大跨度连续刚构施工质量通病研究

梁 超，曹凯杰

(成都华川公路建设集团有限公司，四川 成都 610041)

1 工程概况

本项目路线起点设置于K31+819，主桥为100 m+180 m+100 m三跨预应力混凝土连续刚构桥。箱梁根部高度为11.5 m，跨中高度为3.6 m，箱梁根部底板厚度为150 cm，跨中底板厚度32 cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.6次抛物线变化。箱梁腹板根部厚度0#块中间110 cm，两端70 cm，跨中厚度60 cm，箱腹板厚度从根部至跨中分三个直线段变化，分别由根部厚70 cm变至跨中厚60 cm。梁箱梁顶设有2%的横坡，箱梁浇筑分段长度依次为：14 m长0号段+7×4 m+12×4.5 m，边、中跨合龙段长均为2 m，边跨现浇段长8.8 m。

设计使用高强度低松弛的钢绞线对梁板施加预应力，设计抗拉强度为fpk=1860 MPa，弹性模量Ep=195000 MPa，公称直径为15.2 mm，公称面积为139 mm2。纵向预应力钢束采用Y15-15型圆锚、Y15-22型型圆锚、Y15-25型圆锚等系列锚具及其夹片，全桥节段划分为0#节段，标准节段为1#～19#节段、合龙段20#、边跨现浇21#段。

2 大跨度连续刚构施工常见的问题

大跨度连续刚构采用挂篮悬臂对称浇筑施工，施工顺序为：0#节段施工→拼装挂篮→挂篮预压→绑扎钢筋→安装波纹管→浇筑混凝土→养生至龄期张拉压浆→行走挂篮为下一节段施工准备。依次循环往复，直至边跨合龙和中跨合龙，实现体系转换，最后拆除挂篮施工桥面系。

由此可见每个悬臂节段间顺利、无衔接的施工，是实现全桥连续作业的重要步骤[1]，大跨度连续刚构跨度长，因而设计腹板较厚较高，钢筋较密，综合因素下易产生混凝土振捣通病，悬臂节段数目多，产生了大量的波纹管安装作业，往往制约悬臂节段施工。

2.1 通病类型

1)预应力波纹管漏浆堵塞。

2)预应力波纹管未安装塑料衬管，受压变形堵塞。

3)锚垫板后部混凝土强度不足。

4)锚垫板张拉崩碎。

5)夹片滑丝，钢绞线回缩。

2.2 通病原因

2.2.1 预应力波纹管漏浆堵塞

波纹管顺接延长后接头处胶带缠绕不密实，封口不严密，混凝土在振捣作用下水泥浆液溢出，流入波纹管内并在最低处汇聚成块，在混凝土终凝后形成堵塞点。

2.2.2 预应力波纹管未安装塑料衬管，受压变形堵塞

纵向预应力钢束设计为每束25根，采用φ12 cm波纹管，其中顶板和腹板各两束，且腹板束从上一节段顶板下方开始下垂渐变至腹板中部为弯束，长度为4.7 m，波纹管悬空高、支撑点少，根据腹板浇筑的特点，从高处落下的混凝土会不断冲击波纹管，待混凝土浇筑至弯束以上，弯束又因上部混凝土受压，因为没有提前安装衬管作为内部支撑，所以波纹管在外力作用产生塑性形变，致使内部孔径急剧缩小，甚至管壁破裂进浆，从而导致堵塞。

2.2.3 锚垫板后部混凝土强度不足

1)大跨度连续刚构腹板较高，内部空间较窄，混凝土从腹板顶进入，腹板内混凝土的流动不易受控，腹板端头处易造成水泥浆液聚集，粗骨料含量较少，同时腹板内部较窄，振捣工无法进入，振捣不足造成了端头处和锚下混凝土松散不密实、强度不够。

2)锚垫板在安装后与端模会存在一定的间隙，通常使用发泡剂封堵，由于发泡剂膨胀度较高，易在锚垫板后部堆积成块，当混凝土浇筑完成后，锚垫板后部由于泡沫填充的存在从而形成空洞。

