淺談箱梁后張法預應力鋼絞線施工和孔道壓漿質量控制

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淺談箱梁后張法預應力鋼絞線施工和孔道壓漿質量控制
1. 前言        預應力混凝土，就是事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內部應力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應力抵消到一個合適程度的配筋混凝土。預應力混凝土提高了構件的抗裂度和剛度，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力，結構質量安全可靠。在曲線配筋或大型構件的橋梁施工中，多采用后張法建立預應力，靠錨具來傳遞和控制預應力。鑒于箱梁后張法預應力鋼絞線在橋梁中普遍采用，預應力鋼絞線施工是橋梁施工質量控制的關鍵環(huán)節(jié)之一，在施工中要高度重視。本文總結多年后張法預應力施工經(jīng)驗，就箱梁預應力鋼絞線施工中的波紋管質量、預應力張拉、孔道灌漿等施工環(huán)節(jié)質量控制進行論述，以供箱梁預應力施工參考。        2. 預應力塑料波紋管質量控制        預應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，已在后張法預應力管道中普遍采用。本文就塑料波紋管在工程中的應用予以論述,塑料波紋管必須按規(guī)范頻率要求進行原材料抽檢，主要檢測環(huán)剛度、局部橫向荷載、柔韌性三項指標，檢驗合格后才能用于工程。        預應力筋預留孔道的尺寸和位置偏差應符合設計、規(guī)范要求，施工中如普通鋼筋與預應力塑料波紋管在空間發(fā)生干擾時，可適當移動普通鋼筋以保證預應力鋼絞線和塑料波紋管位置準確，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。塑料波紋管應采用定位鋼筋固定安裝，使其能牢固地置于設計位置，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加密和設計防崩鋼筋。波紋管接頭采用套管法，且在套管內要對口、居中，兩端的環(huán)向縫隙用膠帶封閉嚴密不得漏漿，灌漿孔和排氣孔應符合設計及規(guī)范要求的位置。預埋孔道端部的錨墊板平面應垂直于孔道軸線，錨墊板孔中心要對準塑料波紋管中心，安裝應牢固，預埋的螺旋加勁鋼筋應盡量緊靠錨墊板，以更好地分散此處應力，錨墊板上的灌漿孔應布置在下方。        3. 預應力張拉施工        3.1鋼絞線束的制作及穿放。目前用于預應力的鋼絞線多采用低松馳的高強度鋼絞線。每批進場的預應力鋼絞線必須經(jīng)外觀、力學性能檢驗合格后方可投入使用。預應力筋的下料長度應通過計算確定，除要按照設計圖，加孤線值的長度外，還要考慮每端預留千斤頂＋工具錨＋限位板的δ值等工作長度。鋼絞線下料應采用砂輪鋸切割，不得采用電弧切割。集束綁扎時，每束鋼絞線必須理順直，不得打結、扭曲，一般一米為一段進行分段綁扎牢固，以免鋼絞線相互扭結或各絲、各股預應力筋受力不均勻，造成張拉應力不夠或超張拉，摩阻力值增大，易發(fā)生段絲、滑絲等現(xiàn)象。         鋼絞線穿放前應清除孔道內雜物，鋼絞線穿入梁體后應盡快張拉，停放時間不能超過48小時，否則應采取防銹措施。預應力鋼絞線束穿后，應對所有波紋管進行檢查，有破損或密封不嚴處應采取措施處理或更換，以免砼澆筑過程中漏漿，堵塞管道，影響預應力鋼絞線張拉和孔道壓漿。在澆注混凝土時，在混凝土初凝前設專人隨時拉動鋼束，避免個別波紋管接頭發(fā)生漏漿而產(chǎn)生管內固結。        3.2千斤頂與油表校正。預應力張拉的設備和預應力錨具，應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經(jīng)主管部門授權的法定計量技術機構進行千斤頂、油泵及油壓表配套標定，確定其校正系數(shù)，張拉時嚴格按標定報告上注明的油泵號、油表號和千斤頂號配套安裝使用。張拉前，應按照校正系數(shù)公式計算出分級加載的油表讀數(shù)與張拉力的對應值。在下列情況下應重新標定：新千斤頂初次使用前；油壓表指針不能退回零點時；千斤頂、油壓表和油管進行過更換或維修后；當千斤頂使用超過6個月或張拉超過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、擠壓錨質量控制。后張法建立預應力，是靠錨具來傳遞和建立預應力，如錨具質量不合格，預應力張拉時或在張拉后，錨板、墊板或夾片錨的夾片容易碎裂。所以錨夾具質量非常重要，使用前，應按要求對錨夾具、連接器進行外觀、硬度、靜載錨固試驗和擠壓錨頭工藝抗拔試驗，合格后才能用于工程。        3.4核算鋼絞線理論伸長值。張拉前，同類鋼絞線首批進場后應進行彈性模量試驗，根據(jù)實測的彈性模量和相關公式仔細檢校每一束鋼絞線的理論伸長值，以免有時設計提供理論值有誤，而造成實測伸長量與理論伸長量之差不符合要求。        3.5預應力張拉。預應力鋼絞線張拉前，箱梁的混凝土強度和砼澆筑時間必須達到設計、規(guī)范要求，千斤頂和油壓表均在校驗有效期內，箱梁側向約束已解除（但須特別注意，箱梁底模必須在預應力鋼絞線張拉結束并對管道實施壓漿后才能拆除），支座定位螺栓已解除，以使在預應力張拉過程中能自由轉動和移動。        當所有準備工作做好后，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，安裝時務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，應注意不得使鋼絞線錯孔扭結。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到工具錨孔中，并用鋼管打緊，夾片不得錯位。