公路橋梁預(yù)應(yīng)力張拉壓漿施工常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題分析

摘要 公路橋梁預(yù)應(yīng)力張拉壓漿施工質(zhì)量直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，總結(jié)分析張拉壓漿常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題，并在施工期采取有效措施進(jìn)行避免，對(duì)于提升工程質(zhì)量，打造優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目具有重要意義。文章在總結(jié)國(guó)內(nèi)橋梁施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從原材料問(wèn)題、預(yù)應(yīng)力筋布置、預(yù)應(yīng)力張拉三個(gè)方面分析了張拉施工過(guò)程中可能存在的各種質(zhì)量問(wèn)題；對(duì)目前常用管道壓漿施工工藝的流程要點(diǎn)進(jìn)行了歸納，并分析了壓漿施工過(guò)程中的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題。研究成果旨在為預(yù)應(yīng)力張拉壓漿施工提供經(jīng)驗(yàn)和參考，以避免工程質(zhì)量問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 公路橋梁；預(yù)應(yīng)力張拉；管道壓漿；質(zhì)量問(wèn)題

中圖分類號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）19-0112-03

0 引言

預(yù)應(yīng)力技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)就在橋梁工程施工中展現(xiàn)出了獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，相比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮材料抗拉抗壓性能，具有成本節(jié)約、施工方便、強(qiáng)化結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，有效避免結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等問(wèn)題出現(xiàn)[3]，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。但運(yùn)營(yíng)期橋梁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，眾多預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性開(kāi)裂和耐久性病害，如底板橫向裂縫、腹板豎向裂縫、沿預(yù)應(yīng)力筋縱向裂縫等[4]。深度檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，橋梁運(yùn)營(yíng)期病害多與施工期張拉、壓漿質(zhì)量問(wèn)題有關(guān)，我國(guó)對(duì)于橋梁工程的建設(shè)歷來(lái)十分重視，提升工程質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性是最基本的目標(biāo)。因此，對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉壓漿質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，從而采取有效的質(zhì)量控制措施，以確保預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求十分重要。

1 預(yù)應(yīng)力張拉

1.1 原材料問(wèn)題

預(yù)應(yīng)力工程涉及的原材料主要包括預(yù)應(yīng)力筋、錨具、波紋管三大類。預(yù)應(yīng)力筋主要包括鋼絲、鋼絞線和螺紋鋼筋三大類，應(yīng)分別滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲》（GB/T 5223—2014）、《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2023）、《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T 20065—2016）規(guī)范要求，進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)質(zhì)量證明書(shū)、包裝、標(biāo)志和規(guī)格進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)截取一組試樣進(jìn)行表面質(zhì)量、直徑偏差和力學(xué)性能試驗(yàn)，其中可能存在的問(wèn)題包括性能指標(biāo)不合格等。錨具、夾具和連接器應(yīng)滿足《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》（GB/T 14370—2015）規(guī)范要求，進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)內(nèi)容包括外觀檢驗(yàn)、尺寸檢驗(yàn)、硬度檢驗(yàn)、靜載錨固性能試驗(yàn)，需生產(chǎn)廠家提供的內(nèi)容包括產(chǎn)品質(zhì)保書(shū)、產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)、錨固區(qū)傳力性能型式檢驗(yàn)報(bào)告、夾片式錨具的錨口摩阻損失測(cè)試報(bào)告或參數(shù)，常見(jiàn)問(wèn)題包括錨墊板、錨下的局部加強(qiáng)鋼筋（如螺旋筋）、錨具、夾具不配套或傳力性能不滿足使用要求。金屬波紋管、塑料波紋管分別應(yīng)滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管》（JG/T 225—2020）、《預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管》（JT/T 529—2016）規(guī)范要求，進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)要求包括外觀、尺寸、集中荷載下的徑向剛度、荷載作用后的抗?jié)B漏及抗彎曲滲漏檢驗(yàn)，常見(jiàn)問(wèn)題包括剛度不足等。此外，由于現(xiàn)場(chǎng)原材料存放不當(dāng)，如鋼絞線直接堆放在地面，錨具、波紋管堆放于室外無(wú)遮蓋區(qū)域等，常見(jiàn)鋼絞線、錨墊板銹蝕，波紋管日曬變色等問(wèn)題。

