桥梁工程预应力施工管理探讨

陈善光

摘要:文章结合实际工程介绍了桥梁工程所用材料和施工工艺,探讨了预应力施工技术存在的问题,并通过适当的施工管理措施解决技术问题,以保证工程质量。

关键词:桥梁;预应力;施工管理

中图分类号:TU758 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)27-0119-02

目前预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,近二三十年来,我国预应力混凝土桥梁发展很快,无论在桥型,跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。本文结合具体工程探讨了桥梁工程预应力施工工艺以及施工管理措施。

一、工程概况

红水河罗天乐大桥位于广西西北部河池市的天峨县和贵州省黔南州罗甸县交界处红水河镇羊里渡口处,是龙滩水电站库区淹没复建公路(天峨、乐业至罗甸公路)跨越红水河的一座特大桥。该桥桩号为K0+000～K0+763,桥梁全长763m,桥孔布置:4×40+(126+240+126)+2×40m+16m,主桥部分桥型为预应力混凝土连续刚构;引桥部分桥型为先简支后连续预应力混凝土T型梁桥。

二、混凝土

由于本工程为特大桥,为减少桥梁结构的自重,混凝土采用高强、轻质材料,通过添加硅灰和高效减水剂达到混凝土的高强和泵送要求的流动性,通过适当采用轻集料力图减少混凝土的自重,同时严格控制混凝土原材料的质量,合理设计配合比,以满足强度和工作性要求。

三、钢材

预应力钢材采用钢绞线,由多根钢绞线组成一束,整束张拉,采用大吨位预应力束,不仅加快施工进度,还避免了材料的浪费。

四、施工工艺

20世纪60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短,速度快,特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且经济的施工方法。

五、预应力施工技术存在问题

(一)波纹管堵塞

堵管是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象,发生了堵管会导致后期预应力钢绞线穿束无法通过或张拉预应力时钢绞线实际伸长值与设计计算值相差很大,给施工带来不必要的麻烦,既影响了工期,又耗费了人力。

引起堵管的原因可能是波纹管自身的质量缺陷引起漏浆堵管,也可能是施工单位在施工过程中没有严格按照施工规范安装波纹管,出现波纹管定位不精确引起的弯折扭曲、套管接头松动,或者是在混凝土浇筑施工中,振捣人员在振捣混凝土时操作失误,造成波纹管局部的破裂,直接导致混凝土水泥浆渗漏到波纹管中造成堵管。

(二)预应力超长束一端张拉工艺的问题

国内现浇大跨度(3～5跨,每跨30～50m)预应力连续箱梁底板预应力束一般采用一端张拉的工艺。根据国内外相关规范规定:跨度I>30In以上的预应力桥梁,均要求采用两端对称张拉工艺,才能保证跨中有效预应力和桥梁在恒载和活载作用下跨中所需抵抗弯矩的建立;否则会导致跨中承载力不足,而产生正截面裂缝。根据交通部专门调查资料,已通车的公路桥梁中,几乎都出现过由于张拉工艺不适合而产生大量裂缝的现象。

(三)后张预应力结构张拉力控制的问题

预应力施工作业不够规范,特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制,以张拉力为主,以伸长值校核张拉力。通常张拉力的计量采用1.5级油压,误差大,有的千斤顶甚至未经计量标定就张拉,而且张拉人员多数未经专业培训,如果作业不专心,经常容易出现较大误差,甚至读错表,发生张拉力忽高忽低的现象。特别在多束张拉时,由于每束张拉力都不同,往往对预应力筋的伸长值计算不准确,弹性模量取值混乱,实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在±6%范围内,导致张拉力失控。

(四)预应力结构张拉前出现裂隙问题

钢筋混凝土结构在使用荷载作用下裂隙是不能避免的,张拉前出现的裂隙经常是由于干缩和温差造成的。裂缝常在表面处,宽度较细、分布不均,梁板类构件多沿短方向分布,有时产生在箍筋位置,有时从构件顶面延伸到构件侧面,温度裂缝有表面的、深进的和贯穿的,走向呈一定规律。梁板式构件裂缝多平行于短边,深进和贯穿的裂缝一般与短边方向平行,裂缝沿构件全长分段出现。

(五)预应力损失过大的原因及对策

1.原因。在任何的施工中,都可能存在着由于锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失;混凝土弹性压缩所引起的预应力损失;钢筋松弛引起的预应力损失;混凝土收缩和徐变引起的预应力损失,等等。但由于有的施工行为不够规范,致使实际施工情况与原估算应力损失的施工情况不完全相符,导致实际预应力损失大于原估算值。预应力管道安装质量控制不严管道位置偏差过大,或梁体浇筑过程中管道存在漏浆现象,致使实际预应力损失过大,超过原估算值。有的预制场设置过小梁的预制数量受场地限制,梁的预制采用早强剂或提高混凝土配置强度,梁体浇筑后一般4～5天混凝土强度就能达到设计强度的75%以上,有的甚至达到90%以上,结果梁体混凝土浇筑4～5天后即开始张拉。在此龄期内混凝土的收缩和徐变并未完成,随着龄期的增加所引起的预应力损失过大,且会导致张拉后梁体反拱度过大。

