預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量影響因素分析及控制措施

吳超

摘 要：孔道壓漿是預(yù)應(yīng)力體系施工中關(guān)鍵的一步，橋梁預(yù)應(yīng)力體系可以極大地提高橋梁工程的整體受力能力和質(zhì)量水平。本文從預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工中存在的質(zhì)量問(wèn)題入手，分析造成孔道壓漿質(zhì)量問(wèn)題的影響因素，提出孔道壓漿質(zhì)量的控制措施，用以提高橋梁工程的施工質(zhì)量和使用壽命。

關(guān)鍵詞：橋梁;預(yù)應(yīng)力;孔道壓漿;質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）07-0117-02

0 前言

在橋梁的施工階段，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿因其實(shí)施效果的不可見(jiàn)性，質(zhì)量驗(yàn)收較為困難，使得壓漿質(zhì)量仍然存在較多問(wèn)題。這不僅與施工過(guò)程中操作人員、技術(shù)人員、監(jiān)理人員思想認(rèn)識(shí)不到位和監(jiān)管措施不力有關(guān)，也與原材料性能不滿足要求、未嚴(yán)格落實(shí)施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理不到位等因素有著密切的關(guān)系。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的質(zhì)量問(wèn)題給橋梁工程帶來(lái)了一定隱患并降低其使用壽命，因此加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的施工質(zhì)量控制顯得尤為必要。

1 孔道壓漿質(zhì)量影響因素分析

1.1 孔道成孔材料

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的質(zhì)量問(wèn)題和成孔質(zhì)量有很大關(guān)系，波紋管的質(zhì)量長(zhǎng)期以來(lái)不作為強(qiáng)制檢測(cè)項(xiàng)目，導(dǎo)致波紋管產(chǎn)品質(zhì)量失控和現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)較差。部分生產(chǎn)廠家在金屬波紋管鋼帶質(zhì)量上和塑料波紋管的顆粒及厚度上大做文章，使波紋管的合格率大大降低。

（1）塑料波紋管：目前的塑料波紋管多為聚乙烯材料制作，對(duì)比聚丙乙烯材料制作的波紋管，其強(qiáng)度、彈性模量和耐熱性均較差，且大部分生產(chǎn)廠家對(duì)波紋管的波紋形狀和波高不重視，導(dǎo)致波紋管的環(huán)剛度指標(biāo)無(wú)法滿足要求，還有一些廠家生產(chǎn)的波紋管連最基本的壁厚都難以滿足規(guī)范要求。（2）金屬波紋管：目前規(guī)范對(duì)金屬波紋管的質(zhì)量缺乏認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，很多單位在施工現(xiàn)場(chǎng)自行卷制金屬波紋管，由于鋼帶自身質(zhì)量得不到保證，加上現(xiàn)場(chǎng)保存措施不到位，加工設(shè)備及加工工藝等一系列問(wèn)題，往往在施工時(shí)會(huì)出現(xiàn)波紋管變形、銹蝕、損壞，最終導(dǎo)致壓漿工藝無(wú)法正常實(shí)施。

1.2 壓漿材料性能

目前國(guó)內(nèi)多數(shù)后張預(yù)應(yīng)力橋梁工程采用普通水泥漿摻入阻銹劑進(jìn)行孔道壓漿，根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外壓漿施工技術(shù)規(guī)范的調(diào)研和對(duì)比發(fā)現(xiàn)，規(guī)范對(duì)壓漿材料強(qiáng)度要求差異不大，但在初凝時(shí)間、流動(dòng)性、泌水率、膨脹率、體積變化率、抗?jié)B性、總氯離子含量等方面的要求差異較大。國(guó)內(nèi)的施工技術(shù)規(guī)范對(duì)壓漿材料的性能指標(biāo)要求較低，但對(duì)于漿液流動(dòng)性的指標(biāo)要求較高，導(dǎo)致水灰比無(wú)法減小。

1.3 出漿孔與排氣孔、封錨問(wèn)題

部分預(yù)應(yīng)力工程進(jìn)行壓漿施工時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)出漿孔設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，曲線孔道峰頂位置未設(shè)置出漿孔，也沒(méi)有根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)形式和預(yù)應(yīng)力管道走向設(shè)置科學(xué)合理的排氣孔。在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿時(shí)，當(dāng)漿體從設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的出漿孔或排氣孔溢出時(shí)會(huì)被誤認(rèn)為壓漿完成。有時(shí)出漿孔堵塞也會(huì)導(dǎo)致孔道內(nèi)空氣無(wú)法全部順暢排出，造成管道“窩氣”。因此，排氣措施在非真空壓漿施工過(guò)程中是影響壓漿質(zhì)量的一個(gè)十分關(guān)鍵的因素。

