張濤，黃智強(qiáng)，陳磊，高彬彬

（1重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 400010；2重慶建工新型建材有限公司，重慶 401122）

1 概況

某斜拉橋采用塔梁固結(jié)體系，主梁共22個(gè)節(jié)段，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，1#節(jié)段長(zhǎng)4.15m，為變高段，由端部的5.5m漸變至4.6m。2#-22#節(jié)段為等長(zhǎng)6m，高度除2#節(jié)段為變高，由4.15m漸變至3.3m外，均為等高3.3m。

橫隔梁位于每節(jié)段主梁的尾端，斷面呈馬蹄狀，上部與主梁頂板結(jié)合，兩端與主梁斜拉索錨固體結(jié)合，起橫向連接主梁兩側(cè)拉索錨固體的作用。

在橫隔梁斷面寬度28cm、底部馬蹄狀48cm處設(shè)有倒角漸變，1#節(jié)段橫隔梁設(shè)有2根（25Φ15.2mm）鋼絞線(xiàn)預(yù)應(yīng)力束，3-22節(jié)段橫隔梁設(shè)有3根（25Φ15.2mm）鋼絞線(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼束[1]，預(yù)應(yīng)力管道呈豎向居中層疊、管道間距15cm，見(jiàn)圖1。

圖1 橫隔梁鋼束圖

主梁1#節(jié)段混凝土澆筑完成達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度及齡期要求后，對(duì)江跨橫隔梁進(jìn)行張拉，張拉按先下后上鋼束的順序進(jìn)行，由下至上先N8、后N7。

N8張拉完成后，N7張拉至80%控制力時(shí)，橫隔梁下游側(cè)預(yù)留人孔下緣出現(xiàn)混凝土劈裂 （圖2），劈裂呈非對(duì)稱(chēng)，劈裂面較薄，剩余約2/3厚度混凝土完好。底部預(yù)應(yīng)力管道已損壞，兩束鋼絞線(xiàn)在彎曲部擠壓到一起。橫隔梁另一端，上游側(cè)出現(xiàn)細(xì)小裂紋，由人孔下緣沿預(yù)應(yīng)力管道向上。

圖2 混凝土張拉劈裂

出現(xiàn)混凝土張拉劈裂的問(wèn)題后暫停張拉，并對(duì)1#節(jié)段橫隔梁進(jìn)行全面檢查，判斷裂紋是否蔓延，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)其他裂紋。

2 原因分析

對(duì)造成混凝土劈裂的原因，邀請(qǐng)橋梁設(shè)計(jì)專(zhuān)家、大學(xué)教授、經(jīng)驗(yàn)豐富的橋梁工程專(zhuān)家，從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查入手，查閱相關(guān)記錄，由設(shè)計(jì)、施工各環(huán)節(jié)因素逐一進(jìn)行剖析，包括混凝土強(qiáng)度、振搗效果密實(shí)性、預(yù)應(yīng)力管道間距、定位準(zhǔn)確性、鋼筋尺寸及安裝、預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備等方面，排除一些次要因素，確認(rèn)造成混凝土劈裂的主要原因是：

（1）橫隔梁鋼筋對(duì)拉鉤未按設(shè)計(jì)尺寸安裝，存在部分遺漏，且對(duì)拉鉤未鉤住外層豎向鋼筋，使橫隔梁側(cè)向抵抗力不足，造成橫隔梁在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，混凝土側(cè)向劈裂，見(jiàn)圖3。

（2）預(yù)應(yīng)力管道安裝存在偏位，造成預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)腹板偏心受力，薄壁混凝土不平衡偏心受壓致使側(cè)向劈裂，見(jiàn)圖3。

圖3 混凝土鋼筋、管道

（3）預(yù)應(yīng)力管道間距較小，中心距15cm，管道間凈距在彎起部位僅4.5cm，管道間混凝土粗骨料難以達(dá)到且振搗不密實(shí)，見(jiàn)圖4。

（4）張拉順序由下至上，使下面管道在彎曲處擠壓上面管道，且下面管道已被破壞，造成上面鋼束在張拉時(shí)應(yīng)力未有效傳遞，在彎曲處應(yīng)力集中，加速混凝土劈裂，見(jiàn)圖4。

圖4 鋼束布置圖

3 方案及處治

3.1 處理方案

按照質(zhì)量問(wèn)題“三不放過(guò)”原則，保證結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，工程質(zhì)量安全可靠，不留隱患，編制處理措施。及時(shí)進(jìn)行處理，避免對(duì)結(jié)構(gòu)、工程質(zhì)量造成影響。

