桥梁工程预应力混凝土空心板梁施工质量控制

王小龙

（甘肃省建设监理有限责任公司，甘肃 兰州 730070）

0 引言

桥梁工程结构复杂，施工难度大，对施工质量有很高的要求，在科学技术飞速发展的大环境下，很多高新技术被广泛应用到桥梁工程施工中，使得桥梁工程施工技术和形式出现了很大变化。预应力混凝土空心板梁就是一种新型的桥梁工程结构，和传统钢筋混凝土桥梁工程相比，在施工速度、结构强度、降低自身重量等方面有显著优势。基于此，开展桥梁工程预应力混凝土空心板梁施工质量控制的分析研究就显得尤为必要。

1 工程概述

渭源县城棚户区改造配套灞陵桥路东段道路桥梁工程，在施工建设中采取了预应力混凝土空心板梁施工技术。其中预制箱梁为C50混凝土，桥面铺装采取了C50防水混凝土，墩柱、盖梁等结构采取了C35混凝土，桩基础和地系梁采取了C30混凝土。具体施工中，为提升施工质量和速度，箱梁全部采取集中预制的方法，运输到施工现场之后，进行现场吊装架设施工。而下部结构墩身、台身、盖梁等则在施工现场进行支模浇筑施工。

2 预应力混凝土空心板梁的优势

预应力混凝土空心板梁和传统钢筋混凝土桥梁结构形式相比，其优势主要体现在以下几个方面：

（1）可大幅度提升各构件的抗裂度和刚度。混凝土构件通过施加预应力后，在荷载的作用下，也不易出现裂缝，可很好地改善构件的使用性能，提升刚度和耐久性。

（2）更加节省施工材料，减轻桥梁工程的自重。预应力混凝土在配制时加入高强度材料，可减少构件尺寸，节约钢筋材料和混凝土材料的使用量，从而降低桥梁工程结构自重，桥梁跨度越大，此种优势越发明显。

（3）结构更加安全可靠。施加预应力时，钢索和混凝土会同时受到一次强度检验，进行预应力钢索张拉中，构件质量表现优良，则可以认为使用阶段结构安全可靠。也就是说，预应力混凝土空心板梁是一种经过预先质量检验的结构。

3 预应力空心板梁常见质量问题和成因分析

虽然预应力混凝土空心板梁在安全、自重、结构刚度及强度等方面都有非常显著的优势，但施工工艺较多，任何一个细节控制不当，都会影响最终的施工质量。就案例工程而言，在施工中为验证施工质量是否达标，对已经浇筑完成的105榀预应力混凝土空心板梁进行全方位质量问题检查，通过一系列数据收集和分析之后，找到了影响预应力混凝土空心板梁质量的主要因素，如表1所示。

表1 预应力混凝土空心板梁质量问题影响因素

从表1中可以看出，影响预应力混凝土空心板梁施工质量的主要因素体现在两个方面，一是外观质量缺陷，二是预拱度过大。

（1）外观质量缺陷，主要成因是混凝土原材料质量不达标，接缝不够严密，模板存在一定程度的渗漏浆液问题，混凝土配比不达标，在混凝土中存在大量气泡，振捣不够严谨，致使混凝土中的气泡没有散出[1]。

（2）预拱度过大，主要成因是混凝土配比问题，弹性模量偏低，混凝土浇筑振捣后没有及时养护，预应力张拉时，混凝土的强度偏低。张拉设备在使用前，没有进行精确校验，或者张拉操作人员的专业水平不够，致使张拉力偏大。

4 预应力混凝土空心板梁施工质量控制措施

4.1 选择高质量的施工原材料

（1）混凝土。配制混凝土前，需进行最佳配合比设计和试验，严格按照工程特点，确定施工工艺和选择原材料。在案例工程施工中，预制箱梁采用C50 混凝土，桥面铺筑中采用C50 防水混凝土，墩柱、盖梁、台身、台帽、背墙等采用C35混凝土，桩基础、地系梁采用C30混凝土，垫层和装饰塔柱采用C40混凝土。为保证桥梁工程预应力混凝土空心板梁施工质量，所采取的各种混凝土，需严格进行质量控制和检测，尤其是在混凝土配合比设计中，要综合考虑桥梁使用年限条件下的混凝土耐久性、强度、弹性模量等，以及混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最大氯离子含量等。各种等级混凝土的配制参数如表2所示。

