胡建軍

（南通市市政設(shè)施管理處，江蘇南通 226001）

0 引言

隨著鋼絞線在橋梁工程中的大量采用，預(yù)應(yīng)力工程的廣泛設(shè)計幾乎涵蓋了高速公路、城市道路的每一座橋梁，已經(jīng)成為橋梁建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)體系的主流。為了確保橋梁工程在交付使用后，能達(dá)到結(jié)構(gòu)安全和使用年限，需要進(jìn)一步理解橋梁后張預(yù)應(yīng)力施工的原理。在現(xiàn)有的施工工藝基礎(chǔ)上提高施工質(zhì)量，消除潛在的質(zhì)量隱患，除去錨具、鋼絞線本身質(zhì)量因素影響以外，以下幾個方面也是質(zhì)量關(guān)鍵點。

1 波紋管的設(shè)置

1.1 波紋管的選擇

目前橋梁施工中所采用的波紋管主要有兩種：一種為金屬波紋管；另一種為塑料波紋管。金屬波紋管由熱軋鋼帶機(jī)械卷制而成，主要質(zhì)量要求是接口咬合牢固，鋼帶厚度不應(yīng)小于0.28 mm，波峰不小于5mm，有一定的剛度。以寬鋼帶卷制的4波紋波紋管為最好。塑料波紋管內(nèi)徑在75mm以下(扁管長軸在55mm以下)，壁厚不應(yīng)小于2.5mm；內(nèi)徑在75mm以上 (扁管長軸在5.5 cm以上)，壁厚不應(yīng)小于3.0mm，波峰不小于5mm。以上兩種波紋管的剛度是決定管道布設(shè)曲線流暢的關(guān)鍵，同時也可以有效地防止波紋管在混凝土的重壓和施工時振搗棒碰撞下不變形、不撓曲。

1.2 波紋管的布設(shè)

（1）設(shè)置橫向定位鋼筋。定位筋設(shè)置要先設(shè)曲線最高點、最低點和直線、曲線之間的變點。如果管道有足夠的剛度縱向定位導(dǎo)向筋可以不設(shè)。

（2）管道從結(jié)構(gòu)一側(cè)穿入，邊穿邊接長接口采用大一號的管道(長度不小于30 cm)旋轉(zhuǎn)接牢，接口兩頭用塑料膠帶纏牢固。

（3）在管道穿入前要考慮鋼筋套子彎鉤和底板上層筋，以及橫隔梁剪力筋對孔道路徑的影響，要提前調(diào)整留出孔道位置。在接近錨區(qū)2.5 m左右時，管道發(fā)生平曲，要提前調(diào)整鋼筋套子，或者將此1～1.5 m范圍內(nèi)的鋼筋套子重新設(shè)計留出管道平曲位置。波紋管水平凈距要考慮振搗棒可以插入，最小不能小于7 cm，如不足可以調(diào)整，最少調(diào)整出3道施工插棒振搗位置。

（4）目測波紋管管道是否順暢，也就是看其能否滿足設(shè)計要求，然后根據(jù)鋼束重量，沿管道每50～100 cm一根，補(bǔ)齊剩下橫向定位筋。注意在每個管接口下加裝一根橫向定位筋 (重點是后穿束孔道)。

（5）管道和橫向定位筋固定可以采用φ8-φ10鋼筋U型卡環(huán)焊接。

1.3 穿束

雖然規(guī)范規(guī)定可以先穿束也可以后穿束,但在實際施工中后穿束問題較多。后穿束經(jīng)常會發(fā)生堵管現(xiàn)象，除鑿開外沒有什么好的處理辦法，所以后穿束澆注混凝土前需先在波紋管中穿入小一號的塑料管，待混凝土澆筑完畢再拔出。而先穿束的優(yōu)點是利用鋼絞線的剛度可以有效加強(qiáng)波紋管的剛度，有效折減混凝土澆注和振搗棒的沖擊，不會變形。即使偶然漏進(jìn)些漿水，也只是增加一些摩阻不會影響張拉壓漿工作，更不會對橋梁的安全使用造成威脅，基本消除了堵管后處理困難的弊端。穿束時可以將整盤鋼絞線抽出一頭逐根穿入邊穿邊截留夠張拉長度，這樣比后穿先放束節(jié)約材料。在每根鋼絞線穿入時鋼絞線前端應(yīng)套上穿束專用塑料帽或纏好膠帶，以便于減少阻力和保護(hù)孔道，剛切完的鋼絞線頭要采取水降溫的措施。

