后张法预应力T梁施工质量通病浅析

2018-08-31邓小山

中华建设 2018年8期

邓小山

近年来，随着我国桥梁事业的蓬勃发展，预应力混凝土技术显著提高，预应力T梁由于受力明确，施工简单，已发展成为当今重要的桥型之一。但因其在预制及架设过程中，需要特殊的工艺、专门的材料及设备，对工程管理及人员操作水平要求较高，在实际应用中，还存在各种质量通病有待进一步研究。

一、工程概况

西陵二路三峡大学高架桥新建项目位于宜昌市西陵区，是宜昌市规划“三纵五横”快速路网格局的重要节点之一。大桥共含4座桥梁，累计桥长647.6m。全桥采用后张法预应力T梁，30m标准跨径，简支转连续受力体系。T梁梁高2.0m，中梁顶宽1.7m，翼缘板厚0.16m，跨中腹板厚0.2m，支点腹板厚0.5m，厚度变化段3.6m。桥址区微地貌主要为岗地，现状地面高程在94～111m之间，地面起伏较大。

二、施工技术要点

受施工技术的局限，预应力T梁的施工质量与高速发展的交通运输事业尚有一定差距，对其主要施工技术进行分析，有助于提高整体建设水平。

1.梁场建设工程

在桥梁工程中，梁场建设的合理性、规范性、科学性直接影响到预制T梁的成品质量。

（1）合理选址是梁场建设的前提。一般梁场选址应遵循“四便于两减少一安全”的原则：便于土建施工；便于交通运输；便于集中地段；便于防洪、排涝；减少对整体施工的影响；减少征地拆迁；无安全隐患。

（2）台座数质量是梁场建设的核心。施工过程中，台座直接承受T梁的自重及施工荷载，其强度、刚度、稳定性都必须满足设计相关要求。而且在砌筑过程中，必须严格控制反拱取值，以确保台座的顶线型符合设计图纸要求，同时台座的沉降值控制、防漏装置等也是关注的重点。

2.钢筋工程

钢筋是T梁受力体系的核心部件，其制作与安装直接影响T梁的结构安全。在钢筋工程中，主要遵循“两个质量”原则。

（1）钢筋的实体质量。钢筋进场时应按规范要求分批分量进行检验，检验合格后方可使用。场内加工时，必须按照图纸核算后的尺寸加工，并考虑弯曲调整值等因素影响，操作工人需有熟练的经验，条件允许的情况下应优先使用数控相关设备，以减少人为制造的误差。

（2）钢筋的安装质量。在完成台座准备工作后开始钢筋安装，其中钢筋布置应按照预应力筋、主筋、次筋的顺序进行避让，绑扎时重点关注钢筋接头的绑扎方式、绑扎点的数量以及弯钩钢筋弯钩朝向，以确保T梁受力钢筋的完整性及混凝土的保护层厚度。此外，为保证钢绞线线型符合设计要求，金属波纹管应进行严格的定位控制。

3.模板工程

T梁模板通常根据设计图纸进行定制，不仅要有足够的强度、刚度，而且还要便于制作、拆装。模板安装时，应保持板面平整，接缝严密，防止漏浆，同时也便于后续脱模，模板的内接触面应均匀涂刷隔离剂，严禁采用废机油等油料替代隔离剂，防止污染钢筋。

4.混凝土工程

混凝土工程是T梁预制过程中发生质量通病的重灾区，是质量控制的重点，须分阶段分节点进行控制。

（1）施工准备时应对生产所需的水泥、沙、碎石和外加剂等原材料进行检查，其性能和指标须满足规范和设计要求。拌和时要现场实验确定配合比，控制好拌和时间，确保混凝土和易性、粘聚性、保水性和塌落度满足施工要求。

（2）混凝土浇筑通常采用分层浇筑振捣的方法进行，混凝土以45o倾角从两段向中间或从梁的一端向另一端推进作业，分层厚度以30cm为宜。混凝土振捣采用附着式和插入式相结合的振捣工艺，其中粱底“马蹄”部位采用附着式高频振动器，两侧交替进行振捣，梁体其他部位采用插入式振动棒，按照快插慢拔的原则进行振捣。

（3）混凝土初凝后要及时养生，施工中应根据季节、天气等不同情况采取针对性措施，确保水泥水化作用的进行，防止混凝土因温缩而产生裂缝，最终导致混凝土强度不满足设计要求。

5.预应力工程

预应力施工与整个结构的受力息息相关，是后张法预应力T梁施工质量控制的关键。

（1）预应力张拉。在施工过程中，张拉设备需由专人使用、管理，张拉作业人员经培训考试合格后方可上岗，张拉设备按照使用时间及张拉次数配套标定使用。张拉过程严格按照“三同心、两同步、三控”的方法进行。

