后张法预应力混凝土简支箱梁张拉和孔道压浆质量控制分析
2017-05-15
0 引言
预应力混凝土是在混凝土结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝。对于桥梁施工质量控制而言，预应力张拉的作用至关重要。预应力孔道压浆的作用主要包括：①保护预应力筋免遭锈蚀，使结构物具有较强的耐久性。②预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成整体，使锚固的可靠性增强，结构的抗裂性和承载能力提高，预应力损失减少。③提高了结构物的抗弯强度。本文以徐盐铁路铜山制梁场预制后张法预应力混凝土简支箱梁施工为例，就预应力张拉和孔道压浆工序中的质量控制措施加以论述。
1 预应力材料的相关要求
根据《通桥（2016）2229-Ⅰ》规定：
①预应力钢绞线为：1×7-15.2-1860-GB/T5224-2014，抗拉强度标准值为1860MPa，公称直径为15.2mm，钢绞线面积为140mm2。
②锚固体系采用自锚式拉丝体系，锚具应符合相关的规范标准。32m箱梁锚具采用M15-11，M15-12，M15-13型，24m箱梁锚具采用M15-9，M15-10型。
③预应力管道采用直径为90mm、80mm的橡胶棒成孔。
④预应力张拉锚外控制应力δk=1344.54MPa，锚下控制应力δk1=0.95×1344.54=1277.32MPa。
2 张拉压浆设备的选用与校验
①千斤顶的张力。
钢绞线所需达到的最大张力为P=1344.54×140×13/1000=2447.06kN。现场选用YCH400B型千斤顶，该千斤顶张拉活塞面积为A=7.607×10-2m2，公称油压为52MPa，公称张拉力为3956kN>1.5P=3670.59kN，满足施工要求。
②千斤顶的行程。
以N2b孔道为例，参考《通桥（2016）2229-Ⅰ-07》预应力筋布置图，得半幅钢绞线长度：
L=0.063+2.338/cos4°+1.046+12.776=16.229m，其中0.063m为13孔锚具的厚度。
先不考虑管道偏差及管道摩擦系数的影响，钢绞线的伸长量ΔL=δk1×L/Ep=1277.32×16.229/195=106.3mm。YCH400B型千斤顶行程为200mm满足要求。
③油压表与油泵的选择。
油压表最大度数δ=P/A=2447.06/（7.607×10-2）×10-3=32.2MPa。选用最大量程为60MPa（>1.5δ=48.3MPa）的压力表即符合应力要求。
油泵选择ZB6-600型标准数电动油泵。
④压浆泵的选择。
选用SQG45A型螺杆式灌浆泵，对应压力表最小分度值为0.05MPa，最大量程为1.6MPa。
⑤压浆台车的选择。
选用GSZW-700型高速自动压浆台车，搅拌机转速为1000r/min，计量精度为±1kg。
⑥真空泵的选择。
选用JZ-90B型真空泵，真空表读数范围为：0MPa～
-0.1MPa。
⑦张拉设备的定期校验与更换。
千斤顶有效工作期限为一个月（且张拉不超过200次，主要部件更换后应重新检定）。油压表检定有效期不得超过一周。千斤顶与油压表应配套标定，配套使用。油表在使用过程中发生震动、玻璃破损、指针松动、无压时指针不回零现象都应更换。
3 孔道成孔过程中的质量控制
本梁场采用橡胶棒成孔，橡胶棒穿入钢筋笼前，要清除表面的杂物。梁体钢筋笼骨架、橡胶棒定位网片及锚垫板位置均按照图纸尺寸严格控制以控制预应力孔道的位置偏差。箱梁模板安装前，均逐孔检查锚垫板型号，防止型号错装后影响钢绞线的应力。锚垫板上的压浆孔均塞入棉塞防止浆体进入影响压浆。待混凝土浇筑完毕�_到初凝后，将橡胶棒拔出，保证孔道的通畅。 4 钢绞线的下料及穿束质量控制
①先将锚垫板孔口及喇叭管内的混凝土浆碴清除干净，确保孔道畅通无阻后即可穿束。②领取经复验合格的钢绞线，采用自动穿束机进行穿束作业，每次穿束穿入一根，两端施工作业人员对每根钢绞线进行数字编号，通过数字编号来控制钢绞线在穿束过程中在孔道内的扭结。③通过穿束机变频器来调节钢绞线外露长度，人工测量长度合格后方可切割。
5 锚具的安装及张拉准备工作的质量控制
①为确保锚具、夹片处于正常状态，应安排专人负责看管。②锚具一定要安装在锚垫板的限位槽内，与孔道中心线对中。并用套筒将夹片打紧，使锚具不脱离限位槽为度。两片夹片的外露量要相等，避免出现夹片错台，夹片安装前要确保包装纸清理干净。③千斤顶定位时，应使预留孔道、传力筒、锚具轴线、千斤顶轴线四轴线同心。④限位板和钢绞线直径要配套使用，可根据厂家提供的对应表来匹配使用。⑤张拉前，检查进、出油管是否安装正确，千斤顶与油表是否配套等。
