武漢市某高架橋PC箱梁壓漿質(zhì)量分析、預(yù)防與處理

陳廣軍，劉向榮，付朋方

(中建三局基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，湖北武漢 430070)

0 引言

目前，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁在市政高架橋中應(yīng)用廣泛。在這種結(jié)構(gòu)體系中，預(yù)應(yīng)力體系的施工質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，其中預(yù)應(yīng)力壓漿具有保護(hù)鋼絞線不銹蝕從而延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命、在鋼絞線松弛后向梁體傳遞一部分應(yīng)力等重要作用。

在壓漿施工過程中，經(jīng)常遇見波紋管堵塞、壓漿不密實(shí)、壓漿串管等問題，這些問題使壓漿的作用大幅下降，致使預(yù)應(yīng)力鋼筋快速銹蝕、松弛，結(jié)構(gòu)安全可靠度減小，耐久性不足。因此，采取措施保證預(yù)應(yīng)力壓漿的施工質(zhì)量尤為重要。

目前，上述常見問題的成因及預(yù)防措施已經(jīng)為一些學(xué)者所認(rèn)識(shí)，但這些問題發(fā)生后的處理還是施工中的難題。

1 工程概況

武漢市珞獅南路改造工程主線橋預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁共16聯(lián)，長(zhǎng)1 581 m，橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度有26 m（單箱三室等截面連續(xù)梁，見圖1）和19 m（單箱兩室等截面連續(xù)梁，見圖2）兩種，橋跨28～33 m，梁高均為2.0 m?；炷料淞簝?nèi)設(shè)縱、橫雙向預(yù)應(yīng)力，腹板縱向預(yù)應(yīng)力筋采用19φs15.2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力體系，箱梁頂板橫向預(yù)應(yīng)力束采用4φs15.2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力體系，橫梁采用19（15）φs15.2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力體系。預(yù)應(yīng)力張拉采用后張法施工，除局部特殊情況外，預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度在25 m以下的采用單端張拉，在25 m及以上的采用雙端張拉。

壓漿使用ZJB85／180型壓漿泵，壓漿時(shí)壓漿泵的最大壓力保持在0.5～0.7 MPa，孔道過長(zhǎng)時(shí)壓力稍加大到1.0 MPa左右。水泥漿的試配強(qiáng)度為50 MPa，水灰比為0.33，添加181C孔道壓漿劑。

2 壓漿常見問題的原因分析

2.1 壓漿不通的原因分析

結(jié)合武漢市珞獅南路改造工程主線高架橋預(yù)應(yīng)力施工實(shí)踐并參閱相關(guān)規(guī)范、材料，總結(jié)出壓漿不通的原因主要有波紋管破壞、變形、進(jìn)入雜物、水泥漿配制不合格等。

（1）波紋管破壞，澆筑混凝土?xí)r混凝土（漿）流入

a.波紋管固定前已破壞，未查出或未采取有效措施。

b.將波紋管穿入綁扎好的鋼筋中時(shí)或穿入后被鋼筋碰撞壞。

c.波紋管連接處漏漿或脫開：波紋管與接頭套管的套接長(zhǎng)度不足或連接不牢固，在混凝土的沖擊作用或搗固擠壓下漏漿或脫開；波紋管固定筋間距太大，灌注混凝土?xí)r波紋管上浮或偏離原位而拉壞或拉開接頭[1]。

d.焊渣燒穿波紋管，或焊接緊挨波紋管的鋼筋時(shí)鋼筋過熱，燒壞接觸的波紋管，在澆筑混凝土?xí)r有少量的砂漿漏入將波紋管堵死。

e.澆筑混凝土?xí)r被震動(dòng)棒震壞。

（2）波紋管受擠壓變形，預(yù)應(yīng)力筋堵塞波紋管

主要由于鋼筋綁扎不準(zhǔn)，波紋管定位不準(zhǔn)或模板安裝定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致波紋管發(fā)生嚴(yán)重變形，從而被內(nèi)部預(yù)應(yīng)力筋堵塞。

