橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土施工常見問題防治措施

橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土施工常見問題及防治措施【摘要】預(yù)應(yīng)力橋梁施工過程中，常常存在各種各樣的質(zhì)量問題，影響結(jié)構(gòu)使用壽命和營運安全，所以應(yīng)引起廣大從業(yè)人員的高度重視。本文分析其原因，提出了防治措施，并就切實抓好每道工序、每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，減少預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中的質(zhì)量通病等進(jìn)行了探討，為類似工程施工提供技術(shù)借鑒。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土質(zhì)量通病防治措施

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中因其節(jié)省材料、自重輕、減少混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、便于安裝等優(yōu)點，在國內(nèi)外公路橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。但預(yù)應(yīng)力張拉工藝相對較復(fù)雜，要求預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工的專業(yè)性強(qiáng)。而在實際施工中，有的施工隊伍經(jīng)驗不夠豐富，加之有的設(shè)計方案欠考慮，引發(fā)橋梁施工過程中預(yù)應(yīng)力損失過大、空心板梁張拉后梁端頂?shù)装逯虚g部位出現(xiàn)縱向裂縫、金屬波紋管孔道漏漿、曲線孔道豎向位置偏差、曲線孔道灌漿欠密實、預(yù)應(yīng)力筋改變方向處混凝土開裂等諸多質(zhì)量缺陷和問題。為減少預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工中的病害，筆者結(jié)合工程實踐中的一些體會，進(jìn)行分析和探討。

1預(yù)應(yīng)力損失過大

設(shè)計計算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件張拉控制應(yīng)力σcon時，除需要根據(jù)承受外荷載的情況，估定有效預(yù)應(yīng)力σy外，還需要估算相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失σs，即：σy=σcon-σs。預(yù)應(yīng)力損失σs主要包括預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間磨擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σs1，錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σs2；鋼筋與臺座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失σs3等。但由于有的施工行為不夠規(guī)范，致使實際施工情況與原估算應(yīng)力損失的施工情況不完全相符，導(dǎo)致實際預(yù)應(yīng)力損失大于原估算值。

1.1原因分析

（1）預(yù)應(yīng)力管道安裝控制不嚴(yán)。管道位置偏差過大，或梁體澆筑過程中管道存在漏漿現(xiàn)象，致使σs1過大，超過原估算值。

（2）張拉齡期過早?，F(xiàn)今梁的預(yù)制多采用早強(qiáng)劑或提高混凝土配置強(qiáng)度，梁體澆筑后4-5天混凝土強(qiáng)度就能達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%以上，有的甚至達(dá)到90%以上，而《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》對齡期也未作明確要求，結(jié)果梁體混凝土澆筑4-5天后即開始張拉。在此齡期內(nèi)混凝土的收縮和徐變并未完成，隨著齡期的增加所引起的預(yù)應(yīng)力損失σs過大，且會導(dǎo)致張拉后梁體反拱度過大。

（3）砂的級配不規(guī)范。先張法施工采用砂箱法放張工藝時，如選用砂的級配不好，砂的空隙率大，張拉后砂箱的壓縮引起預(yù)應(yīng)力損失偏大。

1.2防治措施

（1）加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力材料檢驗和各工序的質(zhì)量控制。嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范組織施工，避免因預(yù)應(yīng)力材料不合格或施工行為不規(guī)范而造成預(yù)應(yīng)力損失過大。

（2）嚴(yán)格控制梁體混凝土齡期。梁體張拉前，除對梁體混凝土強(qiáng)度有要求外，對齡期也應(yīng)進(jìn)行控制，避免過早張拉。在設(shè)計時就規(guī)定齡期須達(dá)到10天以上方可張拉，以便減少混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失和梁體反拱度過大。

（3）采用級配良好的石英砂。先張法施工采用砂箱法放張工藝時，宜采用級配良好的石英砂，預(yù)應(yīng)力施加后砂箱的壓縮值不應(yīng)大于0.5mm，裝砂量為砂箱長度的1/3～2/5。

