桥梁预应力混凝土施工常见问题及防治措施

桥梁预应力混凝土施工常见问题及防治措施

【摘 要】 预应力桥梁施工过程中，常常存在各种各样的质量问题，影响结构使用寿命和营运安全，所以应引起广大从业人员的高度重视。本文分析其原因，提出了防治措施，并就切实抓好每道工序、每个环节的质量控制，减少预应力混凝土桥梁施工中的质量通病等进行了探讨，为类似工程施工提供技术借鉴。

【关键词】 预应力混凝土 质量通病 防治措施

预应力技术在桥梁施工中因其节省材料、自重轻、减少混凝土梁的竖向剪力和主拉应力、结构简单、安全可靠、便于安装等优点，在国内外公路桥梁建设中得到广泛应用。但预应力张拉工艺相对较复杂，要求预应力结构施工的专业性强。而在实际施工中，有的施工队伍经验不够丰富，加之有的设计方案欠考虑，引发桥梁施工过程中预应力损失过大、空心板梁张拉后梁端顶底板中间部位出现纵向裂缝、金属波纹管孔道漏浆、曲线孔道竖向位置偏差、曲线孔道灌浆欠密实、预应力筋改变方向处混凝土开裂等诸多质量缺陷和问题。为减少预应力结构施工中的病害，笔者结合工程实践中的一些体会，进行分析和探讨。

1 预应力损失过大

设计计算预应力混凝土受弯构件张拉控制应力σcon时，除需要根据承受外荷载的情况，估定有效预应力σy外，还需要估算相应的预应力损失σs，即：σy=σcon-σs。预应力损失σs主要包括预应力筋与管道壁间磨擦引起的预应力损失σs1，锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失σs2；钢筋与台座间温差引起的预应力损失σs3等。但由于有的施工行为不够规范，致使实际施工情况与原估算应力损失的施工情况不完全相符，导致实际预应力损失大于原估算值。

1.1 原因分析

（1）预应力管道安装控制不严。管道位置偏差过大，或梁体浇筑过程中管道存在漏浆现象，致使σs1过大，超过原估算值。

（2）张拉龄期过早。现今梁的预制多采用早强剂或提高混凝土配置强度，梁体浇筑后4-5天混凝土强度就能达到设计强度的75%以上，有的甚至达到90%以上，而《公路桥涵施工技术规范》对龄期也未作明确要求，结果梁体混凝土浇筑4-5天后即开始张拉。在此龄期内混凝土的收缩和徐变并未完成，随着龄期的增加所引起的预应力损失σs过大，且会导致张拉后梁体反拱度过大。

（3）砂的级配不规范。先张法施工采用砂箱法放张工艺时，如选用砂的级配不好，砂的空隙率大，张拉后砂箱的压缩引起预应力损失偏大。

1.2 防治措施

（1）加强预应力材料检验和各工序的质量控制。严格按照有关规范组织施工，避免因预应力材料不合格或施工行为不规范而造成预应力损失过大。

（2）严格控制梁体混凝土龄期。梁体张拉前，除对梁体混凝土强度有要求外，对龄期也应进行控制，避免过早张拉。在设计时就规定龄期须达到10天以上方可张拉，以便减少混凝土收缩和徐变引起的预应力损失和梁体反拱度过大。

（3）采用级配良好的石英砂。先张法施工采用砂箱法放张工艺时，宜采用级p

（2）后张法空心板梁在张拉过程中的缺陷及原因：后张法空心板梁在张拉过程中，梁端也有出现类似先张法的纵向裂缝，甚至有的在张拉时发生梁端底板混凝土压裂破碎等现象。分析其原因，一是设计上对张拉时梁端混凝土局部应力集中考虑不周；二是张拉时，张拉顺序不当，张拉速度过快；三是梁体混凝土质量低劣，或张拉时间过早，以及锚垫板附近的混凝土不密实，导致梁端混凝土在张拉后出现碎裂。

2.2 防治措施

（1）先张法：均匀放张，多根整批预应力筋放张，宜采用砂箱法或千斤顶法。用砂箱放张时，放张速度应均匀一致；用千斤顶放张时，放张宜分数次完成；单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时，宜先两侧后中间，而不能一次将一根力筋松到位，严禁切割放张。

（2）后张法：根据后张法空心梁板在张拉过程中产生缺陷的原因，应采取如下策略：①梁端布筋设计应充分考虑张拉时产生的局部应力集中，增加横向分布钢筋数量或螺旋筋，适当增加锚端和梁端混凝土的几何尺寸。②预应力筋张拉顺序应符合设计要求，当设计未规定时，宜采取分次、逐级对称放张。张拉时，均匀加载，不宜过快，以尽可能减小张拉过程出现局部应力集中。③严格梁（板）混凝土浇筑时的施工控制，确保梁（板）混凝土浇筑质量，特别是加强对锚垫板后的混凝土振捣。张拉前应对梁体进行检验，是否符合质量标准要求，张拉时混凝土强度应达到设计要求；设计无规定时，以不低于设计强度值的95%为宜。