2 張拉

2.1 張拉前的準(zhǔn)備工作

2.1.1 千斤頂校驗和確定油表讀數(shù)

按常規(guī)配套校驗千斤頂、油表，最好選擇原錨具廠家的限位板，其外形尺寸具有相對的專一性。根據(jù)試驗，獲得千斤頂、油表讀數(shù)和張拉噸位的數(shù)據(jù)表。接著，用內(nèi)插法計算出對應(yīng)施工圖紙所給張拉總噸數(shù)的相應(yīng)油表讀數(shù)，以便張拉時采用。內(nèi)插法是在試驗表中取相應(yīng)張拉噸位相鄰兩點作為依據(jù)，也可以用比例法，即選擇張拉噸位最近的一點用比例關(guān)系直接計算得出。注意：首選張拉噸位作為計算值，而采用張拉應(yīng)力計算，有時會因為鋼絞線設(shè)計時采取的理論截面面積不統(tǒng)一而帶來誤差。(鋼絞線由7根單絲扭纏而成，6根外絲直徑5 mm，內(nèi)絲直徑大于5.0mm接近5.5mm。其試驗截面為140 mm2，如將內(nèi)絲也按直徑5 mm計算,則其截面理論值為137.3 mm2)。

2.1.2 測定孔道摩阻

摩阻系數(shù)即孔道壁的摩擦系數(shù)，通常塑料波紋管在0.06～0.20之間，金屬波紋管在0.19～0.30之間。由于施工材料、施工工藝、施工質(zhì)量的影響，即使是同一類型的管道其摩阻值也不一樣，檢測又不可能每根都測試，只是選幾個有代表性的孔道測試，所以只要掌握摩阻值的大致區(qū)間即可。摩阻值超出常規(guī)在1.0左右的情況很少見，常常是設(shè)計曲線不合理所致。摩阻值即便大些，設(shè)計在一般情況下也是不會輕易調(diào)整張拉應(yīng)力的。由于摩阻值測試的代表性不強(qiáng)再加上鋼絞線彈性模量的微變化導(dǎo)致理論設(shè)計伸長量值在起始階段只是一個近似的參考值。正因為如此張拉時采用雙控，在任情況況下都要以張拉力為主，理論伸長量是參考值，用于復(fù)核檢查張拉力的可靠性和說明施工中是否存在影響著張拉力的意外故障等。

2.1.3 理論伸長值計算

不必采用簡化計算，也不必分段計算疊加，直接套用施工規(guī)范中的兩個公式：

式中：PP——預(yù)應(yīng)力鋼束平均張拉力，N；

P——預(yù)應(yīng)力張拉端錨下張拉力，N；

x——孔道長度，m；

L——孔道加上千斤頂?shù)拈L度，m；

θ——孔道變化切線夾角之和，rad，一般在圖紙要素表中得出,如有平曲線則選取兩值平方和的開根值；

K——孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，金屬波紋管取0.001 5，塑料波紋管取0.001；

μ——孔壁的摩擦系數(shù)，取摩阻試驗的平均值；

Ep——張應(yīng)力鋼束的彈性模量，MPa，取試驗值；

Ap——每個孔道張應(yīng)力鋼束總截面面積，mm2。

按以上公式計算，完全可以滿足現(xiàn)有的橋梁施工各種預(yù)應(yīng)力孔道理論伸長量的計算應(yīng)用，甚至縱曲線不對稱(橋梁一聯(lián)中跨徑不一致)將計算截面取在束長的一半處再將角度等分也是適用的。