（3）波紋管進(jìn)入雜物

a.澆筑混凝土?xí)r，波紋管兩端未封堵或封堵不好，混凝土進(jìn)入波紋管；

b.穿入鋼筋時(shí)鋼筋上雜物被帶入，并在某處堆積；

c.壓漿時(shí)水泥漿中混入雜物，并在某處堆積。

（4）壓漿時(shí)水泥漿稠度控制不當(dāng)，水泥漿過于濃稠時(shí)容易發(fā)生壓漿堵塞現(xiàn)象。

圖1 26 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁斷面圖（單位：mm）

圖2 19 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁斷面圖（單位：mm）

（5）壓漿時(shí)壓力過大、速度過快，容易使水泥漿離析而堵塞孔道。

2.2 壓漿不密實(shí)的原因分析

結(jié)合武漢市珞獅南路改造工程主線高架橋預(yù)應(yīng)力施工實(shí)踐并參閱相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)出預(yù)應(yīng)力壓漿不密實(shí)的原因有：

（1）配制的水泥漿水灰比過大，含水量太大，結(jié)硬后水分散失，形成較多孔洞；

（2）配制的水泥漿水灰比過小，含水量太低，壓漿時(shí)流動(dòng)性差，形成較多孔洞；

（3）水泥漿配制不好，如膨脹劑使用過少；

（4）設(shè)計(jì)孔道較長(zhǎng)，且較長(zhǎng)范圍內(nèi)高差變化不大，致使部分氣體無法排出，形成孔洞；

（5）排氣管設(shè)置不當(dāng)，排氣管脫落或堵塞；

（6）波紋管在相鄰鋼筋、混凝土澆筑等作用下產(chǎn)生較大位移或變形，容易形成孔洞；

（7）穿入預(yù)應(yīng)力筋后，預(yù)應(yīng)力筋之間、預(yù)應(yīng)力筋與波紋管之間間隙過小，水泥漿無法壓到這些間隙中；

（8）壓漿機(jī)損壞，壓漿時(shí)進(jìn)氣，或操作不合理排氣孔出漿與原漿不同時(shí)停止壓漿、壓漿時(shí)間或壓力不足等）；

（9）水泥漿壓漿后離析，原因可能是水泥漿配制不合格，或壓漿速度過大等。

2.3 壓漿串管的原因分析

波紋管呈彎曲狀，當(dāng)相鄰波紋管在彎曲處緊貼或間距較小時(shí)，可能在穿入預(yù)應(yīng)力筋時(shí)被戳穿。

波紋管之間緊靠或間距較小，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，波紋管可能同時(shí)被預(yù)應(yīng)力筋的分力破壞，導(dǎo)致串管。

3 壓漿常見問題的預(yù)防措施

3.1 壓漿不通的預(yù)防

（1）從嚴(yán)把關(guān)，劣質(zhì)波紋管不得進(jìn)場(chǎng)；破損波紋管不使用或經(jīng)嚴(yán)密修補(bǔ)后使用；

（2）波紋管定位后對(duì)波紋管進(jìn)行檢查，如有空洞采取適當(dāng)措施封閉，若不能修補(bǔ)則須更換波紋管；

（3）振搗時(shí)振動(dòng)棒不可接觸或長(zhǎng)時(shí)間接觸波紋管，以防波紋管被振壞；

（4）鋼絞線宜采用后穿法，澆筑混凝土前穿入抽拔管，混凝土澆筑過程中不斷抽拉。穿抽拔管困難的，在澆筑混凝土?xí)r對(duì)每束鋼絞線必須拉動(dòng)，防止有混凝土漿漏入與鋼絞線咬合在一起；

