浅谈预制箱梁后张法预应力施工的质量控制

摘要： 后张法预应力施工工艺是桥梁预应力构件制作的常用方法。本文介绍预应力材料、张拉设备、预应力筋加工布置、张拉工艺、压浆封锚等施工关键的质量控制技术，作为桥梁后张法预应力施工的质量要点。

Abstract： Post tensioned prestressed force construction technology is a common method for prestressed structure of bridge fabrication. This paper introduces the key quality control technology such as materials， equipment， processing of prestressed tensioned layout， the prestressing process， grouting anchor sealing construction and so on， as the key quality points of post tensioned prestressing construction of bridge.

关键词： 预应力；钢绞线；张拉

Key words： prestressed force；steel strand；tensioned

中图分类号：TU721 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）17-0153-03

0 引言

桥梁预应力混凝土结构充分利用材料的高强度性能防止混凝土开裂，减轻结构自重，增大桥梁跨径、刚度，同时提高行车舒适度。在桥梁施工中，必须加强全过程质量控制，以确保桥梁施工质量达到施工稳固、安全的基本要求。桥梁预应力施工是影响桥梁成型质量的关键节点，其施作质量与桥梁交付使用后的安全性及服务年限有直接的关联，施工单位应该从施工组织设计开始对这一节点的施作质量严加管控。

1 预应力波纹管质量控制

1.1 安装波纹管时，先进行1kN径向力作用下的变形测验及灌水试验，确保管材不变形、不渗漏。

1.2 接头采用长200mm～300mm的大一号同型波纹管作接头套管，将待接的两段波纹管从两端对称拧入套管，用胶带缠绕，以防孔道有水泥浆侵入。

1.3 波纹管固定。施工中，须借助用直径10mm的钢筋焊接而成的孔道定位架对波纹管位置进行固定，以确保预应力筋位置符合设计要求。工程人员须参考波纹管在梁的各截面的设计位置设定定位架尺寸，确定非预应力筋骨架的位置后从内测插入定位架，一米一个，通过定位架横向钢筋及其上标记明确标示各截面上波纹管的位置。装设好波纹管后，移动定位架到另一片梁上重复利用，定位架全部打上标示牌，按编号统一调配。

1.4 每50厘米以短钢筋做托架焊在非预应力筋骨架上，并用细铁丝捆绑固定，避免浇筑施工中发生位移。

1.5 梁长方向与梁高方向的允许误差分别为3cm、1cm。施工中，须借助定位钢筋安装波纹管，以达到固定的作用，防止浇筑施工中波纹管位移。按照常规要求，定位钢筋每1m设一根。如果是曲线波纹管，则要尽量缩短定位钢筋的间距，并设计防崩钢筋。

1.6 预埋孔道端部的锚垫板平面与孔道轴线呈90度角，锚垫板孔中心与波纹管中心对准，确保结构稳固。锚垫板与预埋的螺旋加劲钢筋贴紧，以控制该节点的应力作用，锚垫板上灌浆孔应设在下方。

2 预应力张拉设备的选择

2.1 张拉预应力的设备及锚具，须参考锚具说明书的千斤顶型号配套使用。千斤顶一律通过权威机构的千斤顶及油压表配套标定，确定校正系数，并得出回归曲线方程；预应力张拉前，先按照校正后的回归曲线方程算出油表读数与张拉力的对应值。张拉工序所用的油表及千斤顶型号必须符合标定报告中配套安装的要求而定。

2.2 重新标定的情况包括：新千斤顶初次使用前；油压表无法归零时；油压表或千斤顶维修换新后；千斤顶张拉次数在300次以上或其服务年限超过半年；在使用过程中出现其他不正常现象。

3 钢绞线束的制作及穿放

3.1 采用高强度、低松驰的钢绞线进行预应力张拉。钢绞线进场后进行复检，重点检查其外观质量及力学性能是否达标。

3.2 箱梁纵向预应力筋采用钢绞线。钢绞线外观质量的检查包括查看外观有无裂缝、小刺、劈裂、机械损伤、氧化铁皮盒油迹等，力学性能测试主要涉及抗拉强度、弯曲和伸长的测验。