施工過(guò)程中對(duì)波紋管的保護(hù)措施不到位，造成波紋管變形損壞、異物堵塞、密封不好、封錨不嚴(yán)等問(wèn)題也會(huì)造成壓漿時(shí)漏漿、不能保壓持荷、漿體不密實(shí)等現(xiàn)象。特別是預(yù)應(yīng)力錨頭的封堵，預(yù)應(yīng)力錨頭因其結(jié)構(gòu)和位置特殊，所受應(yīng)力高，若養(yǎng)護(hù)不到位，或封錨材料抗?jié)B性能不好，極易造成封錨材料開(kāi)裂，最終導(dǎo)致錨頭腐蝕，封錨不密實(shí)也會(huì)造成壓漿不能保壓持荷。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)施工的監(jiān)督管理仍然是控制孔道壓漿質(zhì)量的重要手段。目前，大部分的工程項(xiàng)目對(duì)孔道壓漿工序在管理上依然缺乏行之有效的監(jiān)管手段。如工序施工前技術(shù)人員未能進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)和相關(guān)交底，施工時(shí)不嚴(yán)格按照規(guī)范要求履行試驗(yàn)流程、施工工藝流程、檢查驗(yàn)收流程，或交底的工藝流程不明確，工藝指標(biāo)及驗(yàn)收指標(biāo)不明確等。

2 孔道壓漿質(zhì)量的控制措施

2.1 提高壓漿料性能指標(biāo)，加強(qiáng)壓漿料試驗(yàn)檢測(cè)方法

提高預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量最主要的是提高壓漿材料的性能指標(biāo)，同時(shí)還要做好壓漿料現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿多是對(duì)漿體的流動(dòng)性和抗壓強(qiáng)度兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)漿體的泌水率和膨脹度檢測(cè)力度不夠。而抗壓強(qiáng)度和流動(dòng)度這兩項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)與壓漿密實(shí)程度最終并不發(fā)生直接聯(lián)系。

若想較好的控制漿體泌水率和膨脹度，在施工現(xiàn)場(chǎng)可選用成本低、定量性強(qiáng)的傾斜管試驗(yàn)和插筋泌水試驗(yàn)。

2.2 采用高速攪拌制漿，配置合適的壓漿料

壓漿料的配合比應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求進(jìn)行，確保壓漿料的水灰比、泌水率、流動(dòng)度、膨脹率在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

壓漿料應(yīng)采用高速攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，目前工程中多采用轉(zhuǎn)速在100轉(zhuǎn)/分鐘左右的常規(guī)低速攪拌機(jī)，壓漿后出現(xiàn)的空隙較大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘以上的高速攪拌機(jī)，攪拌出的漿體各方面性能均有較大幅度地提高，其泌水率、強(qiáng)度、流動(dòng)度、膨脹率等指標(biāo)，較慢速攪拌機(jī)攪拌的壓漿料均高出許多。見(jiàn)表1。

2.3 加強(qiáng)波紋管質(zhì)量控制和檢測(cè)

要確保波紋管的材料性能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，波紋管在進(jìn)場(chǎng)使用前必須經(jīng)驗(yàn)收合格，并在使用前做好泌水試驗(yàn)和抗壓實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于設(shè)計(jì)孔道較長(zhǎng)，波紋管需要連接的，應(yīng)做好波紋管接頭位置的封閉措施，后穿預(yù)應(yīng)力筋的孔道內(nèi)應(yīng)穿PVC管或其他內(nèi)撐保護(hù)措施，其他工序施工時(shí)應(yīng)注意保護(hù)波紋管，避免波紋管受損。

