后張法預應力施工張拉端混凝土破碎成因分析

龐世斌

（北京市政路橋股份有限公司，北京 100000）

隨著我國高等級公路建設的快速發(fā)展，橋梁工程在公路工程中占據(jù)主要地位。在橋梁建設中，預應力混凝土橋梁日益增多，應用預應力施工技術有利于提高橋梁的安全性和穩(wěn)定性，提升應用效果和綜合效益。在整個橋梁建設質量中預應力體系施工質量的好壞至關重要，但在預制梁后張法預應力張拉施工過程中，常發(fā)生張拉端混凝土破碎現(xiàn)象，影響后續(xù)預制梁的施工質量，甚至危及橋梁工程質量與耐久性。因此，需全面且深入地分析其原因，并采取有效的處理措施，以促進橋梁預應力施工的發(fā)展。

1 工程概況

某項目預制T 梁共計200 片，預制箱梁共計432 片，均采用后張法作業(yè)。施工中采用低松弛鋼絞線鋼筋材料，預留孔道為金屬波紋管，采用兩端對稱張拉的方式進行作業(yè)。具體梁板類型及數(shù)量見表1。

表1 預制梁體規(guī)格

2 現(xiàn)場情況

在預制梁體澆筑完成且強度滿足圖紙設計要求后（預制梁混凝土達到設計強度的90%且混凝土齡期不小于7d，方可張拉預應力鋼束）進行預應力張拉施工，并嚴格按照圖紙要求的張拉順序進行。當張拉T 梁N1 束、箱梁N2 束時，張拉端混凝土出現(xiàn)裂縫并發(fā)出異響，隨后張拉端混凝土出現(xiàn)破碎。經(jīng)調查分析發(fā)現(xiàn)，張拉端混凝土破碎均發(fā)生在張拉力達到100%進行錨固的過程中。詳細情況如圖1 所示。

圖1 現(xiàn)場情況

3 原因分析

3.1 混凝土強度不足

混凝土強度不足最直接的表現(xiàn)是錨墊板下陷，混凝土破碎。從本質上講是由于預應力張拉產生的應力超過自身的抗壓強度引起的，而混凝土早期的抗壓強度和受壓彈性模量都處于發(fā)展過程，張拉時混凝土強度不足，且齡期不滿足要求，導致張拉端混凝土破碎。

3.2 預應力產品質量差

錨墊板大多為鋼板或鑄鐵板，是傳遞張拉力的承載體，錨具、夾片大多為鋼材，在張拉時與錨墊板產生反作用力，承載工作夾片對抗鋼絞線的拉應力。無論是錨墊板還是錨具、夾片，硬度如果小于張拉力，會出現(xiàn)裂縫，甚至破碎。預應力材料破碎后，將導致錨下混凝土受力不均，從而引發(fā)張拉端混凝土破碎。

3.3 錨下缺少加強鋼筋

錨下加強筋宜采用帶肋鋼筋，其體積配筋率應不小于0.5%，通常設置在錨墊板后，首片網(wǎng)片筋至錨墊板的距離不宜大于25mm，大多為井字形布置，可增強張拉端混凝土局部抗壓能力。錨下加強鋼筋安裝間距不規(guī)范或鋼筋網(wǎng)層數(shù)不滿足要求，會減弱張拉端混凝土局部抗壓能力，從而出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

3.4 螺旋筋缺失或未與錨墊板相連接

螺旋筋可提高混凝土局部抗壓強度，在后張法施工時，錨具對其后的混凝土有很大的局壓，為防止混凝土被壓碎，錨具后需配置螺旋筋，以提高抗壓強度。如螺旋筋丟失或距離錨墊板過遠，便不能起到提高張拉端混凝土局部抗壓強度的作用，從而出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

3.5 未按規(guī)定要求校驗預應力張拉千斤頂

如未按《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）要求校驗張拉千斤頂，張拉次數(shù)過多或存放時間過久，千斤頂?shù)膹埨χ禃粶蚀_，如發(fā)生智能張拉機顯示力值遠小于實際張拉力值的情況，當儀表顯示達到設計張拉力值但實際施加力值過大時，便會出現(xiàn)超張拉現(xiàn)象，從而造成張拉端混凝土破碎。

