后张梁预应力封锚施工质量分析及建议

燕会平 （中铁一局集团第五工程有限公司，陕西 宝鸡 721000）

1 工程概况

新建鲁南高铁QHTJ-2标济宁制梁场，梁场中心里程为DK312+354.900线路左侧，占地11.6hm（174亩）。承担着新建鲁南高速铁路QHTJ-2标梁济运河特大桥128#墩至大里程方向菏方台，总计526孔箱梁预制任务，其中32m箱梁497孔，28m箱梁2孔，24m箱梁27孔。在预应力混凝土箱梁预制过程中，压浆施工中采用了密封罩真空压浆工艺，保证了压浆的密实性、饱满度；封锚施工中采用的封锚模板一次性灌筑封锚混凝土方式，保证了封锚混凝土的密实度及锚穴和梁端平整度，大大提高了封锚混凝土施工质量和耐久性。

2 后张梁预应力封锚存在问题及其危害

2.1 预应力管道压浆作用

避免预应力钢绞线在高应力状态下免遭锈蚀，保证桥梁结构的安全。预应力钢绞线在高预应力状态下锈蚀速度是普通状态下的6倍，通过对预留管道中的预应力钢绞线灌入具有阻锈作用的水泥浆，可以使得钢绞线和混凝土梁体共同作用，这样既可起到补强结构又避免钢绞线遭受锈蚀的效果。

2.2 封锚混凝土作用

封锚混凝土的作用是使锚具及预应力筋在正常工作状态下不易锈蚀。在压浆之前，给锚具表面敷一层细混凝土，从而将锚具与管道的空隙封堵住，以免漏浆；封端混凝土的用途是封锚后，压浆完成，彻底封住预留的管道口。压浆结束后为保证梁端张拉锚具和预留钢绞线及锚固夹片的使用寿命和避免有害物质的腐蚀。

2.3 存在问题及其危害

当压浆不够密实、高应力状态下钢绞线发生锈蚀，或梁端锚具封锚混凝土新旧接缝或封锚混凝土不够密实不能起到阻水、隔水效果时，就会引起梁体的有效预应力值降低、预应力损失加大，张拉端锚具及锚固夹片使用寿命降低，甚者整根钢绞线断裂的现象，直接影响到桥梁结构的安全性，通常表现在预应力损失加大、造成了梁体混凝土表面开裂、钢筋锈蚀等病害，这些损伤导致了梁体结构整体刚度和承载力的下降，是引起桥梁病害的重要原因。

3 密封罩真空压浆工艺

压浆的质量对高应力状态下工作的钢绞线保护至关重要，因此施工中应从解决压浆密封性、保压性等方面重点考虑。

3.1 施工过程及步骤

①钢绞线外露头切割：张拉完毕24h后复查，确认无新的滑、断丝时即可进行钢绞线的切割。割丝保留长度为夹片外35～40mm，切割采用砂轮锯切除。

②真空罩安装：首先对已经密封处理的钢绞线头安装密封罩橡胶垫，然后进行密封罩对位，最后用配套螺丝将密封罩进行固定。

③压浆施工：按照设计及技术条件要求，进行压浆施工。

④施工完成：压浆完成后，拆除真空罩，用水将锚口灰浆进行冲刷即可。

3.2 密封罩工艺（图1）与普通工艺区别

图1 密封罩工作状态

3.2.1 密封效果

普通工艺采用“圆包头”方式进行锚头封堵，以达到保压、密封效果。但实际存在开裂、密封不严、漏气、掉块等现象，施工效果不太理想，使得管道压浆不饱满、梁端锚具高处出现漏空、月牙形不能压实、压满等现象。

密封罩是根据锚具结合锚垫板外形尺寸使用钢板加工配合弹性橡胶密封垫做成的可反复使用的模具，通过螺栓与锚垫板进行连接，确保缝隙密闭，满足了压浆高压状态下“圆包头”易于破裂的现象，有效地解决了规范中压浆过程要求持压、保压的问题。

3.2.2 施工工效

普通工艺压浆前、后都要做大量的准备及后续处理工作，规范要求终张拉结束48h内必须进行压浆作业。但实际情况是终张拉必须进行夹片回缩量的观测，终张拉结束完成24h后方可进行外露钢绞线的切割。每跨梁切割钢绞线用时4～5h，一切完毕后方能进行压浆用“圆包头”的制作。而“圆包头”采用水泥砂浆制成，待其达到满足压浆规范要求强度尚需24h等强时间，因而压浆前准备工作十分仓促。压浆过程中“圆包头”极易出现开裂、“压爆”等现象。压浆结束还需将“圆包头”凿除，凿除时振动、凿具与夹片、锚具进行碰撞，对钢绞线和夹片造成扰动，造成预应力损失，由于“圆包头”的灰渣极难清理干净，所以用于进行防护锚具的防水涂料涂刷难度加大。

密封罩工艺则完全避免了采用“圆包头”工艺存在的质量缺陷，只需要在密封罩和锚具垫板上填充弹性橡胶垫，并将密封罩用螺丝紧固在锚垫板预留螺栓孔眼上。钢绞线切割完成后1h就能满足压浆技术条件要求状态，缩短了工序衔接时间，工效显著，加快了施工进度。

3.2.3 施工效果

“圆包头”方法严重地制约着生产进度，不仅不能有效保证压浆质量而且对施工进度、现场整洁、施工材料、劳动力均有较大的影响。而密封罩压浆工艺，在压浆结束后，只需用水将相关配件及锚头灰浆冲洗干净即可。

