提高高腹板箱梁豎向預應力壓漿暢通度的研究

張成平

（中鐵十一局集團第五工程有限公司 重慶 400037）

1 引言

近年來，由于我國橋梁技術發展較快，在取得輝煌成就的同時也出現了一些問題。箱梁開裂就是其中較為顯著的一個，它不僅會破壞橋的美觀，還對橋梁結構的安全、耐久等性能有著較大的影響。因此，橋梁設計建設中經常用φ32精軋螺紋鋼筋作為豎向預應力筋，以增強腹板的抗剪能力，但是由于大部分的箱梁橋豎向預應力筋張拉后壓漿不飽滿，使得梁體混凝土與豎向預應力筋不能成為一個整體，導致梁體的抗剪性能無法滿足設計要求從而影響橋梁使用壽命。因此，如何提高豎向預應力壓漿的飽滿度顯得至關重要［1］。

本文根據長灣澧水大橋施工中豎向預應力筋的施工方法，提出了在壓漿不通暢情況下的處理方法及提高壓漿暢通率的措施。

2 工程簡介

長灣澧水大橋0#梁段長12 m，橋面寬12.6 m，梁底寬12 m，梁體中心線處梁高15.2 m。0#段截面中心處設置橫隔墻，橫隔墻厚度2.2 m，橫隔墻上設置寬度1.2 m、高度2 m的過人洞。0#塊采用直徑φ32 mm的精軋螺紋粗鋼筋，φ50 mm波紋管成型預埋。φ32 mm的精軋螺紋鋼標準強度不小于830 MPa，彈性模量2×105MPa，單根張拉力601 kN。采用穿心千斤頂進行張拉施工，同時為了最大限度減小豎向螺紋鋼的預應力損失，在張拉后24 h內進行壓漿作業（見圖1～圖2）。

圖1 0#塊梁體立面示意（單位：cm）

3 孔道壓漿飽滿度檢測

在豎向預應力筋孔道壓漿作業完成并按照設計要求達到強度后，立即進行壓漿飽滿度的檢測。常規的檢測分為沖擊回波儀檢測和彈孔檢測。在本工程中采用沖擊回波儀檢測，其原理是通過小錘敲擊螺紋粗鋼筋端頭，采集沖擊回波后并形成影像，由該影像資料判斷螺紋粗鋼筋周圍水泥漿液是否飽滿［2］。

由于是利用機械方式沖擊產生應力波，該應力波會在結構中傳播，因為波阻抗的差異，應力波會被內部缺陷和外部表面反射，來回反射的應力波會形成一種特殊模態，在激發點附近由接收換能器接收回波信號并將信號通過快速傅里葉變換轉換至頻域中，通過分析主頻大小評定結構厚度和內部缺陷情況。與傳統超聲波檢測技術比較，沖擊回波檢測技術優勢主要體現在單面檢測、檢測厚度大、不需要耦合劑。此外，沖擊回波檢測結果受混凝土結構材料組分和內部結構狀況差異的影響小。

圖2 0#塊預應力筋布置

長灣澧水大橋0#塊豎向預應力壓漿5#孔道，經雷達檢測后發現在距頂板5 m處有異常反應，雷達波反射振幅較大，通過開孔驗證壓漿基本飽滿，但壓漿孔道內有少量水分析出；其他部分沖擊回波強度變化不明顯，連續性比較好，未出現異常情況（見圖3～圖4）。

圖3 0#塊豎向預應力筋5#孔道監測情況

圖4 0#塊豎向預應力筋開孔驗證情況

長灣澧水大橋0#塊豎向預應力壓漿15#孔道，在距離頂板10～15 cm范圍內有異常反應，雷達波反射振幅較大，推測位于壓漿頂部位置，存在10～15 cm長的空腔；其他部位雷達反射波沒有明顯的波動，說明其他部位壓漿飽滿度良好（見圖5）。

長灣澧水大橋0#塊豎向預應力壓漿45#孔道，距頂板0～2 m范圍內經地質雷達掃描后發現在深約0.12 m處有異常反應，雷達波反射振幅較大，推測該范圍內局部壓漿不飽滿；其他部位雷達反射波沒有明顯的強度變化，連續性良好（見圖6）。

