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【摘要】本文笔者根据多年施工经验,结合工程实例,介绍了后张法预应力箱梁预应力施工质量控制方法。
【关键词】预应力箱梁、预应力施工、质量控制
一、前言
目前预应力结构已大面积推广,特别是预应力现浇桥梁得到广泛运用,预应力施工成为质量控制的关键工序。因此,认真分析预应力施工中常见的质量问题,采取有效控制措施,尽可能的避免预应力缺陷出现,提高预应力箱梁施工质量,保证工程质量。笔者根据相关规范和施工经验,从施工前准备阶段、预应力安装阶段、砼浇筑阶段、张拉施工阶段共四个阶段进行质量控制。
二、施工前准备阶段质量控制
(1)图纸会审
工程开工前,项目总工组织技术员、施工员进行图纸会审,针对预应力制作、安装、张拉等进行核查,务必保证预应力无误。
(2)施工方案编制
由于预应力施工专业性和安全性较高,故在施工前应编制专项方案。方案主要确定以下事项:
1)箱梁的施工顺序:应根据各联桥梁结构特征选定,施工时由于两端张拉施工空间问题而优先考虑先施工预应力箱梁,后施工普通箱梁或钢箱梁。当两联均为梁端张拉的预应力箱梁时,两张拉端宽度必须满足张拉空间要求,其长度必须大于张拉工作长度(千斤顶长度+工作锚+限位板+工具锚+10cm),当达不到该要求时,应报设计处理。
2)各张拉钢束的施工顺序:应根据设计要求施工顺序进行,当设计无特别要求时,应按先中后边、对称同步张拉的原则进行。
3)每束钢绞线张拉程序:当采用低松弛钢绞线束时,张拉程序为0→初应力→100%(持荷2min锚固)。按照规范要求,当钢束长度低于30m时,初应力取设计值的10%,当钢束长度大于60m时,初应力取设计值的25%。
4)张拉材料及设备的选定:根据设计文件要求选定张拉材料,张拉材料必须配套。并根据最大张拉应力和钢绞线根数计算出最大张拉力,按最大张拉力的1.2倍选定张拉千斤顶。
5)张拉伸长值的复核:根据规范公式及检测钢绞线弹性模量等数据,计算理论伸长值:△L=PP*L/(AP*EP),PP=P*(1-e-(kx+uθ))/(kx+uθ)。计算数据与设计伸长量对比,若数据有误应请设计重新复核,直至无误时方可作为张拉依据。
6)压浆强度及配比选定:预应力张拉完成24h内应注浆,注浆强度满足设计规范要求,其配比可由专业灌浆料生产单位提供,并由有资质单位送检复核。
(3)施工前技术交底
施工前,根据方案要求,将施工要点以及安全要求对现场施工人员进行交底,务必使各个操作工人清楚各项施工工作。
(4)材料设备准备
按方案要求进场预应力材料,并按要求进行送检,钢绞线除常规检查外应做弹性模量试验,波纹管、锚具、夹片按要求取样送检,另根据工程重要性做锚固性能试验。张拉千斤顶、油表应进行标定,其标定期限为6个月或张拉次数300次,取得张拉力与油表压力方程式。水泥及压浆料进场应进行进场检测,合格后方可使用。
三、预应力安装阶段质量控制
(1)安装前清点材料数量,检查核对钢绞线束数、根数、丝数,锚具是否为同型号配套产品。(2)检查校正波纹管平面位置、曲线位置、长度、弯起及角度。(3)检查管道破损、排气管设置及管口封口情况。(4)钢绞线下料时检查外观,下料时工作长度不小于80cm,切割应采用砂轮机,严禁采用电焊或气割隔断。(4)检查张拉锚垫板型号、位置(含平、立面角度)、灌浆口方向(上、下),锚垫板必须紧贴模板且密封。(5)当预应力钢筋与普通钢筋冲突时,可适当移动普通钢筋,不能移动的需征求设计同意方可切割普通钢筋,张拉后应对其补强处理。(6)锚下钢筋网片宜尽量选用25以上钢筋,设置4层,每层尽量与普通钢筋焊接固定,以保证锚头受力。
