浅谈预应力混凝土现浇连续箱梁质量控制要点

郭占林

0 引言

预应力混凝土现浇箱梁以其结构整体性好、大跨度,减少桥面伸缩缝个数使行车变得舒适,而在高速公路中得到广泛应用。在施工中,从现浇箱梁支架及模板拼装、钢筋和钢绞线的安装、混凝土现场浇筑施工工艺和工序的操作规范与否,直接影响预应力混凝土连续梁是否保持整体结构和全构件按设计要求受力,本文通过对其施工全过程的控制,阐明其主要的监控要点,避免发生常见质量问题,确保箱梁施工质量。

1 现浇箱梁支架拼装

1)在现浇箱梁支架拼装前必须按《建筑工程安全生产管理条例》及有关要求,认真制订支架工程专项施工方案,按照有关要求进行审批。

2)支架底部地基承载力应加大检测频率,采取相应的构造措施,确保地基承载力满足要求,同时支架地基应做好纵横向排水,防止雨水、养护水下渗,造成地基湿软下沉而导致支架失稳。

3)支架必须按编制审批后的设计方案拼装,支架的立柱应保持稳定,并用斜撑拉杆固定,支架较高时斜撑拉杆应加密,确保支架整体刚度、强度、稳定性符合有关规范、规程要求。

4)支架拼装完成后必须组织检查,检查合格后进行等恒载预压,消除支架的塑性变形及部分弹性变形的不利影响,并认真做好沉降观测。要责成专人定期不定期地检查支架节点变形情况,确保支架节点牢固,无松动。

2 现浇箱梁钢筋、模板加工及安装

1)由于现浇箱梁钢筋加工与安装、支模施工周期较长,因此要求必须采取措施避免钢筋铁锈严重及沾污模板,钢筋及各种管道、预埋件规格、间距、数量、位置、安装必须严格按设计图纸及规范要求进行。

2)预应力钢绞线安装。预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绞现象是质量控制的关键。实际施工中必须重视钢绞线安装工作,固定钢束的井字架位置不准确或不按照规范和设计规定的间距布设,必然造成钢束位置与设计不符,有的还会在曲线变化段产生急弯(半径太小)或孔道局部偏差过大。

3)现浇箱梁预应力钢绞线均较长,在长钢绞线下料及穿束时不能直接在原地面或土基上进行,须采取适当支垫、硬化措施,避免造成钢绞线表面锈蚀及污物较多,影响钢绞线使用效果。

3 现浇箱梁模板加工及安装

1)现浇箱梁底板必须采用大块钢模,严禁使用木模或竹胶板代替,按照设计图纸及预压沉降观测结果设置合理的预拱度,模板支撑要牢固且大面积平整,接缝严密。

2)现浇箱梁上部主筋、套肢箍筋及其他分布钢筋与预应力钢束发生冲突时,应予以避让,未经设计代表及监理工程师同意,不得随意切断或改变预应力钢束位置。

3)施工时严格按设计图纸设置相应的预埋钢筋,伸缩缝槽口的位置应提前预留,并采取必要的遮挡措施,防止杂物掉入梁端间隙。

4)施工天窗严格按设计尺寸施工,严禁不经设计代表同意增大天窗尺寸,待主梁施工完成取出内模后,应按等强度原则恢复天窗范围内的主梁钢筋并浇筑C50微膨胀混凝土封顶。木质内模活动支撑刚度必须按施工技术规范进行验算,防止因内模活动支撑刚度不足,造成现浇桥顶板与承托相接处及腹板模板变形,增大结构自重。

4 现浇箱梁混凝土浇筑及养生

1)采用泵送混凝土浇筑,在浇筑前必须有备用泵或其他应急设备,同时混凝土拌和及运输设备、供电系统也必须有应急预案,保证浇筑连续进行。

2)现浇箱梁混凝土的浇筑应按先跨中后支点的顺序进行,先浇筑底板,再浇腹板及顶板,采取有效措施保证混凝土浇筑厚度,同时避免底板混凝土超厚;混凝土应振捣均匀,防止漏振或过振,加强对中横梁、端横梁及钢筋较密集部位的振捣,确保振捣密实;振捣过程中应避免碰撞波纹管及各种预埋件,应防止预留孔道的波纹管变位尤其是避免管道上浮。

3)混凝土浇筑过程中,特别是箱梁腹板处混凝土浇筑时,对混凝土分层浇筑厚度、振捣范围、振捣时间要有专门技术人员现场负责并严格加以控制,混凝土浇筑必须连续不间断进行,监理实行全过程旁站,发现问题及时处理。

