梁板預應力張拉施工中常見的問題及原因分析

李興濤、李章含、楊學鋒、羅枝萬

（云南交通土木工程檢測有限公司，云南昆明650504）

0 引言

我國公路橋梁建設已經步入飛速發(fā)展的時期，因為預應力設計及計算理論得到了進一步完善，其施工技術也逐漸成熟，所以，預應力的相關技術被廣泛應用到了公路及橋梁建設中。可是，很多梁板預應力張拉在實際的施工過程中,還存在一些問題。為了今后能避免出現(xiàn)這些問題，將對以下幾種問題及原因進行分析。

1 梁板預應力張拉施工中的常見問題

第一，斷絲、斷束以及回縮問題；第二，張拉過程中錨下的混凝土由于局部受壓，出現(xiàn)壓裂現(xiàn)象的問題；第三，預應力中的筋孔道出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，造成張拉壓漿出現(xiàn)受阻問題；第四，張拉的實際伸長值超過了理論計算的規(guī)定范圍的問題；第五，張拉過程中工作夾片以及鋼絞線之間出現(xiàn)互相刮損的問題；第六，張拉時未按張拉步驟進行張拉，預應力鋼筋或金屬螺旋管部位出現(xiàn)不同程度生銹現(xiàn)象的問題；第七，張拉作業(yè)前，梁板底部跨中部位出現(xiàn)了數(shù)量較多的橫向或豎向裂縫的問題；第八，張拉作業(yè)后，在空心板端部截面的底部或頂部，出現(xiàn)了數(shù)量較多的豎向裂縫問題；第九，在灌漿過程中操作不當，導致了相對嚴重的堵塞問題；第十，灌漿作業(yè)結束后，梁板底部的預應力管道附近出現(xiàn)了裂縫的問題。

2 導致問題的原因

2.1 斷絲、斷束以及回縮問題

梁板所使用的鋼絞線通常是由一束七絲構成的，直徑一般為15.2mm，而在張拉中經常會出現(xiàn)一絲發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，這在一定程度上會影響工程的總體質量。不過，整束發(fā)生斷裂的情況很少。此外，鋼絞線出現(xiàn)刮傷的現(xiàn)象，以及張拉完成后發(fā)生鋼絞線回縮的現(xiàn)象，也是較為常見的。

2.1.1 斷絲及斷束

出現(xiàn)斷絲或斷束，一方面是由于鋼絞線的質量問題。其質量問題通過試驗很容易被檢查出來，通常，正規(guī)鋼絞線廠家生產出來的產品很少會發(fā)生這樣的問題。

另一個方面是單束所承受力過大導致的。由于單束的鋼絞線承受的力度過大引起的斷絲或斷束，主要是下面這幾種情況引發(fā)的：第一，由于工具錨中的夾片未錨固好，使得鋼絞線在張拉過程中出現(xiàn)了滑動，導致有些鋼絞線沒有受力，其他的鋼絞線因為超張拉而出現(xiàn)斷絲以斷束；第二，張拉設備中的數(shù)據有問題。比如，未標定或標定過期等；第三，鋼絞線在張拉過程中受力的相關部位，有焊傷、電流損傷等損傷；第四，鋼絞線在穿束過程中，在波紋管中互相纏繞，使鋼絞線出現(xiàn)受力不同的情況[1]。

2.1.2 鋼絞線回縮

主要由下面兩種情況引起：第一，夾片及鋼絞線生銹，張拉過程中產生滑移，導致鋼絞線無法鎖緊；第二，鋼絞線由于刮傷變細。以上兩情況，相互之間存在著很大的聯(lián)系，所以在實踐、分析時應認真研究現(xiàn)狀，尋找問題的根本。

2.2 混凝土出現(xiàn)壓裂現(xiàn)象

這一現(xiàn)象是常見的，主要是由于錨下的混凝土并不十分緊實或配筋不足導致的。由于預應力中梁板的腹板通常較薄，但錨固區(qū)中的鋼筋卻十分密實，所以，一旦混凝土中的碎石粒徑較大或振搗不好，就會造成混凝土不緊實的現(xiàn)象。因此，不但應該把握準碎石級配，也應該嚴格掌握碎石的最大粒徑。除此之外，在進行錨固區(qū)中混凝土的振搗時，應該使用小一號的振搗棒進行振搗，或加長底模的振搗器進行振搗。此外，通常在錨下只使用螺旋形的相關配筋及鋼筋中的一類，但是應該按照施工的真實情況一起利用兩種鋼筋，從而更好地提升錨下混凝土中局部的受壓性能。

