提高简支箱梁预应力孔道压浆密实度的措施研究

薛宏平（上海地铁咨询监理科技有限公司， 上海 200032）

0 引 言

轨道交通高架桥广泛采用有粘结的后张法预应力混凝土桥梁结构，其中预应力孔道压浆不饱满将引起预应力筋锈蚀、预应力损失等不利情况。根据 DGJ 08—117—2005《城市桥梁工程施工质量验收规范》6.5.1 条和 DG/TJ 08—235—2012《后张法预应力施工规程》9.6.4 条规定：孔道内水泥浆应饱满、密实。为此，本文通过分析预应力管道压浆效果，制定相应措施以确保孔道压浆密实，进而提高后张法预应力混凝土的施工质量，确保桥梁具有耐久性。

1 工程概况

上海轨道交通 5 号线南延伸工程（东川路站接轨点—工程终点）正线线路长约 16.627 km，共设 9 座车站。上海地铁咨询监理科技有限公司（以下简称“公司”）承担其中某标段施工的监理工作。本标段包含部分高架，具体范围为南桥新城站站后桥梁起点至线路设计终点高架区间，呈南北走向，全长为 1.226 km，地下基础为 Ф800 mm钻孔灌注桩，上部结构分为现浇预应力混凝土简支箱梁和连续箱梁两种类型。桥梁标准结构采用 A 型预应力混凝土简支箱梁，共 34 跨，跨径分别为 25.000 m、27.000 m、30.000 m、27.873 m 和 35.000 m；连续箱梁 3 联，14 号至 16 号孔跨距为 25 m＋40 m＋27 m，38 号至 40 号孔跨距为 30 m＋27 m＋23 m，41 号至 43 号孔跨距为 25 m＋30 m＋25 m。为使结构外观衔接整齐划一，从桥梁结构外形景观考虑，梁高均采用 1.9 m。

两种箱梁均采用预应力现浇混凝土结构，预应力采用后张法。简支箱梁腹板 F1、F2、F3 和简支箱底板 B3 采用双向张拉，简支箱底板 B1 和 B2 采用单向张拉，共计 18孔。其中，F1、F2、F3 各 2 孔，B1、B2、B3 各 4 孔。预应力管道封锚混凝土强度等级为不低于 C50；管道压浆选用高性能无收缩压浆剂，采用真空辅助压浆工艺。

2 预应力孔道压浆不密实现状调查

预应力孔道压浆不密实，水和空气的进入使得处于高度张拉状态的钢绞线材料易发生腐蚀，造成有效预应力降低，严重时钢绞线会发生断裂，极大地影响桥梁的耐久性和安全性。我国学者在模型试验和数值分析的基础上指出：对于全空管道，其开裂荷载较全密实孔道低10% 左右。可见，采取有效的措施提高预应力孔道压浆密实度，对提高桥梁工程质量至关重要。

本标段高架区间完成部分简支箱梁预应力张拉及孔道压浆工作后，随机抽取 6 跨进行压浆密实度检测。底板B1、B2 和 B3 采用 X 光片法，腹板 F1、F2 和 F3 采用导波法。检测完成后，根据检测情况，紧跟钻孔技术多断面法对压浆质量进行验证。具体检测结果，如表 1 所示。

表 1 简支箱梁预应力孔道压浆密实情况统计表

根据箱梁孔道检测的结果，发现孔道压浆存在诸如局部压浆不密实、孔道内部无浆液等问题。为便于区分，本文将压浆密实度分为以下 5 种情况。

第 1 种情况：波纹管上部无浆，与钢绞线接触并严重缺少砂浆。

第 2 种情况：波纹管上部有空隙，与钢绞线相接触。

第 3 种情况：波纹管上部有空隙，与钢绞线不接触。

第 4 种情况：波纹管上部有小蜂窝状气泡、浆体收缩，与钢绞线不接触。

第 5 种情况：压浆料较为松散，但仍保持连续性，对钢绞线能起到保护作用。

经过现场统计，预应力管道压浆后，出现第 1 种情况（严重缺少砂浆）的部位较多，其数量占抽检部位总数的42.31%，与出现第 2 种情况（空隙与钢绞线相接触）的部位数量相加，累计频率达 69.23%。

按照 DGJ 08—117—2005 和 DG/TJ 08—235—2012 的要求，预应力孔道内水泥浆应饱满、密实。若能减少第 1种和第 2 种情况，则对解决钢绞线因直接暴露于空气和水中而容易被腐蚀的问题更具有现实意义。

3 孔道压浆不密实原因分析

针对孔道压浆不密实的问题，现场监理人员广泛收集现场施工人员及各级工程技术人员的意见，集思广益，相互启发、相互补充，得出可能导致预应力孔道压浆不密实的原因，并绘制成关联图（见图 1）。

图 1 导致预应力孔道压浆不密实原因关联图

影响预应力孔道压浆不密实的因素主要包括：浆料存放不当，水灰比控制差，浆液搅拌不充分，压浆设备故障，职责分工不明确，未对工人进行技术交底，压浆时孔道未清理干净，浆液流速未把控好，稳压时间不足，管间接缝不严，波纹管破损，通气孔被堵，以及注浆压力不足。

