后張法預制T梁預應力施工質量控制

何 川

1 概述

1.1 背景

在我國經濟高速發展的背景下,帶動了高速公路和鐵路的迅猛發展。而在公路、鐵路建設中,橋梁施工占整個建設比例是相當大的,一般占整個投資總額的40%左右。特別是在西部地區,地形、地貌復雜,所以大橋、特大橋孕育而生。現在國內橋梁上部結構主要是預制梁及現澆梁,在預制梁施工中質量控制重點是預應力施工,在保證混凝土質量同時,狠抓預應力施工質量就等于抓住了整個質量控制的咽喉。

1.2 問題的提出及研究的意義

在預制梁預應力施工中,先張法施工由于施工安全隱患大、施工復雜,已在最近幾年內退出了施工平臺,目前施工最主要的方法還是后張法施工。由于預應力施工牽涉施工中各個步驟,對施工中某個環節沒控制住,就容易釀成嚴重的質量事故,輕則人員傷亡,重則影響整個橋梁使用。現就預應力施工就本人現場經驗總結及理論知識談談自己的感受。

2 預應力施工的控制要點

2.1 預應力施工材料和設備要求

在選用預應力施工中用到的材料時,掌握的原則就是材料要符合國家相關標準。對采購進場的原材料、成品及半成品要有出廠合格證,并由試驗工程師組織技術、質量、物資部門及施工隊的有關人員進行檢查驗收,合格后并請監理工程師復檢認可后方可用于施工。對于不符合質量要求的材料要堅決抵制,不能因一時之利而釀成大禍。在張拉機具使用前要將設備送往專門的檢測機構標定,根據設計及標定的回歸方程進行施工。張拉機具的張拉能力一般取預應力筋設計張拉力1.5倍,即 F=1.5N/1 000。油壓表的最大讀數應為(1.5～2)Pn,Pn為根據設計及標定書計算的油壓表讀數[2]。

2.2 預應力施工與鋼筋施工

大部分人都認為在施工時只要把預應力孔道坐標定位準確就沒問題,還有個重要問題就是在鋼筋施工時梁端頭鋼筋施工,端頭鋼筋安裝及螺旋筋的安放位置影響預應力筋施工的安全,端頭部位混凝土保護層太大將影響張拉施工,引起錨墊板在張拉過程中凹陷。預應力孔道定位要準確,特別是梁頂鋼筋安裝時容易占用二期預應力孔道的位置,造成孔道偏位,且返工困難,在施工中要合理安排施工順序以免留下安全隱患。梁體鋼筋在模板安裝前要檢查鋼筋(主要是箍筋)是否有傾斜或偏位情況,如發現此情況要更正后再施工,梁肋鋼筋兩側的塑料墊塊要緊貼模板,在錨墊板附近鋼筋施工時要保證鋼筋安裝的質量和數量。

2.3 預應力施工與孔道埋設施工

預應力孔道埋設施工是容易引起質量事故的地方。無論是波紋管成孔還是橡膠抽拔棒成孔,接頭連接是施工重點。當采用金屬波紋管時,接頭長度不應少于300 mm,接頭裝置宜避開孔道彎曲處,管兩端用密封膠帶封裹,接頭長度不應少于300 mm。在孔道接頭位置要加強定位筋,接頭不密封或混凝土振搗導致接頭漏漿將堵塞孔道,造成預應力孔道不能穿束,造成經濟上的損失。成孔材料采用鋼筋支架網定位,定位網的數量、位置嚴格按照設計施工圖紙的定位坐標安裝。安裝偏差梁長方向±30 mm,梁高方向±10 mm[3]。在鋼筋安裝時鋼筋電焊施工要注意對成孔材料的保護,電焊時不能直接面對成孔材料,以免電焊引起的高溫燒穿成孔材料,進而在混凝土施工時進漿堵塞孔道。當采用橡膠抽拔棒成孔時,可在抽拔棒中孔穿一根鋼絞線增加抽拔棒整體剛度,避免在振動棒到此位置時造成抽拔棒變形,影響預應力筋穿束及張拉。在預埋成孔材料的同時,要保證管道大體順直,特別注意的是孔道不能有反彎情況,造成摩阻值增大,影響張拉質量,情況嚴重的將導致整片梁報廢。

2.4 預應力施工與模板施工

在表面看來預應力施工和模板施工沒有必然聯系,其實不然,在端頭模板施工時,要對照設計圖紙在正確的位置留孔。在預制T梁時,二期預應力孔道不僅牽涉高度,平面位置也要求準確,并且所有端頭模板要統一,以免后期二期張拉施工時,預應力鋼束不在一條直線上,易使鋼絞線或鋼絲在孔道中的相對位置產生紊亂,使預應力張拉時造成相互制約,受力不均衡,直接降低結構承載能力及橋梁路面使用壽命。

