預應力鋼筋混凝土箱梁施工質量風險管理研究

劉緒明

0 引言

預應力混凝土箱梁目前在鐵路、公路、房屋建筑工程中得到普遍采用，跨徑從20 m，25 m，30 m，發展到目前50 m，70 m，75 m超大跨徑，其對生產工藝要求越來越嚴格，隨著跨徑的增大，施工工藝要求的提高，影響其質量的因素也越來越多。

本人從大量箱梁生產實踐中總結認為:

1)預應力箱梁設計模型及其參數的選擇有待進一步研究與規范。2)預應力箱梁生產工藝復雜且多，生產規范要求還有很多需要研究完善的地方，比如，混凝土外摻劑對混凝土后期強度的影響，以及對鋼絞線材的影響及混凝土內應力的建立影響研究還不夠;特殊生產工藝，如蒸汽養生工藝對混凝土強度的成長及內應力的建立影響程度研究還不充分，現場操作隨意性大，影響程度，即由此帶來的質量風險認識不清。3)任何風險預測模型應該是動態的，不存在放之四海而皆準的長時間不變的模型。

為此，本人認為有必要對預應力箱梁整個生產過程，以及其他相關生產投入因素中存在的風險因素加以一一識別，引入風險分析模糊理論及其他成熟的方法，對所有因素的風險大小進行定量研究，并建立適當的風險及時預測模型。

1 風險識別

從各參建方及生產工序先后順序加以識別，具體如下。

1.1 業主方(投資方)

1)違反法律法規，確定不恰當的地質勘探、設計、施工、監理承包人，違規進行指定分包，過分壓低中標價，致使劣質承包人無原則降低標準，降低安全系數;2)違反建設基本程序，邊設計邊施工，引發設計方案前后矛盾;建設資金鏈問題嚴重，致使資金短缺，資金運轉困難，難以穩定施工隊伍，質量波動嚴重;3)不當介入施工過程，管理混亂，違規供材;4)可行性研究不充分不科學，投資與建設規模不協調，致使過分壓低技術標準與承包人中標價格。

1.2 設計方

1)設計模型及參數選擇不當;2)設計錯誤;3)設計方案與實際施工條件結合不夠，致使設計意圖在當前情況與條件下難以實現。

1.3 施工承包方

1)施工前期組織及工作。項目經理不稱職，質量意識差;項目部人員未按投標書承諾的按時進駐現場，人員素質與人員數量明顯降低;非法層層分包或轉包，施工技術低下、施工組織混亂，致使施工質量保證體系無法正常運作;施工單位周轉資金不足，致使施工隊伍變換頻繁，施工質量不穩定;現場施工技術管理人員、施工工人隊伍不穩定致使工序質量偏差較大，梁體混凝土強度穩定性差、內應力建立與設計要求相比偏差較大;預制場投入的龍門吊未按投標書承諾的標準投入，未按規定對進場設備進行技術鑒定，致使龍門吊等設備使用性能較差，混凝土施工被迫中斷，梁板混凝土出現冷縫;混凝土拌和設備未按規定進行計量標定，混凝土配合比控制出現偏差，致使混凝土強度不穩定;預制梁使用的砂石材料、鋼材鋼絞線、水泥等主要材料供應場地考察不夠，致使施工過程中材料供應脫節，或材料質量不穩定;未按投標承諾配備現場試驗檢測設備、混凝土養生室，未按規定對試驗檢測設備進行標定，致使檢測試驗數據可靠度下降，或不可信;預制場平面布置不合理，存梁場地面積與預制臺、橋梁下構數量不配套、不協調，致使預制箱梁存放疊層超過三層，梁體存放支撐點與支座位置有偏差，梁體受力狀態與設計要求發生改變而開裂或扭傷;超期存放梁體，起拱度值加大，致使橋面鋪裝層厚度不足，降低使用壽命;鋼筋、鋼絞線未進棚，未墊高，露天銹蝕嚴重，致使鋼筋、鋼絞線受力性能降低;砂石材料未進棚堆放，含水量波動性較大，致使混凝土配合比難以控制，影響混凝土強度及整個梁體強度的均勻性;水泥未進棚墊高堆放，或存放時間過期，強度下降或結塊，致使梁體混凝土強度達不到設計要求;箱梁模板方案不合理，加大混凝土澆筑難度，致使出現空洞、露筋;芯模方案不合理，致使拆模難度較大，從而導致箱梁芯腔混凝土在脫模時受損嚴重;混凝土配合比設計不合理，流動性差，工作難度大，致使梁體空洞、露筋質量問題出現;鋼絞線理論伸長值計算參數、模型選擇不當，致使張拉應力不能按設計要求充分建立;混凝土、張拉孔道壓漿用水泥漿外摻劑選擇不當，影響混凝土收縮徐變量，或是對鋼筋與鋼絞線的腐蝕，影響梁體應力的有效建立與耐久性;混凝土振搗工藝組合方案設計不當，或是振搗設備選擇不當，特別是附著式振搗功率過大或過小，影響混凝土密實程度，致使梁體混凝土強度分布不均，或達不到設計要求;梁體預制張拉底座反拱設計不合理，或是不足，或是太大，致使張拉后起拱太大，影響橋面鋪裝層厚度，或是張拉后梁體呈明顯的下撓度，降低整個橋梁使用壽命。

