预应力混凝土梁式桥施工质量监控分析

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　　摘 要：本文笔者结合多年来的工作实践经验，对预应力混凝土梁桥施工中各重点环节的质量监理进行了分析探讨，并提出了相应预防措施，可供同行们参考。
　　关键词：预应力桥梁；施工技术；质量监控；对策
　　
　　1.前言
　　随着我国公路桥梁事业迅猛发展，各种预应力混凝土梁桥广泛应用于公路建设中。桥梁施工技术的高低则直接影响桥梁建设的发展，因此为确保桥梁工程的质量和安全，必须对其进行有效的施工控制。本文以后张预应力T梁为例进行施工质量监理探讨。
　　
　　2.桥梁基础工程的施工监理
　　由超静定体系力学性质可知，桥台基础不均匀沉降会使连续体系桥梁梁内产生附加内力， 此种内力会随混凝土塑性变形及时间逐渐减小，故连续体系桥梁对基础要求较严。目前应用较为广泛的是混凝土灌注桩基础，若在施工中考虑不周，操作不当或因其他因素造成缺陷则很难弥补，往往需要补桩或钻孔压浆补强，或重新冲钻， 使工程费时、费力，处于被动状态，不但经济损失严重而且给工期带来很大影响。因此，严格进行事前准备工作的检查，在施工中若发现事故苗头，应立即采取有效措施防止事故的发生，具体措施如下:
　　1)高程控制。准确定位钢筋笼底标高。根据设计图纸，一般一排桩只提供一个设计高程，综合设计、结合预计钢筋外露长度及搭接焊长度，控制钢筋笼下料长度，以保证笼底高程的准确，而钢筋笼是否达到设计深度对桩基的使用性能影响很大。
　　2)钢筋笼定位后要重测桩位，防止桩位移位造成偏差过大，保证桩基钢筋笼及桩的正确位置。
　　3)清孔后质量控制的要点是沉淀层厚度，不应采用加深孔底深度方法来代替清孔，沉淀层过厚一方面不利于混凝土灌注，更重要的是会严重降低桩的承载力，而加深孔底深度所增加的承载力远不能补偿清孔不力所造成的承载力损失。
　　4)采用现代化拌和站、混凝土运输车、高强度卡口导管等现代化施工机具，以保证混凝土施工的顺利进行，避免灌注过程中易出现的事故。但值得注意的是在钻孔过程中易发生缩颈、扩孔、坍孔、梅花孔及孔斜等事故。其中缩颈最具有隐蔽性和危害性。若在钻孔过程中有缩颈倾向而未及时发现，成孔检测又马马虎虎， 那么缩颈就会在混凝土灌注过程中体现出来。这就要求施工人员一定要记好灌注施工中的各种数据，一旦混凝土面上升幅度超过极限值，则要考虑到有缩颈的可能，当然要首先排除拌和站及运输车的计量问题。此类桩应经无破损检测( 超声波)或静载加荷试验，判定是否可用，如现场判定缩颈严重，则应按断桩处理。钻孔过程中孔内塑性土遇水膨胀有卡钻现象，机手要延缓进尺，并上下反复扫孔消除缩孔，而在成孔后要认真检测各项指标，不给工程留下隐患。
　　5)对基础工程而言，桩位准确是基本要求。不但要依据坐标复测施工桩位，还要根据相关结构物(如桥台，盖梁，预测大梁，湿接缝)尺寸复核坐标，有条件的可采用计算机模拟放样，这对处于曲线段上的桥梁很有必要，可避免出现较大误差。
　　
　　3.预制大梁的施工监理
　　对于中短跨度连续梁桥一般采用先预制成简支梁，待其架设到临时支座上后，再张拉负弯矩预应力筋来建立连续性的施工方法。而预应力梁又为主体受力结构，因而预制工程也就成为影响整个桥梁工程质量的关键因素。要求如下:
　　3.1 严格检查预制准备工作
　　包括混凝土配合比、原材料、预制台、张拉机具、拌和设备等。此外，还要按预应力筋的实际弹性模量重新计算理论伸长值，并根据张拉机具标定结果算出油表等读数。工程中使用的预应力钢筋的弹性模量通常与设计时用的模量不一致，为了更准确合理地控制张拉，应通过材料试验所确定的弹性模量计算理论伸长值和设计提供的理论伸长量做为参考。