2.5 預應力施工與混凝土施工

在混凝土振搗過程中,由于預應力孔道位置限制了振動棒向下的延伸,所以在振搗過程中工人容易從梁肋兩側振搗。在高標號混凝土普遍加減水劑的情況下,這樣施工容易導致混凝土向梁肋另一側偏移,進而使主梁鋼筋偏位。在預應力施工時將導致梁在長度方向彎曲,情況嚴重時梁板在張拉過程中傾倒。解決的辦法是在混凝土振搗時在模板旁設置附著式振動器。振動器功率不宜過大,根據梁高來選擇,一般2 m高T梁振動器功率在1 kW～2 kW,且應選用變頻的振動器。在混凝土振搗時振動頻率與坍落度成反比。振動器位置應隨預應力孔道變化。在混凝土振搗過程中要派專人觀察混凝土情況,在預應力孔道以下混凝土基本靠附著式振動器振搗,當混凝土到孔道位置時,應關閉振動器,用振動棒振搗孔道以上混凝土。這樣做的目的是彌補振動器造成的孔道附近混凝土漿不足,造成此處混凝土空散(某預制場在預制30 m T梁時由于此情況,造成在壓漿過程中T梁側板泌水,后經仔細研究,采用此辦法解決)。在梁端及二期張拉孔道混凝土振搗時要充分,保證質量。在梁體拆模后要及時養護,養護要根據當地實際情況進行變化,保證在張拉前混凝土強度能達到設計要求。

2.6 預應力施工與張拉施工

在張拉施工前,預應力鋼束的切割長度要隨梁預制長度變化。鋼束不能用電焊燒,可用切割機切,長度控制在梁預制長度基礎上,兩端工作長度為千斤頂長度+工具錨長度+安全區長度(一般保證在10 cm),鋼束過長造成浪費,過短在張拉施工時千斤頂后的夾具脫落,造成事故。鋼絞線編束,每隔1 m左右用18號鐵絲進行綁扎,從而保證預應力束在穿及張拉時不致紊亂,以防在穿束過程中鋼絞線打絞,張拉時受力不均,導致有的鋼絞線達不到張拉控制應力而有的則可能被拉斷。在張拉前要有實驗室對梁體同條件養護試塊的強度報告,在混凝土強度達不到設計要求的情況下嚴禁張拉,以免造成在張拉過程中端頭混凝土拉崩、拉裂的情況。在張拉過程中,施工人員要注意梁體變化,在張拉前要對梁板側面兩面進行對稱支撐。反拱度作為參考數據與混凝土強度成反比,不必過分追求此值而擅自加大張拉應力。鋼束張拉時,當出現滑絲、斷絲時,滑絲、斷絲總量不得大于該斷面總的1%,每一鋼束的滑絲、斷絲數量不得多于一根,否則應換束重新張拉;預應力張拉施工過程中,千斤頂、油泵、油表等要定期(每半年)配表校驗,并編號使用。如果在張拉計算中發現有異常情況,在排除非人為操作違規情況下,要及時送達專業檢測部門重新標定檢測。張拉采用雙控,即伸長值與油壓表讀數來衡量張拉的質量。張拉程序:0→初應力(0.1δcon)→δcon(持荷 2 min錨固)。嚴格按規定的張拉順序、張拉原則進行張拉,掌握好施力速度,不要過快。張拉時采用張拉力和伸長量雙控制,當實際伸長量與設計伸長量相差超過6%時,應重新校驗張拉配套機具,重新張拉。計算鋼絞線實際伸長值:ΔL實=ΔL1+ΔL2-C,理論伸長值:ΔL理=PL/ApEp,Pp=P(1-e-(kx+μθ))/(kx+μ θ),IΔL實-ΔL理/ΔL理I＜6%[3]即可。當實際伸長值小于理論值時,可適當超張拉,但超張拉值不能大于5%設計張拉應力值。張拉完畢后要及時用水泥漿或玻璃膠對工具錨封頭,保證壓漿施工的質量。

2.7 預應力施工與壓漿施工

在鋼束剛張拉完時不能馬上壓漿。由于張拉過后的鋼束存在回縮的情況,過早壓漿導致在水泥漿凝結過程中與鋼束回縮沖突,導致水泥漿不能凝固。一般在張拉過后12 h進行壓漿。壓漿時一端壓漿,在另一端要有專人觀察壓漿的情況,控制壓漿的飽滿度,一般以在出漿口冒清水為評定標準。壓漿時工人要注意安全,佩戴防護鏡,以免在壓漿時堵孔不嚴,水泥漿沖出,對人造成傷害。壓漿中途發生故障,不能連續壓注時,應立即用壓力水將孔道沖洗干凈,待處理完后再壓漿。在壓漿后,確認無異常情況后,采用小型砂輪切割機張拉端鋼絞線(預留鋼絞線長度不小于3 cm～5 cm,但也不宜過長,過長影響橋面系中濕接縫橫梁鋼筋位置)。

3 結語

在高速公路、鐵路飛速發展的今天,大跨度橋梁具有減少事故用地,環保等優點,預應力施工是橋梁施工的重點,解決了預應力的施工質量隱患,就等于延長了橋梁的生命。

[1] 徐 利,蔡 敏.預應力在橋梁加固中的應用[J].山西建筑,2009,35(6):327-328.

[2] 孟書濤.公路工程質量檢驗評定標準[J].中華人民共和國交通部,2004(9):45.

[3] 周水興.路橋施工計算手冊[M].北京:人民交通出版社,2001:344-347.