橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工質(zhì)量控制

王小龍

（甘肅省建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

橋梁工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，對(duì)施工質(zhì)量有很高的要求，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的大環(huán)境下，很多高新技術(shù)被廣泛應(yīng)用到橋梁工程施工中，使得橋梁工程施工技術(shù)和形式出現(xiàn)了很大變化。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁就是一種新型的橋梁工程結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋梁工程相比，在施工速度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、降低自身重量等方面有顯著優(yōu)勢(shì)。基于此，開展橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工質(zhì)量控制的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

渭源縣城棚戶區(qū)改造配套灞陵橋路東段道路橋梁工程，在施工建設(shè)中采取了預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工技術(shù)。其中預(yù)制箱梁為C50混凝土，橋面鋪裝采取了C50防水混凝土，墩柱、蓋梁等結(jié)構(gòu)采取了C35混凝土，樁基礎(chǔ)和地系梁采取了C30混凝土。具體施工中，為提升施工質(zhì)量和速度，箱梁全部采取集中預(yù)制的方法，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)之后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊裝架設(shè)施工。而下部結(jié)構(gòu)墩身、臺(tái)身、蓋梁等則在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行支模澆筑施工。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁的優(yōu)勢(shì)

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁和傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)形式相比，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）可大幅度提升各構(gòu)件的抗裂度和剛度?；炷翗?gòu)件通過施加預(yù)應(yīng)力后，在荷載的作用下，也不易出現(xiàn)裂縫，可很好地改善構(gòu)件的使用性能，提升剛度和耐久性。

（2）更加節(jié)省施工材料，減輕橋梁工程的自重。預(yù)應(yīng)力混凝土在配制時(shí)加入高強(qiáng)度材料，可減少構(gòu)件尺寸，節(jié)約鋼筋材料和混凝土材料的使用量，從而降低橋梁工程結(jié)構(gòu)自重，橋梁跨度越大，此種優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯。

（3）結(jié)構(gòu)更加安全可靠。施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，鋼索和混凝土?xí)瑫r(shí)受到一次強(qiáng)度檢驗(yàn)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼索張拉中，構(gòu)件質(zhì)量表現(xiàn)優(yōu)良，則可以認(rèn)為使用階段結(jié)構(gòu)安全可靠。也就是說，預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁是一種經(jīng)過預(yù)先質(zhì)量檢驗(yàn)的結(jié)構(gòu)。

3 預(yù)應(yīng)力空心板梁常見質(zhì)量問題和成因分析

雖然預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁在安全、自重、結(jié)構(gòu)剛度及強(qiáng)度等方面都有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，但施工工藝較多，任何一個(gè)細(xì)節(jié)控制不當(dāng)，都會(huì)影響最終的施工質(zhì)量。就案例工程而言，在施工中為驗(yàn)證施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，對(duì)已經(jīng)澆筑完成的105榀預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁進(jìn)行全方位質(zhì)量問題檢查，通過一系列數(shù)據(jù)收集和分析之后，找到了影響預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁質(zhì)量的主要因素，如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁質(zhì)量問題影響因素

從表1中可以看出，影響預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工質(zhì)量的主要因素體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是外觀質(zhì)量缺陷，二是預(yù)拱度過大。

（1）外觀質(zhì)量缺陷，主要成因是混凝土原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，接縫不夠嚴(yán)密，模板存在一定程度的滲漏漿液?jiǎn)栴}，混凝土配比不達(dá)標(biāo)，在混凝土中存在大量氣泡，振搗不夠嚴(yán)謹(jǐn)，致使混凝土中的氣泡沒有散出[1]。

（2）預(yù)拱度過大，主要成因是混凝土配比問題，彈性模量偏低，混凝土澆筑振搗后沒有及時(shí)養(yǎng)護(hù)，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，混凝土的強(qiáng)度偏低。張拉設(shè)備在使用前，沒有進(jìn)行精確校驗(yàn)，或者張拉操作人員的專業(yè)水平不夠，致使張拉力偏大。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工質(zhì)量控制措施

4.1 選擇高質(zhì)量的施工原材料

（1）混凝土。配制混凝土前，需進(jìn)行最佳配合比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，嚴(yán)格按照工程特點(diǎn)，確定施工工藝和選擇原材料。在案例工程施工中，預(yù)制箱梁采用C50 混凝土，橋面鋪筑中采用C50 防水混凝土，墩柱、蓋梁、臺(tái)身、臺(tái)帽、背墻等采用C35混凝土，樁基礎(chǔ)、地系梁采用C30混凝土，墊層和裝飾塔柱采用C40混凝土。為保證橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工質(zhì)量，所采取的各種混凝土，需嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量控制和檢測(cè)，尤其是在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，要綜合考慮橋梁使用年限條件下的混凝土耐久性、強(qiáng)度、彈性模量等，以及混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最大氯離子含量等。各種等級(jí)混凝土的配制參數(shù)如表2所示。

