预应力碳纤维板加固施工中的透明管理

刘志国,王高飞，田哲,钱昊

（1.江苏现代路桥有限责任公司，南京210049；2.南京林业大学土木工程学院，南京210037）

1 引言

为了深入贯彻全面质量管理理念，需要对影响工程质量的施工工艺、原材料指标、设备参数等重点要素进行全面深入的分析，研究影响工程质量的关键制约的因素。建议通过科学的管理体系，规范的工艺流程和严格的验收标准，将工艺、材料、设备等关键要素真实、公开地展示给服务对象，并以此为服务标准，接受各方监督，实现质量透明化管理。本文以峭岐枢纽主线桥加固施工为例[1~7]，以预应力碳纤维板为切入点[8~14]，通过材料的甄选、工艺的优化，进一步夯实“透明厨房”理念，扩展实践成果，推动江苏交控养护行业水平整体提升。

2 项目概况

峭岐枢纽是京沪高速、沪武高速的重要纽带，常年通行重载车辆。峭岐枢纽主线桥全长1 570.14 m，桥宽28 m，由装配式预应力混凝土连续箱梁、钢筋混凝土连续梁、钢箱梁组成，全桥均采用钻孔桩基础和柱式墩。

2018年桥梁定期检测中，发现峭岐枢纽主线桥组合箱梁现有的主要病害为：底板横向裂缝、底板纵向裂缝、腹板竖向裂缝、腹板纵向裂缝。根据该桥病害情况，采用预应力碳纤维板加固技术对桥梁进行加固。

3 材料甄选

本项目采用的预应力碳板张拉系统如图1所示。

图1 预应力碳板张拉系统

3.1 限位框甄选

目前，市场上限位框多为焊接结构，材质为Q235B，抗拉强度370 MPa，屈服强度为235 MPa。这种限位框存在焊接结构稳定性不高，材质稳定性不足，易产生形变等缺点，所以，本项目选用的限位框为一体成型式，材质为45钢（平均碳含量为0.45%的钢），抗拉强度600 MPa，屈服强度为355 MPa。优点是限位框为一体式结构整体性好，承载能力高；限位框材质相对于市场产品更加稳定。

3.2 锚固块甄选

锚固块在碳板张拉过程中起到重要的作用，材质的优劣，是碳板张拉成功与否的重要因素。市场上锚固块材质多为铸铁，整体性、韧性较差。所以，本项目选用了40铬材质的锚固块，锚固块的强度有巨大的提升，从而也提高了碳板张拉成功率，而且锚块使用加工中心一体成型技术，整体性更好，锚固效率更高。

3.3 锚具夹片甄选

目前，市场上锚具夹片的材质、形状各不相同，多为碳素半静定结构钢（Q235B），常见的夹板形状为矩形，转角处存在应力集中。缺点是夹片在张拉过程中，材质达不到要求，易产生形变，夹片形状呈矩形，碳板受力不均匀，易造成碳板张拉过程中受力不均，导致碳板断裂。所以，本项目选用的夹片材质为45钢，形状为椭圆形。有一点优势：在材质上，45钢有更好的抗压强度，更好的屈服度，夹片形状改良为弧形，使碳板张拉过程中碳板受力更均匀，防止碳板张拉过程中受力不均匀导致碳板断裂；夹片齿牙进行钝化处理，在不丧失咬合力前提下，减小对碳板的损伤。

3.4 碳板甄选

碳板材质优劣及加工工艺直接影响了碳板质量，碳板的制作所用碳丝含量多为12 K（丝束中单丝数量12 000根），纱架碳丝张力控制，是保证碳板强度的关键。本次施工用到的碳板，碳丝选用进口材质，加工过程中引进新设备——张力恒定纱架，与普通纱架相比，能确保碳丝均匀分布，保证了碳板的质量。

3.5 黏结胶的甄选

碳纤维板结构胶采用进口环氧树脂原料，独有的双行星动力搅拌系统以及独家海岛增韧体系，保证胶体强度及长期使用性能。经由权威机构检测，安全无毒，保证施工使用安全。

4 工艺优化

针对本项目预应力碳板施工工艺中存在的容易断束、预应力不足以及容易引发安全事故等问题，本文提出以下几点工艺优化方案，预应力碳板施工工艺优化关键技术如图2所示。

图2 预应力碳板施工工艺优化关键技术

4.1 采用红外投影仪放线

精确定位，确保锚固端与张拉端处于同一直线上，施工过程中碳板不会发生剪切变形。改善了传统测量放线估读读数误差较大，无法准确控制碳板布设在同一直线上的缺点。部分施工单位刻意提高碳板张拉成功率，往往张拉力不足，欠张拉，导致未达到加固效果。

4.2 碳板与夹具的满载安装

根据锚固块及千斤顶尺寸定制模具，完成碳板与夹具的满载安装（1 304 MPa）。使用千斤顶对锚具夹片进行预顶至满载压力值，使碳板与夹片完全咬合，防止张拉过程中锚具夹片突然位移对碳板产生损伤。

4.3 千斤顶套筒定制

根据千斤顶尺寸定制套筒进行固定，使碳板张拉过程中，保证千斤顶顶升力的方向与碳板中心线一致，防止碳板剪切受力，导致劈断，从而提高碳板张拉成功率。

4.4 碳板压片粘贴缓冲垫

碳板张拉完成后压片设置间隔越大，工人操作风险愈大；碳板粘贴完成后对压片进行固定，碳板张拉受力尚不稳定，后续施工作业安全风险高。所以，本项目施工采用每隔2 m设置1个碳板压片，压片在碳板张拉前预先使用压片，压片上增设缓冲垫，对碳板进行保护，同时，降低了后续施工作业安全风险。

4.5 安全防护再升级

根据施工平台与梁底间净空高度定制钢框架，采用加厚模板进行围挡，并在张拉端、锚固端及跨中位置加密设置防护屏障。钢框架防护板强度较高，且加密设置，安全保障性高。改善了木工板强度较差，安全防护效果不明显，碳板张拉过程中安全风险较高，防护不到位极易引发安全事故的缺点。

4.6 张拉精度更高

预应力碳纤维板的满载张拉力是达到预期加固效果的保障，部分施工单位碍于选用材料品质的良莠不齐，为保证张拉成功率，往往未按照图纸要求张拉到位，导致欠张拉，无法达到加固效果。本项目采用数显压力监控，压力值精确到0.01 MPa，张拉数据全程记录并存档，有效保障了加固效果。

5 结语

“透明厨房”理念自提出以来，得到了广泛的欢迎和支持，本文也以峭岐枢纽主线桥加固施工为例，以预应力碳纤维板为切入点，通过材料的甄选、工艺的优化，阐明了“透明厨房”理念，也进一步夯实“透明厨房”理念，扩展实践成果，推动江苏交控养护行业水平整体提升。并且在未来也会一直坚持“质量要优、成本要低、速度要快、服务要好、安全要保”的养护20字方针，不断总结施工管理经验，提升专业技术水平。