贺 美

(山西远方路桥集团有限责任公司 山西 大同 037006)

在预应力混凝土施工中,后张法是先制作构件 (或块体),并在预应力筋的位置留出相应孔道,待混凝土强度值达到设计规定的数值后,穿入预力筋并施加预应力,最后进行孔道灌浆,张拉力由锚具传给混凝土构件使之产生预应力。

后张法梁桥在施工中主要有以下特点:桥梁构件的型式各尺寸趋于标准化,有利于大规模工业化制造;预制场内集中管理进行工业化预制生产,可充分采用先进的自动或半自动机械化的施工技术,以节省劳动力和降低劳动强度,提高工程质量和劳动生产率,从而显着降低工程造价;构件的制造不受季节影响,而且上下部构造可同时施工,大大加快桥梁建设速度,缩短工期;可节省大量支架、模板等材料消耗。

目前,随着预应力混凝土设计理论和施工工艺及设备的不断完善和发展,高强材料性能的不断改进,预应力混凝土得到广泛的应用,逐渐成为内外土建工程的一种重要结构材料。因此,本文基于工程实例对后张法预应力混凝土施工方法的关键技术进行研究,具有重要的现实意义。

1 预应力材料的质量控制

预应力筋的力学性能、化学性能、机械性能都必须符合国家现行的标准。进场使用的预应力筋应分批验收。除检查其质量保证书、规格及外观外,还应按规定频率抽查其表面质量、尺寸。

加强波纹管在存放、运输和安装过程中的保护。预应力材料必须保持清洁,长时间存放的必须定期进行外观检查;在搬运和存放过程中,应妥善保护,避免机械损伤、玷污和有害锈蚀,如有严重锈蚀的不得使用,作报废处理。

2 砼浇筑质量控制

桥梁预应力构件钢筋布置较密集,混凝土浇筑难度较高,故需对混凝土浇筑质量做出控制。模板、预应力钢筋、预应力管道、锚具经检查批准后方可进行混凝土的浇筑。混凝土拌和前应根据现场砂石料配合比上料。

浇筑混凝土时,由于钢筋及预应力管道纵横交错,对于预制构件尽量采用底、侧模联合振捣工艺。用振捣棒振捣要注意控制时间及插点,避免过振、漏振现象或撞击制孔器、锚具预埋件、模板,以保证其位置和尺寸符合要求,发现松动,应及时整修。

预应力端部锚垫板后钢筋分布较密,应充分振捣密实并注意混凝土粗骨料粒径,一般要求粒径不超过两根钢筋或预埋件间距的一半。对振捣棒不能达到效果的应用钢筋利用人工进行捣实。锚固区混凝土有缺陷时,应在张拉前修整,预应力筋孔道有堵塞时,应凿开孔道,清除漏浆后修复孔道外混凝土,修整应做记录,修整材料应有强度试验报告。

混凝土采用蒸汽养护时,恒温温度应控制在60℃左右。混凝土立方体强度尚未达到15-20MPa时,不得拆除模板。养生过程中应对预留孔道加以保护,严禁水和其他物质灌入孔道内,以防金属管锈蚀。

简支梁梁体混凝土应水平分层,并一次连续浇筑完成。箱形梁梁体混凝土尽可能一次浇筑完成,梁体较高时可分次浇筑。第一次浇筑应浇至底板承托顶部以上30cm,而后按腹板、顶板、翼板的次序浇筑。浇筑过程中应使施工缝的受力位置最佳,因此必须处理好施工接缝。施工缝除凿毛处理外,应采取预埋型钢或预留凹槽等加强措施。

3 预应力筋的加工与安放质量控制

预应力筋下料时应注意:预应力高强钢丝、钢绞线、热处理钢筋、冷拉Ⅳ级钢筋、冷拔低碳钢丝及精轧螺纹钢筋的切断,宜采用切割机或砂轮锯,不得采用电弧切割。下料应根据施工部位的先后顺序进行,最好能当天下料,当天用完。下料时要及时编号,编号用胶带贴于材料两端。当每束下料满足数量时,需用细铁丝分段绑扎,以备吊装。当钢绞线下料过长时,为起吊方便,把下完了的按1m直径盘起,盘起的钢绞线应盖好,以免腐蚀。

预应力筋穿束后,应认真检查波纹管有无破损处,若发现应及时处理或更换。在浇注混凝土时,应设专人随时穿动钢束,避免漏浆固结导致无法张拉或将预应力筋拉断。

如果钢丝束、钢绞线相互扭结或各丝、各股预应力筋受力不均匀,摩阻力值会增大,易发生断丝、滑丝。故编束时,应按工艺规程要求进行分丝、梳丝、理丝、排列顺序,并分段绑扎牢固。