1.2 預(yù)應(yīng)力筋布置

預(yù)應(yīng)力筋布置主要包括預(yù)應(yīng)力筋穿束、預(yù)應(yīng)力管道定位、預(yù)應(yīng)力管道連接、錨具安裝、管道封堵等。

（1）預(yù)應(yīng)力筋穿束：包括整束穿束和單根穿孔兩種方式。整束穿束指預(yù)應(yīng)力筋由多根鋼絲或鋼絞線組成且采用整束穿入孔道內(nèi)，該工藝需將鋼絲或鋼絞線逐根理順，防止纏繞，并間隔綁扎，該技術(shù)易保證鋼絞線在管道內(nèi)順直不纏繞，但常由于編束后直徑過(guò)大存在穿束困難的問(wèn)題。單根穿束指將鋼絞線逐根穿入管道的方式，穿束時(shí)應(yīng)兩人配合，鋼束采用穿束機(jī)牽引，穿出孔道并達(dá)到下料長(zhǎng)度后，在穿出端進(jìn)行鋼束編號(hào)，同時(shí)另一人在穿入端用切斷機(jī)或砂輪鋸切斷鋼束，給鋼束編相同號(hào)碼，如圖1所示。編號(hào)是為了保證鋼束穿入錨具時(shí)兩端對(duì)應(yīng)，避免由于互相纏繞紊亂而導(dǎo)致受力不均勻現(xiàn)象，當(dāng)受力不均勻時(shí)，有的鋼絲或鋼絞線達(dá)不到張拉控制應(yīng)力，而有的則可能被拉斷，同時(shí)穿束時(shí)需在鋼束前端套上引導(dǎo)套，防止鋼絞線劃傷預(yù)應(yīng)力管道，同時(shí)保證穿束順暢。線盤(pán)通過(guò)引導(dǎo)架引導(dǎo)，穿束機(jī)與鋼絞線線盤(pán)之間部分套上防護(hù)套（如塑料管），防止鋼束在地面拖蹭，常見(jiàn)問(wèn)題為鋼束未編號(hào)導(dǎo)致管道內(nèi)鋼絞線扭轉(zhuǎn)纏繞，并最終導(dǎo)致鋼絞線同束不均勻度較大。

（2）定位鋼筋布置：定位鋼筋的間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，并在曲線段進(jìn)行適當(dāng)加密，定位鋼筋的位置應(yīng)保證波紋管定位準(zhǔn)確，管道平順、端部中心線與錨墊板垂直。常見(jiàn)問(wèn)題包括定位鋼筋間距過(guò)大，管道定位偏差過(guò)大、彎曲不平順，定位鋼筋采用焊接，焊渣掉落燒穿波紋管等。

（3）波紋管連接：施工規(guī)范要求預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)采用大一級(jí)直徑的管道進(jìn)行連接，連接長(zhǎng)度應(yīng)滿足要求，連接處密封性應(yīng)良好，保證水泥漿無(wú)法滲入管道內(nèi)部。對(duì)于塑料波紋管，規(guī)范要求采用專用設(shè)備進(jìn)行波紋管熱熔焊接或采用配套密封連接器進(jìn)行連接。常見(jiàn)問(wèn)題包括塑料波紋管采用膠帶纏裹，防水性能不可靠；連接管長(zhǎng)度不足等，如圖2所示。

（4）管道封堵：管道安裝完畢后，其端口應(yīng)采取可靠措施臨時(shí)封堵，防止水或其他雜物進(jìn)入。實(shí)際施工中，常將管道預(yù)留一定長(zhǎng)度并伸出模板范圍，防止?jié)仓r(shí)雜物進(jìn)入；養(yǎng)護(hù)成形后將管道截?cái)?，采用配套的塑料封端進(jìn)行封堵或在管道內(nèi)插入芯棒，用泡沫膠進(jìn)行封堵。常見(jiàn)問(wèn)題包括管道端部未封堵、雜物或養(yǎng)生水進(jìn)入管道。