四、混凝土施工阶段质量控制
混凝土原材主要选用粒径较小的混凝土,塌落度适当调大,浇筑时分层浇筑,并振捣密实,施工员严格控制浇筑厚度和振捣质量,以保证锚垫板混凝土浇筑密实,无蜂窝。箱梁浇筑时预留混凝土同条件养护试块。
五、张拉施工阶段质量控制
(1)预应力张拉力与压力数据准备:根据张拉标定报告方程式,由预应力张拉力计算出压力表读数,需分别计算初应力时张拉力、2倍初应力时张拉力、100%应力时张拉力以及其分别对应压力表读数。将数据贴在张拉设备旁,以便于操作。
(2)箱梁混凝土强度:同条件养护试块强度达到设计规范要求时方可进行张拉。
(3)锚具、钢绞线、夹片检查:检查锚垫板下混凝土质量,可采用小铁锤敲打锚垫板外侧混凝土,判断混凝土密实情况,若出现不密实且范围较小时,可在锚垫板上加设3cm厚钢板,防止张拉时出现锚垫板拉坏的现象。
(4)千斤顶及油表质量检查:再次确认千斤顶、油表是否标定,是否过期,未标定或过期的不准张拉。证书齐全且未过期的按标定证书选择配套千斤顶和油表。
(5)预应力张拉:按方案要求张拉顺序和张拉程序进行张拉。张拉程序为0→初应力→100%(持荷2min锚固)。张拉遵循同步对称张拉原则,张拉时采用张拉力与伸长量进行双控,以张拉应力控制为主,以伸长值进行校核。实际伸长值△L=100%应力+初应力时伸长值-2倍初应力时伸长值。当理论伸长值与实际伸长值之间差值超过±6%时,应报至项目部技术负责人,共同查明原因并采取措施后再进行施工。
(6)预应力压浆:预应力张拉完成24h内进行压浆,应做好浆体配比控制,以保证压浆浆体材料满足要求。压浆前应先压注清水,清洗孔道。出浆口冒浓浆时关闭,并补压水泥浆,以保证浆体饱满。压浆的同时应留置水泥浆试块,用于检测浆体强度。
(7)预应力封锚:预应力浆体强度合格后,进行梁端封锚,对割断的箱梁钢筋做补强,并按图纸要求在张拉槽设置钢筋网片,支模后浇筑封锚混凝土。
六、预应力施工常见问题及处理措施
(1)锚垫板面与孔道轴线不垂直
1)预防措施:锚垫板安装应仔细对中,垫板面应与预应力索的力线垂直。锚垫板要可靠固定,确保在混凝土浇筑过程中不会移动。
2)处理方法:可另外加工一块楔形钢垫板,楔形垫板的坡度应能使其板面与预应索的力线垂直。
(2)锚垫板下混凝土变形开裂或者垫板破坏
1)预防措施:锚板、锚垫板必须在足够的厚度以保证其刚度。锚垫板下应布置足够的钢筋,以使钢筋混凝土足以承受因张拉预应力索而产生的压应力和主拉应力。浇筑混凝土时应特别注意在锚头区的混凝土质量,因在该处往往钢筋密集,混凝土的粗骨料不易进入而只有砂浆,会严重影响混凝土的强度。
2)处理方法:将锚具取下,凿除垫板下损坏部分,然后加筋并用环氧树脂砂浆修补,将锚下垫板加大加厚,增大承压面积。
(3)滑丝与断丝
1)预防措施:夹片的硬度除了检查出厂合格证外,在现场应进行复验。钢绞线和钢丝的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容。如偏差超限,质量不稳定,应考虑更换钢绞线或钢丝的产品供应单位。
2)处理方法:滑丝断丝若不超过规范允许数量,可不予处理,若整束或大量滑丝和断丝,应将锚头取下,经检查并更换钢束重新张拉。超过表列控制数时,原则上应更换,当不能更换时,在许可的条件下,可采取补救措施,如提高其他束预应力值,但须设计复核认可方可。
七、结束语
总而言之,只有预应力施工中对预应力施工技术进行严格把关,并重视和有效控制施工技术问题,才能将预应力施工技术及管理真正落实到位,才能保证预应力张拉质量,才能保证工程质量。