2.2.4 锚垫板张拉崩碎

预应力钢束张拉时，铸铁锚垫板受到千斤顶施加的应力最为集中，锚垫板崩碎主要原因如下：①工作锚具和千斤顶施加拉力的方向与锚垫板不垂直，造成锚垫板局部集中受力；②张拉完成后没有及时注浆，预应力没有通过凝结的水泥分散到梁段主体上，始终集中于锚垫板上；③锚垫板后部混凝土强度不足无法承压造成锚垫板和锚垫板后部混凝土碎裂。

2.2.5 夹片滑丝，钢绞线回缩

大跨度连续刚构节段数量多，纵向预应力钢束单根长可达上百米，两端对称张拉需多次倒顶，工具夹片磨损大，由于装顶不当或夹片更换不及时，极易出现张拉过程的夹片滑丝和钢绞线回缩现象，这种现象对预应力损失及大，会造成结构隐患。千斤顶和夹片都是预应力体系张拉的关键器具，安装和操作的正确与否关系着预应力能否安全有效地施加于主体结构，常规情况下工作锚具和千斤顶中间由一块限位板隔开，类似于“夹心饼干”，当千斤顶驱动工具夹片使钢绞线从工作锚具中缓缓拉出，限位板和工作锚具的间隙就为工作夹片打开提供了活动空间，所以限位板是钢绞线能够被顺利拉出的基础，若限位板不能正常工作或者安装错误，工作夹片没有充足的空间被打开，钢绞线反而会被千斤顶顶入工作锚具内的夹片夹紧，同时工具夹片仍对钢绞线施加向外的拉力，工作夹片和工具夹片都会严重受损，钢绞线被拉伤，松顶后工作夹片无法握紧钢绞线，极易出现夹片滑丝和钢绞线回缩[2]。

3 常见通病的处理

3.1 疏通处理

对于波纹管内积聚的漏浆，在尚未凝结前使用水流冲洗，把水泥浆稀释后带出，防止聚集在管内结块。

3.2 开窗疏通

1)开窗。波纹管内已经结块和未穿衬管受压形成的堵塞一般较为严重，必须找到堵塞具体位置和堵塞长度才能进行开窗处理；首先使用穿线器套上矿泉水瓶(模拟成25根钢绞线端头大小)伸入波纹管内，两头对穿找到堵塞位置，根据堵塞的位置和长度用红漆标出位置大致走向，使用风镐把外包混凝土完全剔凿干净，打开窗口。扩孔至波纹管设计直径，清理出碎渣并用空压机或高压水枪清洗干净。再将钢绞线端头打磨光洁或者磨成尖锥，通过堵塞点。

2)支模安装。重新穿束后需对外包混凝土进行支模恢复，裁剪波纹管严密包裹钢绞线并重新焊接好钢筋，用膨胀螺栓把模板固定在窗口处紧密贴合，在最高处安装漏斗，漏斗顶部比窗口顶高10 cm，便于混凝土流入窗口，并保持一定的压力致使混凝土密实。

3)混凝土浇筑。使用与主体梁段相同材料调配出大于设计强度等级10%的细石混凝土，从模板漏斗处放入，使之均匀流入窗口内，在放入过程中不断敲打模板，让细石混凝土充分填充，达到密实。

3.3 锚垫板后部混凝土强化

1)加强钢筋安装。张拉端锚头位于腹板端头和顶板处，锚垫板背后除设计安装的弹簧筋外，额外安装加强钢筋，环向包围波纹管并呈“井”字形多重布置，钢筋安装间距3～5 cm，确保粗骨料能够进入。

2)锚垫板后部空洞。浇筑前检查锚垫板后部是否有多余泡沫块堆积，清除多余泡沫块是实现锚后安全的重要保障。

3)锚垫板后部浇筑与振捣。位于端部的锚垫板张拉受力较为集中，塌落度较大和离析的混凝土坚决不予使用，浇筑至锚垫板时除排去多余浮浆外，还需人为添加粗骨料给予补强，此部位还需安排专人负责振捣，确保锚垫板后部混凝土达到充分的强度。

