韋立樺,肖 凱

(廣西百寧高速公路有限公司,廣西 南寧 530009)

0 引言

預(yù)制梁板作為通常橋梁使用最廣泛的主要承重組件,是采用工廠預(yù)制,再運(yùn)至施工現(xiàn)場按設(shè)計要求位置進(jìn)行安裝固定的梁板。而在工廠預(yù)制過程中,由于施工方法、技術(shù)條件、室外環(huán)境等各項影響差異,不可避免地產(chǎn)生各種質(zhì)量問題。常見的質(zhì)量通病有:外觀蜂窩麻面、空洞露筋、缺棱掉角,梁體破損、結(jié)構(gòu)體存在離析、鋼筋間距過大或過小、預(yù)應(yīng)力體系鋼絞線滑絲斷絲、壓漿存在空洞等,這些問題會影響到預(yù)制梁的整體質(zhì)量,對結(jié)構(gòu)整體性產(chǎn)生負(fù)面影響,從而影響橋梁的安全質(zhì)量。如何處理這些預(yù)制過程中出現(xiàn)的問題,是所有涉及橋梁預(yù)制梁預(yù)制的施工項目需關(guān)注的問題。

1 工程概述

平果至南寧高速公路是廣西壯族自治區(qū)層面統(tǒng)籌推進(jìn)的重點(diǎn)建設(shè)項目,是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃(2018—2030)》布局方案中“縱10線”的重要組成部分。該項目起點(diǎn)位于百色平果市四塘鎮(zhèn),與巴馬至平果高速公路順接,經(jīng)百色平果市和南寧市武鳴區(qū)、隆安縣、西鄉(xiāng)塘區(qū),終點(diǎn)位于南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)石埠北立交。項目建設(shè)里程為81.983 km,批復(fù)概算為120.92億元,主線為設(shè)計速度120 km/h、標(biāo)準(zhǔn)路基寬34.0 m、雙向六車道的高速公路。全線路基土石方約4 515×104m3,主線橋梁51座,隧道5座,互通立交4處(其中樞紐立交1處,服務(wù)型立交3處),服務(wù)區(qū)2處,U形轉(zhuǎn)彎1處,監(jiān)控通信分中心1處,養(yǎng)護(hù)工區(qū)2處。

2 預(yù)制梁及所用材料基本情況

該項目T梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑為30 m,梁高為2 m,跨中梁肋厚20 cm,橫隔板為5道,馬蹄寬度為60 cm,伸縮縫位置梁肋厚度均為60 cm;翼緣板靠近梁肋位置厚度為25 cm,濕接縫處厚度為20 cm,中梁預(yù)制寬度為170 cm,邊梁預(yù)制寬度為205 cm。

該項目箱梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑為20 m,梁高度為1.3 m,跨中梁肋厚度為18 cm,橫隔板設(shè)3道,伸縮縫位置梁肋厚度均為25 cm;翼緣板靠近梁肋位置厚度為25 cm,濕接縫處厚度為18 cm,中梁預(yù)制頂板寬度為240 cm,邊梁預(yù)制頂板寬度為285 cm,底板寬度均為100 cm。

該項目預(yù)制梁應(yīng)用混凝土標(biāo)號為C50,重力密度=26.0 kN/m3[1],彈性模量=3.45×104MPa。其中,水泥采用P.Ⅱ 52.5的硅酸鹽水泥,粗骨料采用連續(xù)級配,碎石采用錘擊式破碎生產(chǎn),最大粒徑≤20 mm,以防止混凝土澆筑振搗空隙過大,細(xì)集料為優(yōu)質(zhì)天然河砂?；炷粮鞣N材料配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比表[2]

3 預(yù)制梁的常規(guī)施工步驟

常規(guī)工程的一般施工作業(yè)步驟為:施工物料準(zhǔn)備→梁片預(yù)制模板與清理→鋼筋預(yù)制綁扎與固定安裝→波紋管的制作和定位與安裝→預(yù)制梁片鋼筋模板及安裝→混凝土澆筑與養(yǎng)生→預(yù)應(yīng)力筋張拉→壓漿與鉆孔封錨→移梁與存梁。