　　3.2 重点检查钢筋骨架中预应力筋的位置
　　预应力筋(或管道)的位置主要是以梁上下缘混凝土不出现拉应力为原则设计的。而梁端部范围内逐步弯起的预应力筋将产生预剪力，这对抵消支点附近较大的外荷载剪力非常有利。所以，由于施工因素造成预应力筋(或管道)位置的改动都会对施加预应力效果产生不利影响。因而要严格检查预应力筋的各点坐标，并按照规范及设计要求采取有效图纸措施固定预应力筋(或波纹管)，避免其在混凝土浇筑过程中被扰动。
　　3.3 重视应力集中区
　　在后张法锚固结构中，锚具底部巨大的预加压力将通过锚具及其下面的垫板传递给混凝土，由于垫板面积不大，混凝土将承受很大的局部应力，若混凝土强度未达到设计要求，施加预应力后就会使局部承压区产生局部纵向裂缝进而造成剪切破坏。设计时通常在应力集中区配置加密筋予以加强，但又造成浇筑混凝土时振捣困难，因而不但要检查加密筋是否符合设计要求，还要采取措施充分振捣，使该区混凝土密实。在T 梁负弯矩张拉失败的情况中，有相当一部分是由于预制大梁时在负弯矩齿板处(应力集中区)混凝土未振捣密实，其强度达不到设计标号所致。此外，负弯矩锚垫板预埋的角度及预留张拉工作区是否合理，对张拉的成败亦起着重要作用。锚垫板预埋角度不正或张拉工作区预留过短，都会使千斤顶头与锚垫板平面不重合，使预应力筋斜向受力，这不但会增大摩阻力，还会在应力区内产生不良应力，严重的会导致应力区混凝土开裂，张拉失败。因此可以说负弯矩张拉成功与否相当程度上取决于负弯矩应力区预制质量的好坏。故在大梁预制过程中，监理应着重检查应力集中区域的施工，给后续工程创造良好的工作基础。
　　3.4 张拉是梁板施工监理过程中的重点
　　在预应力桥梁中若设计无规定，张拉一般都需超张拉至1.05 σ，并持荷5 min。但在实际施工中操作人员由于不理解设计意图，往往较草率或未到达超张拉值或持荷时间不够。超张拉在预应力结构中的重要作用主要体现在以下几个方面：①混凝土构件除在凝结过程中会产生收缩变形外，在运营阶段还将产生徐变变形，二者可引起预应力筋中的预应力下降，造成预应力损失，这对预应力混凝土结构是不利的，而超张拉可在一定程度上补偿这种损失；②在超张拉时跨中截面钢筋应力值应大于0.5σ，当张拉应力由超张拉1.05σ降至0.5σ时，预应力筋的回缩受到摩阻力限制不能影响到跨中截面处的钢筋，这样预应力筋在受力最大的跨中截面处获得的应力也因超张拉而获得了稳定的提高；③和混凝土一样，钢筋在持久不变的应力作用下也会产生徐变变形，若在短时间内(5 min)用超张拉应力张拉方法可使构件中由钢筋徐变松弛引起的应力损失减小约40% ～50% 。由此可见，超张拉持荷5 min 具有重要的理论意义；④后张拉构件中锚具本身受压力而变形，锚下垫板也将被压密而变形，加上锚具的最终锚固及管道的摩阻力都将引起应力损失，这些都需进行超张拉来弥补，因而应监督和规范操作人员按设计要求完整地完成张拉工序是非常重要和必要的。
　　3.5 孔道压浆不容忽视
　　有关试验证明: 预应力混凝土梁与普通钢筋混凝土梁相比，改善了构件在正常使用阶段的工作性能，它们的破坏弯矩几乎相同，但对于后张法施工的大梁来说，破坏弯矩的大小还与孔道压浆情况有关，孔道压浆的饱满程度从力学方面关系着预应力筋的最大破坏应力，从化学意义上它可以保护预应力筋不被腐蚀。因而在监理预应力施工过程中，孔道压浆应是一个重点。除监督施工人员按规范和操作规程施工的同时，还要注意以下4 个方面：①在浇筑大梁混凝土过程中，要注意保护纹管不被振捣器振破进浆；②检查压浆机的增压装置，并监督施工人员是否按规范进行升压，持压操作；③要对非增压端锚具与预应力筋间缝隙进行有效填塞，防止跑浆；④在炎热季节施工，应选择气温不高的时间压浆，以防水泥浆凝固造成事故。