3 金属波纹管孔道漏浆

3.1 现象

现浇预应力混凝土结构浇筑混凝土时，金属波纹管（螺旋管）孔道漏进水泥浆。轻则减小孔道截面面积，增加摩阻力；重则堵孔，使穿筋困难，甚至无法穿入，当采用先穿工艺时，一旦漏入浆液将预应力筋铸固，造成无法张拉。

3.2 原因分析

（1）金属波纹管没有出厂合格证，进场时又未验收，混入劣质产品，表现

为管刚度差、咬口不牢、表面锈蚀等。

（2）波纹管接长处、波纹管与喇叭管连接处、波纹管与灌浆排气管接头处等接口封闭不严密，流入浆液。

（3）波纹管遭意外破损，如普通钢筋压伤管壁、电焊火花烧伤管壁、先穿筋时由于戳撞使咬口开裂、浇筑混凝土时振动器碰伤管壁等。（4）波纹管安装就位时，在拐弯处折死角，或反复弯曲等，会引起管壁开裂。

3.3 防治措施

（1）金属波纹管出厂时，应有产品合格证并附有质量检验单，其各项指标应符合行业标准《预应力混凝土用金属螺旋管》的要求。

（2）金属波纹管搬运时应轻拿轻放，不得抛用或在地上拖拉；吊装时不得以一根绳索在当中拦腰捆扎起吊。波纹管在室外保管的时间不可过长，应架空堆放用毡布等有效措施防止雨露和各种腐蚀气体或介质的影响。

（3）金属波纹管的接长，可采用大一号同型波纹管。接头管的长度为200～300mm，在接头处波纹管与居中碰口；接头管两端用密封胶带或塑料热塑管封裹。

（4）波纹管与张拉端喇叭管连接时，波纹管应埋入式固定端钢绞线连接时，可采用水泥胶泥或棉丝与胶带封堵。

（5）波纹管在安装过程中，应尽量避免反复弯曲；如遇到折线孔道，应采取圆弧线过渡，不得折死角，以防管壁开裂。

3.4 治理方法

（1）对后穿筋孔道，在浇筑混凝土过程中在混凝土凝固前，可用通孔器或用水冲孔，及时将漏进孔道的水泥浆散开或冲出。

（2）对先穿筋孔道，应在混凝土终凝前，用倒链拉动孔道内的预应力筋，以免水泥浆堵孔。

（3）如金属波纹管孔道堵塞，应查明堵塞位置，凿开疏通。对后穿筋的孔道，可采用细钢筋插入孔道探出堵塞位置。对先穿筋的孔道，细钢筋不易插入，可改用张拉千斤顶从一端试拉，利用实测伸入值推算堵塞位置。试拉时，另端预应力筋要用千斤顶楔紧，防止堵塞砂浆被拉裂后，张拉端千斤顶飞出。

4 曲线孔道竖向位置偏差

4.1 现象

在多跨连续预应力混凝土桥梁中，曲线预应力筋的竖向坐标是以预埋的波纹管中心线为准。在实际施工中，检查曲线孔道竖向坐标时经常遇到跨中处坐标偏高与支座处坐标偏低的现象，降低了预应力筋的有效高度，影响梁的承载力和抗裂要求。

4.2 原因分析

（1）控制曲线孔道竖向坐标的钢筋支托位置计算有误或安装不准。

（2）设计图纸上所标明的曲线孔道在支座处的竖向坐标有时偏高，但在该节点处纵横钢筋较多，使曲线孔道难以安装到位。

（3）在钢筋安装与绑扎过程中，操作工人贪图方便，没有严格控制钢筋位置，尤其在支座处对曲线孔道的竖向坐标影响较大。

4.3 防治措施

（1）在编制施工组织设计期间，应核对曲线预应力的坐标高度是否会引起波纹管与梁的钢筋相碰。如在内支座处遇到这种情况，应与设计人员商讨，能否调整钢筋的规格和排列方式，不得已时考虑降低波纹管的坐标高度。在跨中处也可参照处理。至于在其它部位，钢筋应避开波纹管，不得影响波纹管的曲线形状。