2)施工工序。鋼筋焊接質量未達到設計規范要求，特別是底板受力主筋，致使梁體承載能力降低;鋼筋、鋼絞線位置未按設計要求安裝，致使梁體內力分布與設計驗算相比變化較大，影響梁體承載能力;預應力成型孔道波紋管穿孔、漏漿，致使張拉鋼絞線無法正常通過，或是加大鋼絞線與張拉孔道摩阻系數，降低梁體內有效應力;張拉錨墊板安裝未與鋼絞線垂直，致使張拉應力不能有效建立;張拉錨墊板后加強鋼筋未按設計要求安裝，致使張拉時錨墊板處混凝土開裂，梁體應力無法建立;混凝土每日開盤攪拌前，或是發現混凝土原材料含水量變化較大時，未及時進行混凝土施工配合比調整，致使混凝土強度得不到保證;混凝土攪拌配料不嚴格按設計進行，加水計量設備損壞或靈敏度降低，致使混凝土強度降低，或是混凝土和易性降低，影響梁體混凝土強度和密實性;混凝土箱梁澆筑時間超過混凝土初凝時間，高頻振動器振動致使已初凝或終凝混凝土開裂或受損;張拉孔內芯棒在混凝土凝結過程中未來回抽動，致使PVC芯棒無法抽出，或折斷在張拉孔內，使鋼絞線穿孔及張拉無法進行，梁體應力無法建立;摻入緩凝劑的混凝土，因緩凝劑失效，或摻量不足，致使混凝土早于整塊箱梁澆筑完成后初終凝，因使用高頻振動器而振裂已初終凝的混凝土;頂板鋼筋安裝位置不準確，致使后連續鋼筋無法連接，導致后連續部位承載能力達不到設計要求;防止芯模上浮措施不力，芯模上浮，頂板厚度變薄，減少頂板受力截面;拆模動作野蠻，箱梁芯腔及端部損壞嚴重，致使梁體腹板受力截面減少;插入式振搗不到位，或是組合振搗工藝要求未能摸索清楚，致使梁體，特別是張拉墊板后，以及腹板與底板結合部位出現空洞、露筋;梁體養生措施不力，或無效，致使梁體混凝土強度達不到設計要求;張拉設備老化，或是超過一個標定周期超期服務，致使張拉油壓表讀數與張拉力不對應，梁體內應力不能按設計要求建立，影響梁體使用壽命;張拉工人操作技術不熟練，操作失誤引起張拉應力未按設計要求建立;張拉設備張拉時出現故障，致使張拉中斷，或單端張拉，梁體內應力因孔道摩擦損失嚴重，應力不能按設計要求建立;張拉錨夾具不合格，張拉后咬合力不夠，張拉后應力損失嚴重，減少梁體使用壽命;張拉后未按規范要求及時對張拉孔道壓漿，以及錨端封錨，致使錨具及鋼絞線銹蝕嚴重，影響梁體使用壽命;梁體混凝土強度未達到設計要求的強度進行張拉，致使張拉后梁體內應力損失嚴重，減少梁體使用壽命;梁體端部、翼緣板后連續部位鑿毛不夠，影響后連續新老混凝土結合強度，降低這些部位承載能力。