（2）孔道压浆。张拉作业后，采用真空压浆工艺，及时进行孔道压浆，并根据T梁孔道的长短确定合理的压力值，通常终压不小于0.5MPa，稳压时间不小于2min。

三、常见问题浅析

桥梁工程中，预应力T梁的施工既是重点也是难点，尽管施工单位采取了一系列措施，但仍无法完全避免一些质量通病的出现。

1.表面蜂窝麻面

城市桥梁既是建筑也是风景。施工中，T梁表面经常不同程度地出现蜂窝麻面，严重影响其装饰效果。主要成因：（1）模板接缝不严密或者过振，跑浆严重；（2）入模混凝土塌落度偏小；（3）混凝土浇筑方法不正确，混凝土分布不均匀、不密实，混凝土中空气被包裹在马蹄部分，不宜溢出。预防措施：（1）模板焊缝应平顺严密；（2）浇筑时，选择合适的振捣方式及器具，并安排专人现场指挥，严格时间控制，防止过振或漏振；（3）混凝土塌落度应满足要求。

2.孔洞问题

T梁混凝土的结构内局部出现一些不规则空隙，主要成因：（1）钢筋布设不合理，间距大小不均；（2）混凝土分层过厚，流动性不强，振捣不密实；（3）混凝土粗骨料粒径过大。预防措施：（1）选择级配合理，质量合格的碎石料，从源头控制混凝土质量；（2）钢筋密集部位采用流动性较强的混凝土；（3）严格控制分层浇筑的厚度及振捣的时间。

3.混凝土裂缝

混凝土结构抗压不抗拉，施工中，预应力T梁经常产生诸多不同类型的裂缝。根据产生的原因，可分为非结构裂缝和结构裂缝。其中非结构裂缝以混凝土收缩裂缝为主，当T梁内外温度、湿度大幅变化，混凝土水化热时，混凝土收缩变形超过允许范围时便会产生裂缝。预防措施：（1）加强施工管理，对温度、湿度进行动态控制，例如夏季通常安排在早、晚或温度较低的时候浇筑混凝土，施工完成后及时使用土工布等材料对T梁进行覆盖养生，以防止阳光直射及水分的蒸发，冬季施工时，则可采用蓄热法、暖棚和蒸汽养护等方法对混凝土进行养生，确保混凝土外环境湿度及温度满足要求；（2）根据现场骨料情况确定合适的水灰比，通常高水灰比可满足和易性要求，但水多则干缩性大，水泥多则塑形变形大；（3）根据设计文件选择符合标号要求的硅酸盐水泥，在此不能一味强调高强度，更也不能擅自高强低用；（4）使用坚硬的中粗砂。结构裂缝主要与T梁的配筋和承载力有关，施工中较少出现，在此不再赘述。

4.钢筋保护层厚度偏小

施工中，由于钢筋下料不当、垫块脱离或者钢模安装等因素，T梁钢筋保护层厚度往往不满足设计要求。因为钢筋保护层厚度不足，T梁内部钢筋易发生锈蚀，钢筋中的铁离子发生锈蚀反应时，体积增大，混凝土则产生裂缝。预防措施：施工中注意检查垫块的数量及位置，控制内模与外模的间距，确保混凝土有足够的保护层厚度。

5.混凝土局部破碎

受张拉、拆模等外力因素影响，施工中经常发生啃边、掉角、梁端底部开裂、锚下开裂等问题，影响T梁的美观及正常使用。主要成因：（1）混凝土边角振捣不密实；（2）拆模不当；（3）锚垫板下加强钢筋布设不合理。预防措施：（1）采用高频附着式振捣器和震动棒相结合的振捣工艺，加强对角点及结合部位的振捣；（2）注意检查锚垫板下加强钢筋布设，锚下螺旋筋必须按要求进行固定；（3）梁端下部预埋3～5mm厚钢板；（4）对梁端混凝土局部采用倒三角设置；（5）拆模过程中严禁大力敲打、暴力拆模，当采用整体式钢模时，可冷水浇淋后，用千斤顶顶推钢模立柱进行拆模。

6.T梁上拱度控制

实际工程中，参建各方往往重视混凝土的强度，忽略其弹性模量，导致T梁的上拱问题不能有效控制，严重影响后续桥面铺装层的施工质量。主要成因：（1）施工单位对T梁上拱问题缺少系统的认识，现场施工中缺乏有效的过程监控手段；（2）T梁预制台座的承载力不足，底模变形；（3）台座未按规定设计反拱或反拱度设计不合理。预防措施：（1）台座端部设置扩大基础，并且按1∶1.3进行配重实验，确保台座不发生非均匀沉降；（2）注意台座的顶线型，按要求设计反拱；（3）严格控制T梁的存梁期限，通常不超过90d，受混凝土收缩徐变类因素的影响，预应力T梁在存梁期内的上拱值变化幅度最大。

7.T梁预应力损失

受预应力管道位置、张拉设备、操作人员等诸多不定因素的影响，实际工程中，T梁预应力损失不可避免，应采取措施有效控制。主要成因：（1）预应力管道定位与设计有一定偏差；（2）混凝土强度不满足要求；（3）预应力张拉操作不规范等。预防措施：（1）严格按照设计位置固定金属波纹管；（2）浇筑前，采用塑料撑管穿金属波纹管，防止管道变形，且混凝土初凝后应及时抽出；（3）张拉前，T梁的实体强度应满足规范要求；（4）固定张拉班组；（5）分阶段进行张拉作业，操作人员准确记录张拉数据，严格遵循张拉顺序，时刻关注梁体的上拱度及变形情况，同时为减少人员操作记录的误差，优先使用智能张拉设备；（6）两端对称张拉，张拉设备缓慢充油，两端伸长量之差不得超过总伸长量的10%。