后张法预应力施工张拉端混凝土破碎成因分析

庞世斌

（北京市政路桥股份有限公司，北京 100000）

随着我国高等级公路建设的快速发展，桥梁工程在公路工程中占据主要地位。在桥梁建设中，预应力混凝土桥梁日益增多，应用预应力施工技术有利于提高桥梁的安全性和稳定性，提升应用效果和综合效益。在整个桥梁建设质量中预应力体系施工质量的好坏至关重要，但在预制梁后张法预应力张拉施工过程中，常发生张拉端混凝土破碎现象，影响后续预制梁的施工质量，甚至危及桥梁工程质量与耐久性。因此，需全面且深入地分析其原因，并采取有效的处理措施，以促进桥梁预应力施工的发展。

1 工程概况

某项目预制T 梁共计200 片，预制箱梁共计432 片，均采用后张法作业。施工中采用低松弛钢绞线钢筋材料，预留孔道为金属波纹管，采用两端对称张拉的方式进行作业。具体梁板类型及数量见表1。

表1 预制梁体规格

2 现场情况

在预制梁体浇筑完成且强度满足图纸设计要求后（预制梁混凝土达到设计强度的90%且混凝土龄期不小于7d，方可张拉预应力钢束）进行预应力张拉施工，并严格按照图纸要求的张拉顺序进行。当张拉T 梁N1 束、箱梁N2 束时，张拉端混凝土出现裂缝并发出异响，随后张拉端混凝土出现破碎。经调查分析发现，张拉端混凝土破碎均发生在张拉力达到100%进行锚固的过程中。详细情况如图1 所示。

图1 现场情况

3 原因分析

3.1 混凝土强度不足

混凝土强度不足最直接的表现是锚垫板下陷，混凝土破碎。从本质上讲是由于预应力张拉产生的应力超过自身的抗压强度引起的，而混凝土早期的抗压强度和受压弹性模量都处于发展过程，张拉时混凝土强度不足，且龄期不满足要求，导致张拉端混凝土破碎。

3.2 预应力产品质量差

锚垫板大多为钢板或铸铁板，是传递张拉力的承载体，锚具、夹片大多为钢材，在张拉时与锚垫板产生反作用力，承载工作夹片对抗钢绞线的拉应力。无论是锚垫板还是锚具、夹片，硬度如果小于张拉力，会出现裂缝，甚至破碎。预应力材料破碎后，将导致锚下混凝土受力不均，从而引发张拉端混凝土破碎。

3.3 锚下缺少加强钢筋

锚下加强筋宜采用带肋钢筋，其体积配筋率应不小于0.5%，通常设置在锚垫板后，首片网片筋至锚垫板的距离不宜大于25mm，大多为井字形布置，可增强张拉端混凝土局部抗压能力。锚下加强钢筋安装间距不规范或钢筋网层数不满足要求，会减弱张拉端混凝土局部抗压能力，从而出现破碎现象。

3.4 螺旋筋缺失或未与锚垫板相连接

螺旋筋可提高混凝土局部抗压强度，在后张法施工时，锚具对其后的混凝土有很大的局压，为防止混凝土被压碎，锚具后需配置螺旋筋，以提高抗压强度。如螺旋筋丢失或距离锚垫板过远，便不能起到提高张拉端混凝土局部抗压强度的作用，从而出现破碎现象。

3.5 未按规定要求校验预应力张拉千斤顶

如未按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）要求校验张拉千斤顶，张拉次数过多或存放时间过久，千斤顶的张拉力值会不准确，如发生智能张拉机显示力值远小于实际张拉力值的情况，当仪表显示达到设计张拉力值但实际施加力值过大时，便会出现超张拉现象，从而造成张拉端混凝土破碎。

3.6 浇筑顺序错误导致水泥浆聚集在梁体端部

梁体“头部”水平、分层均匀浇筑时，振捣、混凝土坍落度大等因素会导致水泥浆上浮，浆液沿着新浇筑混凝土面向低处流动，重复进行“放料—振捣”等工序，待浇筑至梁体“尾部”，水泥浆液必定会聚集，从而导致梁体“尾部”混凝土无骨料，混凝土抗压能力下降，出现张拉端混凝土破碎现象。

3.7 预应力管道定位不准确

波纹管定位不准确会直接导致钢绞线张拉过程中受力不均匀。例如，波纹管及锚垫板不在整个梁体腹板中间，会导致张拉过程中梁体腹板受力不均，从而导致张拉端混凝土破碎。在安装预应力管道时，靠近张拉端附近的管道布置不准确，会导致管道中心与张拉端锚垫板中心不同心，在施加预应力后，容易在锚垫板位置出现张拉端混凝土破碎现象。

3.8 锚垫板安装倾斜

在设计模板时，一般会预留两个螺栓孔来固定锚垫板，如果在安装过程中未将两个螺栓孔全部紧固，使锚垫板与端头模板紧密贴合，会造成锚垫板倾斜，从而导致锚垫板与工作锚之间，以及工作锚与限位板之间不能全面接触。在张拉过程中导致张拉端混凝土偏心受力，受力较大的一侧混凝土不能满足抗压强度，从而造成破碎。

3.9 张拉端混凝土振捣不密实

因张拉端区域钢筋较密，钢筋间距较小，振捣棒通常为50 型，无法插入腹板内部进行振捣，梁端混凝土振捣全部依靠于附着式振捣器，但附着式振捣器又不能将混凝土完全振捣密实，从而导致混凝土空洞。张拉端混凝土振捣不密实，会导致水泥浆集中、骨料较少、混凝土空洞，从而影响混凝土的抗压强度，出现破碎现象。