3.2.4 经济效益

采用密封罩工艺每跨梁可省去水泥砂浆0.1m，从而节省材料费约40元，该工艺不需进行“圆包头”制作与凿除，从而降低了施工劳动强度，省去了制作、凿除“圆包头”需花费的工费150元（3个工日），每跨梁可节省成本约190元，最为关键的避免了凿除“圆包头”时对钢绞线、夹片的扰动，减少了预应力损失，降低了施工成本。

4 封锚模板一次灌筑封锚混凝土方式

为防止水分及其他有害介质侵入梁体腐蚀锚具、锚固夹片及其锚具，待孔道压浆工作完毕并经检查管道浆体饱满、密实符合规范后，立刻进行梁端封锚。封锚混凝土采取C50干硬性补偿收缩混凝土，封锚混凝土原材料除微膨胀剂外全部采用梁体混凝土材料，并掺入适量膨胀剂，其掺量由制梁场试验室封锚混凝土理论配合比时进行试验确定；试验及施工时减少拌合用水量，降低水胶比，使混凝土坍落度满足设计和施工要求。

4.1 施工过程及步骤

①凿毛：首先进行锚穴内凿毛，凿毛工作宜在梁体混凝土强度相对较低时进行，要求凿毛充分均匀，深度1～2mm，不得凿出竖槽和横道，不得有光滑面。对于压浆时包裹钢绞线的浆体，应全部清除。凿毛完成后清理锚穴内的碎渣，用水冲洗干净锚穴面内的残余灰渣，确保凿毛面清洁。凿毛、清理工作完成后，在锚具的四周、钢绞线端部及锚垫板表面充分涂刷聚氨酯防水涂料进行防水处理，应确保锚具及其预应力夹片外露面全部均匀、足量地涂刷，但严禁刷到锚穴和梁端混凝土上。

②封锚材料：采用强度等级为C50的干硬性补偿收缩混凝土，设计强度等级与梁体相同。绑扎封锚钢筋时先将锚垫板表面的粘浆和锚环上残留的浆体铲除干净，按设计尺寸和位置绑扎封锚钢筋，并将封锚钢筋与锚外预留钢绞线绑扎牢固，增加封锚钢筋与梁体的整体性。应采取措施确保后灌注部分混凝土内钢筋保护层，并应进行精确定位使其不得小于35mm，并且把钢筋网片与锚垫板下侧安装短钢筋绑扎牢固。

③混凝土的灌筑：封锚混凝土采用整块模板整体灌筑，模板采用8mm厚的钢板制作，其尺寸比锚穴外口略大，直径为400mm；同时在模板上缘预留一灌注口，用于灌注混凝土（图2）。模板在制作时必须保证钢板面的平整和切割边的整齐，不得采用氧气焊切割，使用专用切割钢板的工具进行切割；并且对所形成的切割面和切割边进行打磨处理，确保切割边圆滑，与梁端密贴，混凝土成型后平整，安装时不至于刮伤。

图2 封锚模板

首先对锚穴面浸水湿润，确保后灌混凝土与梁体有效的粘结。封锚混凝土采用120型搅拌机进行拌制，在配制混凝土拌和物时，水、水泥、掺合料、外加剂的称量偏差±1%，粗、细骨料的称量偏差±2%（均以质量计）。封锚混凝土要加强捣固，采用手提式振捣棒进行振捣，且混凝土振捣密实；混凝土灌筑结束后待其初凝时拆除模板，进行锚穴面的细部修饰，使用干硬性水泥浆填塞螺栓孔和不平整面的修理，新旧混凝土表面不平整度应达到小于2mm的要求，锚穴面应与梁端面平整，并应确保封锚混凝土无蜂窝麻面，封端混凝土各处与梁体混凝土无错台。

④混凝土的养护：封锚混凝土采用C50干硬性补偿收缩混凝土，采用自然养护，用塑料纸对梁端封锚处混凝土进行遮蔽，时间不少于14天；必要时先喷涂养护液后再进行表面覆盖养护。

⑤涂刷防水涂料：在已经达到规范要求的封锚口涂刷防水涂料。

4.2 该工艺与普通工艺区别

通过以上对传统封锚混凝土施工工艺的改进和革新，有效地克服了原有手工填筑工艺造成的封锚混凝土不密实、分层，锚穴上缘混凝土粘结不紧密，锚穴面不平等弊端，更有力地解决了长期以来对封锚混凝土无法振捣密实的难题。采用封锚模板进行的梁体封端，其工序衔接紧凑，锚穴面及梁端平整，锚穴内混凝土填筑及振捣密实且混凝土灌筑连续，封锚混凝土与梁体粘结紧密，无锚穴边缘开裂等现象，梁端封锚质量的得到有效的控制。

减少了手工填筑对混凝土的浪费，节省投入成本；减少了涂刷防水涂料时对梁端的二次处理，节省了再次处理而带来的费用；一定程度上减少了人体对混凝土等碱性物质的直接接触，避免了对人体皮肤腐蚀和伤害。封锚混凝土质量和密实度的提高，保证了梁端锚具和钢绞线的使用寿命，也从一方面确保了整跨箱梁的使用寿命。

5 结束语

本文结合鲁南高铁济宁制梁场施工实例，施工中采取了密封罩压浆工艺、封锚模板一次灌筑封锚混凝土的方式，解决了由于压浆不密实而导致预应力管道内钢绞线锈蚀，采用的封锚模板一次灌筑封锚混凝土方式有效保证梁端张拉锚具和预留钢绞线及锚固夹片的使用寿命和避免有害物质的腐蚀，通过预应力封锚施工的几个关键环节进行技术控制，消除施工过程中的质量隐患，保证桥梁施工质量。