4 张拉设备及锚具质量控制

张拉设备应与锚具配套使用,并应在进场时进行检查和校验。对长期不使用的张拉机具设备,应在使用前进行全面校验。当千斤顶使用超过6个月或200次或在使用过程中出现异常,检修以后应重新校验。若用弹簧测力计校验,其期限不宜超过2个月。

采用的锚具、夹具和连接器,除检查其出厂合格证外,还应核查其锚固性能、类别、型号及规格等,并按规定抽查其外观和硬度,必要时进行静载锚固性能试验。

5 后张法预应力施工控制

5.1 张拉前的准备工作

施加预应力前,应对千斤顶、油压表及油泵进行校验和标定,以确保张拉力与压力表读数间的正常关系曲线。张拉时,构件混凝土强度应符合设计要求。预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查,确保孔道内无杂物、无水分。端部预埋钢板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。钢丝束、钢绞线束、钢筋束等穿束前,应将一端找齐平,顺序编号。对于较长束,应套上穿束器,由引线及牵引设备从另一端拉出。对于夹片式锚具,上好的夹片应齐平,在张拉前并用钢管捣实。

5.2 预应力筋的张拉控制

预应力张拉设置应符合设计要求,若设计无要求时,应符合下列规定:当为曲线或长度不小于25米的直线预应力筋张拉时宜两端张拉;对长度小于25米的直线预应力筋,可在一端张拉。精轧螺纹钢筋曲线配筋的应在两端张拉,直线配筋的可在一端张拉。

预应力筋的张拉顺序应符合设计要求,当设计未规定时,可采取分批、分段对称张拉,每一钢束中的全部预应力钢丝或钢铰线应同时张拉。预应力筋的张拉应符合设计要求。在张拉过程中,应边张拉边量测伸长值,当实际伸长值与计算伸长值差值超过6%时,应暂停张拉并查明原因。预应力筋张拉后,应测定预应力钢筋的回缩与锚具变形,对于锥形锚具,其值不得大于6mm,大于夹片式锚具,不得大于5mm。

预应力筋施加应力完成,卸载千斤顶后,须对其做详细检查,此时应注意以下问题:检查有无滑丝或断丝,若有其数量不应超过总数量的1%,控制滑丝、断丝数量不大于下表规定的控制数,否则应进行更换。检查夹片外露量。一般情况下,锚头与夹片为配套产品,夹片外露数量为1-3mm,当发现普遍存在夹片外露量>3mm时,可认为锚具不配套或不标准,应退货或换货。

6 孔道压浆质量控制

6.1 水泥浆的要求

水泥浆应由不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥和水组成,其强度不低于30MPa。水泥浆的水灰比一般为0.4-0.45,若掺入减水剂时可减少到0.35。含有氯化物或硝酸盐的掺料不应使用。水泥浆的最大泌水率不得超过3%,拌和后3h,泌水率应控制在2%以内,24小时后泌水应重新被浆吸收。

水泥浆内可掺入适量的膨胀剂,掺入膨胀剂后最大自由膨胀率应不超过10%。水泥浆拌和时间应至少2min,直至稠度均匀为止。水泥浆的稠度一般控制在14-18s之间。从拌水泥浆到压浆的时间间隔视气温而定,一般在30-45min,并应经常搅拌,不得通过加水来增加其流动度。

6.2 压浆前的检查

压浆前,应对压浆机进行认真检查、标定,用压浆机向管道内注压清水,待孔道冲洗干净,积水排干后方可开始压浆。压浆前,锚具周围的间隙和孔洞应填封,以防冒浆。

6.3 压浆时的检查

压浆应缓慢、均匀,不得中断,灰浆泵压力宜保持在0.5-0.7MPa。当孔道较长时,最大压力宜为1MPa。压浆时应先压注下层孔道,后压注上层孔道。邻近孔道压浆应连续进行并一次完成,以免孔道串浆。压浆应达到另一端出浆饱和,并且从排气孔排出的水泥浆与压注的水泥浆应有相同的稠度。

冬季压浆后48小时内,混凝土温度不得低于5℃,否则应采取保温措施。当夏季气温高于35℃时,应采取降温措施或选在清晨和夜间压浆。

7 结语

在道路桥梁施工预应力工艺较复杂,因此从设计到施工的所有技术人员都应精心设计、保证工程顺利施工,编制科学合理的施工方案严格按照施工验收规范、操作规程作业,同时应不断应用新技术、新材料、新工艺,确保工程施工质量。

[1]宁波.预应力后张法在桥梁施工中的应用探讨 [J].科学之友,2010,21.

[2]苏发才.论述桥梁后张法预应力施工技术[J].中国新技术新产品,2011,4.