采用此公式時如一端張拉可直接用公式，一端是錨固時，x值要扣除鋼束預(yù)埋在混凝土中的長度。

兩端張拉取一半計算然后再迭加。

公式中多元素變化對理論計算伸長值有影響的，可選用有代表性的元素。

2.2 張拉操作

目前鋼絞線的質(zhì)量已具有可靠穩(wěn)定性，千斤頂、油表又經(jīng)配套校驗，張拉工作只要按規(guī)程操作，伸長量量測統(tǒng)一讀數(shù)準(zhǔn)確，都可以滿足規(guī)范要求，限制在經(jīng)過調(diào)查后的理論計算伸長值±6%以內(nèi)。

但在張拉時還要注意以下幾個問題：

（1）伸長量普遍偏低或偏高，這不是主要問題，主要的問題是伸長值不應(yīng)過于離散，同一形態(tài)鋼束伸長量離散、不均衡說明管道布置固定質(zhì)量不一致或千斤頂持荷時間不一致。而伸長量的平均值偏高或偏低，主要是因為公式中的幾個系數(shù)K值、μ值、彈性模量值有偏差，影響伸長量計算。對此，可以根據(jù)張拉的結(jié)果(前一束平均值)調(diào)整各系數(shù)及對鋼絞線彈性模量值重新做實驗。

（2）提高張拉質(zhì)量的有效方法是選有經(jīng)驗的施工人員在現(xiàn)場張拉時逐根調(diào)整張拉束，盡量使其伸長量不離散而導(dǎo)致向中心靠攏。尤其是伸長量偏小的束依據(jù)孔道摩阻值在錨口部占的比例較大的特點，可以適量加長持荷時間并在3%范圍以內(nèi)，上調(diào)張拉力，使得張拉伸長值統(tǒng)一在一個小范圍內(nèi)。只有這樣逐根微調(diào)，保證每一束的張拉質(zhì)量，才能最終保證橋梁總體的張拉質(zhì)量。但注意伸長量超長時也不能減少張拉力，應(yīng)找出超限的原因。如感覺有疑問可以復(fù)驗千斤頂和油表。

（3）對于長束必須采用千斤頂整束張拉，若使用小千斤頂逐根張拉在后幾根鋼絞線張拉時，由于已受力的鋼絞線對于張拉的鋼絞線形成纏繞擠壓其摩阻值極大,逐根鋼絞線力量傳送衰減過快使得大部分鋼絞線達(dá)不到永存應(yīng)力的要求，從而降低了張拉質(zhì)量。

（4）張拉量測值時機(jī)是在張拉持荷完畢松油回頂之前。此前的各種損失由施工人員考慮(含錨圈口)。此時的量測值和張拉力的關(guān)系如滿足規(guī)范要求，也就達(dá)到了設(shè)計意圖，張拉松油至錨固結(jié)束之間的各種損失是由設(shè)計人員考慮的。

（5）采用連接器張拉時，連接器下的混凝土密實與否是非常重要的。如果不密實的話，錨墊板碎裂塌陷，致使連接器傾斜單根帶擠壓套的鋼絞線掛上不去，或發(fā)生折角，這在施工中是不允許的，必須放束推倒重來。處理此種事故非常麻煩而且浪費(fèi)材料和延誤工期。最好的處理辦法是在安裝連接器前用看外觀和敲擊的方法仔細(xì)檢查錨墊板是否密實有無空洞、松散現(xiàn)象，如有必需鑿開空洞，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)方法是：一定要采用42.5級普通硅酸鹽水泥加砂、石和減水劑攪拌而成半干硬性混凝土并用人工填充。在填充時根據(jù)空洞大小加入一些直徑大于16 mm的短鋼筋頭,最后輕擊錨墊板使其密實,養(yǎng)生48 h即可。不采用快硬水泥是因為快硬水泥凝結(jié)速度快但最終標(biāo)號達(dá)到C35以上是很不容易的，而且其彈性模量值較普通硅酸鹽水泥小，使用時容易變形,再次張拉時發(fā)生二次質(zhì)量問題。

