常继悦
中铁十五局集团第五工程有限公司 天津 300133
摘要：近年来，随着我国桥梁建设的高速发展,竖向预应力在悬浇连续箱梁的应用越来越广泛。该文以江北高速公路1标内荆河特大桥主桥为例，主要分析了竖向预应力施工的质量通病，并提出了施工质量控制措施，为其他同类型桥梁竖向预应力施工提供参考。
关键词：悬浇连续箱梁；竖向预应力；施工质量控制
竖向预应力在悬浇连续梁中的作用越来越重要，可以有效地提高箱梁腹板的抗剪强度，减少和控制箱梁腹板的主拉应力，防止或推迟腹板斜裂缝的产生。如果竖向预应力施工质量得不到有效控制，腹板易出现斜裂缝，造成裂缝截面局部区域应力增大，使构件的承载力降低，对桥梁的安全性和耐久性产生不利影响。因此，必须对竖向预应力的施工质量进行有效控制, 使桥梁的结构受力满足设计要求。
一 工程概况
江北高速公路1标内荆河特大桥位于湖北省荆州市监利县境内，内荆河特大桥主桥上部结构为70+120+70m预应力混凝土变截面连续箱梁，采用挂篮悬臂浇筑法施工。连续箱梁为三向预应力体系结构，其中竖向预应力采用抗拉强度标准强值930MPa、φ32mm的精轧螺纹钢，张拉控制应力为837MPa，张拉力为673.2kN，采用二次张拉工艺。竖向预应力采用φ50mm塑料波纹管成孔，YGM-32型锚具锚固，在箱梁顶端单端张拉。
竖向预应力筋安装之前，首先用长度30cm的φ48mm钢管分别焊接在上下垫板上，在φ48mm钢管上割孔并焊接φ20mm的钢管作为压浆嘴，将精轧螺纹钢穿入φ50mm塑料波纹管，塑料波纹管与钢管用胶带包裹，安装锚下螺旋筋，安装上下垫板和上下螺帽，最后用硬质塑料管插入压浆嘴作为压浆管和排气管。竖向预应力筋张拉端大样图如图1所示，锚固端大样图如图2所示。
图1 张拉端大样图 图2 锚固端大样图
二 竖向预应力施工工艺
竖向预应力筋制作→钢筋绑扎及竖向预应力筋安装→混凝土浇筑→竖向预应力第一次张拉→竖向预应力第二次张拉→管道压浆→封锚
三 竖向预应力常见质量问题及原因分析
竖向预应力常见的质量问题包括张拉力不足，压浆不通、压浆不饱满等。
1.张拉力不足的原因：（1）预应力筋螺帽以上的外露长度较短，未达到设计图纸要求，张拉时连接器发生滑脱；（2）未达到设计图纸规定的混凝土强度、弹性模量、龄期即开始张拉，导致混凝土压缩变形较大；（3）张拉时油表读数偏小；（4）张拉后未将螺帽拧紧，预应力筋回缩量大；（5）垫板后面未设置锚下螺旋筋，张拉时锚下混凝土破损，垫板下陷；（6）未进行二次张拉。
2.压浆不通的原因分析：（1）塑料波纹管刚度不足，受到新浇筑混凝土的侧压力发生变形，导致管道局部空间狭小，浆液难以通过；（2）预应力筋、上下垫板、钢管、塑料波纹管的组装不规范，造成管道局部空间狭小，浆液难以通过；（3）安装塑料波纹管时，工人焊接钢筋时将塑料波纹管烧伤，浇筑混凝土时管道进浆。（4）压浆管、排气管与压浆嘴未连接牢固，浇筑混凝土时发生脱落。（5）预应力筋安装时，张拉槽口的锚盒未固定牢固，浇筑混凝土时管道进浆。（6）预应力筋第一次张拉与第二次张拉的间隔时间比较长，造成进、出浆管有杂物进入，堵塞管道。（7）压浆浆液水灰比过小，浆液过稠，流动性差，或浆液未搅拌均匀，浆液中有块状压浆料，压浆时堵塞管道。
3.压浆不饱满的原因分析：（1）压浆顺序与设计图纸要求相反，即浆液从管道上面的出浆口压入，从管道下面的压浆口流出；（2）浆液的水胶比过大，浆液过稀，泌水严重，管道内的水蒸发后，上部形成空洞；（3）压浆机压力不足或压浆时未稳压，导致浆液未全部填充管道。
四 竖向预应力施工质量控制措施
1.竖向预应力筋的制作
竖向预应力筋、塑料波纹管、垫板、螺帽等原材料进场后应进行质量检验，检验合格后方可使用。竖向预应力筋的下料长度必须符合设计图纸要求，露出上螺帽的长度宜为10cm，外露长度不足容易导致连接器无法进行连接，即使能连接也容易导致张拉时发生滑脱；露出下螺帽的长度宜为3cm，防止张拉时预应力筋锚固长度不足被拉出。同一根预应力筋的波纹管尽量采用整根管，如需接长，则必须用胶带将接头处缠裹严密牢固，防止进浆。锚下螺旋筋与垫板应焊接成整体，防止锚下螺旋筋出现脱落，造成张拉时锚下混凝土局部应力过大而被压碎。垫板、钢管、压浆嘴之间的连接处必须满焊，防止进浆。