表2 各種等級(jí)混凝土配制的參數(shù)表

（2）鋼筋：鋼筋材料和連接需要滿足《鋼筋混凝土用鋼1部分：熱軋光圓鋼筋》（GB/T 1499.1-2017）中的相關(guān)規(guī)定。縱向受力的普通鋼筋需要保障抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值和屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不小于1.25，鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值和屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)超過1.30，鋼筋最大拉力下的總伸長(zhǎng)率實(shí)測(cè)值不低于9%，鋼筋材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)需要滿足表3所示的要求。

表3 鋼筋材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)表

鋼絞線要采取1860 級(jí)Фs15.2 低松弛鋼絞線，公稱直徑為15.2mm，截面面積為14mm2，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為1860MPa，錨下張拉控制應(yīng)力為3975MPa，彈性模量為1.95×105MPa。

錨具和波紋管在選擇時(shí)，需要進(jìn)行抽檢試驗(yàn)，保證相關(guān)規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)、張拉、材質(zhì)都符合預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工的要求后才能應(yīng)用到具體的施工中。

4.2 注重模板清理和接縫處理

針對(duì)模板問題對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工質(zhì)量造成的不良影響，在具體施工中，需要派遣專人在預(yù)制梁場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)好的板梁模板進(jìn)行全面檢查，保證模板的尺寸、結(jié)構(gòu)都滿足設(shè)計(jì)要求。并對(duì)模板內(nèi)部的雜物進(jìn)行全面清理，正式安裝之前，還需要在模板貼近混凝土的一側(cè)，均勻涂刷一層脫模劑，以提升后期脫模的效率，降低脫模對(duì)混凝土表面質(zhì)量造成的不良影響[2]。

為控制模板接縫不嚴(yán)，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁外觀質(zhì)量造成的不良影響，在模板安裝中，需要有專人對(duì)模板安裝的質(zhì)量進(jìn)行檢查，保證模板接縫嚴(yán)密，發(fā)現(xiàn)問題和不足及時(shí)處理?？稍谀０迤囱b之前，對(duì)模板邊緣海綿雙面膠進(jìn)行更換和調(diào)整，以保證海綿雙面膠粘貼的密實(shí)度，保證模板拼裝接縫無(wú)縫隙，發(fā)現(xiàn)不合格及時(shí)調(diào)整，以免在混凝土澆筑中發(fā)生漿液滲漏問題。為保障模板安裝質(zhì)量，可按照?qǐng)D1所示的模板安裝流程圖進(jìn)行施工。

圖1 模板安裝施工流程圖

4.3 控制好混凝土施工質(zhì)量

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工中，混凝土的用量比較大，為保證混凝土澆筑的連續(xù)性，該工程混凝土在拌合站集中拌和完成之后，再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑。但受到混凝土運(yùn)輸罐車的限制，原購(gòu)買的商品混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)之后，其坍落度可能無(wú)法達(dá)到50～70mm的要求。采取梁場(chǎng)自建設(shè)備自拌混凝土，通過多次配比試驗(yàn)，確定好最佳的配合比和水灰比，嚴(yán)格控制坍落度在50～70mm 之間。配制混凝土?xí)r，可加入適量的引氣劑，以控制混凝土中的氣泡，從而降低混凝土表面麻面的出現(xiàn)量，保證施工質(zhì)量。此外，進(jìn)行混凝土澆筑之前，需要按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)預(yù)埋鋼筋、預(yù)埋件、模板等結(jié)構(gòu)的位置進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)，保證都達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，再進(jìn)行混凝土澆筑。

進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，需要采取連續(xù)澆筑、一次成形的方法，控制每片預(yù)制梁澆筑的總時(shí)間不超過6h，預(yù)制梁混凝土入模之前，含氣量需控制在3%～4.5%之間，模板和鋼筋溫度宜在5～35℃之間，混凝土入模溫度要控制在5～30℃之間[3]。邊澆筑，邊觀察，發(fā)現(xiàn)滲漏立即停止?jié)仓?，等模板縫隙密封加固處理后，再繼續(xù)澆筑?；炷琳駬v時(shí)，盡量采取平板式振搗器進(jìn)行全面振搗，但需要控制好振搗的力度，避免振搗器碰撞已經(jīng)布設(shè)好的管道、預(yù)埋件、橫板等，多錨固板后鋼筋密集區(qū)域，需要進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地振搗，以保證混凝土的密實(shí)度。振搗后及時(shí)用木抹子進(jìn)行抹光處理，初凝之前進(jìn)行二次收漿處理，最后進(jìn)行拉毛處理。覆蓋上一層土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，為混凝土固化成型營(yíng)造良好的條件，避免出現(xiàn)裂縫問題。

