淺談箱梁后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工和孔道壓漿質(zhì)量控制

1. 前言
        預(yù)應(yīng)力混凝土，就是事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到一個(gè)合適程度的配筋混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度，可以節(jié)省材料，減少自重，減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力，結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠。在曲線配筋或大型構(gòu)件的橋梁施工中，多采用后張法建立預(yù)應(yīng)力，靠錨具來傳遞和控制預(yù)應(yīng)力。鑒于箱梁后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線在橋梁中普遍采用，預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工是橋梁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在施工中要高度重視。本文總結(jié)多年后張法預(yù)應(yīng)力施工經(jīng)驗(yàn)，就箱梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工中的波紋管質(zhì)量、預(yù)應(yīng)力張拉、孔道灌漿等施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制進(jìn)行論述，以供箱梁預(yù)應(yīng)力施工參考。
        2. 預(yù)應(yīng)力塑料波紋管質(zhì)量控制
        預(yù)應(yīng)力波紋管分金屬波紋管和塑料波紋管，金屬波紋管用鍍鋅或不鍍鋅低碳鋼帶螺旋折疊咬口制成。塑料波紋管是一種新型成孔材料，已在后張法預(yù)應(yīng)力管道中普遍采用。本文就塑料波紋管在工程中的應(yīng)用予以論述,塑料波紋管必須按規(guī)范頻率要求進(jìn)行原材料抽檢，主要檢測環(huán)剛度、局部橫向荷載、柔韌性三項(xiàng)指標(biāo)，檢驗(yàn)合格后才能用于工程。
        預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔道的尺寸和位置偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，施工中如普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力塑料波紋管在空間發(fā)生干擾時(shí)，可適當(dāng)移動(dòng)普通鋼筋以保證預(yù)應(yīng)力鋼絞線和塑料波紋管位置準(zhǔn)確，波紋管要平直、圓順暢通，無折起；一般梁長方向允許偏差3cm，梁高方向允許偏差1cm。塑料波紋管應(yīng)采用定位鋼筋固定安裝，使其能牢固地置于設(shè)計(jì)位置，并在混凝土澆筑期間不產(chǎn)生位移，固定各種成孔塑料波紋管用的定位鋼筋的間距，一般不大于0.5m，對于曲線塑料波紋管宜適當(dāng)加密和設(shè)計(jì)防崩鋼筋。波紋管接頭采用套管法，且在套管內(nèi)要對口、居中，兩端的環(huán)向縫隙用膠帶封閉嚴(yán)密不得漏漿，灌漿孔和排氣孔應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的位置。預(yù)埋孔道端部的錨墊板平面應(yīng)垂直于孔道軸線，錨墊板孔中心要對準(zhǔn)塑料波紋管中心，安裝應(yīng)牢固，預(yù)埋的螺旋加勁鋼筋應(yīng)盡量緊靠錨墊板，以更好地分散此處應(yīng)力，錨墊板上的灌漿孔應(yīng)布置在下方。
        3. 預(yù)應(yīng)力張拉施工
