先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁施工質(zhì)量控制和病害防治

吳玲

【摘 要】本文介紹了先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁施工的質(zhì)量控制及常見病害分析與防治措施，僅供相關(guān)技術(shù)人員參考。

【關(guān)鍵詞】先張法；預(yù)應(yīng)力；空心板梁；質(zhì)量控制；防治

1 施工工藝控制

1.1 準備工作

1.1.1 張拉臺座的檢驗

先張法的臺座設(shè)置應(yīng)滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，張拉橫梁應(yīng)具有足夠的強度和剛度。張拉前臺座必須平整，底板平整、清潔、無銹蝕。

1.1.2 張拉機具設(shè)備的檢驗

錨具、夾具和連接器，油泵、壓力表、千斤頂在使用前應(yīng)選擇有資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行檢驗、檢定，油泵和千斤頂必須配套測試和使用。

1.1.3 鋼絞線的下料、布設(shè)

（1）鋼絞線應(yīng)無銹蝕，下料長度根據(jù)張拉臺座的長度和張拉機具的布置計算確定，既要滿足使用要求，又要防止下料過長造成浪費。

（2）安裝鋼絞線前，在底模上鋪設(shè)塑料薄膜，防止預(yù)應(yīng)力筋、鋼筋骨架沾染底模上的隔離劑油污。

（3）對照設(shè)計圖紙編號的有效長度，采用對應(yīng)長度的硬質(zhì)塑料管將失效長度范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線套住，并用塑料膠帶纏封塑管端部，以防止混凝土進入膠管內(nèi)，使膠管內(nèi)的鋼絞線與混凝土不發(fā)生握裹作用力。

1.2 預(yù)應(yīng)力筋的張拉

1.2.1 張拉程序

預(yù)應(yīng)力筋選用高強度低松弛鋼絞線，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224）的規(guī)定。低松弛預(yù)應(yīng)力筋張拉程序為：

0 → 初應(yīng)力σ0→（整體張拉）20%σcon→40%σcon→σcon（ 持荷5min錨固）

1.2.2 初張拉

將Φ25mm精扎螺紋鋼拉桿穿在定位板上，再用連接器將鋼絞線與螺紋鋼拉桿連接，將被動端的拉桿以螺母固定在被動端橫梁上，用YDC300型千斤頂逐根張拉至初應(yīng)力，油表讀數(shù)到初應(yīng)力讀數(shù)后，將鋼絞線兩端錨固，再利用千斤頂回油放松，然后進行下一根鋼絞線的初張拉。張拉順序：先中間后兩邊，全部初張拉結(jié)束后，將小頂卸下。

1.2.3 整體張拉

同時啟動兩臺YDT1500-1000型千斤頂，推動活動橫梁前進。在張拉力達到20%σk時測定油頂伸長值L1，在張拉力達到40%σk時測定油頂伸長值L2，利用L2與L1的差值推算初應(yīng)力（20%σk）時的伸長值，然后張拉至100%σk，再測得油頂?shù)纳扉L值L3?？偟膶崪y伸長值即為（L2—L1 +L3—L1）。整體張拉過程中，兩臺油泵給油速度要同步，保證兩側(cè)千斤頂推進速度相同，以保證鋼絞線的受力均衡。送油速度要慢，油表讀數(shù)到達時，立即關(guān)緊油閥，進行錨固（錨固過程同時也是持荷過程），錨固完成后回油，拆除油頂。

1.2.4 計算理論伸長值

根據(jù)試驗取得鋼絞線的截面積和彈性模量值，計算出預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值△L， 預(yù)應(yīng)力筋的張拉力一般由設(shè)計文件給出，當(dāng)設(shè)計文件中未予明確的，可參考下式予以計算。

