梁板预应力张拉施工中常见的问题及原因分析

李兴涛、李章含、杨学锋、罗枝万

（云南交通土木工程检测有限公司，云南昆明650504）

0 引言

我国公路桥梁建设已经步入飞速发展的时期，因为预应力设计及计算理论得到了进一步完善，其施工技术也逐渐成熟，所以，预应力的相关技术被广泛应用到了公路及桥梁建设中。可是，很多梁板预应力张拉在实际的施工过程中,还存在一些问题。为了今后能避免出现这些问题，将对以下几种问题及原因进行分析。

1 梁板预应力张拉施工中的常见问题

第一，断丝、断束以及回缩问题；第二，张拉过程中锚下的混凝土由于局部受压，出现压裂现象的问题；第三，预应力中的筋孔道出现漏浆现象，造成张拉压浆出现受阻问题；第四，张拉的实际伸长值超过了理论计算的规定范围的问题；第五，张拉过程中工作夹片以及钢绞线之间出现互相刮损的问题；第六，张拉时未按张拉步骤进行张拉，预应力钢筋或金属螺旋管部位出现不同程度生锈现象的问题；第七，张拉作业前，梁板底部跨中部位出现了数量较多的横向或竖向裂缝的问题；第八，张拉作业后，在空心板端部截面的底部或顶部，出现了数量较多的竖向裂缝问题；第九，在灌浆过程中操作不当，导致了相对严重的堵塞问题；第十，灌浆作业结束后，梁板底部的预应力管道附近出现了裂缝的问题。

2 导致问题的原因

2.1 断丝、断束以及回缩问题

梁板所使用的钢绞线通常是由一束七丝构成的，直径一般为15.2mm，而在张拉中经常会出现一丝发生断裂的现象，这在一定程度上会影响工程的总体质量。不过，整束发生断裂的情况很少。此外，钢绞线出现刮伤的现象，以及张拉完成后发生钢绞线回缩的现象，也是较为常见的。

2.1.1 断丝及断束

出现断丝或断束，一方面是由于钢绞线的质量问题。其质量问题通过试验很容易被检查出来，通常，正规钢绞线厂家生产出来的产品很少会发生这样的问题。

另一个方面是单束所承受力过大导致的。由于单束的钢绞线承受的力度过大引起的断丝或断束，主要是下面这几种情况引发的：第一，由于工具锚中的夹片未锚固好，使得钢绞线在张拉过程中出现了滑动，导致有些钢绞线没有受力，其他的钢绞线因为超张拉而出现断丝以断束；第二，张拉设备中的数据有问题。比如，未标定或标定过期等；第三，钢绞线在张拉过程中受力的相关部位，有焊伤、电流损伤等损伤；第四，钢绞线在穿束过程中，在波纹管中互相缠绕，使钢绞线出现受力不同的情况[1]。

2.1.2 钢绞线回缩

主要由下面两种情况引起：第一，夹片及钢绞线生锈，张拉过程中产生滑移，导致钢绞线无法锁紧；第二，钢绞线由于刮伤变细。以上两情况，相互之间存在着很大的联系，所以在实践、分析时应认真研究现状，寻找问题的根本。

2.2 混凝土出现压裂现象

这一现象是常见的，主要是由于锚下的混凝土并不十分紧实或配筋不足导致的。由于预应力中梁板的腹板通常较薄，但锚固区中的钢筋却十分密实，所以，一旦混凝土中的碎石粒径较大或振捣不好，就会造成混凝土不紧实的现象。因此，不但应该把握准碎石级配，也应该严格掌握碎石的最大粒径。除此之外，在进行锚固区中混凝土的振捣时，应该使用小一号的振捣棒进行振捣，或加长底模的振捣器进行振捣。此外，通常在锚下只使用螺旋形的相关配筋及钢筋中的一类，但是应该按照施工的真实情况一起利用两种钢筋，从而更好地提升锚下混凝土中局部的受压性能。