为了便于现场监理控制和措施改进，监理部对其中的主要因素进行了罗列（见表 2）。

表 2 影响预应力孔道压浆不密实的因素及控制措施

4 提高孔道压浆密实度的措施

4.1 浆液水灰比控制

针对现场浆料比重不足的问题，要求施工单位细化落实设计水灰比向拌浆工人交底，并加强对拌浆过程的管理，规范拌浆过程，严格使用称量器具准确确定浆料用量，切忌“靠肉眼、凭经验”。监理须加大巡视检查力度，增加对浆料比重的抽测频数，发现不符合要求时及时督促工人补料或加水。

后期抽检施工浆液水灰比基本能控制在 0.31～0.33 之间，浆料泌水率大的问题得到明显改善，降低了因水泥浆硬结而致孔道产生空腔的概率。

4.2 孔道清理控制

压浆前孔道不及时清理，会造成与浆液无法完全接触孔道，导致孔道空洞等问题。针对孔道清理，监理组织施工单位就清理措施展开研讨，提出并采取了以下措施。

（1）为保证空气压缩机正常使用，监督总承包单位落实压缩机的日常维护检查工作，并保留相关记录。

（2）要求总承包单位安排专人负责预应力孔道清理工作，并将此人姓名告知监理，以备现场监理对口联系工作。

（3）在预应力穿束前清孔的基础上，要求总承包单位在压浆前增加“二次清孔”作业。

实行以上措施后，预应力孔道清理工作基本受控，在一定程度上减少了因孔道内杂物、积水而致压浆密实度不达标的问题，第 2 种情况缺陷（少浆且钢绞线露于空气）占比下降了 11.54%。每跨压浆前监理对孔道清理过程进行监督，保证了 “二次清孔”的 100% 覆盖率，孔道未清理要因得以解决。

4.3 波纹管破损控制

对波纹管破损的过程进行分析，发现在以下破损概率较高的 3 个关键点，即波纹管进场后存放的过程、焊接架立筋固定波纹管的过程和桥身混凝土浇筑的过程。波纹管进场后堆放较为凌乱，部分波纹管甚至直接堆放在水坑中；架立筋焊接时，由于焊接工人操作不当，掉落的高温焊渣极易灼伤波纹管；振捣混凝土时，振捣棒碰到波纹管也会造成波纹管损伤。为解决波纹管破损问题，要求落实以下工作。

（1）将进场波纹管按类别、规格堆放在专用场地上。每天检查进场波纹管的存放情况，如发现破损，应及时处理，严禁用于施工。

（2）合理安排作业面，注意各工种间的有序搭接，并组织所有班组进行集中培训，以提高各工种对波纹管保护的整体意识。

（3）规范焊接工艺，保证焊接作业人员持证上岗。务必小心操作架立筋焊接过程，用防火布覆盖焊接部位的波纹管，并设专人监护，避免灼烧烫伤波纹管。

（4）管理人员加强对关键点的施工管理，密切关注现场波纹管的完整状态，如发现破损，应及时修补或者更换。

为保证以上要求能够切实得到落实，混凝土浇筑前监理应对所有安装好的波纹管进行详细检查，确认波纹管完整无破损后方可同意隐蔽验收。另外，还要对混凝土浇筑过程进行旁站，如发现因振捣不当而损坏波纹管的情况，应及时指出并要求整改。

4.4 排气孔控制

排气孔是否畅通对预应力孔道压浆密实度产生重要影响。导致排气孔失效的主要原因有：波纹管固定不牢造成排气孔移位变形，混凝土浇筑前未临时封闭排气孔，浇筑时因漏浆而被堵塞。针对以上问题，可采取以下措施。

（1）要求施工方就通气孔布置方案和安装方法对现场操作人员进行交底，并将书面交底记录复印件交于监理。

（2）波纹管安装完毕后，由总承包单位的质量管理人员会同监理对安装情况进行检查验收，尤其注意通气孔的固定情况，如发现不牢固、移位等问题，应当场指出并要求整改。

（3）混凝土浇筑前要求施工方对所有通气孔进行临时性封堵，并通知监理检查。

（4）压浆前监理对通气孔的有效性进行全数检查，如有堵塞，应及时督促施工方疏通。

经落实以上措施，预应力管道通气管堵塞问题得到了有效改善，压浆时因通气孔被堵而导致的压浆受阻问题也有所减少，第 1 种情况缺陷（严重缺少砂浆）占比下降了26.93%。通气孔被堵问题得到了解决。

5 效果检查

现场后期采取针对性措施后，先后完成 D26 跨至 D29跨、D32 跨至 D34 跨箱梁结构及预应力张拉、压浆施工，压浆密实度问题得到一定程度的解决。经过 3 个批次多断面钻孔检测法对预应力孔道压浆质量进行验证，统计结果如表 3 所示。

6 结 语

后期采取了针对性措施，使得箱梁预应力孔道施工密实度得到一定的提高，在保证了桥梁施工质量的同时，还获得了一些无形效益。一方面，提高了监理服务能力和技术管理水平；另一方面，预应力孔道密实度的提高，意味着后期补浆、修补工作量的减少，节省了劳动力的投入，节约了原材料的用量。