。而最近十幾年，在大量的工程實(shí)例中，許多科研人員伙同施工單位對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)查和測(cè)量分析，得出了一個(gè)結(jié)論，即縱向鋼筋施加預(yù)應(yīng)力之后，會(huì)被附加一個(gè)等同于錨栓的定位作用。這一作用能夠有效地降低構(gòu)件斜裂縫出現(xiàn)的可能，大大的加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的安全性能。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在施工中的共性問(wèn)題

2.1 施工造成的鑄固問(wèn)題時(shí)有發(fā)生

在大體積預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工中，部分構(gòu)件的狀態(tài)是以彎曲或者迂回形態(tài)呈現(xiàn)的，而實(shí)際在橋梁施工中，如果要求多跨在一次澆筑中完成，則需要采用波紋管貫穿橋板，同時(shí)在波紋管中進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)置。波紋管在我國(guó)橋梁施工中的廣泛應(yīng)用在于其在施工中摩擦阻力較小、操作方便、施工迅速以及性?xún)r(jià)比較高。但是對(duì)于波紋管自身，其實(shí)也有很大的缺陷，這同樣會(huì)在施工中產(chǎn)生一定的影響。例如，波紋管這種產(chǎn)品在我國(guó)是量產(chǎn)產(chǎn)品，這就不可避免的在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一部分的殘次品。這些殘次品有的是厚度不足，有的則是質(zhì)地并不均勻，這些質(zhì)量上的確實(shí)，必然會(huì)影響施工的工藝，同時(shí)很有可能埋下安全隱患。如果不能妥善處理這種疑難問(wèn)題，則很有可能在施工完成后，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)波紋管振漏、波紋管爆漿、殘損或者變形，以及堵管、漏管現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生以上問(wèn)題時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行穿束則會(huì)遭遇極大的阻力，這會(huì)導(dǎo)致施工效率低下，并極大的影響預(yù)應(yīng)力的鑄固狀態(tài)。

2.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉伸長(zhǎng)量不能滿(mǎn)足構(gòu)件實(shí)際工作量

實(shí)際施工操作中，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉伸長(zhǎng)量不能滿(mǎn)足構(gòu)件的實(shí)際工作量，也是一個(gè)很棘手的問(wèn)題。通過(guò)與多次合作的施工單位相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行溝通與探討，筆者認(rèn)為造成這樣一個(gè)問(wèn)題屢屢出現(xiàn)的原因有以下三點(diǎn)：endprint

（1）澆筑預(yù)應(yīng)力鋼混構(gòu)件時(shí)，對(duì)于鋼筋管道空間，并沒(méi)有按照規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙預(yù)留出足夠的管道空間，或者鋼筋管道空間預(yù)留充足，但在施工控制中操作失誤，導(dǎo)致管道彎曲或表面粗糙。因而當(dāng)把預(yù)應(yīng)力鋼筋送進(jìn)管道時(shí)，鋼筋會(huì)與這種粗糙彎曲的管道形成摩擦作用，作用形成的極大摩擦力會(huì)極大的降低鋼筋的平均張拉應(yīng)力，并顯著降低鋼筋張拉伸長(zhǎng)量。

（2）部分有經(jīng)驗(yàn)的施工單位為了避免以上問(wèn)題的產(chǎn)生，會(huì)采用先將預(yù)應(yīng)力鋼筋送入管道，然后再向其中加入混凝土的做法。這種施工順序表面上避免了由于管道內(nèi)壁不夠平滑順直造成的摩擦問(wèn)題，但在實(shí)際操作中，卻很容易造成管道由于質(zhì)量不均勻而產(chǎn)生的混凝土漏漿問(wèn)題。漏漿作用可以簡(jiǎn)單地闡釋為一種強(qiáng)力膠水，它會(huì)把預(yù)應(yīng)力鋼筋粘牢固的穩(wěn)定于管道內(nèi)，于是在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，被漏漿牢牢索固住的鋼筋無(wú)法進(jìn)行有效的預(yù)應(yīng)力施加，其預(yù)應(yīng)力作用幾乎沒(méi)有，這會(huì)造成設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的缺失，使得鋼筋張拉伸長(zhǎng)量幾乎沒(méi)有。

（3）第三種情況則是人為所致。部分施工單位為了其利益，疏忽或者故意采購(gòu)不合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋，這種鋼筋往往質(zhì)量差，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)的要求。因而在施工中施加同等預(yù)應(yīng)力時(shí)，并不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所要求的鋼筋張拉伸長(zhǎng)量。

