桥梁预应力孔道压浆质量控制与检测

赵 林 芳

(太原市政公共设施管理处，山西 太原 030009)



桥梁预应力孔道压浆质量控制与检测

赵 林 芳

(太原市政公共设施管理处，山西 太原 030009)

介绍了桥梁预应力孔道压浆的主要作用，针对影响预应力孔道压浆质量的因素，提出了孔道压浆的质控措施，并归纳了几种检测预应力孔道压浆质量的方法，从而提高桥梁的施工质量。

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1 预应力孔道压浆的现状及作用

随着太原市城市桥梁建设事业的快速发展，预应力混凝土桥梁已在桥梁建设中占据主导地位，特别是2013年，2014年两年修建的东西南北四环以及并州路、长风街、建设路等多个建设项目，均为钢筋混凝土预应力箱梁结构。并且预应力混凝土桥梁还被广泛应用于杭州湾跨海大桥、青岛海湾大桥与苏通大桥等重要基础建设项目上。尽管预应力混凝土桥梁在我国桥梁建设中已被大量采用，但其病害也日益突显，绝大多数是因为预应力混凝土孔道压浆不密实引起的预应力钢束锈蚀与预应力损失，因而造成预应力混凝土桥梁病害与倒塌。预应力孔道压浆不密实引起的预应力钢束锈蚀，预应力损失对于预应力混凝土桥梁的承载力与使用寿命有着非常重要的影响。预应力孔道压浆主要作用有以下三个方面：第一，能够使预应力钢束避免外露而遭锈蚀，确保预应力混凝土桥梁的承载力与使用寿命；第二，能够使预应力钢束与混凝土良好结合，确保预应力的有效传递，使预应力钢束与混凝土协同工作；第三，能够消除预应力混凝土桥梁在车辆荷载反复作用下，由于应力变化对预应力钢束造成的疲劳破坏，提高结构的耐久性，因此预应力孔道压浆是预应力混凝土桥梁施工中的关键工序，其压浆质量也是施工控制的重点，一旦压浆不密实就会降低桥梁的承载能力与使用寿命，严重时还会在运营中发生事故。

在桥梁建设中预应力混凝土桥梁压浆不密实问题早已受到国内外的关注。1985年位于英国南威尔市的桥梁突然倒塌，使用寿命仅32年，经对该桥倒塌原因进行深入调查分析，发现造成桥梁倒塌是因为预应力混凝土孔道压浆严重不密实，存在大量空洞，致使氯化物、水分与氧气侵蚀预应力钢束，以致某些截面处钢束锈蚀严重截面减小，无法承受外荷载作用时桥梁突然倒塌。在国内，由于预应力孔道压浆不密实导致预应力钢束锈蚀与预应力损失并引发工程事故的事件也屡见不鲜，2001年四川省宜宾市金沙江拱桥吊杆因压浆不密实而锈蚀断裂并造成部分桥面垮塌，这些事件引起桥梁工程界对预应力混凝土桥梁孔道压浆问题的高度关注。2001年，我国交通部还将预应力孔道压浆不密实问题列为公路桥梁建设的十大质量通病之一。因此，预应力孔道压浆施工质量及检测就尤为重要。

2 预应力孔道压浆施工质量

2.1 压浆对预应力孔道施工质量的影响

预应力孔道压浆施工首先要使用符合规范要求的合格材料和压浆设备；其次要控制水泥浆的性能，即水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标；第三，要掌握压浆的时间，视气温情况而定，一般在30 min～45 min范围内，预应力筋张拉后，孔道应尽早压浆，一般不宜超过14 d。第四，控制压浆的速度，应缓慢、均匀、连续地进行，压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水，压浆顺序宜先压注下层孔道。并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气通畅。第五，控制压浆的最大压力和压浆过程中及压浆后结构混凝土的温度应适宜，否则应采取措施。

2.2 施工工艺对预应力孔道施工质量的影响

目前桥梁预应力孔道压浆施工工艺主要有传统压浆工艺、真空辅助压浆工艺和全自动循环智能压浆工艺三种。

传统压浆工艺是指在0.5 MPa～1.0 MPa压力作用下将水泥浆压入预应力孔道中的技术方法。传统压浆工艺一次过浆，孔道另一端水泥浆体仅仅是流过，孔道内空气和杂质并未全部排除，致使孔道压浆后存在很多气泡和空洞，压浆质量较低。真空辅助压浆工艺是指在孔道的一端采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，在孔道另一端用压浆机将水泥浆体压入预应力孔道的技术方法。其原理是将预应力孔道设计为全封闭形式，利用真空泵将孔道内的空气全部排除，使孔道内达到负压状态，然后以正压力将水泥浆连续、迅速注入预应力孔道中，使其压浆饱和密实。全自动循环智能压浆工艺能够使水泥浆体在预应力孔道中满孔道持续循环，借助“连通管”作用将孔道内空气和杂质全部排出，确保压浆过程中孔道内所填充的水泥浆体内没有气泡和空洞，同时还可对水泥浆体的水胶比、灌浆压力与浆体流量进行实时测控，确保在满足规范要求的前提下进行压浆，使孔道压浆由“事后检测”变为“事中控制”，使压浆参数从“被动测试”变为“主动控制”，保证预应力孔道压浆质量较好。