2.3 筋孔道漏漿，張拉壓漿受阻

對那些先穿束、再澆筑的梁板，在預應力筋張拉前可以自由活動，可是張拉后壓漿變得困難；而先澆筑、再穿束的梁板，會出現(xiàn)穿束困難，或無法進行預應力筋的穿束。因此，要防止孔道漏漿，需要注意以下幾個方面：

2.3.1 波紋管制作時采用的鋼帶，必須符合國家標準，其厚度要按照管道的直徑、形狀等進行設置，通常不可低于0.3m。

2.3.2 除了進場后應進行相關的檢測外，在進行波紋管的安裝過程中也要對其外觀開展整體、詳盡的檢查，應確保沒有孔洞及不規(guī)則的意向裙皺。同時，膠口寬度應保持均勻，不能開裂或脫扣。

2.3.3 波紋管中的接頭需要運用相同種類的、大一個直徑級別的管道，其長度應達到相接管道內直徑的5～6 倍，不低于40cm。同時，在接頭位置應設置兩處精確定位，防止銜接時角度發(fā)生變化，使得波紋管道出現(xiàn)不圓順現(xiàn)象，導致穿束困難。此外，一定要緊密纏繞相連的管道端，防止漏漿。

2.4 張拉的實際伸長值超過規(guī)定范圍

《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）規(guī)定，預應力通過應力控制的方式進行張拉時，需要根據伸長值開展較核（伸長值需控制在6%以內）。可在實際操作中，伸長值經常超過規(guī)定范圍，原因如下：

2.4.1 在測量時伸長值，沒有考慮千斤頂中力筋的伸長量,使得實際測量出的伸長值偏大。

2.4.2 初應力的使用不當，導致實際伸長值偏大。比如，沒有考慮力筋的長短、孔道的曲直等情況，只是將初應力設定在控制應力的10%是不對的。因為此時，各鋼束之間的松緊程度都一樣，真正需要多大初應力，應該通過試拉確定。

2.4.3 沒有考慮張拉時力筋及夾片的內縮量，使實測值偏大。一般來說，張拉階段的內縮值可達3mm，如果進行兩端張拉,實測伸長值時沒有考慮曲線孔道和局部偏差產生的摩阻影響，就會造成實際伸長值比理論中的伸長值偏大的情況[2]。

2.5 張拉過程中工作夾片以鋼絞線間相互刮損

鋼絞線存在刮傷，是由于以下情況造成的：

第一，張拉角度。在張拉時，其工具錨、限位板、千斤頂、錨墊板、波紋管等，軸心都應該在同一條直線上。張拉槽口中的平面應該和波紋管垂直，不能出現(xiàn)夾角，否則很容易刮傷鋼絞線。

第二，不一樣的廠家生產出來的工作錨的擴散角度不一樣，錨后擴散要求也是不同的，這就要求按照波紋管的直徑、錨墊的長度和直徑進行判定。

第三，不一樣的生產廠家，使用的錨具中配套的限位板的尺寸、規(guī)格都不一樣。通常，其限位槽的深度及孔位的相應位置是不一樣的，限位槽深度一般不會超過8.2mm。在進行張拉時，工作夾片在向后移動直至抵住限位板后，整個過程中，夾片都是處于松散狀態(tài)下的?？墒?，在夾片外圈中鋼絲彈性圈的彈力作用下，夾片中的牙尖會靠近鋼絞線。因為鋼絞線會向軸線收縮，當鋼絞線伸長時，其表面、特別是內側的表面常常會存在被夾片刮傷的現(xiàn)象。當限位槽的深度不足時，進行張拉鋼絞線的過程中，限位板中的夾片內孔是無法打開的，就是使得鋼絞線和夾片牙齒之間出現(xiàn)了嚴重的摩擦現(xiàn)象，導致二者損傷或損壞。同樣的，槽深過大時也會影響回縮量，使得夾片無法及時伴著鋼絞線一起回縮錨固，這就會對伸長量造成一定的影響。此外，還要注意，在進行工作夾片的安裝時，一定要安裝鋼絲彈性圈，否則就會造成夾片跟進不齊，從而出現(xiàn)的夾片錯牙或滑絲的現(xiàn)象。限位板工作示意圖見圖1。

圖1 限位板工作示意圖

2.6 張拉時未按張拉步驟進行

由于梁體自身的橫向剛度較小，張拉程序就顯得不太重要了。因此，施工人員在開展作業(yè)時，并沒有按照規(guī)范的施工程序開展作業(yè)，導致施工操作存在不少錯誤，造成了工程整體質量達不到標準。因此，在實際操作中，施工人員需要根據圖紙要求的順序，先張拉經過形心截面中的非平彎鋼束，然后分階段、循環(huán)張拉那些平彎鋼束，從而很好地防止發(fā)生側彎。不可先將平彎鋼束實施張拉至設置的控制應力后，再張拉另外的平彎鋼束。