（1）對(duì)已張拉鋼束退張，解除預(yù)應(yīng)力，對(duì)劈裂部分混凝土進(jìn)行徹底清理，恢復(fù)管道，同時(shí)增設(shè)定位鋼筋，對(duì)橫隔梁混凝土進(jìn)行加厚，將斷面28cm加厚至48cm（每側(cè)加厚10cm），與馬蹄等厚，新澆混凝土強(qiáng)度及齡期達(dá)到設(shè)計(jì)要求后張拉。

（2）調(diào)整1#節(jié)段橫隔梁預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序，按先張拉上面鋼束，并對(duì)上鋼束預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行壓漿，待壓漿強(qiáng)度達(dá)到一定后張拉下鋼束，避免先張拉下鋼束，造成管道因凈距小而破壞，鋼絞線(xiàn)擠壓造成上鋼束張拉時(shí)應(yīng)力集中。

（3）為防止再次出現(xiàn)類(lèi)似質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)后續(xù)節(jié)段施工提出了預(yù)防措施，加強(qiáng)施工過(guò)程管理，尤其是對(duì)拉鉤鋼筋和管道安裝應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量，必須在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范的條件下，方可進(jìn)入下道工序施工。

（4）對(duì)橫隔梁預(yù)應(yīng)力管道間距適當(dāng)增大，增設(shè)徑向反力鋼筋，加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力管道曲線(xiàn)段約束。

3.2 施工處治

3.2.1 鑿除

首先，對(duì)主梁1#節(jié)段橫隔梁混凝土張拉劈裂部分進(jìn)行清除，橫隔梁相應(yīng)厚度（腹板28cm、馬蹄48cm）鑿除，清除區(qū)域包括管道破壞處、混凝土劈裂部分、裂縫延伸段，見(jiàn)圖5。

圖5 鑿除區(qū)域

預(yù)應(yīng)力管道破損部分也一并清理，直至管道完好處。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力管道恢復(fù)

混凝土鑿除完成，對(duì)原預(yù)應(yīng)力管道清理、管道兩端與原混凝土接觸處留20cm完好管道，利于與新管道接頭。

測(cè)量出恢復(fù)管道需用長(zhǎng)度，按長(zhǎng)度截取相應(yīng)塑料波紋管，對(duì)中破開(kāi)為兩個(gè)半圓，從橫隔梁兩側(cè)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)進(jìn)行包裹，包裹時(shí)波紋管壁體對(duì)位，防止錯(cuò)位，用鋼筋扎絲間距30cm纏牢，再用防水膠帶從一端層層向前纏繞至另一端。并通水檢查是否漏水，若漏水即進(jìn)行補(bǔ)纏，直至無(wú)漏水現(xiàn)象。

安裝破開(kāi)的波紋管前，在鋼紋線(xiàn)上套入“C”型環(huán)筋，環(huán)筋采用Φ6，環(huán)型直徑等于波紋管內(nèi)徑，作為波紋管破開(kāi)后的環(huán)向支撐，使拼合管體在澆筑混凝土?xí)r不致被擠扁。

波紋管道恢復(fù)后，再對(duì)管道按設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行定位、固定，定位鋼筋適當(dāng)加密。

對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束曲線(xiàn)處增設(shè)徑向拉力鋼筋，鋼筋直徑Φ12，長(zhǎng)度由管道至鑿除混凝土區(qū)域底緣。

圖6 波紋管恢復(fù)

圖7 加厚補(bǔ)強(qiáng)混凝土

3.2.3 鋼筋恢復(fù)與混凝土澆筑

管道恢復(fù)完成，首先對(duì)因恢復(fù)預(yù)應(yīng)力管道而割開(kāi)的原有鋼筋進(jìn)行恢復(fù)，綁條焊接割斷鋼筋，使鋼筋達(dá)到原有受力要求。

并增設(shè)加厚體鋼筋，沿橫隔梁混凝土鑿除區(qū)域縱向長(zhǎng)度，豎向自馬蹄由下而上將混凝土厚度由28cm調(diào)整為48cm（圖7），加厚體鋼筋按橫隔梁腹板鋼筋設(shè)計(jì)圖設(shè)置，水平鋼筋、豎向鋼筋、鋼筋對(duì)拉鉤規(guī)格及間距與設(shè)計(jì)腹板鋼筋一致。為了加強(qiáng)新舊混凝土聯(lián)結(jié)，豎向鋼筋設(shè)為向下開(kāi)口“門(mén)”型，植入原混凝土8cm。

鋼筋實(shí)際尺寸按照鑿除區(qū)域及加厚體厚度與其貼合，達(dá)到加厚體鋼筋連接成整體的效果。

鋼筋安裝定位準(zhǔn)確、綁扎牢固，對(duì)拉鉤與主筋焊接，并與橫隔梁原鋼筋交叉點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)焊，使增設(shè)鋼筋與原鋼筋形成整體，增強(qiáng)受力效果。

