試論預應力橋梁工程施工質量控制

張玉敏

(科達集團股份有限公司,山東東營 257091)

試論預應力橋梁工程施工質量控制

張玉敏

(科達集團股份有限公司,山東東營 257091)

本文首先介紹了預應力在橋梁建設中的應用,然后又講述了一些預應力橋梁的質量問題,并在此基礎之上闡述了一些施工工藝。

措施 工藝 分析 提高

隨著我國經濟快速發展,越來越多的橋梁需要去建設,多樣化的橋梁形式也應運而生。預應力橋梁形式越來越受到人們的重視,這樣的結果形式不僅能夠使橋梁形式更加多樣化,施工起來也比較方便,結構受力也更加充分。在橋梁建設中,預應力混凝土結構被廣泛推廣并應用。因為它應用的材料都是比較強的,可以預防混凝土產生裂縫還可以增大橋梁跨度。在預應力技術方面,雖然誕生時間不是很長,但也因為這些優勢在近幾年得到了大力推廣。但是,每項技術在發展過程中都會存在不足之處,預應力技術也是如此,在施工過程中還存在著許多有待解決的問題。相信在廣大公路橋梁工作者的不斷探索中,預應力技術將邁上一個新的臺階。

1 預應力混凝土在橋梁建設中的應用

現代預應力混凝土是用現代設計概念和方法設計,采用高強度鋼材和較高強度的混凝土經先進的生產工藝制作的。在橋梁建設中主要有以下四個應用類型：

第一種,以Long Key為代表的逐跨預制節段施工的長橋,體內與體外的預應力鋼束股數相同,使用的錨具也相同,并且都是利用水泥漿灌漿,由于上述材料價格較為便宜,所以工程成本不高。這樣的結構形式一般是在預制節段采用干接縫和復式剪力鍵位置采用體外預應力鋼筋。施加預應力應該在支撐結構安置完畢后,這樣就會形成一個在整體的結構形式。

第二種,一些橋是通過懸臂施工或者采用了頂推施工的預應力技術,這樣的橋都有相同的特點,那就是體內、體外都是混合配束。原本在腹板內放置的預應力筋被體外的預應力繩索所代換,這樣的構造不僅簡化了橋梁的體積,另外還能降低橋梁厚度,減少橋梁受到外面的風載、雪載等受外部力的機會。當橋梁采用懸臂施工時,懸臂束為直線的體內預應力,成橋后張拉的連續束采用大噸位體外預應力,從而免除了大量的穿束和灌漿工藝,易于控制施工質量。

第三種,第三種橋梁形式是在第二種橋梁工藝的基礎上演化出來的,原先采用的混凝土箱梁腹板更改為鋼結構形式。這樣的橋梁形式較之前的橋梁更加美觀、現代,另外結構形式、受力形式也更加理性化,也是一種體外預應力的橋梁形式。

第四種,第四種是一種較為新型的橋梁形式,稱之為坦拉式體外預應力結構,這樣的結構形式是把偏心距較好的控制在主梁有效計算高度之內。這樣的橋梁形式具有斜拉橋以及一般有梁橋的雙重特性,所以它可以被看作為預應力混凝土斜拉橋以及預應力混凝土箱梁之間的一種結構形式,這樣的橋梁不僅可以減少橋梁高度、節省材料,另外還使索結構更加積極的參與到預應力的承載上來,所以說是一種很先進的結構形式。

2 預應力混凝土橋梁施工過程中經常會遇到的問題

混凝土裂縫是橋梁中經常會遇到的質量問題,根據數據資料的統計,橋梁中的裂縫主要是由于如下幾種原因造成的。

2.1 材料對裂縫的影響

由于一些橋梁建材質量不好,比如一些水泥的細度以及石子的含泥量不能滿足規范要求,都會容易使橋梁混凝土產生裂縫。

2.2 施工工藝對橋梁混凝土裂縫的影響

成型后混凝土的均勻性以及密實性代表了混凝土澆筑好壞的指標。在施工中,水灰比、水泥以及其他添加材料摻入量過大、混凝土澆筑后振搗不密實都會使混凝土成型后出現裂縫。另外,混凝土不干凈、鋼筋保護層不滿足設計、施工縫留置不合乎規范要求,這些都會使混凝土出現裂縫。在結構荷載方面,結構因為承受荷載而產生裂縫的原因是多方面的?；炷翗嫾艿酵饬σu擊、拆除模板時混凝土強度還沒有達到拆模要求、混凝土上面堆載過多,預應力張力過大或者放張不充分,這些原因也會產生混凝土裂縫。當荷載作用在鋼筋混凝土梁以及板等受彎構件的時候,這些部位都會出現不同程度的裂縫。在裂縫發展初期,其寬度是不超過0.3毫米的,這樣的裂縫是允許的。但是當裂縫超過一定允許值時,裂縫就會結構產生不利的影響,甚至使結構發生破壞,這樣的裂縫稱之為有害裂縫,應該嚴格加以防范。

2.3 溫度對混凝土裂縫的影響

當外部溫度變化,會使混凝土產生熱脹冷縮的影響,在混凝土內部產生附加應力致使混凝土出現裂縫。

3 預應力混凝土施工工藝

3.1 確保材料質量滿足要求

橋梁用預應力混凝土應該滿足設計要求,比如強度要求、和易性要求、泌水性要求,另外還要均勻性良好。對于混凝土來說,影響他的因素有混凝土配合比、攪拌程度、運輸狀況、澆筑質量、振搗質量、養生等環節。但是這些環節里面,混凝土配合比對混凝土影響作用最大,通過減少混凝土用水量,可以在一定程度上減少水泥的水化熱,減少由于混凝土強度等級代替現場結構的實際混凝土強度,也會有一定的安全隱患。經過試驗證明,出現事故的結構在最厚結構驗算時,其實際強度都沒有達到現場測得的強度值,有時候甚至會更低。