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，有偏差時應用手錘輕擊錨環(huán)，調整位置，檢查合格后，即進入張拉供油的準備。兩端張拉操作人員應統(tǒng)一指揮，口令一致，應嚴格按設計張拉順序、張拉方式對稱進行張拉，張拉速度應控制在合理范圍內，注意使每根鋼絞線受力均勻，張拉力應按設計控制力逐級加載，如按控制力的10%、20%、50%、90%及設計控制力分級張拉，在達到控制張拉的10%時作好標記，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)應精確，鋼絞線束在達到控制張拉力時，持荷2min，并維持張拉力不變，然后封錨。張拉過程中應認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張拉時，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，應予更換。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)檢查并確認全部合格后方可割絲，鋼束張拉完畢，嚴禁撞擊錨頭和鋼束。        施加應力以張拉力為主，以預應力筋伸長值作校核，預應力筋實際彈性模量計算的伸長值與實測伸長值相差不應超過±6%，否則應暫停張拉，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；千斤項標定曲線發(fā)生變化造成張拉力變化；混凝土強度不足；孔道摩阻損失變化；測量方法不準確，因漏漿致使鋼絞線局部固結等。        4. 預應力孔道灌漿質量控制        張拉力筋在張拉控制應力達到穩(wěn)定后方可錨固，預應力筋錨固后的外露長度不宜小于30mm，錨固完畢檢驗合格后即可用砂輪機切割端頭多余的預應力筋，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。預應力鋼絞線張拉完成封錨后，一般 24～36ｈ之內宜及時進行孔道壓漿，水泥漿一般為純水泥漿，根據(jù)要求進行水泥漿原材料檢驗和配合比設計，水泥漿水灰比一般為0.4-0.45，當摻加減水劑時，水灰比可減小到0.35；漿體泌水率在拌和3小時后應小于2%，泌水在24小時之后應被漿體完全吸收；初凝時間不小于3小時，終凝時間應不大于17小時；漿體體積變化率應小于5%，28天齡期強度應符合設計規(guī)范要求。
為保證水泥漿飽滿、密實，采用真空壓漿工藝，即在孔道的一端采用真空泵對孔道進行抽真空，當達到-0.06MPa左右的真空度時，啟動灌漿泵，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灌漿密實，在預應力波紋管道最高點設置排氣出漿口，出漿口冒濃漿后穩(wěn)壓2分鐘。        孔道壓漿質量控制點：        4.1用高壓水沖洗孔道，以沖走雜物并濕潤孔道內壁，防止干燥的孔壁吸收水泥漿中的水分而降低漿液的流動性，清洗完后，可用不含油的壓縮空氣排除管道內的積水。        4.2用高速攪拌機，使水泥漿能充分拌和，以保證漿體質量。        4.3現(xiàn)場檢查每盤水泥漿的流動度，一般均控制在13～18秒以內，漿體應達到無離析及分層現(xiàn)象，泌水率＜2%，并且拌和后泌水在24ｈ內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壓漿管選用高強橡膠管，抗壓能力≥2MPa，要求壓漿時不易破裂，連接牢固，不得脫管。        4.6在曲線預應力孔道的最低處要留設壓漿口，最高處和孔道末端要留設排氣(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，持壓時間不少于2分鐘，最大壓力不宜超過1.0MPa。        4.7壓漿過程應連續(xù)一次性完成，中途不得停止，為防止壓漿中途斷電，應提前準備好發(fā)電機，并且儲漿筒中的漿體要不停地攪動。        4.8若遇孔道堵塞時，應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。        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，后壓漿的孔道應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。水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間間隔不應超過40min。        4.11水泥漿攪拌及壓漿時漿體溫度應小于35度，當氣溫或梁溫度低于5℃時，不得壓漿，壓漿后48h內，保持結構物溫度在5℃以上。        4.12壓漿是否密實，除了以上要求外，還要從壓漿數(shù)量上來保證其質量。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{應填寫施工記錄。        4.14壓漿后應先將其周圍沖洗干凈并對梁端混凝土鑿毛，然后設置鋼筋網(wǎng)澆筑封錨混凝土，封錨混凝土的強度應符合設計規(guī)定。澆筑時要加強振搗，要求混凝土密實，無蜂窩麻面，與梁端面平齊。        5. 預應力張拉時應高度重視安全        張拉時，千斤頂后面不準站人，也不得踩踏高壓油管；張拉時發(fā)現(xiàn)張拉設備運轉異常，應立即停機檢查維修；正確安裝張拉千斤頂，張拉架搭設應穩(wěn)固牢靠等，避免張拉時發(fā)生安全事故及意外事故。        6. 結語        在現(xiàn)代的預應力箱梁施工中，預應力鋼絞線施工和孔道壓漿占著舉足輕重的地位，是預應力能否正確建立并達到設計目的的關鍵，必須嚴格按設計、規(guī)范施工，積累豐富施工經(jīng)驗應用于實際，以保證其質量。