3.6 澆筑順序錯誤導致水泥漿聚集在梁體端部

梁體“頭部”水平、分層均勻澆筑時，振搗、混凝土坍落度大等因素會導致水泥漿上浮，漿液沿著新澆筑混凝土面向低處流動，重復進行“放料—振搗”等工序，待澆筑至梁體“尾部”，水泥漿液必定會聚集，從而導致梁體“尾部”混凝土無骨料，混凝土抗壓能力下降，出現(xiàn)張拉端混凝土破碎現(xiàn)象。

3.7 預應力管道定位不準確

波紋管定位不準確會直接導致鋼絞線張拉過程中受力不均勻。例如，波紋管及錨墊板不在整個梁體腹板中間，會導致張拉過程中梁體腹板受力不均，從而導致張拉端混凝土破碎。在安裝預應力管道時，靠近張拉端附近的管道布置不準確，會導致管道中心與張拉端錨墊板中心不同心，在施加預應力后，容易在錨墊板位置出現(xiàn)張拉端混凝土破碎現(xiàn)象。

3.8 錨墊板安裝傾斜

在設計模板時，一般會預留兩個螺栓孔來固定錨墊板，如果在安裝過程中未將兩個螺栓孔全部緊固，使錨墊板與端頭模板緊密貼合，會造成錨墊板傾斜，從而導致錨墊板與工作錨之間，以及工作錨與限位板之間不能全面接觸。在張拉過程中導致張拉端混凝土偏心受力，受力較大的一側混凝土不能滿足抗壓強度，從而造成破碎。

3.9 張拉端混凝土振搗不密實

因張拉端區(qū)域鋼筋較密，鋼筋間距較小，振搗棒通常為50 型，無法插入腹板內部進行振搗，梁端混凝土振搗全部依靠于附著式振搗器，但附著式振搗器又不能將混凝土完全振搗密實，從而導致混凝土空洞。張拉端混凝土振搗不密實，會導致水泥漿集中、骨料較少、混凝土空洞，從而影響混凝土的抗壓強度，出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

4 預防措施

4.1 保證混凝土強度

混凝土強度不足時，應從以下幾方面加強控制：選擇性能穩(wěn)定的水泥材料是保證混凝土強度的基礎；確定合理的施工配合比是保證混凝土強度的根本；應根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況合理選用“緩凝型”“早強型”等外加劑；混凝土澆筑過程中，應嚴格控制附著式振搗器振搗時間和手持式振搗棒的振搗方式，以保證張拉端混凝土強度。同時，需采用自動噴淋系統(tǒng)對梁體及同養(yǎng)試塊進行養(yǎng)護。現(xiàn)場施工預應力前，應嚴格控制混凝土齡期與強度，采用三控的方式確認是否可以進行張拉，即現(xiàn)場梁體回彈強度、現(xiàn)場同養(yǎng)試塊抗壓強度及齡期。

4.2 保證預應力產品質量

嚴控原材料進場質量，加強原材料進場檢驗，包括錨具、夾片、錨墊板、波紋管等。

（1）預應力產品進場前，應嚴格按照《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）要求進行進場前驗收。

（2）選擇預應力材料時，必須按照設計要求選擇適合且保證質量的預應力材料。

（3）材料進場時，應檢查產品合格證、廠家檢查報告及質量證明書，并且要有材料質量報告，以保證原材料質量。

（4）采購人員完成預應力材料采購后，要檢驗其強度、剛度及嚴密性。

（5）相關人員在保管預應力材料時，應注意材料的合理安置，盡量避免預應力材料出現(xiàn)外部損傷。

4.3 保證錨下加強鋼筋滿足設計要求

現(xiàn)場管理人員進行隱蔽工程驗收時，應尤其注意張拉端錨下加強鋼筋的布置（數(shù)量、間距、位置等）。

4.4 確定螺旋筋位置

首先，應核實螺旋筋的直徑和圈數(shù)是否滿足要求。其次，應保證螺旋筋與錨墊板相接，且不少于3 圈。最后，安裝錨下加強筋后，在螺旋筋中間位置焊1 根橫向貫穿螺旋筋的鋼筋，對螺旋筋進行定位處理，以保證螺旋筋在混凝土澆筑、振搗過程中不松動、不移位，從而起到增強張拉端混凝土抗壓強度的作用。