表2 各种等级混凝土配制的参数表

（2）钢筋：钢筋材料和连接需要满足《钢筋混凝土用钢1部分：热轧光圆钢筋》（GB/T 1499.1-2017）中的相关规定。纵向受力的普通钢筋需要保障抗拉强度实测值和屈服强度实测值的比值不小于1.25，钢筋屈服强度实测值和屈服强度标准值的比值不应超过1.30，钢筋最大拉力下的总伸长率实测值不低于9%，钢筋材料的各项性能指标需要满足表3所示的要求。

表3 钢筋材料的各项性能指标表

钢绞线要采取1860 级Фs15.2 低松弛钢绞线，公称直径为15.2mm，截面面积为14mm2，抗拉强度标准为1860MPa，锚下张拉控制应力为3975MPa，弹性模量为1.95×105MPa。

锚具和波纹管在选择时，需要进行抽检试验，保证相关规格、标准、张拉、材质都符合预应力混凝土空心板梁施工的要求后才能应用到具体的施工中。

4.2 注重模板清理和接缝处理

针对模板问题对预应力混凝土空心板梁施工质量造成的不良影响，在具体施工中，需要派遣专人在预制梁场对生产好的板梁模板进行全面检查，保证模板的尺寸、结构都满足设计要求。并对模板内部的杂物进行全面清理，正式安装之前，还需要在模板贴近混凝土的一侧，均匀涂刷一层脱模剂，以提升后期脱模的效率，降低脱模对混凝土表面质量造成的不良影响[2]。

为控制模板接缝不严，对预应力混凝土空心板梁外观质量造成的不良影响，在模板安装中，需要有专人对模板安装的质量进行检查，保证模板接缝严密，发现问题和不足及时处理。可在模板拼装之前，对模板边缘海绵双面胶进行更换和调整，以保证海绵双面胶粘贴的密实度，保证模板拼装接缝无缝隙，发现不合格及时调整，以免在混凝土浇筑中发生浆液渗漏问题。为保障模板安装质量，可按照图1所示的模板安装流程图进行施工。

图1 模板安装施工流程图

4.3 控制好混凝土施工质量

预应力混凝土空心板梁施工中，混凝土的用量比较大，为保证混凝土浇筑的连续性，该工程混凝土在拌合站集中拌和完成之后，再运输到施工现场进行浇筑。但受到混凝土运输罐车的限制，原购买的商品混凝土运输到施工现场之后，其坍落度可能无法达到50～70mm的要求。采取梁场自建设备自拌混凝土，通过多次配比试验，确定好最佳的配合比和水灰比，严格控制坍落度在50～70mm 之间。配制混凝土时，可加入适量的引气剂，以控制混凝土中的气泡，从而降低混凝土表面麻面的出现量，保证施工质量。此外，进行混凝土浇筑之前，需要按照设计图纸对预埋钢筋、预埋件、模板等结构的位置进行详细检验，保证都达到设计要求之后，再进行混凝土浇筑。

进行混凝土浇筑时，需要采取连续浇筑、一次成形的方法，控制每片预制梁浇筑的总时间不超过6h，预制梁混凝土入模之前，含气量需控制在3%～4.5%之间，模板和钢筋温度宜在5～35℃之间，混凝土入模温度要控制在5～30℃之间[3]。边浇筑，边观察，发现渗漏立即停止浇筑，等模板缝隙密封加固处理后，再继续浇筑。混凝土振捣时，尽量采取平板式振捣器进行全面振捣，但需要控制好振捣的力度，避免振捣器碰撞已经布设好的管道、预埋件、横板等，多锚固板后钢筋密集区域，需要进行认真细致地振捣，以保证混凝土的密实度。振捣后及时用木抹子进行抹光处理，初凝之前进行二次收浆处理，最后进行拉毛处理。覆盖上一层土工布进行洒水养护，为混凝土固化成型营造良好的条件，避免出现裂缝问题。