3 壓漿

孔道壓漿有兩個目的：一是保護(hù)鋼絞線不生銹延長結(jié)構(gòu)使用年限，所以壓漿要飽滿密實；二是作為媒介在鋼絞線松弛時，可以向梁體傳遞一部分應(yīng)力，所以施工規(guī)范要求壓漿的強(qiáng)度不低于30 MPa。

3.1 如何使壓漿飽滿

雖然目前還沒有保證孔道灌漿飽滿又易于操作的理想方法，即使是二次壓漿在可操作性上也存在一些問題。但由于普遍采用了U3型活塞式水泥灰漿泵，再配合進(jìn)出口節(jié)門使得近幾年壓漿質(zhì)量有了明顯提高。

（1）要從低向高壓漿為宜，這樣有利于氣泡、水的排出。在關(guān)閉出漿口節(jié)門后持壓0.5～0.7MPa，沿出漿口向進(jìn)漿口方向依次打開通氣孔使其溢出濃漿再封閉。

（2）在漿體終凝前溢出清水時，切開出氣孔塑料管人工回灌相同配比的水泥漿，可以用鋼絲搗固直至灌滿。預(yù)設(shè)出氣孔塑料管內(nèi)徑不應(yīng)小于1.5 cm。

（3）不論長束短束鋼絞線布設(shè)曲線只要有坡峰,就要在坡峰頂設(shè)置排氣孔以利于水和氣的排出保證回灌的通路。

（4）水泥漿內(nèi)適量摻入膨脹劑。

3.2 如何保證壓漿強(qiáng)度

對于壓漿漿體強(qiáng)度目前國內(nèi)與國外橋梁工程設(shè)計規(guī)范和施工規(guī)范還需要有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。如果采用合格的普通硅酸鹽42.5級水泥，摻加高效減水劑和膨脹劑漿體稠度在18S時漿體強(qiáng)度很容易達(dá)到C30MPa。但有些施工項目在按設(shè)計規(guī)范設(shè)計時，漿體設(shè)計指標(biāo)強(qiáng)度為母體的80%，如箱梁混凝土常常為C50MPa，漿體強(qiáng)度為C40MPa，這在施工現(xiàn)場采用常規(guī)的施工工藝是很難達(dá)到的,必需采取如下幾項措施：

（1）降低膨脹劑的使用數(shù)量，因為膨脹劑和強(qiáng)度是相反的關(guān)系，膨脹率越高,添加越多，漿體強(qiáng)度越低。

（2）對大孔徑管道，可增加細(xì)砂骨料。

（3）減小水灰比，加大水泥漿稠度，在30S左右。

（4）封閉出氣孔，在梁端部出氣孔設(shè)置真空泵輔助壓漿，如果是塑料波紋管真空泵的壓力不宜過大，應(yīng)在0.05～0.06 MPa之間。如負(fù)壓過大、時間又長，很容易將塑料波紋管吸癟造成堵管事故。

盡管采用以上措施,在施工中也是較難操作的，有點偏差就可能導(dǎo)致漿體強(qiáng)度不足C40或堵管造成事故。

3.3 如何處理壓漿中發(fā)生的事故

（1）串孔：串孔即一個孔道壓漿時，另外的孔道也溢出灰漿，應(yīng)及時對串孔的孔道提前壓漿爭取時間，一旦水泥終凝，就壓不通了。

（2）泄露：壓漿泵壓力上不去，長時間壓漿后相鄰孔道進(jìn)出口無漿，這時要注意檢查大型構(gòu)件，檢查四周有無孔洞，現(xiàn)澆箱梁則要進(jìn)入被壓束孔道兩側(cè)的箱室中逐一檢查，查出泄露處堵上無紡布，再采用木材頂緊，繼續(xù)壓漿。