P=σcon·Ag·n·b/1000

式中：P——預(yù)應(yīng)力筋的張拉力（kN）；

σcon——預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力（N/mm2）；

Ag——每根預(yù)應(yīng)力筋的截面面積（mm2）；

n——同時張拉預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)；

b——超張拉系數(shù)，不超張拉時為 1.0。

理論伸長值計算 △L=PP·L/AP·EP

式中： △L——預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值；

PP——預(yù)應(yīng)力筋張拉端張拉力（N）；

L——預(yù)應(yīng)力筋長度（mm）；

AP——預(yù)應(yīng)力筋截面面積（mm2）；

EP——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）。

1.2.5 張拉過程中采用油壓表讀數(shù)與伸長值雙向控制，并分階段做好伸長值和油表讀數(shù)的記錄，實測伸長值與理論伸長值之差在±6%范圍內(nèi)，即可進行下一步工作。否則暫停張拉，查明原因采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。

1.2.6 預(yù)應(yīng)力張拉中經(jīng)常檢查機具設(shè)備是否運轉(zhuǎn)正常，如果發(fā)生千斤頂漏油、油壓表指針不回零時應(yīng)停止張拉，更換油表重新檢定。張拉過程預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)斷絲等情況，張拉設(shè)備應(yīng)重新進行校驗。

1.3 鋼筋的制作與安裝

根據(jù)當(dāng)前公路工程標準化施工的要求，預(yù)制場鋼筋加工場地參照標準化廠房建設(shè)，全部場地硬質(zhì)化，增設(shè)5噸行吊，鋼筋原材料及加工半成品全部在廠房內(nèi)分類堆放，分別標識。

1.3.1 鋼筋加工

（1）鋼筋表面潔凈、無損傷、無油漬、漆皮、銹蝕。鋼筋的形狀、尺寸應(yīng)按照設(shè)計的規(guī)定進行加工，加工后的鋼筋表面不應(yīng)有削弱鋼筋截面的傷痕。

（2）板梁鋼筋連接宜采用閃光對焊或電弧焊，接頭形式、焊接方法跟焊接材料應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》的規(guī)定。每批鋼筋焊接前先進行試焊，并檢驗接頭外觀質(zhì)量及力學(xué)性能，經(jīng)檢驗合格后方可正式施焊。

（3）電弧焊宜采用雙面焊縫，僅在雙面焊無法施焊時，方可采用單面焊接，焊接時兩鋼筋搭接端部預(yù)先折向一側(cè)，兩結(jié)合鋼筋的軸線應(yīng)保持一致。焊縫長度雙面焊不小于5d，單面焊不小于10d（d為鋼筋直徑）。電弧焊與鋼筋彎曲處的距離不小于10d，且不得位于構(gòu)件的最大彎矩處。

1.3.2 鋼筋綁扎與安裝

（1）在鋼筋綁扎之前，先在臺座上準確地進行定位放線，確保鋼筋的位置、數(shù)量、間距、尺寸準確。

（2）構(gòu)件拐角處的鋼筋交叉點應(yīng)全部綁扎，中間平直部分的交叉點可交錯綁扎，綁扎的交叉點宜占全部交差點的40%以上。除設(shè)計有特殊規(guī)定外，箍筋應(yīng)與主筋垂直。

（3）混凝土墊塊采用高強混凝土墊塊，應(yīng)錯開、分散設(shè)置在鋼筋與模板之間，但不應(yīng)橫貫混凝土保護層的全部截面進行設(shè)置。墊塊在構(gòu)件側(cè)面和底面布設(shè)的數(shù)量不少于3個/m2，重要部位適當(dāng)加密，以保證鋼筋混凝土的保護層厚度滿足設(shè)計要求和施工規(guī)范要求。

（4）預(yù)埋件的埋設(shè)及其位置、數(shù)量、規(guī)格應(yīng)與圖紙相符，否則將會影響后續(xù)工程（ 如伸縮縫、防撞護欄、鉸縫等） 的施工。

（5）鋼筋綁扎完畢，經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗認可后，拆除底板上的塑料薄膜，進入下一道工序。

1.4 模板安裝

1.4.1 模板的設(shè)計

（1）模板采用組合式鋼模板，應(yīng)符合《組合鋼模板技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。模板的強度、剛度、穩(wěn)定性和力學(xué)性能滿足施工荷載要求和多次頻繁周轉(zhuǎn)使用的特點。