3 预应力孔道压浆质量检测

目前桥梁预应力孔道压浆质量检测方法主要有：钻芯法、超声波法、探地雷达法、冲击回波法、射线辐射法、内窥镜法等。

3.1 钻芯法

钻芯法是利用钻机从结构混凝土中钻取芯样以检测预应力孔道压浆质量的一种局部破损方法。该方法直观可靠，但由于易对混凝土构件及预应力钢束造成损伤，不易做大面积检测，常与无损检测方法配合使用以减少钻芯数量。

3.2 超声波法

超声波法是利用超声波在混凝土中传播的声时、声速、波幅和频率等声学参数的相对变化来分析判断预应力压浆质量的一种无损检测方法。超声波法检测桥梁预应力孔道施工质量隐患时，不同缺陷类型声时、声速与波幅的最小值与最大值所形成的区间大都存在较大的重叠区域，且不同缺陷类型声时、声速与波幅的平均值也无显著变化规律。

3.3 探地雷达法

探地雷达法是一种对介质中不可见目标或界面进行定位的电磁技术，具有操作简单、携带方便、探测精度高、速度快且能在不影响结构安全与正常运营的条件下对混凝土内部质量进行检测等特点。探地雷达法检测桥梁预应力孔道施工质量隐患时，金属波纹管由于对电磁波雷达信号具有较强的屏蔽作用，无法穿透并对其内部灌浆质量进行检测，只能对塑料波纹管预应力孔道灌浆缺陷进行检测。

3.4 冲击回波法

冲击回波法是在预应力孔道处的混凝土表面利用一个瞬时的机械冲击产生低频的应力波，应力波传播到结构内部被构件底面或缺陷表面反射回来，并在构件表面、内部缺陷表面或构件底部之间来回反射产生瞬时共振，其共振频率能在振幅谱中辨别出来，然后通过对反射回来的应力波进行时域分析与频域分析，就能确定预应力孔道灌浆不密实区域。冲击回波法检测桥梁预应力孔道施工质量隐患时，对预应力孔道缺陷类型定性检测效果较好，但定量检测效果不理想。

3.5 射线辐射法

射线辐射法是利用不同物质对射线的吸收率有所差异的原理来进行测试的，即充填密实的部分对射线的吸收率高，透射射线的感光度较低，而有空洞的部分则相反，对射线的吸收率低，透射射线的感光度较高，因此只要采用感光胶片来检测透射射线的强度并通过感光胶片感光的浓淡程度就可以检测出预应力孔道灌浆的密实程度。该方法检测结果鲜明直观，具有一定的可视性，检测精度也相对较高。

3.6 内窥镜法

内窥镜法是指用人的眼睛并借助于光学仪器内窥镜对物体内部表面进行观察或测量的一种微破损检测方法。内窥镜法检测桥梁预应力孔道施工质量隐患时，只要选用合适的内窥镜探头与拍摄角度，可对灌浆缺陷类型进行检测，且成像质量清晰可见。

桥梁预应力孔道施工质量隐患检测方法较多，并各具优缺点，且无损检测方法已成为预应力孔道施工质量隐患检测方法的主流发展方向。山西省交通科学研究院结合冲击回波法与射线辐射法各自的优点，提出将冲击回波法—射线辐射法相结合的方法作为桥梁预应力孔道施工质量隐患检测的方法。并编制了《桥梁预应力孔道施工质量隐患无损检测技术指南》，在实际工作中，便可按照该指南进行检测和判定，从而更好地控制预应力混凝土桥梁的施工质量。

[1] 姜 鹏.桥梁应力监测与控制[J].山西建筑，2015，41(1)：182-183.

[2] 张建国.浅析现浇预应力混凝土连续箱梁施工[J].山西建筑，2015，41(26)：176-177.

On quality control and test of prestressed duct grouting of bridges

Zhao Linfang

(TaiyuanMunicipalPublicFacilitiesAdministrativeDivision,Taiyuan030009,China)

The paper introduces the main role of the prestressed duct grouting of bridges, points out its quality controlling measures according to the factors which affect the prestressed duct grouting quality, and sums up the testing methods for the quality, so as to improve the bridge construction.

bridge, prestress, grouting, quality inspection

1009-6825(2016)13-0169-02

2016-02-26

赵林芳(1964- ),女，高级工程师

U445

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