2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在使用中易出現(xiàn)裂縫

預(yù)應(yīng)力混凝土本身服役過(guò)程中，都是帶有裂縫作業(yè)的。因而在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，對(duì)于裂縫的控制至關(guān)重要。筆者通過(guò)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的多項(xiàng)橋梁與建筑進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中，幾乎所有的施工項(xiàng)目都出現(xiàn)了超過(guò)規(guī)范要求的裂縫。導(dǎo)致這一問(wèn)題出現(xiàn)的原因主要由兩點(diǎn)：

（1）本身問(wèn)題造成了過(guò)大的裂縫

混凝土并不是自然界天然存在的某種土壤，而是由于技術(shù)的提高，有人類(lèi)通過(guò)多種材料、多種物質(zhì)進(jìn)行復(fù)雜的混合及調(diào)勻后形成的混合物質(zhì)。由于其混合物的本質(zhì)，內(nèi)部不同組分的物質(zhì)與材料的分子結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)上的不同，對(duì)溫度、濕度、承壓能力都會(huì)呈現(xiàn)出截然不同的反應(yīng)，因而在相同的條件下，各種組分的延展度會(huì)不同，這就造成了過(guò)大裂縫的出現(xiàn)。

（2）人為原因造成了過(guò)大的裂縫

在實(shí)際的施工操作中，為了使預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能呈現(xiàn)更為理想的使用效果，施工人員會(huì)根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)改編混凝土的水灰比。這往往會(huì)導(dǎo)致混凝土中被封存住很多的“水泡”，水分在一段時(shí)間后會(huì)慢慢蒸發(fā)殆盡，但水泡這個(gè)空間是不可能憑空消失的，因而在水分蒸發(fā)后，這些水泡會(huì)以大大小小的孔洞形式留存于混凝土中，這些空洞加劇了水泥內(nèi)部在荷載作用下的應(yīng)力集中，因而在混凝土的使用過(guò)程中，極易形成超過(guò)規(guī)范要求的大裂縫。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在施工中的控制措施

隨著預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在基建行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)大顯神通，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)越發(fā)成為關(guān)注的焦點(diǎn)。但是，在這種風(fēng)光背后，我們也要注意到上文所提到的一些安全問(wèn)題。我們不僅要利用這種結(jié)構(gòu)，更要找到相應(yīng)的措施來(lái)控制負(fù)面影響，因而筆者結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，給出了一些行而有效的防控措施。

3.1 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)與檢驗(yàn)

對(duì)于在施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所凸顯出來(lái)各種疑難雜癥，相關(guān)部門(mén)在其中的監(jiān)管力度不夠是首要問(wèn)題。建筑材料的采購(gòu)、施工過(guò)程中的工程檢測(cè)、質(zhì)監(jiān)部門(mén)后期的驗(yàn)收與修復(fù)等方面，都有存在問(wèn)題的可能?！扒Ю镏蹋瑵⒂谙佈ā?，一個(gè)工程項(xiàng)目要想真正的做到多快好省，首當(dāng)其沖就是要解決這些可能滋生蛀蟲(chóng)的問(wèn)題。要想建設(shè)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)乃至國(guó)際前列的工程項(xiàng)目，國(guó)家、社會(huì)、企業(yè)都都不僅要在全局上進(jìn)行把控，更要著眼于細(xì)節(jié)，落實(shí)施工質(zhì)量。政府與企業(yè)的相關(guān)部門(mén)，有必要各自成立相關(guān)項(xiàng)目的監(jiān)督小組，在施工環(huán)節(jié)上跟蹤整個(gè)流程，力圖每一個(gè)細(xì)節(jié)都做到細(xì)致，每一個(gè)施工環(huán)節(jié)可追溯。唯有抓住這些細(xì)節(jié)，才能完成一個(gè)高質(zhì)量的工程項(xiàng)目。

3.2 培訓(xùn)上崗，提升整體團(tuán)隊(duì)的專(zhuān)業(yè)技能與知識(shí)

我國(guó)大部分施工隊(duì)并不是專(zhuān)業(yè)的施工隊(duì)伍，其組成人員基本都是農(nóng)閑時(shí)節(jié)進(jìn)城務(wù)工賺錢(qián)的農(nóng)民工。這些農(nóng)民工雖然踏實(shí)肯干，任勞任怨，但大部分都不具備任何的上崗資質(zhì)，為了上工都去購(gòu)買(mǎi)假證，對(duì)施工項(xiàng)目的并不了解明細(xì)也無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可言，僅僅只會(huì)服從隊(duì)長(zhǎng)的命令，其實(shí)本身對(duì)所做的工作是否符合項(xiàng)目的要求也模棱兩可一知半解。

