橋梁預應(yīng)力施工技術(shù)
2017-01-03
1 工程概況
貴廣鐵路桂林北至定江左右客車聯(lián)絡(luò)線特大橋采用（60+104+60）m連續(xù)梁跨桂海高速公路，采用2-68m系桿拱跨桂黃公路。本橋采用掛籃懸臂澆筑連續(xù)梁，先梁后拱施作系桿拱，現(xiàn)澆梁部支架?，F(xiàn)澆梁預應(yīng)力鋼絞線時，有的張拉束鋼絞線伸長量不夠，錨下出現(xiàn)裂縫，嚴重破壞了預應(yīng)力筋的整體受力狀態(tài)，會縮短梁體的使用年限。鑒于此，施工時要高度重視這些問題，優(yōu)化施工方案，從而保質(zhì)保量完成工程建設(shè)任務(wù)。
2 預應(yīng)力鋼絞線伸長量不足
2.1 預應(yīng)力張拉情況 用9-15.2鋼絞線制作2-68m系桿拱梁部縱向預應(yīng)力束，塑料波紋管成孔，內(nèi)外徑分別是70mm、83mm。在頂板和底板內(nèi)安裝預應(yīng)力束，其中包括51束通長束，通過250噸張拉千斤頂單端張拉。以張拉力與伸長量雙控的模式張拉預應(yīng)力束，重點控制張拉力，同時要嚴格按設(shè)計要求控制伸長量，允許實際值與設(shè)計值之間有6%的差值。張拉至底板束N11-3左束，按照設(shè)計要求，伸長量應(yīng)該達到423mm，但是張拉時發(fā)出“嘭、嘭”的聲音，經(jīng)檢查確定鋼絞線伸長量僅為211mm，與設(shè)計值相差甚遠。
2.2 原因分析 預應(yīng)力管道堵塞、漏漿;千斤頂標定或預應(yīng)力管道定位失準;鋼絞線纏繞使摩阻力增大;設(shè)計計算所用鋼絞線彈模值與實際使用的彈模值不一致等等，這些因素都可能造成鋼絞線伸長量不達標。在實際施工建設(shè)中，應(yīng)該具體情況具體分析，可以重點從以下幾個節(jié)點查找原因。
2.2.1 檢查張拉設(shè)備標定 千斤頂和油表的標定范圍準確，為保險起見進行了二次標定。前后兩次標定結(jié)果基本一致，排除千斤頂和油表對張拉工序的影響因素。
2.2.2 檢查張拉設(shè)備安裝及配套情況 鋼鉸線、工作錨與夾片不匹配，會增大鋼絞線與工作錨和夾片間的摩阻力，損耗張拉力，在這種情況下，鋼絞線伸長量很難達到設(shè)計要求。經(jīng)過一番檢查，張拉設(shè)備安裝不配套的因素可以排除。
2.2.3 檢查鋼絞線 對該批鋼絞線二次取樣送檢。檢驗后發(fā)現(xiàn)，鋼絞線的彈性模量是1.97×105MPa。而理論上，是通過1.95×105MPa的彈性模量來計算張拉力，因此可推算出實際檢驗結(jié)果對理論伸長量的影響是（1.97×105-1.95×105）/1.95×105=1.03%。
用高強低松馳鋼鉸線制作預應(yīng)力束。鋼絞線公稱直徑標準值為15.24mm，而實際所用鋼絞線公稱直徑比設(shè)計值大0.06mm。鋼絞線公稱直徑所對應(yīng)的面積應(yīng)該是140mm2，實際卻達到了142.7mm2。標準抗拉強度是1860MPa。通過公式計算鋼絞線公稱直徑所對應(yīng)的面積對理論伸長量的影響：（142.7-140）/140=1.93%。
計算結(jié)果顯示，實際所用的鋼絞線彈性模量大于設(shè)計值，在一定程度上影響了伸長量，但基本可排除鋼絞線質(zhì)量不達標的影響因素。
2.2.4 針對張拉過程中發(fā)出“嘭、嘭”聲音的分析 張拉鋼絞線時傳來“嘭、嘭”的響聲，初步考慮是三種情況所致：一是波紋管破裂。在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，水泥漿灌進孔道，造成孔道阻塞;二是鋼絞線穿束時相互纏繞，或鋼絞線銹蝕;三是墊板和錨固端擠壓套中間存在空隙。僅從伸長量達不到設(shè)計要求這一角度來分析，可排除第三種情況。然后集中分析波紋管和鋼絞線兩種因素。
先考慮波紋管道破裂、漏漿，使鋼束和混凝土握裹形成錨固端，縮減了鋼絞線伸長量。通過孔道通氣通水的方式檢測孔道漏漿情況，如果孔道排氣通常，流水量正常，則基本排除孔道漏漿堵塞的情況。必要時可以鑿開孔道，在與張拉端相距34.728m處鑿一50cm長的孔洞，如確實不存在漏漿堵塞問題，再用長2m的鋼筋 自從孔洞開始向前后方向探測孔道，若仍未發(fā)現(xiàn)堵孔問題，就可以徹底排除孔道漏漿的影響因素。此時，應(yīng)該重點檢查開孔部位的鋼絞線，查看其有無纏繞現(xiàn)象，表面是否銹蝕，據(jù)此判定導致伸長量達不到設(shè)計值，是因為孔道內(nèi)預應(yīng)力筋相互纏繞，增大了張拉時的內(nèi)部摩擦力，內(nèi)部應(yīng)力不集中，在這種情況下，即便外部應(yīng)力已滿足要求，但仍無法保證鋼絞線伸長量達到設(shè)計要求。 