2預(yù)應(yīng)力空心板張拉過程中出現(xiàn)縱向裂縫

2.1原因分析

（1）先張法施工的缺陷及原因：先張法施工的空心梁板在梁端放張后頂?shù)装逯胁扛浇霈F(xiàn)自兩端向跨中延伸的1-2.5m長的縱向裂縫的現(xiàn)象實為常見。經(jīng)考證，主要為放張作業(yè)不規(guī)范造成，有的采取單側(cè)放張，還有的是采用乙炔—氧氣切割放張，而且還是非對稱、相互交錯切割，使梁體單側(cè)受力，導(dǎo)致梁端中部產(chǎn)生自梁端向跨中延伸的縱向裂縫。

（2）后張法空心板梁在張拉過程中的缺陷及原因：后張法空心板梁在張拉過程中，梁端也有出現(xiàn)類似先張法的縱向裂縫，甚至有的在張拉時發(fā)生梁端底板混凝土壓裂破碎等現(xiàn)象。分析其原因，一是設(shè)計上對張拉時梁端混凝土局部應(yīng)力集中考慮不周；二是張拉時，張拉順序不當(dāng)，張拉速度過快；三是梁體混凝土質(zhì)量低劣，或張拉時間過早，以及錨墊板附近的混凝土不密實，導(dǎo)致梁端混凝土在張拉后出現(xiàn)碎裂。

2.2防治措施

（1）先張法：均勻放張，多根整批預(yù)應(yīng)力筋放張，宜采用砂箱法或千斤頂法。用砂箱放張時，放張速度應(yīng)均勻一致；用千斤頂放張時，放張宜分?jǐn)?shù)次完成；單根鋼筋采用擰松螺母的方法放張時，宜先兩側(cè)后中間，而不能一次將一根力筋松到位，嚴(yán)禁切割放張。

（2）后張法：根據(jù)后張法空心梁板在張拉過程中產(chǎn)生缺陷的原因，應(yīng)采取如下策略：①梁端布筋設(shè)計應(yīng)充分考慮張拉時產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中，增加橫向分布鋼筋數(shù)量或螺旋筋，適當(dāng)增加錨端和梁端混凝土的幾何尺寸。②預(yù)應(yīng)力筋張拉順序應(yīng)符合設(shè)計要求，當(dāng)設(shè)計未規(guī)定時，宜采取分次、逐級對稱放張。張拉時，均勻加載，不宜過快，以盡可能減小張拉過程出現(xiàn)局部應(yīng)力集中。③嚴(yán)格梁（板）混凝土澆筑時的施工控制，確保梁（板）混凝土澆筑質(zhì)量，特別是加強(qiáng)對錨墊板后的混凝土振搗。張拉前應(yīng)對梁體進(jìn)行檢驗，是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，張拉時混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求；設(shè)計無規(guī)定時，以不低于設(shè)計強(qiáng)度值的95%為宜。

3金屬波紋管孔道漏漿

3.1現(xiàn)象

現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)澆筑混凝土?xí)r，金屬波紋管（螺旋管）孔道漏進(jìn)水泥漿。輕則減小孔道截面面積，增加摩阻力；重則堵孔，使穿筋困難，甚至無法穿入，當(dāng)采用先穿工藝時，一旦漏入漿液將預(yù)應(yīng)力筋鑄固，造成無法張拉。

3.2原因分析

（1）金屬波紋管沒有出廠合格證，進(jìn)場時又未驗收，混入劣質(zhì)產(chǎn)品，表現(xiàn)為管剛度差、咬口不牢、表面銹蝕等。

（2）波紋管接長處、波紋管與喇叭管連接處、波紋管與灌漿排氣管接頭處等接口封閉不嚴(yán)密，流入漿液。

（3）波紋管遭意外破損，如普通鋼筋壓傷管壁、電焊火花燒傷管壁、先穿筋時由于戳撞使咬口開裂、澆筑混凝土?xí)r振動器碰傷管壁等。

（4）波紋管安裝就位時，在拐彎處折死角，或反復(fù)彎曲等，會引起管壁開裂。

3.3防治措施

（1）金屬波紋管出廠時，應(yīng)有產(chǎn)品合格證并附有質(zhì)量檢驗單，其各項指標(biāo)應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬螺旋管》的要求。

（2）金屬波紋管搬運時應(yīng)輕拿輕放，不得拋用或在地上拖拉；吊裝時不得以一根繩索在當(dāng)中攔腰捆扎起吊。波紋管在室外保管的時間不可過長，應(yīng)架空堆放用氈布等有效措施防止雨露和各種腐蝕氣體或介質(zhì)的影響。