6 张拉过程中的质量控制
①张拉中实施张拉应力、应变、时间“三控”：即张拉时以油压表读数为主、以钢绞线的伸长值作校核，在σK作用下持荷5min。在持荷状态下，如发现油压下降，应立即补至张拉控制应力。传力锚固时，应缓慢回油，防止夹片瞬间动载受力造成滑丝。
②在统一指挥下，两端司泵人员同时对张拉千斤顶供油，在钢绞线略微拉紧时再次调整千斤顶位置。
③每次加载为油表读数5MPa的倍数时，通过两端人员及时联络，使两端油压大致相等，保持同步张拉，控制两端不同步率≤5%。
④在初应力和锁定应力阶段分别测量油缸行程，计算钢束伸长值之总和及其偏差是否在±6%以内，若个别孔道伸长量偏差超出±6%，则回油后重新张拉一次。
⑤梁体钢绞线束张拉应按照设计规定的张拉顺序，采取两端同步张拉，并左右对称进行，最大不平衡束不得超过1束。
⑥退顶后，立即用石笔沿钢绞线与夹片接触处划线以检查有无滑丝现象。
⑦出现滑断丝要对钢绞线进行更换。滑断丝的处理方法如下：1）滑、断丝如发生在锚固前，应立即停止张拉，更换已断丝钢绞线，重新张拉。2）滑、断丝如发生在锚固后，先放松钢绞线束，采用一端安装单孔张拉千斤顶，拉动钢绞线后带动夹片，将夹片抠出，让钢绞线回缩，如此反复，直至全部放松应力，更换材料后重新张拉。3）滑、断丝如发生在切丝之后，使用氧气乙炔焰缓慢加热切割一端锚具，放张后重新换束张拉，用此法处理时钢绞线两端正前方严禁站人，并设防护确保安全。
⑧初张拉后在外露钢绞线上套上塑料套管或采用隔水材料进行包裹，防止锚具及预应力筋出现锈蚀，造成滑丝。
7 压浆准备工作的质量控制
①终张拉完毕，在48h内进行管道压浆，压浆前应清除孔道内杂物。封锚一定要密实，不透气，不漏浆。②压浆剂、水泥以及水由压浆台车自动称量系统计量。现场压浆作业必须严格计量，水泥、压浆剂、外加剂、水的秤量准确到±1%。③压浆前应检查各项设备和管道是否处于正常状态，确认无误后方能进行操作。
8 压浆过程中的质量控制
①搅拌前，先清洗施工设备。确保清洗后的设备干净整洁无异物，然后检查搅拌机的过滤网。当压浆料从搅拌机进入储料罐时，必须经过过滤网，要求过滤网空格尺寸为2mm×2mm。
②浆体搅拌操作顺序为：首先在搅拌机中先加入实际拌和水用量的90%，开动搅拌机，均匀加入全部压浆剂，边加入边搅拌，然后均匀加入全部水泥。全部粉料加入后再搅拌2min，然后加入剩余的10%的拌和水，继续搅拌2min。
③搅拌均匀后，现场进行出机流动度试验，每10盘进行一次检测，其流动度在14～22s的范围内，即可通过过滤网进入储料管。浆体在储料罐中继续搅拌，以保证浆体的流动性。
④用真空泵吸真空，启动真空泵，开启出浆端接在接驳管上的阀门。关闭入浆端的阀门。抽吸真空度要求达到-0.06～-0.08MPa并保持稳定。
⑤启动压浆泵，开始压浆，真空泵仍保持连续作业。即由一端压入水泥浆，当另一端溢出的浆体浓度与压浆端相同时封闭出浆口，继续压浆使压力达到0.50～0.60MPa，持压3min且无漏浆情况时可换下一个孔道。
⑥浆体搅拌好后应尽快压入孔道，置于贮浆罐的浆体应连续搅拌，同一孔管道压浆应连续进行，一次完成。
⑦压浆时浆体温度应在5℃～30℃之间，压浆及压浆后3天内应保证梁体温度不低于5℃。
9 结语
后张法预应力混凝土预制箱梁施工中，张拉和孔道压浆是非常重要的两道工序，在徐盐铁路铜山制梁场的这两道工序施工中，我们从技术准备，原材料检验、控制，工序过程中质量控制、预防以及出现问题的应对、解决等各个环节进行了严格的控制，紧抓质量控制要点，取得了良好的效果。欢迎各位同仁多多指点，共同交流。为我国的预应力混凝土施工技术更上一层贡献自己的力量。
参考文献：
[1]TB 10424-2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准[S].P54-60.
[2]周明伟.预应力混凝土箱梁后张法施工孔道压浆质量控制[J].山西建筑，2012，38（17）：231-232.
[3]TB/T 3432-2016，高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁 [S].2-8.
[4]铁路混凝土工程施工技术指南 铁建设[2010]241号[S].63-77.
[5]Q/CR 9603-2015，高速铁路�蚝�工程施工技术规程 [S].85-95.
