预应力混凝土桥梁施工质量控制

王卓

【摘 要】随着桥梁工程的迅速发展，混凝土桥梁在国内呈现外日益显著的应用前景。预应力混凝土因其优良的力学性能，在桥梁工程中得到广泛应用，但施工工艺性强、技术性搞，其质量控制受影响和制约因素多。通过多年的桥梁施工经验，本文对预应力混凝土桥梁施工质量控制等方面的内容进行了分析与探讨。

【关键词】预应力；混凝土桥梁；施工质量；控制

前言：

随着我国的经济的快速发展，桥梁施工的质量变得越来越重要，预应力混凝土桥梁由于自身的有点，被广泛应用于桥梁工程中，预应力混凝土桥梁的施工质量直接影响桥梁质量、使用寿命和营运安全，为减少和预防混凝土公路桥梁的病害，选择合适的施工技术以及施工手段非常重要。

一、预应力混凝土结构的优缺点

1.预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构相比，具有下列主要优点：①改善使用阶段的性能。受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。②提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。③改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。④提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳（而不是由混凝土的疲劳）所控制的。⑤能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其強度。⑥可调整结构内力。将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。

2.预应力混凝土结构存在的缺点：①工艺较复杂，质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。②需要有一定的专业设备，如张拉机具、灌浆设备等。③预应力反拱不易控制，它将随混凝土的徐变增加而加大，可能影响结构使用效果。④预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。

二、影响预应力混凝土桥梁施工质量的因素

1.混凝土材料

混凝土材料包括砂、石、水泥、外加剂、钢筋，材料的优劣对于预应力混凝土桥梁的质量会产生很大的影响，所以在选材时要特别慎重，预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、高强钢筋及热处理钢筋。

2.结构计算分析模型

无论采用什么分析方法和手段，总要对实际桥梁结构进行简化和建立计算模型这种简化的计算模型。这种简化的计算模型与实际情况之间存在差异，包括这种假定，边界条件处理，计算模型本身的精度等。控制中需要在这方面做大量的工作，必要时还要专门进行实验研究，使结构计算分析模型所产生的影响降到最低限度。

3.施工控制影响因素

桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态（线性和受力）相吻合。要实现上述目的，就必须全面了解可能使施工状态偏离理论

设计状态的因素，一遍施工时间有的放矢的有效控制。○1结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括：结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载和预应力或索力。②施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又直接影响控制目标的实现。除要求施工工艺必须符合控制要求外，在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来的结构制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制之中。③检测是桥梁施工监控的最重要手段之一。检测包括应力检测、变形监测。因测量仪器、仪器安装，测量方法数据采集、环境情况等存在误差、所以，结构监测总是存在误差。

三、预应力混凝土的质量控制措施

1.确保混凝土质量

混凝土应保证具有设计要求的强度、良好的和易性及泌水性，且质量均匀性要好。影响混凝土质量的因素有配合比、搅拌、运输、浇注、振捣、养生等环节。其中混凝土配合比是控制其质量的最重要因素，在满足其施工要求的情形下应尽量减少单位用水量，相应地也减少单位水泥用量，从而减少混凝土水化热，减少由于混凝土的徐变与收缩而引起的预应力损失和施加预应力之前的收缩裂缝。此外，采用现场试块测得的早期混凝土强度等级代替现场结构的实际混凝土强度，也存在一定的问题。试验表明，出现事故的结构最后验算时，其实际强度均未达到现场测得的强度，有时候甚至更低。

2.重视预应力管道安装

预应力管道安装准确与否直接影响到梁体的受力情况与设计是否一致，关系到桥梁施工质量，是预应力施工中的重点。在管道安装过程中，主要需加强对管道定位进行控制，避免混凝土浇筑时出现管道上浮及漏浆现象。预应力管道安装施工、混凝土灌筑前，要严格对以下要点进行控制：管道位置是否正确、平顺性如何、有无漏浆处、是否严格密封等。

3.正确应用扁锚和扁锚连接器

扁锚多应用于结构截面尺寸受到限制或构造连接等特定条件下。然而近年来部分单位为了减小截面尺寸，追求经济指标，在预应力箱梁底板和板梁结构中都采用扁锚，有的单位还申请专利、出标准图，这是不可取的。由于扁锚的张拉工艺是采用逐根张拉，整体张拉设备技术不成熟，导致钢绞线受力不均匀。采用扁波纹管留孔，扁孔空间很小，孔道摩阻大，特别是超长孔道采用一端张拉工艺，问题更加严重。由于扁孔本身空间小，孔道压浆困难，无法做到孔道压浆饱满。建议箱梁底板、腹板、空心板梁等结构禁止采用扁锚。对于扁锚连接器的应用更要慎重，尤其是5孔和3孔连接器，由于设计构造不合理会导致偏心受力，不宜推广使用。

