張偉

（中鐵建工集團(tuán)北方工程有限公司，天津 300451）

0 引言

自改革開放以來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)公共建筑的結(jié)構(gòu)跨度呈逐年加大的趨勢(shì)，而預(yù)應(yīng)力混凝土憑借其節(jié)材、抗裂、耐疲勞的優(yōu)點(diǎn)大量應(yīng)用于公共建筑，尤其是大跨度結(jié)構(gòu)[1]。預(yù)應(yīng)力后張法施工中，若孔道壓漿不實(shí)，將直接影響影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠性。本文以吳城國(guó)際候鳥保護(hù)中心項(xiàng)目為例，通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力后張法孔道壓漿不密實(shí)這一質(zhì)量問題進(jìn)行系統(tǒng)原因分析，有針對(duì)性地探究提高孔道壓漿密實(shí)度的實(shí)用措施，提升大跨度預(yù)應(yīng)力梁后張孔道灌漿質(zhì)量。

1 工程概況

吳城國(guó)際候鳥保護(hù)中心項(xiàng)目（圖1），地上二層，地下一層，主體建筑高度為18.90m。地上面積18488.97m2，地下面積4261.945m2。主體結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁承臺(tái)筏板基礎(chǔ)。本工程預(yù)應(yīng)力框架梁分布在二層梁和屋面梁處，為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系，采用后張法施工，預(yù)應(yīng)力筋公稱直徑15.2mm，低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa。張拉端和固定端錨具分別為QM15/OVM-M（15系列）、1860MPa級(jí)系列夾片式錨具和擠壓錨，或規(guī)格和性能相同的類似錨具。預(yù)應(yīng)力混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

圖1 吳城國(guó)際候鳥保護(hù)中心

2 預(yù)應(yīng)力梁灌漿施工要點(diǎn)及主要質(zhì)量問題原因分析

2.1 預(yù)應(yīng)力灌漿施工要點(diǎn)

（1）張拉后應(yīng)及時(shí)檢查張拉記錄及錨固情況，經(jīng)認(rèn)可后再準(zhǔn)備灌漿。

（2）灌漿前對(duì)錨具夾片孔隙和其他可能漏漿處采用高標(biāo)號(hào)水泥膠漿或結(jié)構(gòu)膠等封堵，待封堵料達(dá)到一定的強(qiáng)度后方可灌漿。

（3）灌漿前應(yīng)全面檢查預(yù)應(yīng)力構(gòu)件孔道及進(jìn)漿孔，檢查排氣、排水孔是否暢通[2]。

（4）檢查灌漿設(shè)備、管道及閥門的可靠性，檢查壓漿泵壓力表是否完好。

（5）水泥漿體進(jìn)入壓漿泵前必須經(jīng)過(guò)不大于5mm篩孔篩網(wǎng)過(guò)濾。

（6）在正常情況下，制漿、灌漿設(shè)備連續(xù)灌漿能力應(yīng)使構(gòu)件中最長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力孔道的灌漿時(shí)間不超過(guò)20min[2]。

（7）灌漿結(jié)束后，應(yīng)仔細(xì)清洗漿拌漿機(jī)壓漿泵、管道及閥門，壓力表隔膜盒，以備下次使用。

2.2 一般制漿要點(diǎn)

（1）孔道灌漿使用的水泥應(yīng)采用42.5級(jí)以上普通硅酸鹽水泥配制的水泥漿。

（2）水泥漿水灰比不宜超過(guò)0.45，為改善水泥漿得性能，可摻入適量減水劑（氯離子含量必須符合預(yù)應(yīng)力施工規(guī)范要求）。

（3）水泥漿應(yīng)保證有足夠的流動(dòng)性，水泥漿流動(dòng)度宜根據(jù)氣溫條件控制在14～20s，并應(yīng)在40min內(nèi)流動(dòng)度無(wú)大變化。

（4）灌漿前應(yīng)檢查水泥漿的黏稠度，發(fā)現(xiàn)流動(dòng)性較差時(shí)應(yīng)停止灌漿并匯報(bào)給施工技術(shù)人員。

（5）水泥漿自拌和均勻至灌入孔道間隔時(shí)間不宜大于20min，以防止灌漿前漿體沉淀離析，否則將進(jìn)行二次攪拌或摻入適量緩凝劑（氯離子含量必須符合預(yù)應(yīng)力施工規(guī)范要求）。

2.3 主要質(zhì)量問題

針對(duì)本工程預(yù)應(yīng)力梁灌漿存在的質(zhì)量問題，組織對(duì)全部預(yù)應(yīng)力梁灌漿漿質(zhì)量情況進(jìn)行統(tǒng)一的檢查，包括掃描和切斷面檢查等。現(xiàn)場(chǎng)檢查顯示質(zhì)量病害包括：孔道灌漿不飽滿；錨具縫隙未封堵；排氣孔、進(jìn)漿孔不通暢；灌漿前預(yù)應(yīng)力筋松弛。采用孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)儀對(duì)預(yù)應(yīng)力梁孔道壓漿施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用散射追蹤法對(duì)全線完成的灌漿質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)檢查，檢查結(jié)果如表1所示。其中，孔道灌漿不飽滿累計(jì)頻率為75%以上，是影響整體預(yù)應(yīng)力灌漿質(zhì)量的癥結(jié)問題。