4 質(zhì)量通病及其產(chǎn)生原因分析

預(yù)制梁的常規(guī)方法是存在很多問題的,根據(jù)以往的生產(chǎn)施工經(jīng)驗總結(jié)如下。

質(zhì)量通病:外觀問題上的蜂窩、麻面、水紋;梁片模板連接處的錯臺;梁體產(chǎn)生裂紋、裂縫;模板未密封良好導(dǎo)致部分漏漿、離析;幾何尺寸不合格(梁長、梁寬、頂板厚度、腹板厚度);預(yù)應(yīng)力鋼絞線產(chǎn)生滑絲、斷絲;梁片橫坡出現(xiàn)問題。

產(chǎn)生原因:模板安裝不夠緊密產(chǎn)生漏漿;未按圖紙正確安裝模板造成尺寸不合格;安裝時模板未清理干凈造成外觀蜂窩麻面與水紋;未及時養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不全面造成梁片產(chǎn)生裂紋裂縫;預(yù)應(yīng)力張拉施工不規(guī)范造成鋼絞線滑絲斷絲;梁片模板安裝時未按要求調(diào)試模板左右高度從而造成橫坡問題。

對于如何處理這些通病問題,該項目在預(yù)制梁場施工前,分析了所有質(zhì)量通病產(chǎn)生原因,并針對這些問題逐一撰寫解決方案提高項目預(yù)制梁的預(yù)制質(zhì)量。

5 質(zhì)量通病解決方法與防治手段

5.1 鋼筋綁扎胎架與波紋管定位卡槽

考慮到因鋼筋綁扎間距把握不準(zhǔn)確而造成的鋼筋間距過大或過小的通病,進(jìn)而影響預(yù)制梁總體質(zhì)量的情況,在制作鋼筋綁扎胎架過程中,預(yù)先按照規(guī)定要求的鋼筋間距定位好卡槽,在綁扎鋼筋時便可通過將鋼筋放入卡槽,直接定位鋼筋,解決定位偏差的問題,保證鋼筋間距的合格率。同時,在胎架對應(yīng)位置標(biāo)志出對應(yīng)的波紋管定位高度,通過所給位置精準(zhǔn)焊接波紋管定位鋼筋,保證波紋管按照要求定位。

5.2 自行式不銹鋼液壓模板

將普通不銹鋼模板拼裝好,用連接裝置將每個模板連接為一個整體,然后在兩片側(cè)模的頭部和尾部各加裝兩個可行走的小臺車,通過行走小臺車帶動整體模板前后移動。小臺車上裝有液壓油缸,將模板運(yùn)至預(yù)制梁臺座處,模板高度及平面位置使用油缸調(diào)節(jié),以滿足施工要求,這就是自行式不銹鋼液壓整體模板。其特點(diǎn)是使用可移動式的整體不銹鋼液壓模板,不僅接縫的密貼程度好,而且模板長度調(diào)節(jié)以及使用拼裝都很便捷。與傳統(tǒng)吊裝式的預(yù)制梁側(cè)模相比,液壓模板只需要一次安裝即可長久使用,避免了重復(fù)安拆模板造成的模板連接邊緣處的受損情況,基本不會再出現(xiàn)因模板安拆頻繁而導(dǎo)致的預(yù)制梁表面錯臺問題。

整個體系安裝調(diào)試完成即可運(yùn)行使用,還可以人工通過模板頂部的拉力桿加大緊密程度,側(cè)模系統(tǒng)下的小臺車系統(tǒng)可以促使模板縱梁向移動。在施工過程中,液壓模板體系不再用龍門吊等設(shè)備進(jìn)行模板吊裝,極大地減少安全風(fēng)險,既降低了成本投入,還提高了梁片質(zhì)量水平,對于提高預(yù)制梁片質(zhì)量有良好的積極作用。

