后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁張拉和孔道壓漿質(zhì)量控制分析
2017-05-15
0 引言
預(yù)應(yīng)力混凝土是在混凝土結(jié)構(gòu)承受荷載之前，預(yù)先對(duì)其施加壓力，使其在外荷載作用時(shí)的受拉區(qū)混凝土內(nèi)力產(chǎn)生壓應(yīng)力，用以抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)在正常使用的情況下不產(chǎn)生裂縫。對(duì)于橋梁施工質(zhì)量控制而言，預(yù)應(yīng)力張拉的作用至關(guān)重要。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的作用主要包括：①保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋免遭銹蝕，使結(jié)構(gòu)物具有較強(qiáng)的耐久性。②預(yù)應(yīng)力筋通過(guò)灰漿與周?chē)炷两Y(jié)成整體，使錨固的可靠性增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)的抗裂性和承載能力提高，預(yù)應(yīng)力損失減少。③提高了結(jié)構(gòu)物的抗彎強(qiáng)度。本文以徐鹽鐵路銅山制梁場(chǎng)預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁施工為例，就預(yù)應(yīng)力張拉和孔道壓漿工序中的質(zhì)量控制措施加以論述。
1 預(yù)應(yīng)力材料的相關(guān)要求
根據(jù)《通橋（2016）2229-Ⅰ》規(guī)定：
?、兕A(yù)應(yīng)力鋼絞線為：1×7-15.2-1860-GB/T5224-2014，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa，公稱(chēng)直徑為15.2mm，鋼絞線面積為140mm2。
?、阱^固體系采用自錨式拉絲體系，錨具應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。32m箱梁錨具采用M15-11，M15-12，M15-13型，24m箱梁錨具采用M15-9，M15-10型。
③預(yù)應(yīng)力管道采用直徑為90mm、80mm的橡膠棒成孔。
?、茴A(yù)應(yīng)力張拉錨外控制應(yīng)力δk=1344.54MPa，錨下控制應(yīng)力δk1=0.95×1344.54=1277.32MPa。
2 張拉壓漿設(shè)備的選用與校驗(yàn)
?、偾Ы镯?shù)膹埩Α?
鋼絞線所需達(dá)到的最大張力為P=1344.54×140×13/1000=2447.06kN?，F(xiàn)場(chǎng)選用YCH400B型千斤頂，該千斤頂張拉活塞面積為A=7.607×10-2m2，公稱(chēng)油壓為52MPa，公稱(chēng)張拉力為3956kN>1.5P=3670.59kN，滿(mǎn)足施工要求。
②千斤頂?shù)男谐獭?
以N2b孔道為例，參考《通橋（2016）2229-Ⅰ-07》預(yù)應(yīng)力筋布置圖，得半幅鋼絞線長(zhǎng)度：
L=0.063+2.338/cos4°+1.046+12.776=16.229m，其中0.063m為13孔錨具的厚度。
先不考慮管道偏差及管道摩擦系數(shù)的影響，鋼絞線的伸長(zhǎng)量ΔL=δk1×L/Ep=1277.32×16.229/195=106.3mm。YCH400B型千斤頂行程為200mm滿(mǎn)足要求。
?、塾蛪罕砼c油泵的選擇。
油壓表最大度數(shù)δ=P/A=2447.06/（7.607×10-2）×10-3=32.2MPa。選用最大量程為60MPa（>1.5δ=48.3MPa）的壓力表即符合應(yīng)力要求。
油泵選擇ZB6-600型標(biāo)準(zhǔn)數(shù)電動(dòng)油泵。
④壓漿泵的選擇。
選用SQG45A型螺桿式灌漿泵，對(duì)應(yīng)壓力表最小分度值為0.05MPa，最大量程為1.6MPa。
⑤壓漿臺(tái)車(chē)的選擇。
選用GSZW-700型高速自動(dòng)壓漿臺(tái)車(chē)，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，計(jì)量精度為±1kg。
?、拚婵毡玫倪x擇。
選用JZ-90B型真空泵，真空表讀數(shù)范圍為：0MPa～
-0.1MPa。
⑦張拉設(shè)備的定期校驗(yàn)與更換。
千斤頂有效工作期限為一個(gè)月（且張拉不超過(guò)200次，主要部件更換后應(yīng)重新檢定）。油壓表檢定有效期不得超過(guò)一周。千斤頂與油壓表應(yīng)配套標(biāo)定，配套使用。油表在使用過(guò)程中發(fā)生震動(dòng)、玻璃破損、指針?biāo)蓜?dòng)、無(wú)壓時(shí)指針不回零現(xiàn)象都應(yīng)更換。