表1 質(zhì)量檢查

2.4 原因分析

針對(duì)本工程預(yù)應(yīng)力梁管道灌漿質(zhì)量問題，主要從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面逐層分析，排除掉漿料收縮過(guò)大、穩(wěn)壓時(shí)間不足、操作班組人員注漿工藝不熟、相關(guān)班組偷工減料、夾具、張拉設(shè)備未進(jìn)行校檢、波紋管管道鋪設(shè)不規(guī)范等因素，確定漿液流動(dòng)度小、泌水和壓漿壓力不足為孔道壓漿不實(shí)的主要因素。

（1）漿液流動(dòng)性、泌水情況調(diào)查：通過(guò)漿料流動(dòng)性檢查，發(fā)現(xiàn)漿液流動(dòng)度僅為6s，漿液拌合好后放置試模中，經(jīng)過(guò)3h后泌水1mm，檢查記錄如表2所示。

表2 漿料性能檢查記錄

由于整個(gè)壓漿過(guò)程要求一次完成，中途不得停止，持續(xù)時(shí)間一般為30～40min，所以孔道壓漿對(duì)漿液流動(dòng)性，提出很高的要求，流動(dòng)度太低，易導(dǎo)致孔道壓漿不實(shí)。漿液在拌制完成后，幾個(gè)小時(shí)內(nèi)會(huì)發(fā)生泌水現(xiàn)象，若泌出的水沒有完全被水泥水化吸收，將導(dǎo)致水在孔道中揮發(fā)從而產(chǎn)生氣孔，影響壓漿密實(shí)性。

（2）壓漿壓力情況調(diào)查：通過(guò)壓漿時(shí)對(duì)壓漿壓力檢查，發(fā)現(xiàn)壓漿壓力平均值在0.3～0.4MPa之間，基本上都達(dá)不到0.5MPa，壓力檢查記錄如表3所示。從壓力檢查記錄可以看出，壓漿壓力平均值只有0.3～0.4MPa，直接導(dǎo)致壓漿的密實(shí)度較低。

表3 壓漿儀壓力檢查記錄

3 預(yù)應(yīng)力梁灌漿施工質(zhì)量提升措施

本次吳城國(guó)際候鳥保護(hù)中心項(xiàng)目檢查中發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力工程孔道灌漿不飽滿問題突出，為保證工程結(jié)構(gòu)安全、實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析確定質(zhì)量問題產(chǎn)生要因?yàn)闈{液流動(dòng)度小、泌水和壓漿壓力不足，并提出有針對(duì)性的處理對(duì)策。

3.1 選擇成品專用灌漿材料

通過(guò)預(yù)拌商品壓漿料與普通漿料拌制方法進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用預(yù)拌商品壓漿料具有諸多優(yōu)勢(shì)。首先它解決了漿料中外加劑兼容性不良、水泥與減水劑適應(yīng)性差的問題，其次施工便捷、便于控制質(zhì)量[3]。

目前市場(chǎng)上預(yù)拌商品壓漿料主要有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）其強(qiáng)度高，流動(dòng)性能好。

（2）可以做到不泌水、不分層。

（3）屬于無(wú)機(jī)灌漿材料，因此耐久性好、不老化，耐久堅(jiān)固。

（4）擁有微膨脹、早強(qiáng)等作用。

（5）其充盈性能高，可以實(shí)現(xiàn)孔道漿體密實(shí)，不存在孔隙。

（6）不銹蝕預(yù)應(yīng)力鋼筋，且與混凝土間粘結(jié)牢固。

（7）使用方便，現(xiàn)場(chǎng)加水?dāng)嚢杈鶆蚣纯墒褂谩?/p>

拌制預(yù)應(yīng)力管道壓漿料建議加水量為（27±1%），先加實(shí)際拌合水的80%～90%到攪拌機(jī)中，然后開始攪拌，壓漿料全部均勻加入其中，邊加入邊慢速攪拌左右，然后快速攪拌1min，最后加入剩下的10%～20%水，繼續(xù)攪拌1min即可。預(yù)應(yīng)力管道壓漿料、水稱量準(zhǔn)確，并嚴(yán)格按確定的水灰比加水，不得隨意調(diào)整加水量[4]。

通過(guò)使用成品專用灌漿料進(jìn)行壓漿，對(duì)成品灌漿料各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示灌漿料流動(dòng)度為13.5s，3h泌水性為0，均符合施工需求，達(dá)到措施目標(biāo)，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)如表4所示。