        3.1鋼絞線束的制作及穿放。目前用于預(yù)應(yīng)力的鋼絞線多采用低松馳的高強(qiáng)度鋼絞線。每批進(jìn)場的預(yù)應(yīng)力鋼絞線必須經(jīng)外觀、力學(xué)性能檢驗(yàn)合格后方可投入使用。預(yù)應(yīng)力筋的下料長度應(yīng)通過計(jì)算確定，除要按照設(shè)計(jì)圖，加孤線值的長度外，還要考慮每端預(yù)留千斤頂＋工具錨＋限位板的δ值等工作長度。鋼絞線下料應(yīng)采用砂輪鋸切割，不得采用電弧切割。集束綁扎時(shí)，每束鋼絞線必須理順直，不得打結(jié)、扭曲，一般一米為一段進(jìn)行分段綁扎牢固，以免鋼絞線相互扭結(jié)或各絲、各股預(yù)應(yīng)力筋受力不均勻，造成張拉應(yīng)力不夠或超張拉，摩阻力值增大，易發(fā)生段絲、滑絲等現(xiàn)象。 
        鋼絞線穿放前應(yīng)清除孔道內(nèi)雜物，鋼絞線穿入梁體后應(yīng)盡快張拉，停放時(shí)間不能超過48小時(shí)，否則應(yīng)采取防銹措施。預(yù)應(yīng)力鋼絞線束穿后，應(yīng)對所有波紋管進(jìn)行檢查，有破損或密封不嚴(yán)處應(yīng)采取措施處理或更換，以免砼澆筑過程中漏漿，堵塞管道，影響預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉和孔道壓漿。在澆注混凝土?xí)r，在混凝土初凝前設(shè)專人隨時(shí)拉動(dòng)鋼束，避免個(gè)別波紋管接頭發(fā)生漏漿而產(chǎn)生管內(nèi)固結(jié)。
        3.2千斤頂與油表校正。預(yù)應(yīng)力張拉的設(shè)備和預(yù)應(yīng)力錨具，應(yīng)按錨具說明書的千斤頂型號配套使用。千斤頂在使用前必須按要求及時(shí)經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行千斤頂、油泵及油壓表配套標(biāo)定，確定其校正系數(shù)，張拉時(shí)嚴(yán)格按標(biāo)定報(bào)告上注明的油泵號、油表號和千斤頂號配套安裝使用。張拉前，應(yīng)按照校正系數(shù)公式計(jì)算出分級加載的油表讀數(shù)與張拉力的對應(yīng)值。在下列情況下應(yīng)重新標(biāo)定：新千斤頂初次使用前；油壓表指針不能退回零點(diǎn)時(shí)；千斤頂、油壓表和油管進(jìn)行過更換或維修后；當(dāng)千斤頂使用超過6個(gè)月或張拉超過200次以上；在使用過程中出現(xiàn)其他不正�，F(xiàn)象。
        3.3錨夾具、連接器、擠壓錨質(zhì)量控制。后張法建立預(yù)應(yīng)力，是靠錨具來傳遞和建立預(yù)應(yīng)力，如錨具質(zhì)量不合格，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)或在張拉后，錨板、墊板或夾片錨的夾片容易碎裂。所以錨夾具質(zhì)量非常重要，使用前，應(yīng)按要求對錨夾具、連接器進(jìn)行外觀、硬度、靜載錨固試驗(yàn)和擠壓錨頭工藝抗拔試驗(yàn)，合格后才能用于工程。
        3.4核算鋼絞線理論伸長值。張拉前，同類鋼絞線首批進(jìn)場后應(yīng)進(jìn)行彈性模量試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)測的彈性模量和相關(guān)公式仔細(xì)檢校每一束鋼絞線的理論伸長值，以免有時(shí)設(shè)計(jì)提供理論值有誤，而造成實(shí)測伸長量與理論伸長量之差不符合要求。
        3.5預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前，箱梁的混凝土強(qiáng)度和砼澆筑時(shí)間必須達(dá)到設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，千斤頂和油壓表均在校驗(yàn)有效期內(nèi)，箱梁側(cè)向約束已解除（但須特別注意，箱梁底模必須在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉結(jié)束并對管道實(shí)施壓漿后才能拆除），支座定位螺栓已解除，以使在預(yù)應(yīng)力張拉過程中能自由轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。