4.合理选择混凝土浇注后张拉时间

有的工程通过掺加早强剂，提高混凝土早期强度，一般浇注混凝土3天后就开始张拉预应力，这是不可取的。因为混凝土强度和弹性模量增长是不同步的，强度增长快，弹性模量增长慢，早期混凝土变形大，过早张拉预应力会使预应力损失增大，导致桥梁承载力不足，而出现众多裂缝病害。

5.张拉工艺质量控制

国内现浇大跨度预应力连续箱梁底板预应力束一般采用一端张拉的工艺。根据国内外相关规范规定：跨度≥30m以上的预应力桥梁，均要求采用两端对称张拉工艺，才能保证跨中有效预应力和桥梁在恒载和活载作用下跨中所需抵抗弯矩的建立；否则会导致跨中承载力不足，而产生正截面裂缝。根据交通部专门调查资料，已通车的公路桥梁中，几乎都出现过由于张拉工艺不适合而产生大量裂缝的现象。

6.预防滑丝和断丝

滑丝指夹具在预应力张拉后，夹片“咬不住”钢绞线和钢丝，钢绞线和钢丝出现滑动，达不到设计张拉值。断丝指张拉钢绞线和钢丝时，夹片将其“咬断”，即齿痕较深，在夹片处断丝。为了预防滑丝和断丝超标，应采取一下措施：○1夹片的硬度除了检查出厂合格证外，在现场应对其进行复验，有条件的最好进行逐片复验；○2钢绞线或钢丝的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容；○3滑丝断丝若不超過规范允许数量，可不予处理，若整束或大量滑丝和断丝，应将锚头取下，检验并更换钢束重新张拉。

7.波纹管漏浆堵管的防治

波纹管漏浆堵管是指用通孔器检查预应力索孔道时发现管内有堵塞或在混凝土浇筑前，索管内先置的预应力索抽拉不动。波纹管漏浆堵管产生的可能原因有：一是波纹管接头处脱开漏浆，流入孔道；二是波纹管破损漏浆或在工地存放、施工过程中被踩、挤、压瘪。波纹管漏浆堵管的防治措施有：○1使用波纹管作为所管的，管材必须具备足够的承压强度和刚度，破损管材不得使用；○2波纹管连接应根据其号数，选用配套的波纹管，连接时两端波纹管必须拧至相当的位置，然后用胶布或防水布将接头缝隙封闭严密；○3浇筑混凝土开始后，在其初凝前，应用通孔器检查并不时拉动疏通，如采用预置预应力索的措施，则应不时拉动预应力钢绞线或钢丝束，在混凝土浇筑结束后再进行一次通孔检查，如发现堵孔，应及时疏通；○4确认堵孔严重无法疏通的，应设法查准堵孔的位置，凿开该处混凝土疏通索道。

8.严格预应力孔道压浆工序

预应力孔道压浆有两个重要作用：一是保护预应力筋不被锈蚀；二是保证预力筋和结构共同工作；然而实际工程中预应力孔道的压浆不饱满、不密实、漏浆和漏灌现象十分普遍，已成为预应力结构的通病。

其主要原因除了施工单位对孔道压浆工序不够重视外，目前的压浆工艺、留孔质量、浆体配置等也存在一定问题，特别是浆体的水灰比，较规范的规定值（0.4-0.45）偏大。采用规范规定的水灰比后孔道浆体泌水，孔道不易饱满和密实。为了防治孔道压浆不密实，可采取以下措施：首先孔道在灌浆前应以高压水冲洗，除去杂物，疏通和湿润整个管道。其次配制高质量的浆液，选用的水泥可用强度等级不低于325MPa的普通硅酸盐水泥，灰浆水灰比宜控制在0.1-0.45，泌水率宜小于2%，最大不应超过3%，灰浆应具有良好的流动性并不易离析，可掺入适量的减水剂和微膨胀剂，但不得使用对管道和预应力索有腐蚀作用的外掺剂，掺量和配方应通过试验确定。

然后管道及排气口应疏通，压浆时应从低处往高处压，待高处的孔眼冒溢浓浆后，堵住排气口持荷继续加压，待泌水流光后，再塞住孔口。最后对孔道较长或第一次压浆不够理想的，可进行二次压浆，二次压浆应在第一次压浆初凝后进行。

结束语

预应力张拉工艺是桥梁预应力构件施工的重要环节。特别是张拉应力及伸长量的控制，会直接影响预应力结构使用寿命，因此在预应力施工中，要充分做好张拉前的准备工作，在张拉过程中不要盲目追求数量，一定要按技术规范操作，以确保工程质量。