淺談嘉華大橋南延伸工程后張拉預(yù)應(yīng)力
道壓漿施工及質(zhì)量控制
胡永輝 賀曉清

摘要：從1953年世界上第一座后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)橋梁建成開始，同樣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的橋梁在全世界被迅速?gòu)?fù)制。但伴隨著這首座后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)橋梁在使用了32年后于1985年12月4日的突然倒塌，這種結(jié)構(gòu)的安全性曾一度被質(zhì)疑。隨后，通過(guò)英國(guó)工程師對(duì)倒塌橋梁的分析，發(fā)現(xiàn)橋梁倒塌是由于預(yù)應(yīng)力灌漿不密實(shí)，使預(yù)應(yīng)力筋銹蝕所致。同樣的質(zhì)量問(wèn)題，在我國(guó)興建的一批預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中同樣存在。壓漿不實(shí)是一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象，個(gè)別橋梁該問(wèn)題還十分突出！本文通過(guò)對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)孔道壓漿不實(shí)的質(zhì)量通病的分析，并結(jié)合重慶市嘉華大橋南延伸段一期橋梁后張預(yù)應(yīng)力管道壓漿的工藝控制措施，提出了該工藝的各項(xiàng)質(zhì)量控制要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 ： 后張預(yù)應(yīng)力 管道壓漿 施工質(zhì)量
重慶市嘉華大橋南延伸段一期工程位于九龍坡區(qū)，是嘉華嘉陵江大橋工程的重要組成部分，工程全長(zhǎng)約為1.78公里，包含黃楊路上跨橋、大黃路立交和鵝公巖立交等，其中鵝公巖立交為一期工程的重點(diǎn)。項(xiàng)目合同暫定金額約3.7866億元，其中80%的工作量為橋梁工程。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，本項(xiàng)目橋梁工程的上部結(jié)構(gòu)主要包含112跨后張拉預(yù)應(yīng)力連續(xù)現(xiàn)澆箱梁和84片后張拉預(yù)應(yīng)力預(yù)制小箱梁，有部分墩柱及蓋梁也為后張拉預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。總結(jié)多年來(lái)橋梁施工的經(jīng)驗(yàn)，上述重要部位的預(yù)應(yīng)力施工是本項(xiàng)目質(zhì)量控制的重中之重，而預(yù)應(yīng)力管道壓漿又是后張拉預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵工序和質(zhì)量控制難點(diǎn)。但在實(shí)際的施工操作過(guò)程中，因?yàn)閷?duì)該工序理論知識(shí)理解不透、重視不足，施工配套機(jī)具不合理，常常造成管道壓漿出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，給橋梁結(jié)構(gòu)埋下重大安全隱患。在此，對(duì)后張拉預(yù)應(yīng)力管道壓漿的重要性及質(zhì)量控制過(guò)程做一簡(jiǎn)要的分析介紹。
一、后張預(yù)應(yīng)力原理及壓漿工藝分析
后張拉預(yù)應(yīng)力即先預(yù)制構(gòu)件，待構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后（注：為加快施工進(jìn)度，本工程要求為砼7D齡期、90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度雙控），對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，借助錨具的作用，將力筋錨固在構(gòu)件上，利用力筋的彈性收縮產(chǎn)生應(yīng)力，經(jīng)錨具傳遞給構(gòu)件，使構(gòu)件內(nèi)部建立永存的內(nèi)力——壓應(yīng)力。