（5）穿鋼絞線前對(duì)鋼絞線進(jìn)行檢查，壓漿前對(duì)水泥漿進(jìn)行檢查，做好過濾措施，防止夾帶雜物進(jìn)入孔道；

（6）壓漿時(shí)嚴(yán)格控制水灰比，防止水泥漿稠度過大堵塞孔道。

武漢市珞獅南路改造工程主線高架橋在施工過程中密切注意以上預(yù)防措施，使預(yù)應(yīng)力壓漿不同事故的發(fā)生率極低。

3.2 壓漿不密實(shí)的預(yù)防

壓漿不實(shí)，易產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕。預(yù)防壓漿不密實(shí)，可以從以下方面把握：

（1）波紋管定位準(zhǔn)確，排氣管安裝牢固；

（2）灌漿用的水泥應(yīng)是新出廠的，標(biāo)號(hào)不低于42.5#的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；

（3）灰漿的配合比，必須結(jié)合施工季節(jié)、材料種類等靈活選取，不可過大或過小，并通過試配試驗(yàn)確定；

（4）灌注前應(yīng)檢查灌注通道的管道狀態(tài)是否通暢，對(duì)孔道應(yīng)在灌注前用壓力水沖洗；

（5）張拉后應(yīng)盡早進(jìn)行孔道壓漿，壓漿應(yīng)緩慢、均勻、連續(xù)進(jìn)行；每孔道應(yīng)一次灌成，中途不應(yīng)停頓；

（6）加入適量膨脹劑；

（7）控制好壓漿的壓力和持力時(shí)間，必要時(shí)采取二次壓漿的方法；

（8）采用真空輔助等方法。

目前，能基本解決壓漿不密實(shí)的施工方法還沒有報(bào)道，更多的學(xué)者將研究重點(diǎn)放在了預(yù)防措施和壓漿材料上面。

3.3 壓漿串管的預(yù)防

（1）在波紋管間距較近的位置設(shè)置小鋼板，將二者隔開；

（2）穿入預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋頭部應(yīng)包裹好，不露尖端、棱刺，以減小戳破波紋管的可能性；

（3）對(duì)于大角度交叉相鄰且交叉點(diǎn)處彎曲時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加鋼筋以固定波紋管位置，或者同時(shí)加小鋼板隔開。

4 壓漿常見問題的預(yù)防措施

4.1 壓漿不通的處理

處理壓漿不通的問題，關(guān)鍵是要找到堵塞的原因、位置及堵塞長(zhǎng)度。

孫國(guó)華[2]推導(dǎo)了近似計(jì)算后張梁波紋管堵塞位置的理論計(jì)算方法：

式中：l為堵塞點(diǎn)與張拉點(diǎn)的距離；l0為設(shè)計(jì)通長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度；Δl為實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值；Δl0為預(yù)應(yīng)力鋼筋在σcon的應(yīng)力下地伸長(zhǎng)值；σcon為設(shè)計(jì)控制應(yīng)力；σ1為實(shí)際張拉應(yīng)力。

張鐵鎖[3]運(yùn)用以下公式在工程實(shí)踐中利用計(jì)算公式獲得堵塞的具體位置：

式中：L為堵塞點(diǎn)與張拉點(diǎn)的距離；Δl為實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值；PP為預(yù)應(yīng)力筋平均拉應(yīng)力，在橋梁施工規(guī)范中有計(jì)算公式。

上述兩個(gè)應(yīng)用效果都比較好，值得借鑒。

目前，處理壓漿不通的方法主要有疏通、破除表層、兩端壓漿、排氣孔壓漿、套管注漿法等。

（1）疏通：疏通是壓漿不通時(shí)的嘗試性的做法，即通過對(duì)預(yù)應(yīng)力筋兩端進(jìn)行多次反復(fù)張拉使堵塞部位脫開，進(jìn)而緩慢壓漿。需要注意的是，張拉應(yīng)力要嚴(yán)格控制。當(dāng)波紋管端部有少量堵塞時(shí)（如波紋管端部封堵不嚴(yán)造成的），可將此處鑿開以疏通。實(shí)際工程中，可以通過此法解決的實(shí)例很少。