2.4 壓漿工藝的控制

2.4.1 非真空壓漿

（1）孔道壓漿前應(yīng)將孔道內(nèi)存在積水和細(xì)微雜物清除干凈。（2）壓漿前，應(yīng)釆用密封罩或水泥漿等對(duì)錨具夾片空隙和其它可能漏漿處進(jìn)行封堵，待封堵料達(dá)到一定強(qiáng)度后方可壓漿。壓漿順序先下后上，曲線孔道和豎向孔道應(yīng)從最低點(diǎn)壓漿孔壓入，由最高點(diǎn)的排氣孔排氣或泌水。漿體壓入預(yù)應(yīng)力孔道之前，應(yīng)首先開(kāi)啟壓漿泵，使?jié){體從壓漿嘴排出少許，以排出壓漿管中的空氣、水和稀漿，當(dāng)排出的漿體稠度和攪拌罐中的稠度一致時(shí)，開(kāi)始?jí)喝腩A(yù)應(yīng)力孔道。（3）壓漿過(guò)程要均勻、連續(xù)，且保持適當(dāng)?shù)膲毫?，最大壓力?yīng)控制在0.6MPa左右，當(dāng)孔道較長(zhǎng)或起伏落差比較大時(shí)，可適當(dāng)增加壓力。壓漿充盈度應(yīng)達(dá)到孔道另一端飽滿并于排氣孔排出與規(guī)定流動(dòng)度相同的漿體為止。當(dāng)一條孔道壓漿完成，關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持壓力穩(wěn)定，穩(wěn)壓時(shí)間應(yīng)不少于3min。（4）同一孔道壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一次完成。從漿體攪拌到壓入預(yù)應(yīng)力孔道的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)40min。壓漿后應(yīng)從壓漿孔和出漿孔檢查壓漿的密實(shí)情況，如有不實(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)壓，以保證孔道完全密實(shí)。

2.4.2 真空壓漿

真空輔助壓漿應(yīng)用真空泵從孔道一端將已封閉好的預(yù)應(yīng)力孔道中空氣抽取干凈，使孔道內(nèi)的真空度達(dá)到-0.06MPa ～-0.1MPa，然后用壓漿設(shè)備從另一端將拌制好的壓漿料壓入孔道中。采用真空輔助壓漿可而減少氣體的影響，有效提高孔道壓漿的密實(shí)度。

壓漿料初入孔道時(shí)，由于混凝土先流造成殘留空氣，形成較大氣泡;在壓漿持續(xù)進(jìn)行過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)壓力由負(fù)壓變?yōu)檎龎海S著壓力的不斷上升，孔道內(nèi)殘留空氣體積會(huì)逐步縮小;到壓漿結(jié)束時(shí)，出漿口關(guān)閉并開(kāi)始穩(wěn)壓持荷，殘留空氣會(huì)更小;漿體凝固后，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，殘留空氣形成的氣泡在高壓狀態(tài)下進(jìn)一步縮小，真空輔助壓漿可有效縮小孔道內(nèi)的殘留空氣。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督管理

做好預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量控制還要做好現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督和管理，除日常的旁站監(jiān)督外還要將預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的技術(shù)工作提高到專項(xiàng)施工方案的高度，對(duì)孔道壓漿過(guò)程制定嚴(yán)格的操作規(guī)程，同時(shí)也要做好壓漿施工人員的專業(yè)化培訓(xùn);在施工過(guò)程中要進(jìn)行數(shù)字化管理，對(duì)壓漿的配合比、壓力、流量、流速進(jìn)行定量控制;最后還要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)頻率要求做好現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)檢測(cè)工作，確保各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

新建鐵路成都至貴陽(yáng)線樂(lè)山至貴陽(yáng)段王灣樂(lè)宜高速公路特大橋（60+100+60）m連續(xù)梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)221.5m。箱梁采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系?？v、橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa，彈性模量Ep=195GPa，公稱直徑為Φ15.2mm高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線，波紋管采用塑料波紋管。

3.2 檢測(cè)結(jié)果

該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的預(yù)應(yīng)力孔道壓漿按照上述孔道壓漿控制措施進(jìn)行嚴(yán)格控制。各塊段預(yù)應(yīng)力施工完成后采用彈性波穿透法對(duì)孔道壓漿質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，其中箱梁0#塊段、1#塊段N17、N18兩條預(yù)應(yīng)力管道檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2，結(jié)果顯示，箱梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要想使預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量得到保障，應(yīng)當(dāng)著重控制壓漿材料和波紋管的質(zhì)量和性能;采用先進(jìn)的壓漿設(shè)備和科學(xué)的施工工藝，提升施工人員、現(xiàn)場(chǎng)管理人員的專業(yè)性;在施工中，尤其要重視漿體的配比及性能指標(biāo)。本文通過(guò)分析質(zhì)量問(wèn)題和影響因素，總結(jié)出了控制預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的具體措施，為保障預(yù)應(yīng)力孔道施工質(zhì)量，提升橋梁工程的總體質(zhì)量和使用壽命提供經(jīng)驗(yàn)，給施工企業(yè)與施工人員提供參考。

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