（3）金屬波紋管的接長，可采用大一號同型波紋管。接頭管的長度為200～300mm，在接頭處波紋管與居中碰口；接頭管兩端用密封膠帶或塑料熱塑管封裹。

（4）波紋管與張拉端喇叭管連接時，波紋管應(yīng)埋入式固定端鋼絞線連接時，可采用水泥膠泥或棉絲與膠帶封堵。

（5）波紋管在安裝過程中，應(yīng)盡量避免反復(fù)彎曲；如遇到折線孔道，應(yīng)采取圓弧線過渡，不得折死角，以防管壁開裂。

3.4治理方法

（1）對后穿筋孔道，在澆筑混凝土過程中在混凝土凝固前，可用通孔器或用水沖孔，及時將漏進(jìn)孔道的水泥漿散開或沖出。

（2）對先穿筋孔道，應(yīng)在混凝土終凝前，用倒鏈拉動孔道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋，以免水泥漿堵孔。

（3）如金屬波紋管孔道堵塞，應(yīng)查明堵塞位置，鑿開疏通。對后穿筋的孔道，可采用細(xì)鋼筋插入孔道探出堵塞位置。對先穿筋的孔道，細(xì)鋼筋不易插入，可改用張拉千斤頂從一端試?yán)?，利用實測伸入值推算堵塞位置。試?yán)瓡r，另端預(yù)應(yīng)力筋要用千斤頂楔緊，防止堵塞砂漿被拉裂后，張拉端千斤頂飛出。

4曲線孔道豎向位置偏差

4.1現(xiàn)象

在多跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中，曲線預(yù)應(yīng)力筋的豎向坐標(biāo)是以預(yù)埋的波紋管中心線為準(zhǔn)。在實際施工中，檢查曲線孔道豎向坐標(biāo)時經(jīng)常遇到跨中處坐標(biāo)偏高與支座處坐標(biāo)偏低的現(xiàn)象，降低了預(yù)應(yīng)力筋的有效高度，影響梁的承載力和抗裂要求。

4.2原因分析

（1）控制曲線孔道豎向坐標(biāo)的鋼筋支托位置計算有誤或安裝不準(zhǔn)。

（2）設(shè)計圖紙上所標(biāo)明的曲線孔道在支座處的豎向坐標(biāo)有時偏高，但在該節(jié)點處縱橫鋼筋較多，使曲線孔道難以安裝到位。

（3）在鋼筋安裝與綁扎過程中，操作工人貪圖方便，沒有嚴(yán)格控制鋼筋位置，尤其在支座處對曲線孔道的豎向坐標(biāo)影響較大。

4.3防治措施

（1）在編制施工組織設(shè)計期間，應(yīng)核對曲線預(yù)應(yīng)力的坐標(biāo)高度是否會引起波紋管與梁的鋼筋相碰。如在內(nèi)支座處遇到這種情況，應(yīng)與設(shè)計人員商討，能否調(diào)整鋼筋的規(guī)格和排列方式，不得已時考慮降低波紋管的坐標(biāo)高度。在跨中處也可參照處理。至于在其它部位，鋼筋應(yīng)避開波紋管，不得影響波紋管的曲線形狀。

（2）施工單位應(yīng)分解繪制預(yù)應(yīng)力筋曲線坐標(biāo)圖、支座（跨中）處鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋孔道排列詳圖，并交待給有關(guān)操作人員，施工中加強(qiáng)督促檢查，嚴(yán)格按圖施工。