3.2 重視混凝土預應力管道施工質量

梁體受力情況以及設計質量會直接影響到預應力管道安裝的準確到位程度,勢必會影響到橋的安全問題,這也是預應力橋梁結構施工中重點把控的對象。在管道安裝過程中,主要需要加強對管道定位,避免混凝土澆筑時出現管道上浮以及出現漏漿等現象。預應力管道安裝過程中,應該控制好管道的高度、位置、平順性、是否漏漿、是否密封嚴密等。

3.3 正確應用扁錨或者其連接器

在橋梁結構尺寸受到局限或者在特殊構件連接的位置會用到扁錨。現在一些單位為了節省成本,追求經濟效益,會在預應力箱梁底部以及板梁結構位置安置扁錨,這樣是不允許的。由于加工工藝以及材質的原因,有的鋼絞線質量是不達標的。采用扁波紋管留孔,扁孔空間過小,孔道摩擦大,特別是超常孔道采用一端張拉工藝,更會留下質量、安全隱患。當扁孔孔洞過小,孔道就會壓漿不方便,壓漿后的孔洞內漿體不飽滿,就會留下一些問題。為了避免此種現象或者減少此種情況造成的影響,我們在箱梁底部、腹板、空心板等結構不采用扁孔連接件。5孔或者3孔扁孔連接件的應用應該額外重視,使用后很容易使構件的設計構造產生一定程度的偏心,嚴重時時構件受力不均,發生傾覆。

3.4 合理選擇混凝土澆筑后張力的時間

有的工程通過摻加早強劑,提高混凝土早期強度,一般澆注混凝土3天后就開始張拉預應力,這是不可取的。因為混凝土強度和彈性模量增長是不同步的,強度增長快,彈性模量增長慢,早期混凝土變形大,過早張拉預應力會使預應力損失增大,導致橋梁承載力不足,而出現眾多裂縫病害。

3.5 張拉工藝質量控制

國內現澆大跨度預應力連續箱梁底板預應力束一般采用一端張拉的工藝。根據國內外相關規范規定：跨度30m以上的預應力橋梁,均要求采用兩端對稱張拉工藝,才能保證跨中有效預應力和橋梁在恒載和活載作用下跨中所需抵抗彎矩的建立;否則會導致跨中承載力不足,而產生正截面裂縫。根據交通部專門調查資料,已通車的公路橋梁中,幾乎都出現過由于張拉工藝不適合而產生大量裂縫的現象。

3.6 預防滑絲和斷絲

滑絲指夾具在預應力張拉后,夾片“咬不住”鋼絞線和鋼絲,鋼絞線和鋼絲以及鋼絞線和鋼絲出現一定程度的滑動,這樣就不會達到設計張力值。斷絲指張拉鋼絞線和鋼絲時,夾片將其“咬斷”,即齒痕較深,在夾片處斷絲。為了預防滑絲和斷絲超標,應采取以下措施：(1)檢查夾片出廠質量保證書是否齊全,現場檢驗其張拉值;(2)檢查鋼絞線或者鋼絲的直徑、型號、橢圓度以及硬度指標是否滿足要求;(3)滑絲、斷絲情況在允許范圍內,這樣的材料可以繼續使用,如果大量鋼絞線出現滑絲、斷絲現象,可以卸下錨頭,換新的鋼束并再次張拉。

3.7 波紋管漏漿堵管的防治措施

當預應力孔道有雜物堵塞的時候,我們可以利用通孔器使管道疏通,這樣避免了管道內的預應力索被固定住。造成上面的原因如下：(1)波紋管封閉不嚴實,水泥漿流流入了孔道內部。(2)波紋管在工地上被踩壞或者由于別的外力影響破壞。以上這兩個原因都會使波紋管出現漏漿現象。對于波紋管防漏措施可以參考下面：(1)波紋管的強度以及剛度一定要滿足技術要求;(2)在施工過程中,兩端的波紋管應該擰在合適的位置,然后封閉嚴實;(3)在混凝土初凝之前,應該保證通孔器是否疏通;(4)當發現堵孔比較嚴重的情況,應該鑿開混凝土疏通索道。

3.8 嚴控預應力孔道壓漿工序

預應力孔道壓漿可以保護鋼筋不腐蝕,還可以使預應力鋼筋與結構協同工作。由于在現實工程施工中,孔道內的壓漿不密實、不飽滿、漏漿、撒漿現象比較常見。施工單位工作沒有按照規范指導施工、漿體材料不滿足要求、留空位置和數量不合格、漿體配置不合格等原因都會使管道漿體出現種種質量問題。為避免此種現象發生,可以在灌漿前沖洗管道,提高漿體質量水平,保證管道以及排氣口疏通。

預應力橋梁的應用將會越來越廣泛,科研人員以及施工人員應該在橋梁質量、安全、使用性能上面多加考慮,切實抓好每一道工序的施工,確保預應力橋梁的工程質量。

[1]劉洪生.談預應力橋梁的施工質量控制[J].現代裝飾,2011,7.

[2]李海濤.橋梁預應力孔道注漿質量檢測[J].科技導報,2011,2.