3 常見問題的處治方法

在實際應用預應力梁板施工技術時，工作人員往往會出現(xiàn)操作錯誤，或在后期工程運行過程中產生各種質量問題。如果確實出現(xiàn)操作或質量問題，在不影響整體外觀和使用安全性的前提下，工作人員可以采取一些恰當?shù)拇胧┘m正錯誤，彌補應用缺陷，以維護工程的整體效用。

其一，如果預應力鋼筋出現(xiàn)了較為輕微的浮銹現(xiàn)象，通常無需理會。然而，如果鋼筋表面出現(xiàn)了一些特征較為明顯的麻坑，預應力的鋼筋性能就會大大降低，整個工程的質量也就得不到保障。因此，工作人員應及時更換。當金屬螺旋管表面生銹時，如果工作人員采取了除銹措施，而除銹后的鋼筋有效厚度不符合相關標準，那么應當立即作廢該金屬管，并使用新材料加以補充。

其二，當工作人員發(fā)現(xiàn)張拉前底板跨中出現(xiàn)橫向或豎向的裂縫時，如果裂縫的寬度大于0.2mm，工作人員應采取報廢處理，并重新制作。在張拉處理后，如果空心板的端部截面在頂部、底部板位置出現(xiàn)了豎向裂縫，在不影響整體結構穩(wěn)定性的前提下，工作人員可以不予處理。這主要是由于在后續(xù)的工作中，工作人員還需要對端部截面進行分段處理作業(yè)，所以，只要裂縫的寬度小于0.4mm，那么在進行簡單的修補、維護處理后，其整體性能不會受到影響，可以繼續(xù)使用。

其三，在張拉過程中，如果工作人員發(fā)現(xiàn)錨座下方的混凝土出現(xiàn)了開裂狀況，就應立即停止張拉作業(yè)，并逐漸放松已經張拉處理過的預應力鋼筋，對錨線的混凝土進行敲打鑿除處理。如果工作人員發(fā)現(xiàn)造成開裂的原因是鋼筋數(shù)量不夠，那么就要及時加配鋼筋。在此項作業(yè)后，工作人員可以采用高強度的混凝土，結合環(huán)氧樹脂或對兩者進行混合，形成混合修補劑，進行修補作業(yè)，當混凝土的整體強度達到預先設計需求時，工作人員才可以進行后續(xù)的張拉和灌漿作業(yè)。

其四，在施工過程中，每塊板都不應出現(xiàn)任何情況的鋼絞線斷裂，而在每束鋼絞線束中，工作人員都應當確保斷絲的數(shù)量不超過兩個[3]。在張拉過程中，如果預應力鋼筋的斷絲數(shù)量較多，且超過相關標準，工作人員應及時進行更換處理。如果不具備更換的條件和環(huán)境，也可以采取其他有效的補救措施，例如，提升其他鋼筋數(shù)的應力值等。

其五，工作人員進行灌漿作業(yè)時，應盡量采取正當、合規(guī)的操作方式，避免孔道出現(xiàn)堵塞。一旦發(fā)生堵塞，工作人員可以從孔道的另一端進行灌水處理，并實時觀測梁體兩側的色澤與水印狀況。以此為依據，工作人員需要找出發(fā)生堵塞的具體部位，在找到后，可以在梁體的一側進行鉆孔作業(yè)，以此來清除堵塞部位的混凝土或泥漿。在處理完成后，工作人員應當對鉆孔進行及時填補，可以利用強度較高的混凝土、環(huán)氧樹脂或兩者的混合物進行填補作業(yè)，而后開展后續(xù)的壓漿工作。

其六，如果工作人員在灌漿作業(yè)的過程中發(fā)現(xiàn)，梁板底部的預應力鋼筋管道附近出現(xiàn)了部分裂縫，且裂縫小于0.2mm 時，可及時進行修補并正常使用。當裂縫寬度過大，影響整體結構穩(wěn)定性時，工作人員則需要更換材料。

4 結語

預應力施工品質的好壞直接影響著橋梁的使用質量。當前，許多使用中的預應力橋梁在經過調查及檢測后顯示，存在質量隱患，其根源是預應力張拉施工過程中的不規(guī)范操作以及對質量控制的不嚴格造成的。所以，應重視梁板預應力中的張拉施工品質。