1.4 監理方面

監理工程師職業道德差，對施工質量無原則“放行”;監理人員技術業務素質差，發出錯誤指令;監理業務層層分包，監理設備、設施、人員投入不足，致使監理工作不到位;監理程序執行不到位、不嚴肅，致使工程質量失控。

2 風險分析模型建立

2.1 風險因素層次劃分

風險因素層次劃分見表1。

表1 風險層次劃分

2.2 風險因素權重分析

本人多次利用工地例會和預應力混凝土箱梁蒸汽養生工藝研究專題會議、大跨徑箱梁防裂縫專題會議、箱梁應力建立與強度和齡期專題會議，以及混凝土外摻劑與水泥適配性等專題會議，廣泛邀請專家、施工一線技術負責人對以上各種因素對箱梁強度、外觀，以及內應力有效建立等影響程度進行量化打分，再借助風險評價方法，給出了以上各因素影響權重(風險權重)，具體評價時共分四層，對各次層對上一層影響程度進行權重分析，現以第一層權重評價如下:

1)風險程度量化等級見表2。

表2 風險程度量化等級

2)業主、設計、施工、監理對箱梁施工質量影響程度分析表見表3。

表3 判斷矩陣

3 風險決策

對于預應力混凝土小箱梁預制風險決策主要任務就是對于具體的工程項目、具體的管理水平、施工能力、監理設計水平與責任心狀況，分析出具體風險出現概率大小，然后根據預先設置的承受概率，作出繼續施工、停工整改、撤換施工隊伍、監理單位、更換設計代表、優化設計方法等決策。

可承受風險概率設置:

1)承受概率設置方法，可組織專家，或通過對正在或以前梁板預制施工單位各風險因素進行分析，得出綜合風險概率值，并與實際施工質量狀況進行對比，得出綜合風險可容忍概率數值，并以此為基數，劃出繼續施工、停工整改、停工撤換施工隊伍等決策。當然也可以對業主、施工、設計、監理各單體風險數值進行分析比對，得出是否需要整頓業主管理方式、優化設計方案、整頓監理隊伍等決策。通過以上方法，假設綜合風險承受數值(或質量風險出現綜合概率限值)P綜限。2)綜合概率計算。分析圖見圖1。假設W1111情況出現的概率為P1111，W1112情況發生或出現的概率為P1112，依此類推，則P綜=W1×W11×W111×W1111×P1111+W1×W11× W112×W1111×P1112+W1×W12×W121×W1211×P1211+…，當 P綜≥P綜限，需要采取相應的措施，以避免質量問題出現。

4 結語

混凝土小箱梁預制質量風險管理意義重大，但進行風險出現概率的大小估算時受主觀因素影響較大，目前還沒有一個成熟的風險預測與控制模型，如何提高風險估算與風險分析技術還有很多方面需要進一步深入研究，但是能做到預制梁板質量風險管理量化控制，建立質量風險預警機制也是一種進步與趨勢。工程技術與質量管理人員在平時工作中要注重積累相關歷史數據，并對數據進行辨別，及時對各種數據進行相關性分析，是提高風險分析準確性的有效途徑。

［1］ 馬 貽，馬 鋒.淺談建筑工程質量管理［J］.山西建筑，2010，36(17):211-212.