3.4 锚垫板张拉崩碎的防治

1)锚垫板预埋始终保持端头平直，安装工作锚具和千斤顶施加拉力的方向与锚垫板始终保持垂直，使锚垫板均衡受力。

2)在张拉后48 h内及时向预应力孔道内注浆，分散锚垫板上较为集中的应力，通过凝结的水泥传递作用到梁段主体上，使预应力得到最大化的利用。

3)加强锚垫板后部混凝土强度的方法同上第3点，安装加强钢筋和人为添加粗骨料并加强振捣，若因施工不当仍造成锚垫板后部混凝土碎裂则采取以下处理方式：①将钢绞线退张，并将报废的锚垫板和孔道内松散碎裂的混凝土剔凿干净，孔口剔凿成喇叭口状；②安装一块新的锚垫板，锚垫板和“喇叭口”二者的间隙使用调配好的高强支座灌浆料进行填充，锚垫板端头一圈进行仔细修整找平；③待满足灌浆料养护龄期后重新穿束，张拉前在锚垫板前安装一块厚度3 cm的高强钢板进行补强。

3.5 千斤顶与夹片安装控制

1)针对杜绝张拉产生的质量问题，首先是从锚具夹片和千斤顶的安装进行规范控制，由内到外始终遵循工作锚具/限位板/千斤顶的“夹心饼干”式的搭配原则，由内到外的孔眼始终保持对准，从而确保张拉质量。

2)在多次倒顶的过程中，工具夹片始终保持“两同步原则”，即夹片同步顶紧和同步更换；同步顶紧是每次倒顶后，重新将每一枚工具夹片顶回工具锚中确保二次张拉每一根钢束受力一致，伸长量一致，同步更换是每一批次的工具夹片达到使用寿命后，必须全部更换，确保是全批次的工具夹片的磨损度保持一致，从而达到每根钢绞线受力一致。

4 防治措施

4.1 原材料控制

预应力是桥梁的灵魂，必须采购符合设计要求的预应力体系原材料，从源头对材料进行有效把控，保证原材料合格，一律不得使用有破损的波纹管，工作锚具、夹片必须配套使用，工具夹片必须按时更换，张拉千斤顶必须按时校正。

4.2 规范操作

1)波纹管作业：①安装在主体节段上使用定位筋对波纹管进行定位，用铁丝绑扎加固以避免松动，电焊作业期间应对波纹管进行保护遮挡，避免电焊火花灼烧到波纹管壁造成孔洞，从而漏浆；②严格按照操作流程插好塑料衬管，从而加强塑料波纹管的抗压强度和刚度，同时确认衬管顺直度，防止塑料波纹管变形、破损；③混凝土浇筑期间轻轻转动衬管进行疏通，若在合龙段采用先安装预应力钢绞线的措施，应在初凝前反复拉动钢绞线，确保通畅；④出现严重堵塞后找出确认堵塞位置，然后开仓疏通，剔除堵塞混凝土，待钢绞线串过后盖上保护罩，浇筑混凝土密封。

2)锚垫板后部作业：锚垫板后部增加钢筋和粗骨料进行补强，排除多余浮浆并充分振捣。

3)预应力体系作业：①严格遵循工作锚具/限位板/千斤顶的安装原则，规范操作流程，孔眼通畅，千斤顶拉力施加的方向必须与锚垫板平面垂直；②张拉结束后及时封锚注浆，实现预应力扩散。

5 结束语

大跨度连续刚构质量通病在施工中较为繁杂，预应力体系和钢筋混凝土体系产生的质量隐患在施工阶段较为常见，以上通病不仅对结构质量形成隐患而且还严重干扰悬浇节段施工工序，本文主要是对大跨度连续刚构施工常见的质量问题一一举例，并对通病原因、处治方式作出总结归纳，对行业内同类型的大跨度连续刚构施工作业做出针对性指导。

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