3 孔道成孔過(guò)程中的質(zhì)量控制
本梁場(chǎng)采用橡膠棒成孔，橡膠棒穿入鋼筋籠前，要清除表面的雜物。梁體鋼筋籠骨架、橡膠棒定位網(wǎng)片及錨墊板位置均按照?qǐng)D紙尺寸嚴(yán)格控制以控制預(yù)應(yīng)力孔道的位置偏差。箱梁模板安裝前，均逐孔檢查錨墊板型號(hào)，防止型號(hào)錯(cuò)裝后影響鋼絞線的應(yīng)力。錨墊板上的壓漿孔均塞入棉塞防止?jié){體進(jìn)入影響壓漿。待混凝土澆筑完畢�_到初凝后，將橡膠棒拔出，保證孔道的通暢。 4 鋼絞線的下料及穿束質(zhì)量控制
①先將錨墊板孔口及喇叭管內(nèi)的混凝土漿碴清除干凈，確?？椎罆惩o(wú)阻后即可穿束。②領(lǐng)取經(jīng)復(fù)驗(yàn)合格的鋼絞線，采用自動(dòng)穿束機(jī)進(jìn)行穿束作業(yè)，每次穿束穿入一根，兩端施工作業(yè)人員對(duì)每根鋼絞線進(jìn)行數(shù)字編號(hào)，通過(guò)數(shù)字編號(hào)來(lái)控制鋼絞線在穿束過(guò)程中在孔道內(nèi)的扭結(jié)。③通過(guò)穿束機(jī)變頻器來(lái)調(diào)節(jié)鋼絞線外露長(zhǎng)度，人工測(cè)量長(zhǎng)度合格后方可切割。
5 錨具的安裝及張拉準(zhǔn)備工作的質(zhì)量控制
①為確保錨具、夾片處于正常狀態(tài)，應(yīng)安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)看管。②錨具一定要安裝在錨墊板的限位槽內(nèi)，與孔道中心線對(duì)中。并用套筒將夾片打緊，使錨具不脫離限位槽為度。兩片夾片的外露量要相等，避免出現(xiàn)夾片錯(cuò)臺(tái)，夾片安裝前要確保包裝紙清理干凈。③千斤頂定位時(shí)，應(yīng)使預(yù)留孔道、傳力筒、錨具軸線、千斤頂軸線四軸線同心。④限位板和鋼絞線直徑要配套使用，可根據(jù)廠家提供的對(duì)應(yīng)表來(lái)匹配使用。⑤張拉前，檢查進(jìn)、出油管是否安裝正確，千斤頂與油表是否配套等。
6 張拉過(guò)程中的質(zhì)量控制
①?gòu)埨袑?shí)施張拉應(yīng)力、應(yīng)變、時(shí)間“三控”：即張拉時(shí)以油壓表讀數(shù)為主、以鋼絞線的伸長(zhǎng)值作校核，在σK作用下持荷5min。在持荷狀態(tài)下，如發(fā)現(xiàn)油壓下降，應(yīng)立即補(bǔ)至張拉控制應(yīng)力。傳力錨固時(shí)，應(yīng)緩慢回油，防止夾片瞬間動(dòng)載受力造成滑絲。
?、谠诮y(tǒng)一指揮下，兩端司泵人員同時(shí)對(duì)張拉千斤頂供油，在鋼絞線略微拉緊時(shí)再次調(diào)整千斤頂位置。
?、勖看渭虞d為油表讀數(shù)5MPa的倍數(shù)時(shí)，通過(guò)兩端人員及時(shí)聯(lián)絡(luò)，使兩端油壓大致相等，保持同步張拉，控制兩端不同步率≤5%。
?、茉诔鯌?yīng)力和鎖定應(yīng)力階段分別測(cè)量油缸行程，計(jì)算鋼束伸長(zhǎng)值之總和及其偏差是否在±6%以?xún)?nèi)，若個(gè)別孔道伸長(zhǎng)量偏差超出±6%，則回油后重新張拉一次。
⑤梁體鋼絞線束張拉應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉順序，采取兩端同步張拉，并左右對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，最大不平衡束不得超過(guò)1束。
?、尥隧敽?，立即用石筆沿鋼絞線與夾片接觸處劃線以檢查有無(wú)滑絲現(xiàn)象。
?、叱霈F(xiàn)滑斷絲要對(duì)鋼絞線進(jìn)行更換?；瑪嘟z的處理方法如下：1）滑、斷絲如發(fā)生在錨固前，應(yīng)立即停止張拉，更換已斷絲鋼絞線，重新張拉。2）滑、斷絲如發(fā)生在錨固后，先放松鋼絞線束，采用一端安裝單孔張拉千斤頂，拉動(dòng)鋼絞線后帶動(dòng)夾片，將夾片摳出，讓鋼絞線回縮，如此反復(fù)，直至全部放松應(yīng)力，更換材料后重新張拉。3）滑、斷絲如發(fā)生在切絲之后，使用氧氣乙炔焰緩慢加熱切割一端錨具，放張后重新?lián)Q束張拉，用此法處理時(shí)鋼絞線兩端正前方嚴(yán)禁站人，并設(shè)防護(hù)確保安全。
?、喑鯊埨笤谕饴朵摻g線上套上塑料套管或采用隔水材料進(jìn)行包裹，防止錨具及預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)銹蝕，造成滑絲。
7 壓漿準(zhǔn)備工作的質(zhì)量控制