（3）金屬波紋管可采用鋼筋支托定位，鋼筋支托可點焊在箍筋上，間距為0.5～1m，防止混凝土澆注后波紋管上浮。

4.4治理方法

（1）金屬波紋管的坐標(biāo)高度超出允許偏差，但不大于10mm，可不必調(diào)整。

（2）金屬波紋管的坐標(biāo)高度如超出允許偏差大于10mm，應(yīng)局部拆開調(diào)整至允許偏差內(nèi)。

（3）金屬波紋管的坐標(biāo)高度超出允許偏差較大，且無法調(diào)整的情況，應(yīng)會同設(shè)計人員根據(jù)實際受力情況商討解決方法。

5曲線孔道灌漿欠密實

5.1現(xiàn)象

曲線孔道的上曲部位，尤其是大曲率曲線孔道的頂部，孔道灌漿后會產(chǎn)生較大的月牙形空隙，甚至有一段空隙。

5.2原因分析

（1）孔道灌漿后，水泥漿中的水泥向下沉，水向上浮，泌水趨向于聚集在曲線孔道的上曲部位，隨后可能被吸收，而留下空隙或空洞。

（2）鋼絞線比鋼絲泌水多，是由于其燈芯作用。這種現(xiàn)象是由于高的液體壓力迫使泌水進(jìn)入鋼絞線的縫隙里，并由此向上流動被禁錮在頂部錨頭的下面。

（3）水泥漿的水灰比大，沒有摻減水劑與膨脹劑等，在豎向孔道內(nèi)泌水更為明顯。

（4）灌漿設(shè)備的壓力不足，使水泥漿不能壓送到位，漿體不密實，孔道頂部的泌水排不出去。

（5）灌漿工藝依賴工人的正確與熟練操作技術(shù)，否則難以保證灌漿質(zhì)量。

5.3治理方法

（1）對重要的預(yù)應(yīng)力工程，孔道灌漿用水泥應(yīng)根據(jù)不同類型的孔道要求進(jìn)行試配，合格后方可使用。

（2）對高差大于0.5m的曲線孔道，應(yīng)在其上曲部位設(shè)置泌水管（也可作灌漿用）。泌水管應(yīng)伸出梁頂面400mm，以便泌水向上浮，水泥向下沉，使曲線孔道的上曲部位灌漿密實。

（3）豎向孔道的灌漿方法，可采取一次灌漿到頂或分段接力灌漿，根據(jù)孔道高度與灌漿泵的壓力等確定，孔道灌漿的壓力應(yīng)符合規(guī)范要求。不提倡分段壓漿，當(dāng)確需采用分段灌漿時要防止接漿處憋氣。

（4）灌漿操作工人應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)上崗，嚴(yán)格執(zhí)行孔道灌漿操作規(guī)程，確?？椎拦酀{密實。

（5）孔道灌漿后，應(yīng)檢查孔道頂部灌漿密實情況。如有空隙，應(yīng)采用人工徐徐補(bǔ)入水泥漿，使空氣逸出孔道密實。

6預(yù)應(yīng)力筋改變方向處混凝土開裂

6.1現(xiàn)象

在預(yù)應(yīng)力筋改變方向（彎曲或彎折）處，會產(chǎn)生局部橫向力，使混凝土出現(xiàn)裂縫、撕裂、甚至崩出現(xiàn)象。

6.2原因分析

（1）如果預(yù)應(yīng)力筋偏離直線，在預(yù)應(yīng)力筋與周圍混凝土之間會產(chǎn)生徑向應(yīng)力。半徑為r的曲線預(yù)應(yīng)力筋，將以單位長度p/r的力擠壓混凝土（p-預(yù)應(yīng)力筋拉力）。在預(yù)應(yīng)力筋的彎折處，將引起pa力（a-彎折處預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)角，以弧度計）。

（2）盡管設(shè)計中的預(yù)應(yīng)力筋是直線的，實際施工中的預(yù)應(yīng)力筋會出現(xiàn)有小的偏離，從而在混凝土中產(chǎn)生橫向力。由于這些橫向力的存在，可能會造成梁中的混凝土出現(xiàn)裂縫。

（3）當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋在齒板上錨固時，齒板附近的混凝土?xí)霈F(xiàn)裂縫。

6.3防治措施

（1）在預(yù)應(yīng)力筋彎折處宜加密箍筋或彎折內(nèi)側(cè)設(shè)置附加鋼筋網(wǎng)片。

（2）為防止實際施工中預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)偏離，在所有后張梁的腹板中布置一定數(shù)量的橫向分布鋼筋。

（3）對預(yù)應(yīng)力混凝土曲梁，由于預(yù)應(yīng)力筋張拉時在梁內(nèi)側(cè)產(chǎn)生徑向壓力，因此必須在梁腹內(nèi)設(shè)置防崩裂的構(gòu)造鋼筋，防崩裂鋼筋可選用φ12～φ16鋼筋，做成u形套在內(nèi)側(cè)的曲線預(yù)應(yīng)力筋上，與外側(cè)鋼筋骨架焊牢。