3.3 钢绞线下料、编束。下料时，长度要控制得当，以免材料浪费。可根据下列公式计算钢绞线长度。箱梁张拉从两端开始。L=l+2（II+I2+I4）

式中：II、l表示工作锚和千斤顶的长度，L为孔道净长，I4表示预留量（取值为100mm）。

钢绞线破盘时，将钢绞线置于破盘架上，转动破盘架将钢绞线拉出，达到要求时截断，参考根数要求将剪成定尺的钢绞线编束。

3.4 钢绞线顺直，没有交叉和扭曲，其中一端要平齐。在穿束端用钢丝绑扎一道并用胶带纸缠裹以防传输过程中刺破波纹管。按要求绑扎完毕，钢绞线一律根据图纸束号顺序存放，同时明确标示编号。

3.5 在波纹管定位前进行穿束，为穿入方便，传入端安置锥形或采用胶布包成圆锥型，以减小穿入阻力。

3.6 钢绞线穿束后，应认真检查波纹管有无破损处，若发现应尽使处理，更换。在浇注混凝土时，设专人随时穿动钢束，避免漏浆固结。

3.7 钢绞线定位的准确性直接影响张拉效果。如果钢绞线的安装位置达不到设计要求，那么在张拉时的张拉力很难保证满足要求，因为坐标发生变化时，张拉力的合成也会发生变化。

4 锚夹具、连接器的质量控制

4.1 后张法建立预应力体系，预应力传递通过锚具完成。如锚具质量不合格，预应力张拉时或在张拉后，锚板、垫板或夹片锚的夹片极易碎裂。由此可见锚夹具的质量非常重要。使用前，应按要求对锚夹具、连接器进行外观、硬度、静载锚固试验和挤压锚头工艺抗拔试验，合格后才能用于工程。

4.2 锚具、夹具质量不达标：夹片硬度不均匀，几何尺寸与设计要求出入很大。使用硬度过大的夹片容易脆裂或断丝；使用硬度过小的夹片会滑丝。夹片的几何尺寸与锚环孔几何尺寸不一致，锚固效果显而易见。因此，应该参考相关规范检查锚具和夹片的硬度，确保质量达标。夹片未对齐，未摆匀，局部应力容易集中，锚固质量大大降低。夹片安装过程中，夹片外露尽量整齐，缝隙均匀。复查确认型号、质量均达标后按工序要求开始张拉。

5 后张法张拉工艺控制要点

5.1 张拉预应力钢绞线时，先确认箱梁混凝土的强度及砼浇筑时间已达到张拉标准。若无特殊要求，张拉前箱梁混凝土强度至少达到设计强度的80%。油压表、千斤顶均在校验有效期内，箱梁的侧向约束已解除，支座定位螺栓已解除，以使在预应力张拉阶段能自由转动和移动。

5.2 一切准备妥当后，对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。端部预埋铁板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清理干净。

5.3 彻底清理锚垫板下的杂物，钢绞线逐根对孔穿入锚环，装紧工作锚具夹片，工作锚在安装过程中必须落入锚垫板槽口，并且和孔道中轴线同心。张拉限位板的安装以及千斤顶对位在锚装好后进行，继而将工具锚装配于千斤顶后端，在这一过程中要严防钢绞线错孔扭结。为方便安装，可将工具锚夹片用橡皮筋箍住，从钢绞线端头沿钢绞线送进到工具锚孔中，并用钢管打紧，夹片不得错位。以上工作全部完成后对千斤顶供油，使千斤顶受力并与梁端锚具面垂直，再次检查锚具、千斤顶、孔道三者轴线是否同心，有偏差时应用手锤轻击锚环，调整位置，检查合格后，即进入张拉供油的准备。

5.4 两端同步张拉。两端的工作人员尽量同步操作，以达到对称张拉的要求。张拉速度按设计要求严加控制，确保每根钢绞线均匀受力，张拉时逐级加载，比如按控制力的10%、15%、20%、30%及设计控制力逐级张拉，在达到控制张拉的10%或15%时作标记，对钢绞线伸长值施测，之后每一级的张拉力、伸长值都应该量测并做好记录（如果千斤顶的行程不够，需要多次倒顶时，要做好每次倒顶时的伸长值量测和油表读数记录，两端千斤顶倒顶时的油表读数最好保持一致，便于计算和记录），测量读数准确无误，钢绞线束达到控制张拉力时维持恒定状态，持荷2分钟，千斤顶回油，封锚准备孔道压浆。