2.对策。(1)加强预应力材料检验和各工序的质量控制,严格按照有关规范组织施工,避免因预应力材料不合格或施工行为不规范而造成预应力损失过大。(2)严格控制梁体混凝土龄期梁体张拉前,除对梁体混凝土强度有要求外,对龄期也应进行控制,避免过早张拉。在设计时就规定龄期须达到l0天以上方可张拉,对避免混凝土收缩和徐变引起的预应力损失和梁体反拱度过大。

六、预应力施工管理措施

(一)一般的技术要求

在施工过程中,技术人员应向施工作业班组进行技术交底,根据专项施工组织方案,对混凝土施工方法及质量要求,对预应力筋编号、张拉力、油压表读数、张拉程序及张拉注意事项等都必须详细交代,使作业人员能按有关规范、规程、作业方法进行施工。

绑扎非预应力钢筋的控制:钢筋在预应力筋穿过的位置应避开预应力筋,与预应力筋平行排放,横向钢筋不能放在预应力筋的最低位置,以免影响其标高。

预应力混凝土构件的模板安装必须牢,预埋件、插筋、套环、预留孔洞、预埋电气管线等的铺放及固定、卡定应位置准确无误,符合设计要求,且不得在浇筑混凝土、振捣、脱模时而改变位置。在浇筑混凝土时不能直接倾倒在波纹管上,避免波纹管错位。振捣设备要用频率较高的振捣器,振捣时要密实,特别是固端和张拉端锚板周围。

在制作预应力混凝土构件时,一定要加强养护,因混凝土在空气中硬结,会产生收缩,在潮湿环境或水中养护,体积不但不会缩小,而且还略有膨胀。所以,为了减少收缩,减少预应力的损失,一定要改善养护条件,严格养护制度,防止混凝土产生过大的收缩。

预应力筋张拉后尽快进行灌浆,以防锈蚀或松弛。灌浆时保持连续缓慢均匀进行。灌注水泥浆必须分级加压,直至出浆孔的水泥浆密实后再加封闭。在灌浆完成后维持0.5MPa的压力,1min后再关闭灌浆孔。在确认预施应力质量合格后,方可拆除灌浆工具,切除过长钢筋。

(二)施工中技术问题的对策

遇到堵管问题,首先根据预应力筋曲线坐标,标注漏浆孔道堵塞的位置,在避开梁的主筋位置,采用冲击钻缓慢进行开孔,清除波纹管中的水泥浆块,使钢绞线能顺利穿过波纹管并能够自由伸缩;然后待张拉完毕后用高一等级微膨胀混凝土封堵孔洞。可采取以下预防措施:在施工下料前对波纹管质量仔细检查,对有缺陷的波纹管及早发现;在浇筑混凝土前检查波纹管的安装位置,固定好,检查套管接头连接是否牢固,密闭性是否达到要求;在浇筑混凝土过程中注意波纹管的保护,避免振捣棒碰坏波纹管。

为预防表面温度裂缝,应控制构件内外过大的温差,在夏季施工时优先使用低水化热水泥。在低温时预制构件应采取保温措施,不要过早拆除模板。对空心板等薄壁构件适当延长拆模时间,使之缓慢降温。预制构件和台座之间应涂刷有效隔离剂以预防黏接,使构件不受底模热胀冷缩的作用。在混凝土浇筑前的施工作业中应注意保护隔离剂,对于用长线法生产先张构件应及时放松应力筋,以减少约束作用。

(三)加强施工管理

诚然,上述措施能解决相关问题,但是在施工管理中做好各个步骤,更胜于事后处理。加强施工管理,有利于整个工程更加规范:(1)建立施工质量管理三级责任制,即项目经理管理责任制,质量员责任制,施工员、班组和个人质量责任制;(2)在施工准备阶段组织所有工程施工人员学习设计图纸和施工方案,进行技术交底、质量教育和培训;(3)在施工阶段加强施工工艺管理,施工现场技术人员必须跟班作业,现场指挥,严格按照施工流程和工艺进行施工,防止偷工减料、野蛮施工,控制好施工过程中的每道工序,加强对重点工序的检查;(4)施工完成后加强产品保护,通过协调会或在施工现场与其他施工工种进行相互沟通,增强产品质量保护意识,减少对产品的损坏。

参考文献

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