2.3 筋孔道漏浆，张拉压浆受阻

对那些先穿束、再浇筑的梁板，在预应力筋张拉前可以自由活动，可是张拉后压浆变得困难；而先浇筑、再穿束的梁板，会出现穿束困难，或无法进行预应力筋的穿束。因此，要防止孔道漏浆，需要注意以下几个方面：

2.3.1 波纹管制作时采用的钢带，必须符合国家标准，其厚度要按照管道的直径、形状等进行设置，通常不可低于0.3m。

2.3.2 除了进场后应进行相关的检测外，在进行波纹管的安装过程中也要对其外观开展整体、详尽的检查，应确保没有孔洞及不规则的意向裙皱。同时，胶口宽度应保持均匀，不能开裂或脱扣。

2.3.3 波纹管中的接头需要运用相同种类的、大一个直径级别的管道，其长度应达到相接管道内直径的5～6 倍，不低于40cm。同时，在接头位置应设置两处精确定位，防止衔接时角度发生变化，使得波纹管道出现不圆顺现象，导致穿束困难。此外，一定要紧密缠绕相连的管道端，防止漏浆。

2.4 张拉的实际伸长值超过规定范围

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）规定，预应力通过应力控制的方式进行张拉时，需要根据伸长值开展较核（伸长值需控制在6%以内）。可在实际操作中，伸长值经常超过规定范围，原因如下：

2.4.1 在测量时伸长值，没有考虑千斤顶中力筋的伸长量,使得实际测量出的伸长值偏大。

2.4.2 初应力的使用不当，导致实际伸长值偏大。比如，没有考虑力筋的长短、孔道的曲直等情况，只是将初应力设定在控制应力的10%是不对的。因为此时，各钢束之间的松紧程度都一样，真正需要多大初应力，应该通过试拉确定。

2.4.3 没有考虑张拉时力筋及夹片的内缩量，使实测值偏大。一般来说，张拉阶段的内缩值可达3mm，如果进行两端张拉,实测伸长值时没有考虑曲线孔道和局部偏差产生的摩阻影响，就会造成实际伸长值比理论中的伸长值偏大的情况[2]。

2.5 张拉过程中工作夹片以钢绞线间相互刮损

钢绞线存在刮伤，是由于以下情况造成的：

第一，张拉角度。在张拉时，其工具锚、限位板、千斤顶、锚垫板、波纹管等，轴心都应该在同一条直线上。张拉槽口中的平面应该和波纹管垂直，不能出现夹角，否则很容易刮伤钢绞线。

第二，不一样的厂家生产出来的工作锚的扩散角度不一样，锚后扩散要求也是不同的，这就要求按照波纹管的直径、锚垫的长度和直径进行判定。

第三，不一样的生产厂家，使用的锚具中配套的限位板的尺寸、规格都不一样。通常，其限位槽的深度及孔位的相应位置是不一样的，限位槽深度一般不会超过8.2mm。在进行张拉时，工作夹片在向后移动直至抵住限位板后，整个过程中，夹片都是处于松散状态下的。可是，在夹片外圈中钢丝弹性圈的弹力作用下，夹片中的牙尖会靠近钢绞线。因为钢绞线会向轴线收缩，当钢绞线伸长时，其表面、特别是内侧的表面常常会存在被夹片刮伤的现象。当限位槽的深度不足时，进行张拉钢绞线的过程中，限位板中的夹片内孔是无法打开的，就是使得钢绞线和夹片牙齿之间出现了严重的摩擦现象，导致二者损伤或损坏。同样的，槽深过大时也会影响回缩量，使得夹片无法及时伴着钢绞线一起回缩锚固，这就会对伸长量造成一定的影响。此外，还要注意，在进行工作夹片的安装时，一定要安装钢丝弹性圈，否则就会造成夹片跟进不齐，从而出现的夹片错牙或滑丝的现象。限位板工作示意图见图1。

