劉惠林

1 概述

從20世紀(jì)30年代開(kāi)始,預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛地應(yīng)用于橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、海洋平臺(tái)、水工結(jié)構(gòu)等土木工程之中。目前,預(yù)應(yīng)力技術(shù)已成為建設(shè)大(大跨度,大空間結(jié)構(gòu))、高(高層,高聳結(jié)構(gòu))、重(重荷載結(jié)構(gòu))、特(特種結(jié)構(gòu)以及在鋼結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、道路、地下建筑、結(jié)構(gòu)加固等工程中的特殊應(yīng)用)、新(新型結(jié)構(gòu)工程)中不可缺少的一項(xiàng)重要技術(shù),在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,成為2020年中國(guó)土木工程科學(xué)和技術(shù)發(fā)展橋梁建設(shè)目標(biāo)中的重點(diǎn)推廣技術(shù)[1]。

特別是大噸位鋼絞線(xiàn)群錨體系的大量使用,使得預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用更加廣泛,施工也變得更加簡(jiǎn)捷,本文以O(shè)VM型預(yù)應(yīng)力錨固體系為例著重介紹鋼絞線(xiàn)群錨施工中常出現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策。

2 群錨的工作原理及主要特點(diǎn)

2.1 工作原理

其工作原理是每組兩片四開(kāi)式斜夾片放在錨杯的圓錐孔內(nèi),利用楔形效應(yīng)夾持一根鋼絞線(xiàn)形成一個(gè)錨固單元,如圖1所示。

2.2 主要特點(diǎn)

1)鋼絞線(xiàn)每束的錨固根數(shù),可以在2根～27根范圍內(nèi)任意選擇,給選用不同的張拉噸位提供了很大方便。2)由于各個(gè)錨固單元獨(dú)立工作,相互影響很小,所以,一根鋼絞線(xiàn)發(fā)生故障不會(huì)導(dǎo)致整束預(yù)應(yīng)力失效。3)施加預(yù)應(yīng)力的千斤頂可以往復(fù)操作,束長(zhǎng)可以不受限制。4)對(duì)鋼絞線(xiàn)損傷小,自錨能力強(qiáng)。5)采用限位板代替頂壓器,使千斤頂機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)捷。6)采用特制自動(dòng)工具錨,工具錨夾片可以多次重復(fù)使用。7)使用整體式錨座,受力合理,便于布置。

3 施工中易出現(xiàn)的問(wèn)題及處理

3.1 預(yù)應(yīng)力孔道與構(gòu)造鋼筋打架

出現(xiàn)這種情況,應(yīng)遵循整體結(jié)構(gòu)受力為主的原則,對(duì)構(gòu)造鋼筋進(jìn)行調(diào)整和局部加固,按圖施工并確?？椎理樦?同時(shí)應(yīng)報(bào)監(jiān)理審批。

3.2 預(yù)應(yīng)力孔道不通,穿束困難

1)采用高壓氣體清孔。預(yù)應(yīng)力孔道在成孔過(guò)程中極易進(jìn)入雜物,一般情況下可采用高壓氣體吹出孔道內(nèi)的雜物,給穿束帶來(lái)便利。2)孔道“開(kāi)刀”?？椎纼?nèi)若進(jìn)入水泥漿、波紋管被壓扁或孔道不順直,這時(shí)可通過(guò)測(cè)量,對(duì)孔道進(jìn)行“開(kāi)刀”處理?！伴_(kāi)刀”必須注意兩個(gè)問(wèn)題:a.對(duì)梁體“開(kāi)刀”不能損傷構(gòu)造鋼筋;b.對(duì)“刀口”要及時(shí)進(jìn)行“縫合”處理。3)啟用備用孔道。預(yù)應(yīng)力孔道布設(shè)不順直,出現(xiàn)死彎,“開(kāi)刀”會(huì)損壞結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)考慮啟用備用孔道。4)給索頭“戴帽”。有時(shí)由于鋼絞線(xiàn)索頭不圓滑,會(huì)拉帶孔道波紋管,造成孔道不通和穿束困難,所以,最好給索頭安裝上特制圓帽,即可避免此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。

3.3 工作長(zhǎng)度不夠

預(yù)應(yīng)力鋼筋下料時(shí),如不慎造成工作長(zhǎng)度不夠。如果報(bào)廢會(huì)給施工單位帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失,于是可分以下情況對(duì)其進(jìn)行處理:

1)轉(zhuǎn)用于其他短束。根據(jù)鋼束明細(xì)表綜合考慮,以不浪費(fèi)為原則。2)兩端張拉改為一端張拉。《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:“曲線(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼材或長(zhǎng)度不小于25 m的直線(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼材宜在兩端張拉”。其條文說(shuō)明為:曲線(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼材或長(zhǎng)度不小于25 m的直線(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼材與孔道壁的摩阻力較大,如采取一端錨固,只在另一端張拉的方法,則摩阻力集中在一端的錨夾具和千斤頂上,實(shí)際預(yù)應(yīng)力可能達(dá)不到要求,故條文規(guī)定在這種情況下應(yīng)兩端同時(shí)張拉。但預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固后,由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓密引起的預(yù)應(yīng)力損失,由于受管道反摩阻的影響,在張拉端最大,沿構(gòu)件的長(zhǎng)度方向逐漸減少最后至零,所以,只要錨固后預(yù)應(yīng)力的損失影響長(zhǎng)度S≥L/2或S與L/2相差不大,就可以采取一端張拉。另外,為了減小孔道的摩阻力,可以采用反復(fù)張拉2次～3次后再錨固的方法,這種方法施工中還是很有效的。3)用單根張拉千斤頂逐根分端加拉。這種方法只適用于工作長(zhǎng)度雖不能滿(mǎn)足穿心千斤頂,但可滿(mǎn)足單根千斤頂工作時(shí)的情況。采用這種方法張拉,各根預(yù)應(yīng)力鋼筋受力更加均勻。

3.4 滑絲

造成滑絲的原因很多,其主要為:1)限位板限位厚度過(guò)大。2)錨杯錐孔及夾片上粘有雜物。3)夾片質(zhì)量不合格或不配套。4)千斤頂回油太快。5)鋼絞線(xiàn)質(zhì)量不合格。6)鋼絞線(xiàn)受力不均勻及千斤頂或壓力表不準(zhǔn),這兩種情況出現(xiàn)滑絲幾率較小,極易造成斷絲,具體處理見(jiàn)斷絲處理。

總之,無(wú)論什么原因造成滑絲,除了做以上針對(duì)性處理外,還應(yīng)做如下處理:1)若整束內(nèi)個(gè)別鋼絞線(xiàn)出現(xiàn)滑絲,利用單根千斤頂進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),使每根滑絲的鋼絞線(xiàn)都達(dá)到張拉控制應(yīng)力;2)若整束內(nèi)大部分鋼絞線(xiàn)出現(xiàn)滑絲,首先利用千斤頂進(jìn)行放張,必要時(shí)更換所有夾片,再進(jìn)行整體張拉直至控制應(yīng)力。

3.5 斷絲

3.5.1 產(chǎn)生斷絲的原因

1)千斤頂、壓力表不準(zhǔn)。2)鋼絞線(xiàn)受力不均。3)孔道內(nèi)鋼索纏繞。4)千斤頂內(nèi)鋼索交叉、扭轉(zhuǎn)。5)孔道內(nèi)不順直,有尖角。6)電弧打火。7)鋼絞線(xiàn)質(zhì)量不合格。8)反復(fù)張拉,鋼絞線(xiàn)受損。

3.5.2 斷絲處理措施

出現(xiàn)斷絲以后,可根據(jù)實(shí)際情況做如下處理:

1)如斷絲數(shù)量在《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》范圍之內(nèi),可不做換索處理,采用補(bǔ)救措施繼續(xù)張拉,確保整束控制張拉噸位不變,但受力鋼絞線(xiàn)平均應(yīng)力不得超過(guò)0.9R。

2)如斷絲數(shù)量盡管超出《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》允許范圍,通過(guò)計(jì)算,在確保整束控制張拉噸位不變的前提下,受力鋼絞線(xiàn)平均應(yīng)力不超過(guò)0.9R,也可不做換索處理,繼續(xù)張拉進(jìn)行補(bǔ)救。