5.3 護(hù)欄鋼筋預(yù)埋

為保證橋梁護(hù)欄的施工質(zhì)量,在梁場預(yù)制邊梁梁片時,采用預(yù)埋的方式先將護(hù)欄鋼筋預(yù)埋進(jìn)梁片。具體方法為:在綁扎梁片頂板鋼筋時,通過準(zhǔn)確定位,在不影響梁片運(yùn)輸?shù)那闆r下先將護(hù)欄的部分鋼筋綁扎進(jìn)頂板鋼筋,然后將混凝土整體澆筑進(jìn)梁片,使之后在綁扎護(hù)欄鋼筋時有準(zhǔn)確定位,保證了橋梁護(hù)欄的澆筑質(zhì)量,使護(hù)欄與梁體產(chǎn)生良好連接,從而提升橋梁質(zhì)量。

5.4 土工布全覆蓋養(yǎng)護(hù)

該項目地理位置處于北回歸線以南,年均氣溫高達(dá)21.6 ℃。由于氣溫過高,太陽光照時間長,太陽光線強(qiáng)度高,而預(yù)制梁養(yǎng)護(hù)過程中需要避免陽光曝曬。在預(yù)制梁預(yù)制完成并初凝后采用土工布對預(yù)制梁進(jìn)行全覆蓋,這既是為了使預(yù)制梁不會因為長時間曝曬而產(chǎn)生表面裂縫,也是為養(yǎng)護(hù)預(yù)制梁創(chuàng)造一個良好的保濕條件。對預(yù)制梁進(jìn)行全覆蓋后,能保證預(yù)制梁的相對濕度與溫度處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

5.5 智能噴淋裝置

預(yù)制梁的養(yǎng)護(hù)一直是預(yù)制梁強(qiáng)度提升的關(guān)鍵因素,而如何控制養(yǎng)護(hù)噴淋時間與養(yǎng)護(hù)噴水覆蓋率一直是一個難以解決的問題。傳統(tǒng)的人工灑水方法不僅耗時長,人工投入大,灑水覆蓋率還受人工因素影響,導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)情況不容樂觀。該項目在預(yù)制梁場建設(shè)之前考慮到養(yǎng)護(hù)可能存在不全面的問題,在預(yù)制場建設(shè)過程中同步建設(shè)智能噴淋系統(tǒng),通過監(jiān)控系統(tǒng)對預(yù)制梁養(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,根據(jù)預(yù)制梁預(yù)制成型后經(jīng)過的時間長短自動設(shè)定程序?qū)α浩M(jìn)行噴淋。同時噴水孔布設(shè)覆蓋整片梁,采用自動旋轉(zhuǎn)噴灑,全方位無死角覆蓋梁片,減少了對噴淋工作的人工投入,也避免了因噴淋不及時而造成的預(yù)制梁溫度過高與缺水情況。

5.6 智能張拉

該項目預(yù)應(yīng)力鋼束采用標(biāo)準(zhǔn)直徑為φs15.2(1×7)mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線,面積為A=140 mm2,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1 860 MPa,抗拉設(shè)計強(qiáng)度fpd=1 260 MPa[2],張拉控制應(yīng)力為1 395 MPa,1 000 h后應(yīng)力松弛率≤2.5%,鋼絞線彈性模量Ep=1.95×102MPa。每束施加張拉力的順序為:0→10%→20%→50%→100%。30 m預(yù)制T梁張拉順序為:N2→N3→N4→N1;20 m箱梁張拉順序為:N1→N2→N3。項目根據(jù)施工現(xiàn)場千斤頂標(biāo)定證書中給出的線性回歸方程,計算相關(guān)張拉參數(shù)時油表讀數(shù),指導(dǎo)現(xiàn)場施工,計算結(jié)果如下頁表2～3所示。