4.4 加强预应力施工质量控制

为控制预拱度过大的问题，在进行预应力施工中，要采取张拉力和引伸量双重控制的方法。该工程预制梁内正弯矩钢束锚下张拉应力控制为1395MPa，并且在张拉时还需要考虑钢束和锚圈口之间的摩擦损失情况，锚口摩阻力可按照3%来考虑，因此，钢束锚张拉控制应力为1437MPa。任何时候，在预应力正式施工前，需要提前对张拉设备进行全面校验，保证每台张拉设备都处于良好的运行状态，以保证张拉的精度。

钢绞线张拉时需要对应力和伸长值进行严格控制，以保证施工质量，控制理论伸长值和实际伸长值之间的误差在-5%～+6%之间，且不能出现断丝问题。张拉施工中一旦发现误差超过允许值，要立即停止张拉，进行全面检查，找到原因并进行修正后，再继续张拉。预应力筋张拉伸长值的计算公式如下：

式中：Δl——预应力筋的张拉伸长值；

Ncon——预应力筋的控制张拉力；

L1——梁内预应力筋的长度；

Ap——预应力筋的截面面积；

Es——预应力筋的弹性模量[4]。

整个张拉全过程中，必须严格控制好预应力混凝土空心板梁上拱度的变化情况，张拉前需要在预应力混凝土空心板梁的两端、跨中和1/4的顶面位置设置好观测点。在开始张拉前，测定原始数据并做好相关记录，在实际张拉中每天需至少检测2次，要特别注意跨中和负弯矩位置的裂缝产生情况。

主梁预应力钢束可采取两端同时对称张拉的方法，此外，还需要综合考虑预应力混凝土空心板梁相关构件上缘、下缘混凝土不超过容许值。主梁正弯矩钢束顺序如图2所示：

图2 主梁正弯矩钢束顺序图

具体的主梁正弯矩钢束顺序为N1→N3→N2→N5→N4，采取自动智能控制张拉系统进行张拉操作，张拉全过程中，千斤顶的校正系数不能超过1.05，油压表的精度等级不能低于1.0级，千斤顶标定的有效期不能超过6个月，且不能超过300次的张拉操作。油压表检定周期不能超过1个月，尽量采取耐震压力表。预制梁在终张拉时和24h后，断丝和滑丝的总数量不能超过预应力钢绞线总数的1.0%，而且不应处于梁的同一侧[5]。预应力筋张拉结束后，孔道必须在48h内完成压浆操作，孔道压浆尽量采取真空辅助压浆工艺，为更好地保证真空压浆质量，应根据《预应力混凝土用金属波纹管》（JG/T 225-2020）的要求对金属波纹管进行现场检测。在压浆操作中，水泥浆液的强度不能小于50MPa，并且保证压浆饱满，至少保证一根束道灌浆用量。压浆结束之后，立即将梁端水泥浆液冲洗干净，清除支撑垫板、锚具、端面混凝土等污垢。封锚混凝土需要仔细操作，保证振捣的密实性，为提升施工效率，封锚混凝土与箱内端横梁和封头混凝土可同时进行浇筑。

5 结束语

结合工程实例，分析了桥梁工程预应力混凝土空心板梁施工质量控制，结果表明，预应力混凝土空心板梁施工工序多，且比较复杂，任何一个细节控制和处理不当，都会影响桥梁工程的总体质量和整体结构的稳定性。这就需要结合工程特点，先对存在的质量问题进行分析，找到影响质量的因素后，再采取一系列行之有效的方法和措施进行控制，才能更好地保证施工质量。