后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)與否，直接關(guān)系到預(yù)應(yīng)力構(gòu)件永存內(nèi)力的穩(wěn)定性及耐久性。據(jù)有關(guān)資料介紹，國(guó)外橋梁專家從地震垮塌的后預(yù)應(yīng)力橋梁構(gòu)件上截取若干斷面解剖測(cè)試，發(fā)現(xiàn)后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因孔道壓漿不密實(shí)而造成的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕、斷面銳減、斷絲及內(nèi)力損失嚴(yán)重等致命的質(zhì)量問(wèn)題，為此，曾一度禁止后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。由此可見，后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的密實(shí)度，是后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。
1、后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的主要作用
（1）排除孔道內(nèi)的水份和氣體�？椎缐簼{可利用漿體比重大的特點(diǎn)，將孔道內(nèi)的水分、氣體擠出孔道外，使水泥漿充實(shí)孔道空間位置。 （2）保護(hù)力筋不銹蝕。通過(guò)壓漿方法將孔道內(nèi)壓滿水泥漿，凝固后可保護(hù)力筋不銹蝕。（3）充實(shí)梁體的密實(shí)度。后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中的預(yù)留孔道，穿入力筋張拉錨固后，仍有1/2~1/3的空隙，壓漿后，這些空間被水泥漿嚴(yán)密充實(shí)，水泥漿凝固后和構(gòu)件形成一個(gè)密實(shí)的整體，有利于整體共同受力。（4）減輕錨具負(fù)擔(dān)�？椎缐簼{后，漿體對(duì)預(yù)應(yīng)力筋將產(chǎn)生巨大的握裹力（漿體強(qiáng)度一般設(shè)計(jì)等強(qiáng)于構(gòu)件本身且不低于C30）。這樣就近似于先張法、減輕了錨具的負(fù)擔(dān)，即便是錨具超過(guò)疲勞極限而失去錨固作用，有水泥漿產(chǎn)生的握裹力作為第二道保護(hù)，無(wú)需擔(dān)心力筋脫錨而造成不堪設(shè)想的惡果。綜合上述，孔道壓漿的質(zhì)量極其重要。
2、孔道壓漿不密實(shí)的表現(xiàn)癥狀
（1）壓漿初凝后，從進(jìn)漿孔或排氣孔用探測(cè)棒可探測(cè)到是否飽滿，有無(wú)空洞。（2）計(jì)算漿體壓進(jìn)孔道總量小于孔道總空隙量。（3）多波曲線孔道，特別是豎向多波曲線孔道波峰頂排氣孔未冒漿。（4）壓漿增壓時(shí)，不能保證恒定的壓力。（5）梁體因蜂窩、狗洞、裂縫等內(nèi)部隱蔽缺陷而漏漿。（6）封錨不嚴(yán)而漏漿。（7）上下或左右孔道串孔等。以上這些原因可造成壓漿不飽滿、不密實(shí)的質(zhì)量隱患，而且有些不易當(dāng)時(shí)被發(fā)覺，一旦造成了壓漿不密實(shí)、不飽滿的質(zhì)量隱患，又未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并妥善處理，將直接影響結(jié)構(gòu)物的使用壽命。
3、造成孔道壓漿不密實(shí)的原因分析
（1）從設(shè)計(jì)方面分析。穿入力筋后設(shè)計(jì)孔道空隙狹窄，水泥漿不易壓入。（2）設(shè)計(jì)孔道曲線長(zhǎng)、曲率小、曲折點(diǎn)多。（3）設(shè)計(jì)規(guī)定的材質(zhì)不佳，孔道內(nèi)摩阻系數(shù)大。（4）從施工工藝方面分析。施工中成孔質(zhì)量不好，孔道直徑粗細(xì)不均勻或有偏孔、頸縮孔現(xiàn)象，力筋勉強(qiáng)可以穿入，但水泥漿無(wú)法通過(guò)。（5）成孔材質(zhì)選用不當(dāng)，特別是抽拔棒成孔時(shí)操作不當(dāng)，孔壁粗糙、坍落、掉皮、波浪、皺折等。（6）孔道串孔，內(nèi)漏、封錨不嚴(yán)，不能保壓持荷。