（2）模板各部分幾何尺寸，及預(yù)埋件位置應(yīng)符合設(shè)計要求。

1.4.2 模板制作與安裝

（1）模板組裝前應(yīng)對各部件的幾何尺寸和焊縫進行全面檢查，合格后方可進行組裝。側(cè)模和芯模的尺寸應(yīng)符合設(shè)計圖紙。

（2）混凝土的脫模劑采用清潔的機油，不得使用廢機油。

（3）模板安裝完成后，認真檢查模內(nèi)尺寸、梁端角度符合設(shè)計要求，接縫要緊密不漏漿，必要時在接縫間加密封條。確認合格后方可進行混凝土澆筑。

（4）橡膠芯模在使用前應(yīng)進行氣密性檢驗，每次使用后，妥善存放，防止污染、破損及老化。從開始澆筑混凝土到氣囊放氣為止，充氣壓力應(yīng)保持穩(wěn)定。

（5）模板在每次周轉(zhuǎn)使用前都要進行打磨處理，保證模板的平整度、順直度、清潔度，以保證板梁的外觀質(zhì)量。

1.5 混凝土拌制和澆筑的質(zhì)量控制要點

預(yù)制場內(nèi)建設(shè)一個小型混凝土攪拌站，板梁高標號混凝土，對各種原材料的要求比較高，特別強調(diào)碎石的沖洗設(shè)備，以控制碎石的含泥量，更好地控制混凝土的強度。

1.5.1 混凝土的拌和

（1）混凝土施工前根據(jù)現(xiàn)場砂石料的含水率，調(diào)整施工配合比?，F(xiàn)場配置洗石機，拌和前對碎石進行清洗，并設(shè)置污水過濾池、沉淀池，定期清理。

（2） 混凝土拌制采用自動計量拌和站攪拌，拌和時各項原材料嚴格按配合比進行配料，其誤差控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

（3）混凝土拌和物應(yīng)攪拌均勻，不得有離析和泌水現(xiàn)象?；炷吝\至澆筑地點后發(fā)生離析、泌水或坍落度不符合要求時，應(yīng)進行第二次攪拌，二次攪拌時不得任意加水，確有必要時，須保持原水膠比不變。二次攪拌仍然不符合要求時，則不得使用。

1.5.2 混凝土澆筑

（1）先澆筑底板到設(shè)計要求的厚度，然后安裝橡膠芯模，充氣完成后再澆筑兩側(cè)腹板和頂板混凝土?；炷翍?yīng)連續(xù)澆筑，按一定的厚度、順序和方向分層澆筑，且在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土。

（2插入式振搗器不得碰觸鋼絞線和模板，移動間距不超過振動器作用半徑的1.5倍，且插入下層混凝土中的深度宜為5～10cm。每一振點振搗至混凝土停止下沉、不出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿為度。

（3）澆筑兩側(cè)腹板時應(yīng)對稱進行，防止芯模偏位。側(cè)腹完成后澆筑頂板，頂板混凝土澆筑后再用木抹子抹平。混凝土澆筑結(jié)束后，要留取同條件試件及標準養(yǎng)護試件，以備確定其強度使用。施工時注意上部構(gòu)造預(yù)埋鋼筋（防撞墻、伸縮縫預(yù)埋鋼筋等）的埋設(shè)。

（4） 預(yù)制空心板頂面必須拉毛劃槽，采用垂直于路線定向劃槽，槽深 0. 5～1cm，以保證空心板與橋面鋪裝混凝土良好地結(jié)合。

1.5.3 混凝土養(yǎng)護與模板拆除

（1）混凝土澆筑完成后，應(yīng)在其收漿后盡快予以覆蓋并灑水保濕養(yǎng)護。根據(jù)施工時的大氣溫度和施工組織計劃安排，確定養(yǎng)護方式。

（2）芯模的拆除應(yīng)在混凝土強度能保證其表面不發(fā)生坍陷或裂縫現(xiàn)象時方可拆除。側(cè)模板應(yīng)在混凝土強度達到2.5MPa，且能保證其表面及菱角不至因拆模而受損壞時方可拆除。拆模時間可根據(jù)氣溫，參考混凝土終凝時間經(jīng)過試驗確定。