2.竖向预应力筋的安装
竖向预应力筋安装前应检查塑料波纹管有无破损现象，如有应用胶带包裹严密。竖向预应力筋安装时应严格按照设计图纸间距进行定位，竖向预应力筋要保证竖直，上下垫板要保证水平，以便于张拉时受力均匀。竖向预应力筋锚固端下方应设置稳定的钢筋支架作为支撑，防止下坠；沿竖向预应力筋每隔1m设置一道定位钢筋，保证浇筑混凝土时竖向预应力筋不发生偏移。进、出浆管要用粗铁丝与压浆嘴绑扎牢固，防止浇筑混凝土时脱落，管口用胶带临时封闭，防止进浆。相邻两根竖向预应力筋尽量避免采用下端压浆嘴采用连通器的连接方式，防止一根管道堵塞导致两根管道均压浆不通。混凝土浇筑前，将上螺帽拧紧，使张拉槽口锚盒与上垫板固定牢固，锚盒内用土工布填塞，防止进浆；混凝土浇筑完毕后，及时清理槽口内混凝土和杂物。工人在进行焊接作业时，应尽量避开竖向预应力管道，以免灼伤，导致管道进浆。浇筑混凝土时应避免直接在竖向预应力管道上方下料，严禁振捣棒碰撞竖向预应力管道，造成管道偏位或破损。当箱梁底板浇筑完毕，用空压机从竖向预应力管道的压浆管通气，检查管道是否通畅，整个梁段浇筑完毕后再通气检查一次。
3.竖向预应力筋的张拉
当混凝土龄期达到7d，混凝土强度和弹性模量达到设计混凝土强度和
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弹性模量的90%时方可进行竖向预应力筋张拉，张拉用千斤顶与油表要配套使用并定期标定，张拉采用张拉力和伸长量双控，张拉过程中应做好标记，防止漏拉。竖向预应力采用扭矩2000N.m的扭力扳手拧紧锚固，减少预应力筋的回缩。竖向预应力在第一次张拉20d后，进行第二次张拉，以减少压缩变形和混凝土徐变造成的预应力损失。
4.竖向预应力筋的压浆
竖向预应力筋在第二次张拉完毕后24h内，应及时进行管道压浆。管道压浆不仅能排除管道内的空气和水，保护预应力筋不被锈蚀，还可以增强预应力筋与箱梁的整体受力性能。管道压浆采用活塞式压浆泵，从管道下方的压浆口压入，从管道上方的出浆口流出，压浆压力一般控制在0.5-0.7MPa，压浆要连续，不得中断，当水泥浆从排气管顺畅流出，且稠度与灌入的浆体相同时，用木塞堵住出浆口，稳压2-3min，再用木塞堵住压浆口。管道压浆之前应先用通气法检查管道是否通畅，确保通常后方可压浆，如果管道不通，可采用以下方法进行处理：（1）先用高压水泵进行管道冲洗，如果管道堵塞不严重，通过高压水的冲洗即可将管道疏通。（2）如果管道上方的排气管未堵塞，可采用灌浆法进行处理。先将释放掉竖向预应力筋的预应力，将上螺帽拧下来，通过管道上端的排气管进行灌浆，边灌浆边用铁锤敲打竖向预应力筋上端，直至竖向预应力筋与上垫板之间的空隙溢出相同稠度的水泥浆为止，最后进行竖向预应力筋张拉。（3）如果管道堵塞且竖向预应力筋实际伸长量明显小于设计伸长量，可通过实际伸长量计算出堵塞位置，用钢尺量出该位置，并在该堵塞处的上方用电钻钻φ30mm的孔，直至钻破塑料波纹管，用压气法检测该孔以上的管道畅通时，安装压浆管阀进行压浆。
五 结语
竖向预应力必须从事前控制、事中控制、事后控制三方面联合进行施工质量控制，不能完全依赖于事后控制的质量缺陷修复和处理，而且有些质量缺陷很难进行修复，或修复费用很高。只有在施工过程中，加强管理，严格把好每一道工序的质量关，竖向预应力施工质量才能够得到有效提高。
参考文献：
[1]杨晓玲，陈湘林.箱梁腹板开裂与竖向预应力质量的探讨[J].中外公路, 2002(1).
[2]宋随弟，祝兵.预应力混凝土连续刚构桥腹板斜裂缝发生机理研究[J].桥梁建设, 2009(3).
论文作者:常继悦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/15
标签：预应力论文; 管道论文; 混凝土论文; 垫板论文; 浆液论文; 腹板论文; 螺帽论文; 《防护工程》2018年第30期论文;