（7）排氣孔設(shè)置不當(dāng)，特別是連續(xù)梁，多波段；豎曲線超長(zhǎng)孔道若波峰處的排氣孔不通，在某些曲段易形成空氣滯留穴阻止進(jìn)漿而造成空洞。（8）力筋編束、捆扎時(shí)，扎絲過(guò)密、松弛，穿束時(shí)綁扎絲在孔道不暢處受阻，堆積擠壓，形成網(wǎng)狀塞栓，壓漿時(shí)此處過(guò)水過(guò)氣而不過(guò)漿。（10）制漿不規(guī)范，稀稠失控或過(guò)濾不好，有硬塊雜物造成孔道堵塞。（11）水灰比不當(dāng)；水灰比過(guò)大，不但強(qiáng)度降低，而且泌水率增大，水占空間，水被吸收或蒸發(fā)后，即形成空洞。（12）外加劑用量不當(dāng)，如膨脹劑，用量過(guò)小膨脹效果不明顯，若膨脹系數(shù)小于水泥收縮系數(shù)，空缺無(wú)物補(bǔ)實(shí)，就會(huì)造成壓漿不飽滿。（13）壓漿機(jī)性能不好，壓力不夠或無(wú)法保壓持荷，致使孔道內(nèi)水泥漿不能長(zhǎng)距離遠(yuǎn)送，也無(wú)法借助壓力使水泥漿充實(shí)到孔道各處不易暢道的細(xì)微空間位置，從而造成孔道壓漿不飽滿，不密實(shí)。
二、壓漿質(zhì)量控制
通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力的原理及壓漿工藝、質(zhì)量問(wèn)題的剖析，我們對(duì)嘉華大橋箱梁的孔道壓漿施工進(jìn)行嚴(yán)格控制，針對(duì)分析出的原因，對(duì)癥下藥，正確處理。同時(shí)，對(duì)影響壓漿質(zhì)量的重要因素，進(jìn)行嚴(yán)密控制，并合理改進(jìn)施工工藝，在施工中取得明顯效果。
1、材料選用：（1）水泥。采用重慶拉法基P.O42.5R水泥。（2）水。采用清潔的自來(lái)水(飲用水)。（3）外加劑。采用重慶三圣特種材料有限公司生產(chǎn)的ZY膨脹劑。
2、優(yōu)選配合比。水泥漿配合比是壓漿質(zhì)量的關(guān)鍵，優(yōu)良的配合比設(shè)計(jì)是控制孔道壓漿質(zhì)量的前提，優(yōu)化組合的水泥漿配合比，即能保證足夠的強(qiáng)度，而且能有效地控制泌水率及有關(guān)膨脹系數(shù)。嘉華大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁后張預(yù)應(yīng)力管道壓漿配合比為：水灰比不大于0.4，不得摻入各種氯鹽，摻入膨脹率為（1—2）*10-4膨脹劑。
3、壓漿設(shè)備選用。采用較為先進(jìn)的真空灌漿，真空負(fù)壓-0.1MP，灌漿壓力0.7MP。
4、孔道準(zhǔn)備。本工程現(xiàn)澆箱梁和預(yù)制小箱梁，均采用波紋管成孔，該方法具有成孔管道不易變形的好處，成孔質(zhì)量好。壓漿前，對(duì)孔道進(jìn)行清潔處理。采用壓漿泵將清潔水壓入管道內(nèi)，將管道沖洗干凈并充分濕潤(rùn)管壁。
5、壓漿。水泥漿自拌制至壓入孔道的延續(xù)時(shí)間，視氣溫情況而定，一般控制在30~45min范圍內(nèi)，水泥漿在使用前和壓注過(guò)程中連續(xù)攪拌。壓漿時(shí)，從管道的最低點(diǎn)壓漿孔壓入，從最高點(diǎn)的排氣孔排氣和泌水，壓漿順序先壓注下層孔道。壓漿緩慢、均勻進(jìn)行，壓漿的最大壓力控制在0.7MPa，壓漿達(dá)到孔道另一端飽滿出濃漿為止，關(guān)閉出漿口后，灌漿泵繼續(xù)工作，保持不小于0.7MPa的穩(wěn)定期，該穩(wěn)定期一般控制在1--2 min。在穩(wěn)定期后，關(guān)閉灌漿泵及灌漿端閥門，完成灌漿。
通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力的原理及壓漿工藝的剖析，加強(qiáng)了對(duì)后張拉孔道壓漿技術(shù)質(zhì)量管理的力度，從材料選用、配合比設(shè)計(jì)、外加劑選用、機(jī)械設(shè)備、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)操作等多方面控制，在嘉華大橋目前現(xiàn)澆箱梁及小箱梁的孔道壓漿施工中，管道壓漿密實(shí)飽滿，合格率百分之百，較好的解決了后張拉預(yù)應(yīng)力孔道不密實(shí)的問(wèn)題，保證了工程質(zhì)量。

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