（2）施工单位应分解绘制预应力筋曲线坐标图、支座（跨中）处钢筋与预应力筋孔道排列详图，并交待给有关操作人员，施工中加强督促检查，严格按图施工。

（3）金属波纹管可采用钢筋支托定位，钢筋支托可点焊在箍筋上，间距为0.5～1m，防止混凝土浇注后波纹管上浮。

4.4 治理方法

（1）金属波纹管的坐标高度超出允许偏差，但不大于10mm，可不必调整。

（2）金属波纹管的坐标高度如超出允许偏差大于10mm，应局部拆开调整至允许偏差内。

（3）金属波纹管的坐标高度超出允许偏差较大，且无法调整的情况，应会同设计人员根据实际受力情况商讨解决方法。

5 曲线孔道灌浆欠密实

5.1 现象

曲线孔道的上曲部位，尤其是大曲率曲线孔道的顶部，孔道灌浆后会产生较

大的月牙形空隙，甚至有一段空隙。

5.2 原因分析

（1）孔道灌浆后，水泥浆中的水泥向下沉，水向上浮，泌水趋向于聚集在曲线孔道的上曲部位，随后可能被吸收，而留下空隙或空洞。

（2）钢绞线比钢丝泌水多，是由于其灯芯作用。这种现象是由于高的液体压力迫使泌水进入钢绞线的缝隙里，并由此向上流动被禁锢在顶部锚头的下面。

（3）水泥浆的水灰比大，没有掺减水剂与膨胀剂等，在竖向孔道内泌水更为明显。

（4）灌浆设备的压力不足，使水泥浆不能压送到位，浆体不密实，孔道顶部的泌水排不出去。

（5）灌浆工艺依赖工人的正确与熟练操作技术，否则难以保证灌浆质量。

5.3 治理方法

（1）对重要的预应力工程，孔道灌浆用水泥应根据不同类型的孔道要求进行试配，合格后方可使用。

（2）对高差大于0.5m的曲线孔道，应在其上曲部位设置泌水管（也可作灌浆用）。泌水管应伸出梁顶面400mm，以便泌水向上浮，水泥向下沉，使曲线孔道的上曲部位灌浆密实。

（3）竖向孔道的灌浆方法，可采取一次灌浆到顶或分段接力灌浆，根据孔道高度与灌浆泵的压力等确定，孔道灌浆的压力应符合规范要求。不提倡分段压浆，当确需采用分段灌浆时要防止接浆处憋气。

（4）灌浆操作工人应经过培训上岗，严格执行孔道灌浆操作规程，确保孔道灌浆密实。

（5）孔道灌浆后，应检查孔道顶部灌浆密实情况。如有空隙，应采用人工徐徐补入水泥浆，使空气逸出孔道密实。

6 预应力筋改变方向处混凝土开裂

6.1 现象

在预应力筋改变方向（弯曲或弯折）处，会产生局部横向力，使混凝土出现裂缝、撕裂、甚至崩出现象。

6.2 原因分析

（1）如果预应力筋偏离直线，在预应力筋与周围混凝土之间会产生径向应力。半径为R的曲线预应力筋，将以单位长度P/R的力挤压混凝土（P-预应力筋拉力）。在预应力筋的弯折处，将引起Pa力（a-弯折处预应力筋转角，以弧度计）。

（2）尽管设计中的预应力筋是直线的，实际施工中的预应力筋会出现有小的偏离，从而在混凝土中产生横向力。由于这些横向力的存在，可能会造成梁中的混凝土出现裂缝。

（3）当预应力筋在齿板上锚固时，齿板附近的混凝土会出现裂缝。

6.3 防治措施

（1）在预应力筋弯折处宜加密箍筋或弯折内侧设置附加钢筋网片。

（2）为防止实际施工中预应力筋出现偏离，在所有后张梁的腹板中布置一定数量的横向分布钢筋。

（3）对预应力混凝土曲梁，由于预应力筋张拉时在梁内侧产生径向压力，因此必须在梁腹内设置防崩裂的构造钢筋，防崩裂钢筋可选用Φ12～Φ16钢筋，做成U形套在内侧的曲线预应力筋上，与外侧钢筋骨架焊牢。

（4）当预应力筋通过凸出的齿块锚固时，由于局部曲率常常很大，所产生的局部应力极其复杂，辐射状应力与锚固应力合在一起，使齿块有从主要构件撕裂趋向。因此，需要配置较多的横向钢筋来控制裂缝。

7 结语

预应力混凝土工程施工工艺较复杂，质量要求较高，因此从设计到施工的所有技术人员都应精心设计、精心施工、编制科学合理的施工方案和详尽的实施细则，切实抓好每道工序、每个环节的质量控制，监理单位和质监部门也应进一步强化对预应力混凝土施工工艺的指导和质量监控，这样才能减少和避免施工过程中出现上述质量问题和缺陷。