（2）破除表層：如果波紋管堵塞位置不在兩端，并且能夠利用上述的經(jīng)驗(yàn)方法估計(jì)出堵塞位置，可以在此處將結(jié)構(gòu)鑿開，排除堵塞后更換波紋管，澆筑混凝土，強(qiáng)度達(dá)到要求后再壓漿。考慮到結(jié)構(gòu)的整體性要求，在關(guān)鍵部位或者堵塞長(zhǎng)度較大時(shí)不宜采用此法。

（3）兩端壓漿：對(duì)于設(shè)計(jì)的一端壓漿的波紋管，當(dāng)波紋管中間堵塞，且設(shè)計(jì)的非壓漿端頭能夠鑿出時(shí)，可用兩端壓漿的方法。此法相當(dāng)于將堵塞的波紋管化作兩根波紋管進(jìn)行壓漿，但是在堵塞位置附近可能有壓漿不密實(shí)的情況發(fā)生。

（4）排氣孔壓漿：當(dāng)堵塞較多、兩端壓漿不能達(dá)到壓漿要求時(shí)，可采用排氣孔壓漿的方法。此法相當(dāng)于將堵塞的波紋管分成多段。此法要求多個(gè)壓漿機(jī)同時(shí)有序壓漿。

（5）套管注漿法：當(dāng)內(nèi)部粗預(yù)應(yīng)力筋可以活動(dòng)時(shí)，可將薄壁不銹鋼管套在粗鋼筋上，通過該薄壁不銹鋼管與粗鋼筋之間的間距將水泥漿壓入，同時(shí)需要逐步抽出該薄壁不銹鋼鋼管。此法使用有較多的限制，在管道彎曲交大、管道過長(zhǎng)等情況下均無法使用[4]。

以上的處理方法的使用應(yīng)據(jù)實(shí)而定，也可組合使用。為保證壓漿質(zhì)量，可能需要進(jìn)行二次壓漿。

4.2 壓漿不密實(shí)的處理

壓漿不密實(shí)的處理難度較大。少量的壓漿不密實(shí)對(duì)受力影響不大時(shí)，考慮到破除混凝土表層會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，一般不作處理。

4.3 壓漿串管的處理

遇到壓漿串管，應(yīng)立即停止壓漿，用清水沖洗已壓水泥漿，再將串管的波紋管同時(shí)進(jìn)行壓漿[5]。

5 結(jié)語

對(duì)于預(yù)應(yīng)力壓漿施工，應(yīng)以預(yù)防為主，施工補(bǔ)救為輔，重點(diǎn)控制壓漿前的施工環(huán)節(jié)，消除隱患。對(duì)于出現(xiàn)的問題，做到不回避、不掩飾，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)解決。

在工程實(shí)踐中，得到了應(yīng)對(duì)壓漿不通、壓漿不密實(shí)、壓漿串管等問題的預(yù)防措施和解決措施等經(jīng)驗(yàn)。在這些經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)下，武漢市珞獅南路改造工程主線橋混凝土箱梁預(yù)應(yīng)力壓漿過程中，很好處理了壓漿不通、壓漿串管及壓漿不密實(shí)問題。

[1]江拔奇,薛繼連.波紋管預(yù)應(yīng)力孔道的防堵措施[J].鐵道建筑技術(shù),1999(1):19-20.

[2]孫國(guó)華.后張梁波紋管堵塞位置的理論計(jì)算[J].鐵道建筑技術(shù),2011(3):22-23.

[3]張鐵鎖.現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁波紋管孔道被水泥漿堵塞的處理方案[J].橋梁隧道,2008(1):134-135.

[4]季祥輝.豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋孔道壓漿不通的處理[J].鐵道建筑,2004(4):14-15.

[5]張?zhí)靷?向承堯.預(yù)應(yīng)力波紋管堵塞、壓漿串管及壓不進(jìn)漿原因分析及處理措施[J].施工技術(shù),2007(4):35.