3)換索。換索之前先用千斤頂放張,卸下工作錨具,然后根據(jù)需要進(jìn)行單根換索或整體換索,最后重新進(jìn)行張拉,直至合格。

3.6 工具錨無(wú)法退楔

工具錨是專(zhuān)用設(shè)備,經(jīng)過(guò)特殊處理,能反復(fù)使用。使用前應(yīng)在夾片上涂退楔劑,沒(méi)涂退楔劑或退楔劑使用不當(dāng)都會(huì)造成工具錨無(wú)法退楔。工具錨使用3次～4次后應(yīng)涂一次退楔劑,特別是首次使用時(shí)一定需涂退楔劑。工具錨比較昂貴,為了不使工具夾片和工具錨杯錐孔出現(xiàn)氧化膜而致材質(zhì)變性,從而保證工具錨長(zhǎng)期正常使用,建議每次使用前都涂上退楔劑,退楔劑有石蠟、石墨等。

3.7 理論伸長(zhǎng)量與實(shí)際伸長(zhǎng)量差值超出規(guī)范規(guī)定

1)調(diào)整預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量。預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)際彈性模量與計(jì)算取值不一致,這樣對(duì)伸長(zhǎng)量的計(jì)算影響較大,所以,可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量,對(duì)理論伸長(zhǎng)量進(jìn)行調(diào)整。2)重新校驗(yàn)標(biāo)定油泵、千斤頂及壓力表。油泵、千斤頂或壓力表不準(zhǔn)確,實(shí)際伸長(zhǎng)量就不準(zhǔn)確,所以,只有重新校驗(yàn)標(biāo)定才能測(cè)出正確的伸長(zhǎng)量。3)測(cè)定孔道摩擦損失。預(yù)應(yīng)力孔道實(shí)際摩擦損失與理論計(jì)算不符是實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量不符的重要原因之一,特別是對(duì)曲線(xiàn)束及長(zhǎng)束更加明顯,因此,通過(guò)測(cè)定孔道實(shí)際摩擦損失,調(diào)整理論伸長(zhǎng)量,對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理。4)加強(qiáng)量測(cè)工作。伸長(zhǎng)量的量測(cè)人為因素較大,若量測(cè)人責(zé)任心不強(qiáng),工作不細(xì)致,則會(huì)導(dǎo)致量測(cè)結(jié)果不實(shí),造成實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量偏差較大。因此,要加強(qiáng)操作人員上崗培訓(xùn)量測(cè)監(jiān)督等;另外,分級(jí)張拉(即0%—20%—40%—60%—80%—100%)對(duì)量測(cè)工作能起到復(fù)核作用。5)調(diào)整張拉控制力。一般設(shè)計(jì)中的張拉控制應(yīng)力不包括錨頭摩擦損失。因此,如果預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)際伸長(zhǎng)量比理論伸長(zhǎng)量總是偏小,且超出規(guī)范允許不大,就應(yīng)考慮是不是因?yàn)閷?shí)際張拉控制應(yīng)力未計(jì)入錨頭摩阻損失。錨頭摩阻損失可通過(guò)試驗(yàn)確定。

3.8 壓漿受阻

壓漿受阻時(shí)可按以下情況進(jìn)行分析和處理:1)壓漿機(jī)壓力不足?？椎肋^(guò)長(zhǎng)、水泥漿過(guò)稠均應(yīng)考慮提高壓漿機(jī)壓力。2)孔道中擴(kuò)空,消除堵塞。如果加大壓漿機(jī)壓力仍不能順利壓漿,可考慮在孔道中部或特定位置打孔,分解阻力。需指出的是,打孔以后壓漿必須在兩端反復(fù)進(jìn)行或逐孔推進(jìn),以確保壓漿的密實(shí)性。

4 結(jié)論及建議

尤其對(duì)于大噸位群錨預(yù)應(yīng)力體系,在預(yù)應(yīng)力體系的建立過(guò)程中為了能使預(yù)應(yīng)力施工整個(gè)過(guò)程處于受控狀態(tài),從而及時(shí)、有效、安全、簡(jiǎn)捷的解決突發(fā)的技術(shù)問(wèn)題,從施工工藝控制的角度有針對(duì)性的給出了應(yīng)對(duì)措施。

文中涉及的部分處理方法與應(yīng)對(duì)措施在多座大型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)工程中得到了成功應(yīng)用,但鑒于預(yù)應(yīng)力體系的復(fù)雜性與實(shí)際工程的多樣性,是否文中方法仍具有適應(yīng)性并且為最優(yōu)對(duì)策,還需要更多的施工實(shí)踐積累與檢驗(yàn)。

[1] 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì).2020年中國(guó)土木工程科學(xué)和技術(shù)發(fā)展研究[R].2004.

[2] 杜拱辰.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1988.