表4 各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

3.2 采用真空輔助壓漿，增大孔道內(nèi)大氣壓強(qiáng)

（1）開始?jí)簼{前，首先壓漿泵先行打開，使壓漿嘴排出少許漿液，以排除管路中的空氣、水和稀漿。在漿液壓入梁體孔道開始前，還需排出的漿液流動(dòng)度和攪拌罐中的漿液一致時(shí)方可施工。

（2）采用真空輔助壓漿，壓漿時(shí)，在壓漿端先全部關(guān)閉壓漿閥、排氣閥。將在排漿端的真空泵打開，控制孔道內(nèi)真空度為-0.08～0.06MPa，過(guò)程中保持真空度穩(wěn)定，真空度穩(wěn)定后再將壓漿泵打開，開始灌漿作業(yè)。整個(gè)壓漿過(guò)程，應(yīng)保證真空泵作業(yè)連續(xù)，直到真空端開始有漿液流過(guò)，方可將通往真空泵的閥門關(guān)閉，同時(shí)將排漿端的上方排漿閥門打開，在流出少量漿液后再將其關(guān)上。之后按一般做法繼續(xù)完成壓漿施工。

（3）當(dāng)孔道為水平或曲線，壓漿壓力值0.5～0.7MPa為宜。當(dāng)孔道長(zhǎng)度超長(zhǎng)時(shí)，最大壓漿壓力不超過(guò)1MPa為宜，當(dāng)孔道的另一端飽滿時(shí)，且從排氣孔排出的漿液與規(guī)定的漿液流動(dòng)度相同時(shí)，可初步判定此時(shí)壓漿充盈。在出漿口關(guān)后，壓漿壓力維持不小于0.5MPa，穩(wěn)壓期3～5min為宜。

（4）壓漿時(shí)，梁中孔道上下分層設(shè)置，先下層壓漿，然后上層再進(jìn)行壓漿。應(yīng)保證整個(gè)壓漿過(guò)程均勻緩慢進(jìn)行，不可中途停止，并在壓漿時(shí)，依次打開和關(guān)閉所有最高點(diǎn)的排氣孔，以確?？椎纼?nèi)排氣順暢。

（5）壓漿料從攪拌到孔道的時(shí)間，應(yīng)根據(jù)施工當(dāng)時(shí)氣溫決定，通?？刂圃?0～45min。在壓注前和壓灌過(guò)程中，壓漿料需不停攪拌[5]。壓灌時(shí)，漿體的溫度控制在5～30℃為宜，如達(dá)不到條件，須采取相應(yīng)的措施，使其溫度符合相關(guān)條件。若注漿料因未及時(shí)壓注，導(dǎo)致流動(dòng)度降低，此時(shí)不可為提高流動(dòng)度而額外添加水，該注漿料必須廢棄。

4 實(shí)施效果

4.1 質(zhì)量提升效果

上述質(zhì)量提升措施實(shí)施后，對(duì)預(yù)應(yīng)力梁灌漿施工一次驗(yàn)收合格率進(jìn)行檢查，累積抽查了1600個(gè)點(diǎn)，出現(xiàn)問題點(diǎn)數(shù)144個(gè)，一次驗(yàn)收合格率提高到了91%，具體如表5所示，通過(guò)一些列的有效措施的實(shí)施以及加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵工序關(guān)鍵材料的管理和控制問題發(fā)生的頻次明顯減少，雖然還存在不合格的問題情況，但已經(jīng)達(dá)到規(guī)范要求。

表5 質(zhì)量檢查

4.2 效益分析

通過(guò)提高預(yù)應(yīng)力梁灌漿一次施工合格率，完成了預(yù)應(yīng)力工程85t，提高了工作效率，極大的減少了后期維修，節(jié)省了人工費(fèi)。根據(jù)江西當(dāng)?shù)貙I(yè)修補(bǔ)人員修補(bǔ)人工單價(jià)350元計(jì)算，修補(bǔ)62道預(yù)應(yīng)力梁，共計(jì)需要6個(gè)工人修補(bǔ)7個(gè)工作日，整體可以節(jié)約費(fèi)用約38300元。

5 結(jié)語(yǔ)

大跨度預(yù)應(yīng)力梁后張法施工中，通過(guò)采用成品專用灌漿材料，控制攪拌時(shí)間及溫度，調(diào)控添加水量，保證漿液流動(dòng)性，降低漿液泌水；通過(guò)采用真空輔助壓漿，控制孔道內(nèi)真空度，增大孔道內(nèi)大氣壓強(qiáng)，同時(shí)控制壓漿時(shí)間及壓力，有效提高孔道密實(shí)度。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，綜合以上措施，預(yù)防了預(yù)應(yīng)力后張法孔道壓漿密不實(shí)這一質(zhì)量問題的發(fā)生，極大提升了大跨度公共建筑預(yù)應(yīng)力梁灌漿施工質(zhì)量，壓漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并獲得顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。