（3）灑水養(yǎng)生。應(yīng)根據(jù)氣溫情況，掌握恰當(dāng)?shù)臅r間間隔，并用土工布覆蓋，保持7d混凝土表面濕潤，氣溫低于5℃度時，應(yīng)覆蓋保溫，不得灑水養(yǎng)生。養(yǎng)護用水采用自來水或地下水。

（4）蒸汽養(yǎng)生。混凝土的蒸氣養(yǎng)護分為三個階段進行，在送氣養(yǎng)護前停放2～4h，停放溫度不小于10℃。升溫階段：送氣后逐漸加大送氣量，使混凝土的溫度逐漸上升，升溫速度10～15℃/h；恒溫階段：恒溫溫度保持60℃以內(nèi)；降溫階段：當(dāng)混凝土的強度達到90%時，減少送氣量降低養(yǎng)護溫度，降溫速度控制在15～20℃/h。當(dāng)梁體溫度與外界溫度的溫差不超過20℃時，撤除養(yǎng)護罩。

1.6 板梁出槽質(zhì)量控制要點

1.6.1 預(yù)應(yīng)力筋放張時同條件養(yǎng)護構(gòu)件混凝土的強度、彈性模量應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定，設(shè)計未規(guī)定時，混凝土的強度不低于設(shè)計強度等級值的80%，彈性模量不低于混凝土28天彈性模量的80%。

1.6.2 在預(yù)應(yīng)力筋放張之前，應(yīng)將限制位移的側(cè)模、端?；騼?nèi)模拆除。

1.6.3 放張時防止構(gòu)件發(fā)生翹曲、裂紋及預(yù)應(yīng)力筋斷折等現(xiàn)象，應(yīng)分階段、均勻、緩慢、對稱、相互交錯地放張。預(yù)應(yīng)力筋切斷順序由放張端開始，依次向另一端切斷，梁端自外側(cè)向內(nèi)側(cè)對稱割線，直到全部割線完成，放張結(jié)束。

1.6.4 封頭混凝土：澆筑梁體混凝土?xí)r，在頂面距梁端50cm處預(yù)留孔，將預(yù)制相應(yīng)直徑的厚5cm的混凝土板塊置于孔內(nèi)，預(yù)留孔處用鋼筋定位，梁端用砂漿襯砌墊平，中間部位用混凝土澆灌，混凝土強度等級按照設(shè)計要求配置。

1.6.5 板梁存放：板梁放張后利用龍門吊出槽，把同座橋澆筑日期相近的堆放一起，板梁堆放高度不超過三層，堆放時，各層擱置點并保持同一垂直線，板梁堆放后將外露鋼絞線用砂輪切割機切平，并派專人封頭并用砂漿抹平。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土常見病害分析及防治措施

2.1 板梁上拱值偏差

2.1.1 可能原因分析

由于混凝土強度的差異、混凝土彈性模量不穩(wěn)定、施加預(yù)應(yīng)力的時間差異、板梁存放時間不一致，都有可能導(dǎo)致板梁上拱值的不穩(wěn)定。另一方面同條件養(yǎng)護的試件彈性模量與構(gòu)件存在一定差異，如果板梁彈性模量未達到設(shè)計值時放張，會導(dǎo)致板梁的上拱值偏大。第三方面就是計算采用的鋼絞線的彈性模量與實際值不吻合，大于實際值時計算的伸長值偏小，造成應(yīng)力不夠；小于實際值時計算的伸長值偏大，造成超張拉；施加預(yù)應(yīng)力超過設(shè)計值時易引起板梁上拱值偏大，且出現(xiàn)裂縫。

2.1.2 防治措施

控制好混凝土的水膠比和配合比計量的準確性，混凝土應(yīng)拌和均勻；嚴格控制放張時混凝土的強度和彈性模量，隨槽養(yǎng)護試件取樣要具有代表性，拆模后跟梁體同條件養(yǎng)護；計算伸長值時鋼絞線彈性模量采用試驗實測值，板梁存放時間不宜過長；澆筑混凝土?xí)r同一槽的梁盡量同時澆筑，縮短間隔時間，安裝時澆筑日期相近的板梁靠在一起。