　　3.6 重视检查张拉机具
　　预应力是靠张拉机具来施加应力的，其使用状态直接影响施加预应力的效果，要定期经常性检查；油泵与压力表是一一对应的，在施工过程中不允许随意拆开使用；持荷后要注意观察压力表指针是否有回针，抖动现象，若有则说明油封不严，不可用它再进行张拉，应进行修理调试；应认真检查张拉后夹片锚固情况，如有掉角、裂片等损伤，应退锚查找原因，此情况多为千斤顶头长期顶压变形出现坑槽从而在张拉时损伤夹片；张拉设备在工作200 次或半年后(如预应力工程量较大，则应以次数限制)应重新检校。
　　3.7 预应力混凝土配合比应侧重以下控制
　　（1）严格控制混凝土中氯离子含量，在检查配合比时除对外掺剂严格检查外，重点对拌和、压浆用水进行化验，如发现水质有问题要及时采取措施。
　　（2）要警惕碱骨料反应给混凝土带来的危害。水泥中的碱性氧化物Na2 O、K2O 和骨料中的活性SiO2 反应生成碱-硅酸凝胶并吸水产生膨胀力，致使混凝土开裂破坏，行之有效的措施是检查所使用的水泥含碱量要小于0.6%，所用石料中的SiO2 含量不能大于1%。
　　（3）定期检查大型拌和站的计量是否准确，特别是水的计量准确对保证混凝土质量尤为重要。
　　
　　4.梁板安装
　　预制梁的安装是桥梁工程施工监理中的关键工序。此阶段工作应以保证安装安全为原则，合理制定安装方案，详细分析和计算承力设备的受力情况，采取周密的安全措施，及时地根据实际情况对方案进行完善。
　　
　　5.湿接缝施工
　　对湿接缝工程要按设计程序施工。为使简支转连续这一过程不造成“二次内力”，图纸均明确规定各个湿接缝的先后施工秩序，临时支座拆除顺序以及负弯矩预应力筋的张拉秩序。
　　
　　6.桥面混凝土铺装层
　　预制梁顶面的粗糙程度、穿过结合面的钢筋数量及混凝土的强度是影响铺装层与板顶结合面剪切强度的主要因素。具体铺装措施如下:
　　1).板顶刷毛要彻底，绑扎桥面筋时应扳起被压倒的板顶预留筋。
　　2).混凝土桥面为上缘受拉的薄板结构，要严格检查钢筋网出现在铺装层下缘，以免造成混凝土桥面的过早破坏。
　　3).铺装混凝土的特点是厚度小，面积大，设计强度高，水泥用量大，极易出现收缩裂缝，由于水会从裂缝中渗入侵害梁体，如何有效地减少和防止缩裂是监理工作中应重视的问题。由于混凝土表面的游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩会导致混凝土早期开裂。对此，一方面注意设置挡风遮阳设施，喷洒水雾， 缩短施工时间；另一方面在配合比设计中宜采用具有高抗渗性及一定膨胀率的配合比，并减少用水量。
　　
　　7.伸缩缝安装
　　计算的伸缩缝缝宽应使伸缩缝安装后能够使结构在气温变化、活载作用、 混凝土收缩与徐变影响下，按静力图式自由地变形。此外，还要注意安装的外在质量，使车辆在设缝处能平顺地行驶。
　　
　　8.结束语
　　施工过程监控是保证桥梁建造质量的重要手段，是一项技术性、时间性、协调性都要求很强的工作，其贯穿于整个施工过程。我们应该认真的总结施工中存在的问题，掌握关键工序的技术要点，严格按规范要求检测各项指标，发现异常，及时采取合理的处理措施加以解决，确保桥梁各个工序的施工质量，以提高桥梁整体建设质量、使其外形更美观、行车更舒适。
　　
　　
　　参考文献：
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