2.3 處理方案 發(fā)現(xiàn)鋼絞線相互纏繞后，建議用25噸千斤頂單根張拉，使之內(nèi)部應(yīng)力至少達到設(shè)計值的一半，預應(yīng)力筋松弛度盡量一致，然后利用250噸千斤頂張拉，使所有預應(yīng)力鋼束均勻受力，直至其符合設(shè)計要求。張拉后檢測鋼絞線伸長值為402mm，符合設(shè)計要求。如果是孔道堵塞，先清孔，按正規(guī)流程逐步張拉，鑿孔后用比設(shè)計標號高一級的混凝土封孔。
3 錨頭下錨板處混凝土變形開裂
3.1 開裂情況 （60+104+60）m連續(xù)梁40#T構(gòu)4#節(jié)段N5右束大里程端張拉到設(shè)計值的75%時，發(fā)現(xiàn)錨板下混凝土變形開裂。
3.2 原因分析 ①錨墊板傾斜，混凝土堵塞喇叭口，造成偏心張拉。②裝配的錨具未置入錨墊板凹槽內(nèi)，張拉時錨具傾斜，錨墊板破裂，最終使混凝土出現(xiàn)裂縫。③槽口處的混凝土因振搗不密實而出現(xiàn)孔洞，抗壓強度不夠，張拉時錨墊板破裂。④未按規(guī)定裝配錨下螺旋鋼筋和網(wǎng)片鋼筋，錨墊板所承受的壓力無處分擔，壓強過大，混凝土開裂。⑤混凝土強度不符合張拉強度要求，張拉過早。根據(jù)混凝土開裂現(xiàn)象，初步判斷是張拉槽口時混凝土振搗不密實所致。振搗不密實，混凝土內(nèi)部存在孔洞，承壓性能達不到張拉要求，開裂就是必然的結(jié)果。
3.3 處理方案 對40#T構(gòu)4#節(jié)段N5右束鋼絞線放張、松錨，將張拉端錨墊板卸除，鑿除未振搗密實的混凝土后清表，再次安裝錨墊板，用比原來混凝土標號高一等級的混凝土重新澆筑，當其抗壓強度及彈性模量全部達標后再次張拉。
4 施工注意事項
①在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，先參考設(shè)計圖進行自檢和互檢，重點驗收隱蔽工程，然后安裝預應(yīng)力波紋管;②檢測鋼絞線實際的截面積及彈性模量，基于所得數(shù)據(jù)計算鋼絞線實際伸長量;③檢修千斤頂后，或者在使用千斤頂時發(fā)現(xiàn)異常情況，必須二次校驗;④張拉端混凝土澆筑時，先封閉張拉端四周，建議使用小振動棒（Φ2.5cm）振搗波紋管周圍的部位，以防漏漿;⑤建議從兩端張拉，混凝土壓強達標后進行鋼絞線穿束，以免鋼絞線銹蝕。假設(shè)穿束時鋼絞線斷絲，或存在異?，F(xiàn)象，換新鋼束重新穿束。若為單端張拉，則建議事先備足鋼束，以及時應(yīng)對突發(fā)狀況;⑥在穿束過程中，必須編號管理各束鋼絞線。按1m～1.5m的間距用鐵絲綁扎鋼束。為避免波紋管被鋼絞線扎破，須將圓頭塑料管套在鋼束前端，順著勁穿，穿束后每根鋼絞線方向一致，用鐵絲綁扎后鐵絲扣向里;⑦梁體混凝土強度和彈性模量必須百分之百符合設(shè)計要求，預應(yīng)力張拉工序安排在混凝土澆筑5d后進行。張拉前，先通過試驗確定混凝土的抗壓強度和彈性模量，根據(jù)試驗結(jié)果逐步進入預應(yīng)力張拉工序，確保張拉效果符合設(shè)計要求。
5 結(jié)束語
預應(yīng)力混凝土施工投入少，跨度大，抗裂性優(yōu)良，而且結(jié)構(gòu)形式多樣，在現(xiàn)代橋梁施工領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模不斷擴大。為了提高結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，充分發(fā)揮設(shè)計功能，施工前的組織設(shè)計和前期準備工作非常重要。針對施工中常見的質(zhì)量問題通過周密的布置提前預控，嚴格執(zhí)行工藝流程，輔以科學高效的技術(shù)措施，就可以最大限度發(fā)揮結(jié)構(gòu)設(shè)計功能和使用壽命。
參考文獻：
[1]周水興，何兆益，周毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.
[2]鐵道部第三工程局.橋涵[M].北京：中國鐵道出版社，1994.
[3]朱奮鵬.對公路橋梁施工中預應(yīng)力技術(shù)施工質(zhì)量控制的探討[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2009（15）.