2.2 板梁混凝土面層裂縫的防治

2.2.1 可能原因分析：

（1）水泥質(zhì)量不好，安定性不合格，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。

（2）骨料含泥量過大時，隨著混凝土的干燥、收縮，出現(xiàn)不規(guī)則的花紋裂縫。

（3）混凝土攪拌和運輸時間過長，導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)產(chǎn)生細裂縫。

（4）混凝土凝結(jié)過程中橡膠芯模漏氣，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

（5）澆筑過程中，橡膠芯模上浮，面層混凝土保護層偏小，使混凝土產(chǎn)生沿鋼筋方向的裂縫。

（6）混凝土產(chǎn)生大量水化熱，與外界環(huán)境溫差較大，導(dǎo)致混凝土凝固時因收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強度而產(chǎn)生裂縫。

（7）混凝土水膠比過大，由于干燥收縮而產(chǎn)生裂縫。

2.2.2 防治措施

（1）選用優(yōu)質(zhì)水泥和骨料，拌和前對石料進行清洗。

（2）合理設(shè)計混凝土配合比，在工作條件能滿足的條件下，盡可能采用較小水膠比及較低坍落度的混凝土。

（3）澆筑混凝土前檢驗芯模的氣密性，從使用到氣囊放氣為止，充氣壓力應(yīng)保持穩(wěn)定。

（4）嚴格按照圖紙規(guī)定尺寸綁扎芯模定位鋼筋并與鋼絞線綁扎牢靠，以防止振搗過程中橡膠芯模上浮。

（5）混凝土澆筑時振搗充分，澆筑后及時養(yǎng)護。

2.3 混凝土回彈強度值偏低、不均勻

2.3.1 可能原因分析

（1）水泥性能不穩(wěn)定或者砂石料含泥量過大影響混凝土工作性和強度。

（2）混凝土拌和時原材料計量不準確，或者坍落度偏大，或者混凝土拌和不均勻、離析等造成混凝土成型后強度不均勻，離散型大。

（3）混凝土振搗不密實導(dǎo)致強度不均勻。

2.3.2 防治措施

（1）原材料進場前進行嚴格檢驗，各項技術(shù)要求合格后方可使用，特別是碎石在使用前一天進行清洗以控制其含泥量和含水量。

（2）計量系統(tǒng)按規(guī)范要求時間檢定，將各項原材料計量控制在允許誤差范圍內(nèi)。混凝土拌和前測定砂石料含水量，調(diào)整施工配合比，適當(dāng)延長拌和時間，拌和完成后盡量縮短混凝土運輸、停滯、入模時間，以防混凝土有坍落度損失或離析現(xiàn)象。

（3）混凝土入模后，嚴格按照施工技術(shù)方案振搗、操作，做到程序化、標準化、規(guī)范化，嚴格控制振搗時間、間距、速度，兩側(cè)對稱澆筑。振搗過程中防止欠振、漏振造成混凝土空洞不密實或蜂窩麻面現(xiàn)象，影響混凝土的強度和外觀質(zhì)量，也要防止過振造成混凝土中骨料下沉，水分被提出，出現(xiàn)離析、砂溜現(xiàn)象，影響混凝土強度的均勻性。

3 結(jié)論

先張法預(yù)應(yīng)力空心板的施工已經(jīng)是一項非常成熟的施工工藝，只要從原材料、張拉機具、預(yù)應(yīng)力張拉、鋼筋加工、模板安裝、混凝土澆筑、養(yǎng)生及放張，做好中間的各道工序控制，形成一種高標準、嚴要求的流水作業(yè)施工，加上對預(yù)制過程中容易出現(xiàn)的技術(shù)問題進行重點預(yù)防，對容易出現(xiàn)的質(zhì)量通病進行有針對性的控制，就能夠避免質(zhì)量問題的出現(xiàn)，確保橋梁工程質(zhì)量，加快施工進度，提高經(jīng)濟效益。

【參考文獻】

[1]中交第一公路工程局有限公司.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50-2011）[S].北京：人民交通出版社出版，2011，07.

[2]劉偉，劉迅.先張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉技術(shù)[J].山西建筑出版社，2006（8）.

[3]姜志青.道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社，2002（1）.

[責(zé)任編輯：湯靜]