1.3 預(yù)應(yīng)力張拉

（1）張拉設(shè)備：預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)采用符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求的穿心式雙作用千斤頂，且千斤頂與壓力表應(yīng)配套標(biāo)定、配套使用。常見(jiàn)問(wèn)題包括千斤頂編號(hào)磨失，設(shè)備管理混亂；千斤頂標(biāo)定不及時(shí)，張拉設(shè)備中標(biāo)定曲線與檢驗(yàn)證書(shū)不一致等。此外，由于目前規(guī)范未對(duì)張拉設(shè)備的位移傳感器提出標(biāo)定要求，因此其精度往往無(wú)法得到保障。

（2）張拉前要求：張拉前應(yīng)保證錨具安裝正確，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土已達(dá)到要求的強(qiáng)度和彈性模量（或齡期）。混凝土的強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)值的80%，彈性模量應(yīng)不低于混凝土28 d彈性模量的80%，當(dāng)采用混凝土齡期代替彈性模量控制時(shí)應(yīng)不少于5 d。常見(jiàn)問(wèn)題包括張拉過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，并導(dǎo)致施加預(yù)應(yīng)力后錨下混凝土開(kāi)裂、錨墊板開(kāi)裂等問(wèn)題產(chǎn)生[5]。

（3）張拉中要求：張拉過(guò)程中，千斤頂、預(yù)應(yīng)力筋、錨具的中心線應(yīng)位于同一軸線上，張拉順序、張拉控制應(yīng)力、持荷時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。常見(jiàn)問(wèn)題包括張拉順序設(shè)計(jì)不符，常見(jiàn)于40 mT梁，該類橋梁由于張拉端空間限制，需單根、左右交替分階段張拉，但施工中常一次張拉到位；持荷時(shí)間不足5 min。

（4）張拉后要求：預(yù)應(yīng)力筋斷絲及滑移的數(shù)量不得超過(guò)：每束鋼絲斷絲或滑絲1根；每束鋼絞線斷絲或滑絲1絲；每個(gè)斷面斷絲之和不超過(guò)該斷面鋼絲總數(shù)的1%。在所有鋼束張拉完成后在錨圈口處的鋼絞線上記號(hào)，24 h后檢查確認(rèn)無(wú)滑絲、斷絲現(xiàn)象后方可切割端頭多余的鋼絞線，鋼絞線切除完畢后立即采用高標(biāo)號(hào)砂漿對(duì)錨頭進(jìn)行封閉。

（5）伸長(zhǎng)量計(jì)算：預(yù)應(yīng)力筋采用應(yīng)力控制方法張拉時(shí)，應(yīng)以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核，實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定；設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，其偏差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。智能張拉設(shè)備可以自動(dòng)測(cè)量并計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)量，并與輸入的理論伸長(zhǎng)量進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)伸長(zhǎng)率超限時(shí)自動(dòng)報(bào)警；張拉完成后可導(dǎo)出鋼束張拉記錄。理論伸長(zhǎng)量和實(shí)際伸長(zhǎng)量的計(jì)算如下：

1）理論伸長(zhǎng)量[6]按下式進(jìn)行計(jì)算：

ΔLL= PpL ApEp （1）

式中：Pp——預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（N），直線筋取張拉端的拉力；兩端張拉的曲線筋，計(jì)算方法按規(guī)范進(jìn)行；

L——預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度（mm）；

Ap——預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；

Ep——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）。

理論伸長(zhǎng)量計(jì)算時(shí)，平均張拉力按張拉控制應(yīng)力計(jì)算（常取1 395 MPa），長(zhǎng)度取梁段內(nèi)部的長(zhǎng)度。