4.5 按規(guī)定要求校驗預應力張拉千斤頂

現(xiàn)場管理人員應嚴格按照《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）要求進行千斤頂校驗工作，并根據(jù)校驗報告的回歸方程及時修改數(shù)據(jù)。在張拉過程中，應以張拉力為主，采用伸長量校核的方式控制施工。

4.6 按順序澆筑，防止水泥漿聚集在梁體端部

嚴格控制澆筑順序，采用合龍的方式進行梁板混凝土澆筑，即距離梁體“尾部”5m 開始反向澆筑，由梁體“尾部”澆筑至合龍，以有效避免漿液因澆筑、振搗等原因聚集在張拉端，確保梁體端頭無浮漿聚集、無骨料堆積。

4.7 保證預應力管道定位準確

嚴格檢查、驗收預應力管道定位情況，尤其注意端頭位置的預應力管道定位，可根據(jù)設計圖紙?zhí)峁┑墓艿雷鴺诉M行定位，確保管道縱向高度正確，橫向居中，整體線性平順。必要時可用其他小模具輔助定位，加強預埋件的固定，控制振動棒的振搗力度。

4.8 保證錨墊板安裝不傾斜

檢查所有端頭模板錨墊板預留螺絲孔，對沒有固定錨墊板螺絲孔的進行打孔，嚴格控制施工過程，以確保每塊錨墊板上、下斜對角有兩組螺絲固定在端頭模板上。

4.9 保證張拉端混凝土密實

施工現(xiàn)場必須配備30 型振搗棒，專門用于梁端位置的混凝土振搗，同時，增加梁體端頭處附著式振搗器時間，以確保梁體端頭位置混凝土密實、無空洞。

5 張拉端混凝土破碎處理技術

此類情況，應對混凝土破碎、錨具凹陷位置的預應力鋼束，以及波及的其他鋼束，如存在預應力損失的鋼束進行松張?zhí)幚怼ｄ撌蓮埧刹扇≌蓮垼部刹扇胃蓮垺Ｋ蓮埻瓿珊螅瑢埨似扑榈幕炷镣耆彸M量使鑿除面為直角，以保證與梁體垂直。先用清水沖洗鑿除面，再用鋼絲刷刷凈，充分濕潤后，根據(jù)圖紙設計要求恢復錨下加強鋼筋、錨墊板和螺旋筋，之后立模澆筑比梁體高一等級的混凝土，并保持張拉端表面平整。拆除模板后，采用環(huán)氧樹脂+水泥的方式修補新舊混凝土接縫處及縫隙處。待混凝土強度達到要求后，重新進行預應力張拉。張拉前，需要在張拉端鋪設1 塊2～3cm 厚的鋼板，鋼板形狀與梁體張拉端形狀相同，且覆蓋范圍在梁體混凝土邊界內，以增強張拉端混凝土的應力傳遞，同時，鋼板與錨墊板間采用環(huán)氧樹脂黏合，張拉完成后進行伸長量復核，確認無誤后，方可進行下一道工序。

6 結語

本文以實際項目為研究對象，全面分析、研究后張法預應力施工張拉端混凝土破碎情況，清晰闡述了張拉端混凝土破碎的各個關鍵點，并提出詳細的預防措施，以及張拉端混凝土破碎處理方案。施工現(xiàn)場發(fā)生此類現(xiàn)象會額外增加施工成本，延長施工工期，并損害企業(yè)形象，因此，必須從實際出發(fā)，要求現(xiàn)場施工人員嚴格管理，不斷優(yōu)化施工技術，從源頭杜絕此類質量問題，以促進我國道路橋梁工程建設行業(yè)的持久發(fā)展。