梁片的預(yù)應(yīng)力體系一直是影響梁片預(yù)制質(zhì)量的關(guān)鍵因素,而張拉誤差一直是困擾預(yù)應(yīng)力施工的嚴(yán)重問題。對此,項目采用了最新的智能張拉系統(tǒng),其由系統(tǒng)主機(jī)、千斤頂及油泵構(gòu)成,主要控制方式是控制張拉力及核對標(biāo)準(zhǔn)鋼絞線伸長量。系統(tǒng)可應(yīng)用壓力傳感器連續(xù)采集實(shí)際額定工作壓力數(shù)據(jù)、鋼絞線的實(shí)際伸長量與回縮量等各種相關(guān)測量數(shù)據(jù),送至主機(jī),接著進(jìn)行數(shù)據(jù)自動整理與分析判斷,這時張拉設(shè)備接受系統(tǒng)指令,實(shí)時地、動態(tài)地調(diào)整各電機(jī)單元的運(yùn)行參數(shù),自動實(shí)現(xiàn)調(diào)控張拉力電機(jī),實(shí)時精準(zhǔn)掌握張拉力和加載運(yùn)行速度,自動實(shí)現(xiàn)所有張拉過程。這就保證了張拉施工不會產(chǎn)生張拉不足或者張拉過度的情況,基本消除鋼絞線滑絲與斷絲的可能性。

表2 T梁張拉數(shù)據(jù)表

表3 箱梁張拉數(shù)據(jù)表

5.7 智能壓漿

傳統(tǒng)設(shè)備壓漿情況工作原理為:將真空泵放到孔道一端,管道抽真空后,孔道負(fù)壓在0.1 MPa左右,之后用壓漿機(jī)在孔道另外一側(cè)以正壓力0.5～0.7 MPa將水泥漿壓入孔道,不僅增加孔道灌漿密實(shí)度,而且還能將水分以及氣泡對預(yù)應(yīng)力筋的影響降到最低。

預(yù)應(yīng)力壓漿漿液的性能指標(biāo)見表4、表5[3]。

表4 壓漿性能指標(biāo)1表

表5 壓漿性能指標(biāo)2表

管道壓漿施工是保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線免遭水與空氣銹蝕,保證構(gòu)造物使用耐久性的有效途徑。預(yù)應(yīng)力筋依靠注入的水泥漿與周圍的梁體混凝土結(jié)合成整體,加強(qiáng)錨固裝置的整體穩(wěn)定性,以增強(qiáng)預(yù)制梁自身強(qiáng)度及抗壓裂能力,若預(yù)應(yīng)力管道壓漿不密實(shí),將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的使用耐久性。智能壓漿系統(tǒng)主要有系統(tǒng)主機(jī)、測控系統(tǒng)和壓漿系統(tǒng)三大部分。由預(yù)應(yīng)力管道、制漿機(jī)和壓漿泵構(gòu)成的回路內(nèi)持續(xù)循環(huán)中,管道里的空氣可以通過壓漿漿液排出,而且能夠及時顯示管道堵塞等狀況,通過加大壓漿機(jī)壓力,沖入孔道內(nèi),排出其中如殘留混凝土等的各種雜質(zhì),消除可能造成壓漿不密實(shí)的各種因素。通過操作系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測漿液的水灰比與注漿壓力,調(diào)整漿料與水的比例和壓力泵的壓力,從而保證水膠比和注漿壓力均處于壓漿工作的施工標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),確保預(yù)應(yīng)力筋可通過水泥漿與預(yù)制梁片結(jié)合成一個整體,保證梁片的結(jié)構(gòu)耐久性。

6 結(jié)語

預(yù)制梁作為最主要的橋梁結(jié)構(gòu),在常規(guī)橋梁的建設(shè)中扮演著極其重要的角色。由于施工方法、材料質(zhì)量、環(huán)境條件等多種因素的限制,預(yù)制梁質(zhì)量通病直到現(xiàn)在仍難以徹底解決,在施工中需提高警惕,注意從每一施工步驟中發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生的質(zhì)量問題,并盡可能地利用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備等去解決問題,把質(zhì)量通病扼殺在搖籃里。同時,在日常的生產(chǎn)施工中,注意按規(guī)定方案施工,杜絕人為因素造成的預(yù)制梁施工質(zhì)量問題。