（3）堵管：主要原因是孔道內(nèi)雜物或水泥漿結(jié)團(tuán)結(jié)塊，發(fā)生壓不進(jìn)去堵管現(xiàn)象。此時要查明原因。如錨墊板壓漿孔堵塞，可以鑿?fù)?。如已?jīng)壓進(jìn)去了一部分漿液提高灌漿壓力再壓數(shù)次，還不見效則迅速在出漿口或相鄰出氣孔反向壓清水將漿液洗出，重新再壓。事故處理要強(qiáng)調(diào)迅速，因為在施工現(xiàn)場，查清判斷堵管位置,或打孔增加壓漿孔等措施是來不及實施的。

4 認(rèn)知誤區(qū)

（1）鋼絞線在張拉時可以拉斷的概念是錯誤的。因為鋼絞線在張拉時只拉長到本體長度的6.5‰左右，而鋼絞線破斷值是4.5%。這兩者根本不是一個能量級。鋼絞線出現(xiàn)問題有以下幾點原因：

a.放束切束時誤切損傷，未采取換線措施，因打捆時采用了切割鋸切開鋼帶包裝鋼絞線受損傷；

b.電焊時鋼絞線過電損傷；

c.夾片不合格時可以卡傷鋼絞線發(fā)生斷絲；

d.錨具未臥進(jìn)錨墊板凹槽張拉時不同心或設(shè)計錨孔布置為不對稱狀態(tài)時，安裝限位板和錨具孔洞不重合，旋轉(zhuǎn)了角度，錨具和錨墊板對鋼絞線形成剪切狀態(tài)。

（2）一般情況下擠壓錨的破斷力是很可靠的，其拉脫值和鋼絞線本身強(qiáng)度不是一個等級。在實驗中極少發(fā)生不合格現(xiàn)象，但施工中卻會發(fā)生問題：一是擠壓簧放得少或錯位；二是擠壓套質(zhì)量不合格千斤頂用很小的力就可以擠壓過去抱箍不實；三是擠壓錨在連接時連接器位置不正或月牙口過大，擠壓頭受力不均造成撕裂擠壓套現(xiàn)象發(fā)生事故。

（3）冬季施工懷疑管道中有水凍裂梁體，在春天發(fā)生沿波紋管滴水現(xiàn)象。其實絕大部分梁體滲水是因為管道下方混凝土振搗不密實產(chǎn)生三角條形空隙積水凍脹和波紋管無關(guān)。冬季施工時，漿體中已加入防凍劑在一定負(fù)溫下水分子不會結(jié)晶發(fā)生膨脹現(xiàn)象,只對其早期強(qiáng)度有影響。

（4）對于孔道壓漿強(qiáng)度應(yīng)綜合考慮。考慮強(qiáng)度更要考慮施工的操作可行性,如漿液強(qiáng)度太高漿液很濃極容易造成堵管質(zhì)量事故。對于堵管的孔道可以分段打孔再壓，但結(jié)合部位的質(zhì)量很難保證。目前還沒有檢查孔道密實度的可靠檢測手段。

（5）真空壓漿試驗近幾年雖未少做，但試驗?zāi)阁w是在廠家試驗而不是在施工現(xiàn)場做的，試驗結(jié)果和實際操作存在很大差異（如管道長度、管道和混凝土結(jié)合力等）。所以，目前就真空壓漿的好處如可靠性、密實性仍沒有權(quán)威論證結(jié)果也沒有形成規(guī)范。真空壓漿在目前實施明顯的優(yōu)點只有一個：就是因真空泵的使用使水灰比降低，壓漿漿體強(qiáng)度略有提高，而對于其他的各項指標(biāo)還沒有可靠的手段檢測。

不管怎樣，要提高預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量抓好以上幾個質(zhì)量控制點是關(guān)鍵的。

[1]宋玉普.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)/結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工計算實例叢書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]劉山洪.簡明預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工手冊[M].北京：人民交通出版社，2006.