        當(dāng)所有準(zhǔn)備工作做好后，清除錨墊板下水泥漿等雜物，將鋼絞線切割成楔形逐根對孔穿入錨環(huán)中，裝緊工作錨具夾片，安裝時(shí)務(wù)必使工作錨落入錨墊板止口中，并與孔道軸線同心。工作錨安裝后，安裝張拉限位板及千斤頂對位，再在千斤頂后端安裝工具錨，安裝工具錨時(shí)，應(yīng)注意不得使鋼絞線錯(cuò)孔扭結(jié)。為安裝方便，可將工具錨夾片用橡皮筋箍住，從鋼絞線端頭沿鋼絞線送進(jìn)到工具錨孔中，并用鋼管打緊，夾片不得錯(cuò)位。以上工作全部做完后對千斤頂供油，使千斤頂受力并與梁端錨具面垂直，再次檢查錨具、千斤頂、孔道三者軸心是否同心，有偏差時(shí)應(yīng)用手錘輕擊錨環(huán)，調(diào)整位置，檢查合格后，即進(jìn)入張拉供油的準(zhǔn)備。兩端張拉操作人員應(yīng)統(tǒng)一指揮，口令一致，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)張拉順序、張拉方式對稱進(jìn)行張拉，張拉速度應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，注意使每根鋼絞線受力均勻，張拉力應(yīng)按設(shè)計(jì)控制力逐級加載，如按控制力的10%、20%、50%、90%及設(shè)計(jì)控制力分級張拉，在達(dá)到控制張拉的10%時(shí)作好標(biāo)記，開始測量鋼絞線伸長值，以后每級均要量測、記錄伸長值和張拉力，測量讀數(shù)應(yīng)精確，鋼絞線束在達(dá)到控制張拉力時(shí)，持荷2min，并維持張拉力不變，然后封錨。張拉過程中應(yīng)認(rèn)真作好張拉原始記錄，因處理滑絲、斷絲而引起鋼絞線束重復(fù)張拉時(shí)，同一束不超過3次，若鋼絲與錨具因滑絲而留有明顯刻痕時(shí)，應(yīng)予更換。張拉完成后，在錨口處的鋼絞線上做記號，鋼絞線回縮量不能大于6mm。張拉完成后，經(jīng)檢查并確認(rèn)全部合格后方可割絲，鋼束張拉完畢，嚴(yán)禁撞擊錨頭和鋼束。
        施加應(yīng)力以張拉力為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長值作校核，預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際彈性模量計(jì)算的伸長值與實(shí)測伸長值相差不應(yīng)超過±6%，否則應(yīng)暫停張拉，查找原因，主要原因有：鋼絞線材料發(fā)生變化，彈性模量E值變化或截面積A值變化；千斤項(xiàng)標(biāo)定曲線發(fā)生變化造成張拉力變化；混凝土強(qiáng)度不足；孔道摩阻損失變化；測量方法不準(zhǔn)確，因漏漿致使鋼絞線局部固結(jié)等。
        4. 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿質(zhì)量控制
        張拉力筋在張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后方可錨固，預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長度不宜小于30mm，錨固完畢檢驗(yàn)合格后即可用砂輪機(jī)切割端頭多余的預(yù)應(yīng)力筋，并用無收縮水泥砂漿密封錨頭，錨頭不得漏漿、漏水，清理錨墊板上的灌漿孔，保證灌漿通道暢通和孔道密封良好。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉完成封錨后，一般 24～36ｈ之內(nèi)宜及時(shí)進(jìn)行孔道壓漿，水泥漿一般為純水泥漿，根據(jù)要求進(jìn)行水泥漿原材料檢驗(yàn)和配合比設(shè)計(jì)，水泥漿水灰比一般為0.4-0.45，當(dāng)摻加減水劑時(shí)，水灰比可減小到0.35；漿體泌水率在拌和3小時(shí)后應(yīng)小于2%，泌水在24小時(shí)之后應(yīng)被漿體完全吸收；初凝時(shí)間不小于3小時(shí)，終凝時(shí)間應(yīng)不大于17小時(shí)；漿體體積變化率應(yīng)小于5%，28天齡期強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

為保證水泥漿飽滿、密實(shí)，采用真空壓漿工藝，即在孔道的一端采用真空泵對孔道進(jìn)行抽真空，當(dāng)達(dá)到-0.06MPa左右的真空度時(shí)，啟動(dòng)灌漿泵，將優(yōu)化后的特種水泥漿從孔道的另一端灌入，直至充滿整條孔道，并加以≤0.7 MPa的壓力；另為確保曲線管道最高點(diǎn)灌漿密實(shí)，在預(yù)應(yīng)力波紋管道最高點(diǎn)設(shè)置排氣出漿口，出漿口冒濃漿后穩(wěn)壓2分鐘。