加厚體混凝土豎向高度按鑿除混凝土區(qū)域最高點(diǎn)+20cm控制，對(duì)橫隔梁鑿除區(qū)域形成包裹，使橫隔梁鑿除區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)混凝土與原混凝土貼合緊密、無(wú)縫隙。

橫隔梁原混凝土被加厚體包裹面需鑿除表面層，使新舊混凝土無(wú)隔縫。

加厚體混凝土澆筑前，對(duì)新舊混凝土接合面噴灑水泥漿，用圓鋼插入新舊混凝土接合處插搗，再用插入式振動(dòng)棒自模板上口插入底部振搗，使混凝土密實(shí)。

3.2.4 預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿

混凝土達(dá)到張拉強(qiáng)度后，按先上鋼束后下鋼束順序進(jìn)行預(yù)應(yīng)力束張拉，上鋼束張拉完成，壓漿待其漿體達(dá)到設(shè)計(jì)值后，再?gòu)埨落撌?/p>

在張拉過(guò)程中，對(duì)橫隔梁混凝土的變化嚴(yán)密觀測(cè)，包括加厚混凝土及新舊混凝土接合面進(jìn)行觀察，是否有新的混凝土裂紋產(chǎn)生、原裂紋是否發(fā)展。

1#節(jié)段橫隔梁江跨上游側(cè)斜腹板裂紋，經(jīng)檢測(cè)裂紋寬度≤0.2mm，采用環(huán)氧材料封閉。

張拉結(jié)束，梁體及新舊混凝土結(jié)合未發(fā)現(xiàn)新的混凝土裂紋，原裂紋收斂?；炷僚烟幹纬晒Α?/p>

4 預(yù)防措施

加強(qiáng)人員質(zhì)量意識(shí)，深刻汲取橫隔梁張拉劈裂的教訓(xùn)，從思想上樹(shù)立嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)觀念，做到質(zhì)量可控。

加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，組織技術(shù)管理人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙要求、相應(yīng)規(guī)范條文、相關(guān)技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)掌握，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各工序檢驗(yàn)進(jìn)行控制。

嚴(yán)控過(guò)程管理，各工序嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行實(shí)施，實(shí)行工序交接檢驗(yàn)制度，合格后再進(jìn)入下一道工序。

鋼筋安裝時(shí)，注意對(duì)拉鋼筋的間距、規(guī)格、尺寸，兩端彎鉤包住豎向主筋并焊接固定。管道定位準(zhǔn)確、牢固可靠，能抵抗混凝土澆筑過(guò)程中的沖擊及振搗擠壓?；炷翝仓訌?qiáng)振搗，達(dá)到無(wú)空洞，密實(shí)無(wú)氣泡。

預(yù)應(yīng)力鋼束的布置間距，不宜太小，應(yīng)有足夠的管道間隙，混凝土能夠完全充盈，粗骨料不被阻隔，且易被振搗密實(shí)。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力管道通過(guò)結(jié)構(gòu)門(mén)洞時(shí)，應(yīng)對(duì)門(mén)洞鋼筋加強(qiáng)，防止應(yīng)力集中。管道居中放置，嚴(yán)禁偏心，防止張拉時(shí)產(chǎn)生側(cè)向應(yīng)力造成劈裂。

5 結(jié)語(yǔ)

薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件承受較大應(yīng)力，鋼筋、混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼束作為組成要素在設(shè)計(jì)、施工各個(gè)環(huán)節(jié)上合理設(shè)置，嚴(yán)格控制，精細(xì)實(shí)施，才能有效控制質(zhì)量，通過(guò)本次薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土劈裂處理，可以總結(jié)出以下幾點(diǎn)：

（1）鋼筋制作及定位準(zhǔn)確，在人孔門(mén)洞減弱混凝土斷面處加強(qiáng)設(shè)置；

（2）預(yù)應(yīng)力管道間距應(yīng)有足夠空間，滿(mǎn)足混凝土充盈要求，能夠振搗密實(shí)，且核心混凝土具有張拉鋼束彎曲徑向力的抵抗力；

（3）預(yù)應(yīng)力管道在彎曲半徑較小時(shí)，應(yīng)設(shè)彎曲徑向反力筋，使混凝土整體均勻受力；

（4）預(yù)應(yīng)力管道在薄壁結(jié)構(gòu)里居中布置，定位牢固，防止偏心造成張拉時(shí)側(cè)向應(yīng)力；

（5）混凝土下料緩慢，振搗密實(shí)，具有足夠抗力及耐久性。

對(duì)影響質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)重點(diǎn)控制，措施得當(dāng)，能防止薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土彎曲位置應(yīng)力集中、偏心受壓劈裂，質(zhì)量將得到保障。

[1]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京：人民交通出版社，2004.