5.5 在预应力张拉过程中实时记录各种技术参数，由于处理滑丝、断丝重复张拉钢绞线束时，同一束最多张拉3次。因滑丝留有明显的刻痕锚具或钢丝，须按原型号及时换新。张拉后在锚口处对钢绞线作标记，夹片回缩量控制在6mm以内。张拉完毕的钢束尽量避免与锚头和钢束相互碰撞。

5.6 施加应力以张拉力为主，以预应力筋伸长值作校核，预应力筋实际弹性模量计算的伸长值与实测伸长值之间的差值控制在±6%以内，超出这一限定范围立即停止张拉查明缘由。经研究发现：孔道摩阻损失变化；混凝土强度不达标；千斤项标定曲线发生变化致使张拉力变化；钢绞线材料发生变化，弹性模量E值变化或截面积A值变化；采用了不恰当的测量方式，漏浆导致钢绞线局部固结等。

5.7 当预应力筋施加应力完成，卸载千斤项后，任须对其做详细检查，此时应注意以下问题：

①检查有无滑丝，若有滑丝，其数量不应超过总数量的1%，否则应对其进行更换后，重新张拉。②检查夹片外露量。一般情况下，锚头与夹片为配套产品，夹片外露数量为1-3mm，当发现普遍存在夹片外露量>3mm时，可认为锚具不配套或不标准，应退货或换货。张拉力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。

6 预应力孔道压浆质量控制

在后张预应力构件中，预应力管道压浆工序的施工质量至关重要。管道压浆可防止预应力钢材锈蚀，提高预应力钢材和混凝土的粘结性，实现整体应力效果，梁体承载力提高，锚固体系负荷减小。鉴于此，施工中应该将压浆质量作为事关全局的重要节点加以控制。压入孔道内的水泥浆结硬后其紧密性必须达到设计要求，能起到对预应力筋的防护作用。其次，浆体的粘结强度及剪切强度也应该达到基本要求，以期向四周的混凝土有效传递预应力。鉴于此，预应力孔道压浆过程中须重点关注以下几个节点：

①根据设计要求选择压浆设备，使用质量合格的水泥、水和外加剂。②严格控制水泥浆的稠度、膨胀率、泌水率以及水灰比。灰浆稠度必须符合施工要求，水灰比通常为0.4～0.45，拌和好的水泥浆最对存放40 min，浆筒内的灰浆应该持续低速拌和。水泥颗粒尽量细，禁用结块、花白料的水泥浆。拌和好的水泥浆过筛后出浆，以确保压浆顺利。③按由低向高的顺序压浆，用于压浆的孔道必须通畅。压浆压力、压浆速度是关系压浆质量的重要节点。压浆过程中及压浆后48h内结构混凝土温度控制在5℃以上，低于这一温度标准的须采取措施保温。在气温超过35℃的高温环境下应该安排夜间压浆。④在压浆过程中，每一工作班须留取三组试件，记录压浆全过程记录。⑤结束压浆后及时清洗压浆设备。压浆完毕检验合格后即可用砂轮机切割端头多余的预应力筋，预应力筋锚固后的外露长度不宜小于30mm。⑥压浆后彻底清洗锚具四周，梁端凿毛，装设堵头板；绑扎好非连续端的钢筋后及时浇筑封锚混凝土。浇筑前，先彻底冲洗其周围，进行梁端混凝土凿毛，继而安装钢筋网进入封锚混凝土浇筑工序。封锚混凝土强度是该工序施工质量控制的重要节点，除此之外，应该注意振捣质量。振捣时，基本要求是混凝土密实，与梁端面平齐，且无蜂窝麻面。

7 结束语

在桥梁预应力施工中，预应力张拉工序的施作质量直接影响桥梁整体的施工质量。预应力结构能否长期使用主要取决于张拉应力和伸长量的控制。鉴于此，预应力施工过程中必须将张拉工序作为重要节点加以控制，张拉前做足准备工作，张拉时注意相关技术规范，切忌盲目追求数量，以免影响整体施工质量。

参考文献：

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