圖5 0#塊豎向預應力筋15#孔道監測情況

長灣澧水大橋0#塊豎向預應力壓漿105#壓漿孔道（見圖7），距頂板0～3 m范圍內經地質雷達掃描后發現在深約0.12 m處有異常反應，雷達波反射振幅較大，推測該范圍內局部壓漿不飽滿；其余部位連續性良好，飽滿度良好［3］。

圖6 0#塊豎向預應力筋45#孔道監測情況

4 問題分析

該橋0#塊共布設195根豎向預應力筋，注漿前用高壓水對管道進行清洗，注漿采用從下往上進行。注漿時在出氣孔冒出濃稠的漿液后，保持0.5 MPa左右的穩壓，再進行出氣孔的封堵。在實際注漿的過程中，有125根能完成注漿，注漿成功率為64%，此外在不能完成壓漿的70根中，有30根用高壓水沖洗時通暢而無法進行壓漿。

通過對錨具加工、組裝以及壓漿工藝等整個施工過程的分析，認定管道不通的原因如下：

（1）壓漿時在錨具附近預應力筋存在漏漿［4］。

（2）在壓漿時，壓漿波紋管道清理不干凈，存在雜物。

（3）水泥漿液的主要控制指標如稠度、膨脹率不能滿足規范要求。

（4）壓漿時注漿壓力不足。

圖7 0#塊豎向預應力筋105#孔道監測情況

5 壓漿施工中的處理辦法及注意事項

5．1 處理辦法

預應力筋壓漿不飽滿，導致梁體與預應力筋不能粘結成一個整體，影響梁體的使用壽命。因此，對于無法壓漿或者壓漿不飽滿的豎向預應力應采取正確合理的方式進行處理。

首先對無法壓通漿的精軋螺紋鋼進行應力釋放，應力釋放后，自下而上開始壓漿，最大控制應力控制在0.3～0.4 MPa，并穩壓2 min，待壓漿飽滿后對精軋螺紋鋼進行張拉［5］。

通過采用預應力釋放、先壓漿后張拉的方法，可以解決因為壓漿不通暢而引起預應力不足的問題，使預應力管道漿體的飽滿度達到95%以上，從而提高了預應力筋與漿體的握裹作用。在實際豎向預應力的施工中應注意［6］：（1）做好錨具與預應力筋之間的密封作用。（2）壓漿前用高壓水進行洗管，保證管道通暢無雜質。（3）嚴格把關水泥漿液的稠度和膨脹率指標。（4）保證壓漿壓力，最大注漿壓力控制在0.3～0.4 MPa。同時還應有一定的穩壓時間。

5．2 注意事項

（1）優選配合比

通過優化組合后的水泥漿液配比是控制壓漿飽滿度的關鍵。在水泥漿液滿足設計規定的要求外，還應控制好漿液的泌水率和有效膨脹系數［7］。

（2）適量摻入膨脹劑

在水泥漿液中加入膨脹劑，目的是通過膨脹劑和水泥的化學反應，產生氣體使得水泥漿液發生膨脹。在豎向預應力筋壓漿施工中經常會采用鋁粉。

水泥漿中的膨脹劑，是在水泥漿凝固過程中膨脹和水泥發生反應，產生氣體，使水泥體積產生膨脹，但其自由膨脹率應控制10%以下。一般選用發氣鋁粉作為膨脹劑，但在施工中盡量采用專用膨脹劑［8］。

（3）壓漿過程中的控制

水泥漿攪拌后應立即壓入孔道內，若要求一定的延續時間，應根據氣溫、配比等情況具體確定。

（4）壓漿后的檢查處理工作

孔道壓漿等強度達到要求后，應逐孔進行密實度檢測，在檢測中對不密實或者強度不夠的應立即進行處理和糾正［9-10］。

6 總結

橋梁預應力是橋梁的主要受力體系，而孔道壓漿飽滿情況更是關系梁體與預應力粘結成整體的主要因素［11］。孔道預應力壓漿時應逐個檢查，逐個分析造成壓漿不飽滿的詳細原因，及時采取措施確保壓漿質量［12］。