施工單位為了節(jié)約成本雇傭農(nóng)民工，與此同時(shí)國(guó)家也提倡農(nóng)民工進(jìn)城打工賺錢(qián)貼補(bǔ)家用，但這些都應(yīng)該是有節(jié)制的。相較于專(zhuān)業(yè)的建筑工人，經(jīng)驗(yàn)不足的農(nóng)民工的工作效率低下，工作質(zhì)量也不能滿(mǎn)足項(xiàng)目要求。如果企業(yè)一味在成本上盲目節(jié)約，那么在工程未來(lái)的安全上則可能會(huì)造成幾倍的損失。

筆者建議企業(yè)可以聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的建筑專(zhuān)家或者技術(shù)人員為建筑工人進(jìn)行相關(guān)的上崗培訓(xùn)。最根本的一項(xiàng)是要給建筑工人確立安全第一的意識(shí)，與此同時(shí)不斷提升農(nóng)民工的專(zhuān)業(yè)技能，使他們能早日勝任建筑工人這一崗位。

3.3 有關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在施工中出現(xiàn)的問(wèn)題的相關(guān)解決辦法

上文中曾提及了有關(guān)預(yù)應(yīng)力鋼筋存在的三大問(wèn)題，即鋼筋鑄固問(wèn)題，張拉伸長(zhǎng)量不足問(wèn)題以及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)大裂縫問(wèn)題。因而在本節(jié)，筆者針對(duì)以上三大問(wèn)題給予一些相關(guān)的建議。

（1）針對(duì)輕度鑄固，應(yīng)在對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉之前，應(yīng)采用交替張拉千斤頂?shù)姆绞剑瑥匿摻顑啥送瑫r(shí)進(jìn)行，直到孔道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠伸縮自如，自由活動(dòng)。針對(duì)嚴(yán)重鑄固，應(yīng)采用人工開(kāi)鑿方式，在開(kāi)鑿?fù)瓿珊螅皶r(shí)清理及修復(fù)，繼而在此進(jìn)行補(bǔ)張拉施工。

（2）針對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉伸長(zhǎng)量不足的問(wèn)題，需要從兩個(gè)情況進(jìn)行探討。其一，對(duì)于預(yù)埋鋼筋管道，要進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并及時(shí)記錄；其而，對(duì)于鋼筋先入管道，則對(duì)于澆筑混凝土和振搗的施工工藝要嚴(yán)格控制，做到管道不出現(xiàn)破裂漏漿。與此同時(shí)，在固定的時(shí)間段內(nèi)，要對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行推拉與檢測(cè)，保證萬(wàn)無(wú)一失。

（3）混凝土出現(xiàn)裂縫后，修補(bǔ)與養(yǎng)護(hù)是必不可少的。裂縫較小，影響較弱時(shí)，則只需要用瀝青、水泥等進(jìn)行一些小規(guī)模的補(bǔ)救工作即可，保證裂縫與空氣絕緣。如果出現(xiàn)了對(duì)構(gòu)件整體的承載力有影響的裂縫，那么加固措施則要慎重考慮，常見(jiàn)做法是加設(shè)鋼筋箍與鋼板，以此來(lái)提高構(gòu)件的各方面能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程項(xiàng)目的安全，是與全社會(huì)的穩(wěn)定，國(guó)家的發(fā)展，以及人民生活的長(zhǎng)治久安息息相關(guān)的，把工程做到耐用和安全，是每一個(gè)工程人不斷追求的目標(biāo)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是目前國(guó)內(nèi)最為常見(jiàn)和常用的結(jié)構(gòu)。故而，研究其性能，不斷發(fā)現(xiàn)其弊端，確實(shí)的提高預(yù)應(yīng)力混凝土的施工技術(shù)與工藝，是重中之重。筆者在文中詳細(xì)闡述了有關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土的鑄固問(wèn)題、張拉伸長(zhǎng)量不足、混凝土本身易出現(xiàn)裂縫等問(wèn)題，并給出了如何控制這些問(wèn)題不再出現(xiàn)的建議。受知識(shí)儲(chǔ)備與實(shí)踐尚淺的影響，文中所列僅為個(gè)人觀點(diǎn)，或存有不足之處，望有識(shí)之士加以指正。

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