4.4 加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制

為控制預(yù)拱度過大的問題，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工中，要采取張拉力和引伸量雙重控制的方法。該工程預(yù)制梁內(nèi)正彎矩鋼束錨下張拉應(yīng)力控制為1395MPa，并且在張拉時(shí)還需要考慮鋼束和錨圈口之間的摩擦損失情況，錨口摩阻力可按照3%來考慮，因此，鋼束錨張拉控制應(yīng)力為1437MPa。任何時(shí)候，在預(yù)應(yīng)力正式施工前，需要提前對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行全面校驗(yàn)，保證每臺(tái)張拉設(shè)備都處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，以保證張拉的精度。

鋼絞線張拉時(shí)需要對(duì)應(yīng)力和伸長(zhǎng)值進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證施工質(zhì)量，控制理論伸長(zhǎng)值和實(shí)際伸長(zhǎng)值之間的誤差在-5%～+6%之間，且不能出現(xiàn)斷絲問題。張拉施工中一旦發(fā)現(xiàn)誤差超過允許值，要立即停止張拉，進(jìn)行全面檢查，找到原因并進(jìn)行修正后，再繼續(xù)張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值的計(jì)算公式如下：

式中：Δl——預(yù)應(yīng)力筋的張拉伸長(zhǎng)值；

Ncon——預(yù)應(yīng)力筋的控制張拉力；

L1——梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度；

Ap——預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；

Es——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量[4]。

整個(gè)張拉全過程中，必須嚴(yán)格控制好預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁上拱度的變化情況，張拉前需要在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁的兩端、跨中和1/4的頂面位置設(shè)置好觀測(cè)點(diǎn)。在開始張拉前，測(cè)定原始數(shù)據(jù)并做好相關(guān)記錄，在實(shí)際張拉中每天需至少檢測(cè)2次，要特別注意跨中和負(fù)彎矩位置的裂縫產(chǎn)生情況。

主梁預(yù)應(yīng)力鋼束可采取兩端同時(shí)對(duì)稱張拉的方法，此外，還需要綜合考慮預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁相關(guān)構(gòu)件上緣、下緣混凝土不超過容許值。主梁正彎矩鋼束順序如圖2所示：

圖2 主梁正彎矩鋼束順序圖

具體的主梁正彎矩鋼束順序?yàn)镹1→N3→N2→N5→N4，采取自動(dòng)智能控制張拉系統(tǒng)進(jìn)行張拉操作，張拉全過程中，千斤頂?shù)男Ｕ禂?shù)不能超過1.05，油壓表的精度等級(jí)不能低于1.0級(jí)，千斤頂標(biāo)定的有效期不能超過6個(gè)月，且不能超過300次的張拉操作。油壓表檢定周期不能超過1個(gè)月，盡量采取耐震壓力表。預(yù)制梁在終張拉時(shí)和24h后，斷絲和滑絲的總數(shù)量不能超過預(yù)應(yīng)力鋼絞線總數(shù)的1.0%，而且不應(yīng)處于梁的同一側(cè)[5]。預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束后，孔道必須在48h內(nèi)完成壓漿操作，孔道壓漿盡量采取真空輔助壓漿工藝，為更好地保證真空壓漿質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管》（JG/T 225-2020）的要求對(duì)金屬波紋管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。在壓漿操作中，水泥漿液的強(qiáng)度不能小于50MPa，并且保證壓漿飽滿，至少保證一根束道灌漿用量。壓漿結(jié)束之后，立即將梁端水泥漿液沖洗干凈，清除支撐墊板、錨具、端面混凝土等污垢。封錨混凝土需要仔細(xì)操作，保證振搗的密實(shí)性，為提升施工效率，封錨混凝土與箱內(nèi)端橫梁和封頭混凝土可同時(shí)進(jìn)行澆筑。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合工程實(shí)例，分析了橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工質(zhì)量控制，結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁施工工序多，且比較復(fù)雜，任何一個(gè)細(xì)節(jié)控制和處理不當(dāng)，都會(huì)影響橋梁工程的總體質(zhì)量和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這就需要結(jié)合工程特點(diǎn)，先對(duì)存在的質(zhì)量問題進(jìn)行分析，找到影響質(zhì)量的因素后，再采取一系列行之有效的方法和措施進(jìn)行控制，才能更好地保證施工質(zhì)量。