?、俳K張拉完畢，在48h內(nèi)進(jìn)行管道壓漿，壓漿前應(yīng)清除孔道內(nèi)雜物。封錨一定要密實(shí)，不透氣，不漏漿。②壓漿劑、水泥以及水由壓漿臺(tái)車(chē)自動(dòng)稱(chēng)量系統(tǒng)計(jì)量?，F(xiàn)場(chǎng)壓漿作業(yè)必須嚴(yán)格計(jì)量，水泥、壓漿劑、外加劑、水的秤量準(zhǔn)確到±1%。③壓漿前應(yīng)檢查各項(xiàng)設(shè)備和管道是否處于正常狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)誤后方能進(jìn)行操作。
8 壓漿過(guò)程中的質(zhì)量控制
?、贁嚢枨埃惹逑词┕ぴO(shè)備。確保清洗后的設(shè)備干凈整潔無(wú)異物，然后檢查攪拌機(jī)的過(guò)濾網(wǎng)。當(dāng)壓漿料從攪拌機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)料罐時(shí)，必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)，要求過(guò)濾網(wǎng)空格尺寸為2mm×2mm。
?、跐{體攪拌操作順序?yàn)椋菏紫仍跀嚢铏C(jī)中先加入實(shí)際拌和水用量的90%，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，均勻加入全部壓漿劑，邊加入邊攪拌，然后均勻加入全部水泥。全部粉料加入后再攪拌2min，然后加入剩余的10%的拌和水，繼續(xù)攪拌2min。
?、蹟嚢杈鶆蚝?，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行出機(jī)流動(dòng)度試驗(yàn)，每10盤(pán)進(jìn)行一次檢測(cè)，其流動(dòng)度在14～22s的范圍內(nèi)，即可通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入儲(chǔ)料管。漿體在儲(chǔ)料罐中繼續(xù)攪拌，以保證漿體的流動(dòng)性。
?、苡谜婵毡梦婵?，啟動(dòng)真空泵，開(kāi)啟出漿端接在接駁管上的閥門(mén)。關(guān)閉入漿端的閥門(mén)。抽吸真空度要求達(dá)到-0.06～-0.08MPa并保持穩(wěn)定。
⑤啟動(dòng)壓漿泵，開(kāi)始?jí)簼{，真空泵仍保持連續(xù)作業(yè)。即由一端壓入水泥漿，當(dāng)另一端溢出的漿體濃度與壓漿端相同時(shí)封閉出漿口，繼續(xù)壓漿使壓力達(dá)到0.50～0.60MPa，持壓3min且無(wú)漏漿情況時(shí)可換下一個(gè)孔道。
⑥漿體攪拌好后應(yīng)盡快壓入孔道，置于貯漿罐的漿體應(yīng)連續(xù)攪拌，同一孔管道壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一次完成。
⑦壓漿時(shí)漿體溫度應(yīng)在5℃～30℃之間，壓漿及壓漿后3天內(nèi)應(yīng)保證梁體溫度不低于5℃。
9 結(jié)語(yǔ)
后張法預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁施工中，張拉和孔道壓漿是非常重要的兩道工序，在徐鹽鐵路銅山制梁場(chǎng)的這兩道工序施工中，我們從技術(shù)準(zhǔn)備，原材料檢驗(yàn)、控制，工序過(guò)程中質(zhì)量控制、預(yù)防以及出現(xiàn)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)、解決等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，緊抓質(zhì)量控制要點(diǎn)，取得了良好的效果。歡迎各位同仁多多指點(diǎn)，共同交流。為我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)更上一層貢獻(xiàn)自己的力量。
參考文獻(xiàn)：
[1]TB 10424-2010，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].P54-60.
[2]周明偉.預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁后張法施工孔道壓漿質(zhì)量控制[J].山西建筑，2012，38（17）：231-232.
[3]TB/T 3432-2016，高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁 [S].2-8.
[4]鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南 鐵建設(shè)[2010]241號(hào)[S].63-77.
[5]Q/CR 9603-2015，高速鐵路�蠔�工程施工技術(shù)規(guī)程 [S].85-95.