2）實(shí)際伸長(zhǎng)量計(jì)算分為規(guī)范要求和實(shí)際采用兩種方式，兩者原理相同。

規(guī)范中常采用下式進(jìn)行計(jì)算：

ΔLs=ΔL1+ΔL2 （2）

式中：ΔL1——從初應(yīng)力至最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm）；

ΔL2——初應(yīng)力以下的推算伸長(zhǎng)值，可采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值（mm）。

實(shí)際中常采用下式進(jìn)行計(jì)算：

ΔLs=ΔL1+ΔL2?ΔL3 （3）

式中：ΔL1——初應(yīng)力下的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm）；

ΔL2——2倍初應(yīng)力下的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm）；

ΔL3——從0至控制應(yīng)力的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm）。

實(shí)際伸長(zhǎng)量計(jì)算時(shí)，常按上式進(jìn)行，但需要減去錨外工作長(zhǎng)度段的伸長(zhǎng)量。施工單位應(yīng)根據(jù)穿入額外錨墊板的厚度和千斤頂?shù)念愋痛_定工作長(zhǎng)度后自行計(jì)算，并輸入智能張拉設(shè)備。

同時(shí)這里對(duì)錨具回縮量的考慮方式進(jìn)行說(shuō)明：設(shè)計(jì)中給出的錨具回縮量常為6 mm，但在理論伸長(zhǎng)量與實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量的對(duì)比中不應(yīng)考慮。如進(jìn)行考慮，應(yīng)將理論伸長(zhǎng)量和實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量都減去12 mm（該操作會(huì)帶來(lái)伸長(zhǎng)率計(jì)算的微小誤差），此外部分智能張拉設(shè)備會(huì)自動(dòng)測(cè)量錨具回縮量，此時(shí)應(yīng)保證實(shí)測(cè)錨具回縮量不大于6 mm。

預(yù)應(yīng)力張拉常見(jiàn)問(wèn)題包括伸長(zhǎng)量計(jì)算有誤、伸長(zhǎng)率超限等。

2 管道壓漿

2.1 壓漿工藝

目前常用壓漿工藝包括大循環(huán)壓漿和真空輔助壓漿。大循環(huán)壓漿流程如下：（1）壓漿準(zhǔn)備工作，包括壓漿料的水膠比配比試驗(yàn)、采用快硬水泥砂漿封閉錨具等。（2）壓漿參數(shù)設(shè)定，包括水膠比、攪拌時(shí)間、持壓壓力及時(shí)間等。（3）預(yù)應(yīng)力孔道清潔，對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行沖水清潔處理，使預(yù)應(yīng)力孔道壁完全濕潤(rùn)。沖水后，采用壓縮空氣吹出多余的水，直到出口不見(jiàn)水霧為止。（4）漿液制備、轉(zhuǎn)移與檢測(cè)，漿液通過(guò)卸料閥轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)漿桶，取出部分漿液按《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T17671—2021）的要求測(cè)試流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度。（5）開(kāi)始?jí)簼{，漿液經(jīng)過(guò)管路、預(yù)應(yīng)力孔道、管路后回到儲(chǔ)漿桶，此階段漿液填充預(yù)應(yīng)力孔道。（6）循環(huán)壓漿。（7）持壓補(bǔ)漿，在持壓狀態(tài)下進(jìn)漿口必須持續(xù)補(bǔ)充漿液。對(duì)水平或曲線孔道，進(jìn)漿口持壓壓力宜為0.5～0.7 MPa，進(jìn)漿口最大持壓壓力不應(yīng)超過(guò)1.0 MPa。持壓時(shí)間3～5 min，結(jié)束持壓補(bǔ)漿后，關(guān)閉壓漿閥，拆除高壓膠管，進(jìn)行下一組預(yù)應(yīng)力孔道的循環(huán)壓漿施工。