        孔道壓漿質(zhì)量控制點(diǎn)：
        4.1用高壓水沖洗孔道，以沖走雜物并濕潤孔道內(nèi)壁，防止干燥的孔壁吸收水泥漿中的水分而降低漿液的流動(dòng)性，清洗完后，可用不含油的壓縮空氣排除管道內(nèi)的積水。
        4.2用高速攪拌機(jī)，使水泥漿能充分拌和，以保證漿體質(zhì)量。
        4.3現(xiàn)場檢查每盤水泥漿的流動(dòng)度，一般均控制在13～18秒以內(nèi)，漿體應(yīng)達(dá)到無離析及分層現(xiàn)象，泌水率＜2%，并且拌和后泌水在24ｈ內(nèi)重新被漿體全部吸收。
        4.4水泥漿自拌和至壓入管道的延續(xù)時(shí)間，視氣溫情況而定，一般控制在30～45分鐘，漿體在使用前和壓注過程中須連續(xù)攪拌。
        4.5壓漿管選用高強(qiáng)橡膠管，抗壓能力≥2MPa，要求壓漿時(shí)不易破裂，連接牢固，不得脫管。
        4.6在曲線預(yù)應(yīng)力孔道的最低處要留設(shè)壓漿口，最高處和孔道末端要留設(shè)排氣(漿)口，水泥漿由最低處壓入孔道，按照水泥漿的行程封堵排氣口，排氣口全部封堵完后，持壓時(shí)間不少于2分鐘，最大壓力不宜超過1.0MPa。
        4.7壓漿過程應(yīng)連續(xù)一次性完成，中途不得停止，為防止壓漿中途斷電，應(yīng)提前準(zhǔn)備好發(fā)電機(jī)，并且儲漿筒中的漿體要不停地?cái)噭?dòng)。
        4.8若遇孔道堵塞時(shí)，應(yīng)立即用高壓水將孔道沖洗干凈，重新壓漿，以保證壓漿飽滿密實(shí)。
        4.9壓漿順序：先下后上。較集中和鄰近的孔道，宜盡量先連續(xù)壓漿完成，不能連續(xù)壓漿時(shí)，后壓漿的孔道應(yīng)在壓漿前用壓力水沖洗通暢。
        4.10壓漿用的膠管一般不超過30m，若超過30m則壓力增加0.1MPa。水泥漿攪拌結(jié)束至壓入管道的時(shí)間間隔不應(yīng)超過40min。
        4.11水泥漿攪拌及壓漿時(shí)漿體溫度應(yīng)小于35度，當(dāng)氣溫或梁溫度低于5℃時(shí)，不得壓漿，壓漿后48h內(nèi)，保持結(jié)構(gòu)物溫度在5℃以上。
        4.12壓漿是否密實(shí)，除了以上要求外，還要從壓漿數(shù)量上來保證其質(zhì)量。水泥漿的凈用量=(孔道截面面積-鋼絞線截面面積)×孔道長度。
        4.13壓漿孔數(shù)和位置必須作好記錄，以防漏灌�？椎缐簼{應(yīng)填寫施工記錄。
        4.14壓漿后應(yīng)先將其周圍沖洗干凈并對梁端混凝土鑿毛，然后設(shè)置鋼筋網(wǎng)澆筑封錨混凝土，封錨混凝土的強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。澆筑時(shí)要加強(qiáng)振搗，要求混凝土密實(shí)，無蜂窩麻面，與梁端面平齊。
        5. 預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)應(yīng)高度重視安全
        張拉時(shí)，千斤頂后面不準(zhǔn)站人，也不得踩踏高壓油管；張拉時(shí)發(fā)現(xiàn)張拉設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常，應(yīng)立即停機(jī)檢查維修；正確安裝張拉千斤頂，張拉架搭設(shè)應(yīng)穩(wěn)固牢靠等，避免張拉時(shí)發(fā)生安全事故及意外事故。
        6. 結(jié)語
        在現(xiàn)代的預(yù)應(yīng)力箱梁施工中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工和孔道壓漿占著舉足輕重的地位，是預(yù)應(yīng)力能否正確建立并達(dá)到設(shè)計(jì)目的的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)、規(guī)范施工，積累豐富施工經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于實(shí)際，以保證其質(zhì)量。