图1 限位板工作示意图

2.6 张拉时未按张拉步骤进行

由于梁体自身的横向刚度较小，张拉程序就显得不太重要了。因此，施工人员在开展作业时，并没有按照规范的施工程序开展作业，导致施工操作存在不少错误，造成了工程整体质量达不到标准。因此，在实际操作中，施工人员需要根据图纸要求的顺序，先张拉经过形心截面中的非平弯钢束，然后分阶段、循环张拉那些平弯钢束，从而很好地防止发生侧弯。不可先将平弯钢束实施张拉至设置的控制应力后，再张拉另外的平弯钢束。

3 常见问题的处治方法

在实际应用预应力梁板施工技术时，工作人员往往会出现操作错误，或在后期工程运行过程中产生各种质量问题。如果确实出现操作或质量问题，在不影响整体外观和使用安全性的前提下，工作人员可以采取一些恰当的措施纠正错误，弥补应用缺陷，以维护工程的整体效用。

其一，如果预应力钢筋出现了较为轻微的浮锈现象，通常无需理会。然而，如果钢筋表面出现了一些特征较为明显的麻坑，预应力的钢筋性能就会大大降低，整个工程的质量也就得不到保障。因此，工作人员应及时更换。当金属螺旋管表面生锈时，如果工作人员采取了除锈措施，而除锈后的钢筋有效厚度不符合相关标准，那么应当立即作废该金属管，并使用新材料加以补充。

其二，当工作人员发现张拉前底板跨中出现横向或竖向的裂缝时，如果裂缝的宽度大于0.2mm，工作人员应采取报废处理，并重新制作。在张拉处理后，如果空心板的端部截面在顶部、底部板位置出现了竖向裂缝，在不影响整体结构稳定性的前提下，工作人员可以不予处理。这主要是由于在后续的工作中，工作人员还需要对端部截面进行分段处理作业，所以，只要裂缝的宽度小于0.4mm，那么在进行简单的修补、维护处理后，其整体性能不会受到影响，可以继续使用。

其三，在张拉过程中，如果工作人员发现锚座下方的混凝土出现了开裂状况，就应立即停止张拉作业，并逐渐放松已经张拉处理过的预应力钢筋，对锚线的混凝土进行敲打凿除处理。如果工作人员发现造成开裂的原因是钢筋数量不够，那么就要及时加配钢筋。在此项作业后，工作人员可以采用高强度的混凝土，结合环氧树脂或对两者进行混合，形成混合修补剂，进行修补作业，当混凝土的整体强度达到预先设计需求时，工作人员才可以进行后续的张拉和灌浆作业。

其四，在施工过程中，每块板都不应出现任何情况的钢绞线断裂，而在每束钢绞线束中，工作人员都应当确保断丝的数量不超过两个[3]。在张拉过程中，如果预应力钢筋的断丝数量较多，且超过相关标准，工作人员应及时进行更换处理。如果不具备更换的条件和环境，也可以采取其他有效的补救措施，例如，提升其他钢筋数的应力值等。

其五，工作人员进行灌浆作业时，应尽量采取正当、合规的操作方式，避免孔道出现堵塞。一旦发生堵塞，工作人员可以从孔道的另一端进行灌水处理，并实时观测梁体两侧的色泽与水印状况。以此为依据，工作人员需要找出发生堵塞的具体部位，在找到后，可以在梁体的一侧进行钻孔作业，以此来清除堵塞部位的混凝土或泥浆。在处理完成后，工作人员应当对钻孔进行及时填补，可以利用强度较高的混凝土、环氧树脂或两者的混合物进行填补作业，而后开展后续的压浆工作。

其六，如果工作人员在灌浆作业的过程中发现，梁板底部的预应力钢筋管道附近出现了部分裂缝，且裂缝小于0.2mm 时，可及时进行修补并正常使用。当裂缝宽度过大，影响整体结构稳定性时，工作人员则需要更换材料。

4 结语

预应力施工品质的好坏直接影响着桥梁的使用质量。当前，许多使用中的预应力桥梁在经过调查及检测后显示，存在质量隐患，其根源是预应力张拉施工过程中的不规范操作以及对质量控制的不严格造成的。所以，应重视梁板预应力中的张拉施工品质。