4 预防措施

4.1 保证混凝土强度

混凝土强度不足时，应从以下几方面加强控制：选择性能稳定的水泥材料是保证混凝土强度的基础；确定合理的施工配合比是保证混凝土强度的根本；应根据施工现场实际情况合理选用“缓凝型”“早强型”等外加剂；混凝土浇筑过程中，应严格控制附着式振捣器振捣时间和手持式振捣棒的振捣方式，以保证张拉端混凝土强度。同时，需采用自动喷淋系统对梁体及同养试块进行养护。现场施工预应力前，应严格控制混凝土龄期与强度，采用三控的方式确认是否可以进行张拉，即现场梁体回弹强度、现场同养试块抗压强度及龄期。

4.2 保证预应力产品质量

严控原材料进场质量，加强原材料进场检验，包括锚具、夹片、锚垫板、波纹管等。

（1）预应力产品进场前，应严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）要求进行进场前验收。

（2）选择预应力材料时，必须按照设计要求选择适合且保证质量的预应力材料。

（3）材料进场时，应检查产品合格证、厂家检查报告及质量证明书，并且要有材料质量报告，以保证原材料质量。

（4）采购人员完成预应力材料采购后，要检验其强度、刚度及严密性。

（5）相关人员在保管预应力材料时，应注意材料的合理安置，尽量避免预应力材料出现外部损伤。

4.3 保证锚下加强钢筋满足设计要求

现场管理人员进行隐蔽工程验收时，应尤其注意张拉端锚下加强钢筋的布置（数量、间距、位置等）。

4.4 确定螺旋筋位置

首先，应核实螺旋筋的直径和圈数是否满足要求。其次，应保证螺旋筋与锚垫板相接，且不少于3 圈。最后，安装锚下加强筋后，在螺旋筋中间位置焊1 根横向贯穿螺旋筋的钢筋，对螺旋筋进行定位处理，以保证螺旋筋在混凝土浇筑、振捣过程中不松动、不移位，从而起到增强张拉端混凝土抗压强度的作用。

4.5 按规定要求校验预应力张拉千斤顶

现场管理人员应严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）要求进行千斤顶校验工作，并根据校验报告的回归方程及时修改数据。在张拉过程中，应以张拉力为主，采用伸长量校核的方式控制施工。

4.6 按顺序浇筑，防止水泥浆聚集在梁体端部

严格控制浇筑顺序，采用合龙的方式进行梁板混凝土浇筑，即距离梁体“尾部”5m 开始反向浇筑，由梁体“尾部”浇筑至合龙，以有效避免浆液因浇筑、振捣等原因聚集在张拉端，确保梁体端头无浮浆聚集、无骨料堆积。

4.7 保证预应力管道定位准确

严格检查、验收预应力管道定位情况，尤其注意端头位置的预应力管道定位，可根据设计图纸提供的管道坐标进行定位，确保管道纵向高度正确，横向居中，整体线性平顺。必要时可用其他小模具辅助定位，加强预埋件的固定，控制振动棒的振捣力度。

4.8 保证锚垫板安装不倾斜

检查所有端头模板锚垫板预留螺丝孔，对没有固定锚垫板螺丝孔的进行打孔，严格控制施工过程，以确保每块锚垫板上、下斜对角有两组螺丝固定在端头模板上。

4.9 保证张拉端混凝土密实

施工现场必须配备30 型振捣棒，专门用于梁端位置的混凝土振捣，同时，增加梁体端头处附着式振捣器时间，以确保梁体端头位置混凝土密实、无空洞。

5 张拉端混凝土破碎处理技术

此类情况，应对混凝土破碎、锚具凹陷位置的预应力钢束，以及波及的其他钢束，如存在预应力损失的钢束进行松张处理。钢束松张可采取整束松张，也可采取单根松张。松张完成后，将张拉端破碎的混凝土完全凿除，尽量使凿除面为直角，以保证与梁体垂直。先用清水冲洗凿除面，再用钢丝刷刷净，充分湿润后，根据图纸设计要求恢复锚下加强钢筋、锚垫板和螺旋筋，之后立模浇筑比梁体高一等级的混凝土，并保持张拉端表面平整。拆除模板后，采用环氧树脂+水泥的方式修补新旧混凝土接缝处及缝隙处。待混凝土强度达到要求后，重新进行预应力张拉。张拉前，需要在张拉端铺设1 块2～3cm 厚的钢板，钢板形状与梁体张拉端形状相同，且覆盖范围在梁体混凝土边界内，以增强张拉端混凝土的应力传递，同时，钢板与锚垫板间采用环氧树脂黏合，张拉完成后进行伸长量复核，确认无误后，方可进行下一道工序。

6 结语

本文以实际项目为研究对象，全面分析、研究后张法预应力施工张拉端混凝土破碎情况，清晰阐述了张拉端混凝土破碎的各个关键点，并提出详细的预防措施，以及张拉端混凝土破碎处理方案。施工现场发生此类现象会额外增加施工成本，延长施工工期，并损害企业形象，因此，必须从实际出发，要求现场施工人员严格管理，不断优化施工技术，从源头杜绝此类质量问题，以促进我国道路桥梁工程建设行业的持久发展。