4)混凝土浇筑完成后应及时洒水覆盖养生,特别要注意混凝土的湿润养护及箱梁内外通风,施工时严格控制箱梁内外温差不超过8℃。

5)混凝土养生时,对为预应力钢束所留的孔道应加以保护,严禁将水和其他物质灌入孔道,并应防止金属管生锈。

5 现浇箱梁预应力钢束张拉

1)张拉控制应力与伸长值。张拉控制应力能否达到设计规定值直接影响预应力效果,因此张拉控制应力是张拉中质量控制的重点,张拉控制应力必须达到设计规定值,但是不能超过设计规定的最大张拉控制应力。为了准确把握预应力的施加情况,以应力控制方法张拉时必须以伸长值进行校核。因此能够提供准确的理论伸长值显得尤为重要,必须对JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范中理论伸长值的计算正确理解。

2)模板支架的影响。由于施加预应力,混凝土必然产生弹性变形,同时产生轴向变形和上下方向的挠曲。张拉时如果约束其轴向收缩和挠曲,就会使混凝土产生预想不到的裂缝,重则出现质量事故。因此,张拉前必须拆除对梁体轴向收缩有约束作用的梁侧模板,拆除支座周围对活动支座在顺桥方向的移动和旋转,以及对固定支座的旋转有约束作用的模板和支架。

3)必须在箱梁混凝土强度达到设计强度的100%及龄期达到14 d以上时方可施加预应力,张拉主梁、横梁预应力须有其他可靠支撑,保证张拉主梁预应力时横梁受力均匀、安全。

4)预应力筋张拉采用钢束张拉力和伸长量双控,严格按设计图纸要求张拉力、张拉顺序、张拉伸长量、张拉方法进行。

a.张拉顺序:张拉顺序应按照设计规定进行,若设计没有规定应避免使构件截面呈过大的偏心受力状态,不使构件边缘产生过大的拉应力。尤其对曲线桥梁更应注意,张拉时不能使曲线梁内、外边缘产生过大的拉应力,而使梁腹产生裂缝。张拉时必须先张拉靠近截面形心的钢束,如果有多排钢束,必须对称进行。

b.张拉长度:连续梁钢束长度较大,提倡两端同时张拉。如果设备不足,可先固定一端、张拉另一端,然后再张拉固定端补足应力。尤其对曲线预应力筋更应如此。一端张拉时,虽然张拉端达到了控制应力,但由于孔道长度大,导致钢束转角θ增大,摩擦力增大,使得预应力由张拉端向固定端逐渐减小,固定端附近预应力明显不足。

c.断丝、滑丝的处理:施工过程中,由于操作失误或千斤顶压力不准确或锚具安装误差、夹片质量差等原因,有时会发生断丝和滑丝的情况,当断丝或滑丝数不超过规范值时,可采用超张拉方式补足应力,若超过规范值必须卸锚,更换钢束。对此处理时必须慎重,而且要保证质量和安全。

6 现浇箱梁预应力钢束压浆

1)预应力管道压浆工作在后张预应力构件中起着举足轻重的作用:防止预应力钢材锈蚀;使预应力钢材与混凝土有效粘结,实现整体应力效果,增强梁体的承载能力,减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆质量。因此要求压入孔道内的水泥浆在硬结后应有可靠的密实性,能起到预应力筋的防护作用,同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度,以便将预应力有效的传递给周围的混凝土。在以往的工程实践中,由于施工人员对孔道压浆的工艺和材料质量未给予足够重视,导致预应力筋过早生锈,降低结构耐久性。

2)压浆必须做到以下几点:

a.水泥、水、外加剂和压浆设备符合规范要求。

b.水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求。

c.压浆前检查孔道是否畅通。

d.压浆顺序正确,按孔道由低向高的顺序进行。

e.严格控制压浆压力和速度。

f.采用真空压浆技术。

7 箱梁支架拆除及顶面处理

1)待孔道压浆强度满足设计规范要求后可拆除支架,宜从跨中向支座依次循环卸落。混凝土立方体强度尚未达到15 MPa～20 MPa时,不得拆除模板,严格控制混凝土浇筑完成后的拆模时间,不同部位、结构对拆模强度要求不同,应按施工技术规范及设计规定控制,确保拆模后混凝土不发生掉角、塌陷及裂隙现象。

2)现浇箱梁顶面必须凿毛处理,应形成粗糙面以利顶板混凝土与桥面铺装层的层间结合。

8 现浇箱梁安全施工要求

1)要求各施工单位按照“安全第一,预防为主”的方针,认真制订并执行有关安全操作规程及制度。

2)要求各施工单位在现浇箱梁施工现场设立各种安全警示标志,并设立专职安全员负责日常安全检查及各项安全措施的落实,在人行梯道和出入口防护措施到位,现场人员必须佩戴安全帽,做好各项保护措施。

[1]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

[2]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].