真空輔助壓漿[7]流程如下：（1）清洗孔道，用壓縮空氣將孔道吹干。（2）將錨頭端部用特制配套密封蓋密封。（3）在壓漿孔、錨頭上分別安裝閥門(mén)、壓漿嘴，檢查排氣孔、壓漿孔。（4）在壓漿前對(duì)孔道進(jìn)行抽真空，真空度穩(wěn)定在?0.06～?0.1 MPa時(shí)，立即開(kāi)啟孔道壓漿端的閥門(mén)，同時(shí)啟動(dòng)壓漿泵進(jìn)行連續(xù)壓漿，灰漿自進(jìn)漿口壓入稠漿后，待排氣孔冒出稠灰漿，封閉出漿口再繼續(xù)壓漿。保持不小于0.5 MPa的一個(gè)穩(wěn)壓期，穩(wěn)壓期為3～5 min。（5）每次壓漿完畢后立即對(duì)機(jī)具、閥門(mén)進(jìn)行沖洗。

2.2 壓漿施工問(wèn)題

（1）壓漿施工前：1）壓漿料超期或受潮結(jié)塊，預(yù)應(yīng)力孔道常采用專用壓漿料或?qū)Ｓ脡簼{劑配制的漿液進(jìn)行壓漿，壓漿料保質(zhì)期較短，一般為3～4個(gè)月，當(dāng)存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或存放環(huán)境潮濕，便會(huì)出現(xiàn)受潮結(jié)塊問(wèn)題。2）漿液水灰比異常，制漿過(guò)程設(shè)備、管道內(nèi)可能存有積水或異常加水，導(dǎo)致水灰比異常。3）壓漿料自身質(zhì)量不合格，此類問(wèn)題常表現(xiàn)為漿液流動(dòng)度不滿足規(guī)范10～17 s要求、泌水率超限、強(qiáng)度不足等。4）未按規(guī)范要求制作足夠數(shù)量的壓漿料試件并進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)。

（2）壓漿施工中：1）壓漿壓力不足，不滿足規(guī)范要求的0.5～0.7 MPa。2）穩(wěn)壓期時(shí)間不足3 min。3）采用大循環(huán)壓漿時(shí)漿液循環(huán)時(shí)間不足。4）漿液自拌制完成至壓入孔道的時(shí)間超過(guò)規(guī)范限Ksu1kjNQrHTSNU2lyL1y+Q==值。5）一般在出漿口需先后排出空氣、水、稀漿和濃漿，但該步驟完全由工人主觀把握，常出現(xiàn)返回濃漿之前即進(jìn)入保壓過(guò)程的問(wèn)題。

（3）壓漿施工后：壓漿完成需等待漿液凝結(jié)形成強(qiáng)度，當(dāng)溫度較低時(shí)，還應(yīng)采取保溫措施，進(jìn)行梁體內(nèi)壓漿料養(yǎng)護(hù)。此步驟在實(shí)際施工中常常被忽略，冬季施工時(shí)，若未及時(shí)采取漿液保溫措施，易導(dǎo)致漿液在管道內(nèi)受凍結(jié)冰、體積膨脹導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生沿管道的縱向裂縫[8]。

3 總結(jié)

（1）預(yù)應(yīng)力張拉施工常見(jiàn)問(wèn)題包括原材料問(wèn)題、預(yù)應(yīng)力筋布置問(wèn)題、預(yù)應(yīng)力張拉問(wèn)題三大類，在張拉施工過(guò)程中應(yīng)注意做好原材料存放和性能檢驗(yàn)，管道規(guī)范連接、定位鋼筋布置、預(yù)應(yīng)力穿束、管道封堵等工序，落實(shí)好張拉力—位移雙控。

（2）管道壓漿問(wèn)題可按壓漿前、中、后三個(gè)階段進(jìn)行劃分，在壓漿施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制水膠比、壓漿壓力、穩(wěn)壓時(shí)間等參數(shù)，真空輔助壓漿應(yīng)保證真空度，大循環(huán)壓漿應(yīng)保證漿液充分循環(huán)。

（3）預(yù)應(yīng)力張拉壓漿質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁運(yùn)營(yíng)安全耐久，應(yīng)從施工問(wèn)題出發(fā)，思考控制提升措施，建設(shè)精品工程。

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收稿日期：2024-07-29

作者簡(jiǎn)介：王路（1997—），男，碩士研究生，助理工程師，研究方向：橋梁檢測(cè)與病害成因分析。