摘 要：为了确保预应力结构安全使用，充分发挥设计功能，在施工过程中必须针对常见质量问题分析其原因并对其加以有效控制以保证工程质量，最大限度发挥结构设计功能和使用寿命。
关键词：预应力；后张法；现浇梁；质量控制
中图分类号：TU712 文献标识码：A
预应力混凝土工程与钢筋混凝土工程相比，具有构件截面小、自重轻、跨度大、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料节省、造价低、结构新盈等优点，在现代桥梁工程建设中应用广泛。而在后张法预应力梁的施工中经常出现如钢绞线滑丝、断丝、锚下开裂等情况。这些问题如不能有效预防和处置将直接关系到预应力筋的整体受力和梁体寿命。因此必须对常见质量问题分析并对其加以有效控制，以保证工程质量。
１ 预应力施工工艺
１．１ 预应力钢铰线下料编束
预应力钢铰线下料前，应根据设计梁型、钢铰线编号复核其下料长度，预应力钢铰线下料长度根据孔道长度、工作锚、工具锚厚度、千斤顶长度和外露长度按下式计算。
两端张拉：
Ｌ＝ｌ＋２（ｌ１＋ｌ２＋ｌ３＋１００） （1）
一端张拉：
Ｌ＝ｌ＋２（ｌ１＋１００）＋ｌ２＋ｌ３（２）
式（1）、（２）中，ｌ—构件的孔道长度；ｌ１—夹片式工作锚厚度；ｌ２—穿心千斤顶长度；ｌ３—夹片式工具锚厚度。
１．２ 预应力管道定位
按照设计起弯点位置、角度、半径计算波纹管定位坐标。在其竖向弯折点及水平弯折点焊接定位钢筋，定位钢筋用φ８钢筋制作成筒状，波纹管通过定位钢筋后，再用扎丝绑扎固定在梁体钢筋上，确定线形无误后直线段每隔８０ｃｍ、弯起段每隔５０ｃｍ设一道定位钢筋固定整条波纹管。
１．３ 预应力张拉
１．３．１ 张拉前的准备工作
复核预应力筋伸长量，由锚下垫板开始向中间逐段分段计算，由锚下垫板制应力开始逐段计算应力值和伸长量，每段应力值为该段起、终点应力平均值。对所使用千斤顶及配套油压表进行标定，进行锚具安装。
１．３．２ 预应力张拉
（１）张拉顺序。张拉顺序按照设计所给施工顺序进行，遵循先腹板，后底板，先短索，后长索，先外侧，再内侧的原则，施工时严格按此步骤两端对称张拉。
（２）张拉控制。混凝土强度和弹性模量达到９０％设计值以上时方可进行预应力张拉。预应力张拉分四级进行控制，即：１０％δｋ、２０％δｋ、８０％δｋ、１００％δｋ，每级张拉完后测量活塞伸长值，张拉达到设计应力时持荷５ｍｉｎ，回油至２Ｍｐａ，夹片自行回缩锚固，测量活塞伸长值，确定夹片回缩值和千斤顶内钢铰线伸长值之和。预应力张拉过程中进行引伸量与张拉力双控，以张拉力为准，引伸量校核，要求实测引伸量与设计引伸量两者误差在±６％以内。当实际伸长量与理论伸长量的差值超过６％时暂停张拉，待查明原因并采取有效措施予以调整后方可继续张拉。
１．４ 管道压浆
预应力束张拉完毕在２４h后，４８h内进行压浆施工。压浆前压水冲洗管道，然后由一端向另一端进行压浆，另一端浓浆时停止压浆，封闭出浆孔，加压至０．６-０．７Ｍｐａ，持荷２min。压浆要连续进行，不得中途停顿，若中途堵塞不能连续压浆时，立即用压力水冲洗管道，确保管道通畅。
２ 预应力施工常见质量问题原因分析、处理和预防措施
２．１ 制孔
（１）波纹管内加穿硬塑料管是保证孔道顺直、防止迸浆的有效措施。每孔波纹管安装定位后，混凝土浇筑前在塑料波纹管内穿入塑料衬管，依靠衬管的硬度来保证波纹管的线形和顺直度，以及防止孔道内水泥浆的进入。
（２）波纹管位置的准确与否，直接影响梁体结构的受力。解决措施有：波纹管安装定位应严格按照图纸设计给定孔道坐标位置固定；井字定位网的设置，直线孔道每０．８ｍ一道，曲线孔道每０．５ｍ一道；混凝土浇筑过程中严禁触碰波纹管。
（３）严防水泥浆进入孔道。波纹管出现孔洞或振捣时变形，都有可能进水泥浆，虽有衬塑料管的保护不至于堵孔，但水泥浆在内衬管拔出后残留在波纹管内，成为混凝土残渣，穿束时可能受到钢绞线的推移而集聚，进而直接影响穿束的顺利进行，同时增大孔道内摩阻力。因此施工时应严格实行交接互检制度，每一道工序完成后，由技术员认真检查验收，合格后进行下道工序施工。
２．２ 预应力钢绞线张拉
2.2．1 张拉要点
预应力筋的张拉遵循“同步、对称、偏心荷载小”的原则。预应力筋的张拉严格按照图纸设计要求顺序迸行，即先纵向后竖向。纵向顶板、腹板束张拉按照设计顺序由下至上、左右对称、靠近截面形心的钢束先张拉，底板束按照先长束后短束左右对称张拉。
2.2．2 张拉控制应力与伸长值
张拉控制应力能否达到设计规定值直接影响预应力效果，因此，张拉控制应力是张拉中质量控制的重点，张拉控制应力必须达到设计规定值，但不能超过设计规定的最大张拉控制应力。另外由于梁体设计的要求，张拉时采用“控制应力”和“伸长值”两项指标控制，而在施工中存在张拉控制应力达到了设计要求，却出现实际伸长值与理论伸长值（允许偏差±６％内）不相符的情况，如何解决好这一间题，直接关系到预应力的使用状况。
为了防止理论与实际伸长值不相符的情况，应采取如下措施：预应力孔道坐标符合设计要求，在曲线圆顺的情况下，孔道局部偏差和预应力筋与孔道壁间的摩擦系数对伸长量影响较小；计算理论伸长量时，由于钢绞线的弹性模量Ｅｐ对其理论伸长值影响较大，因此应根据实测值进行计算；预应力筋张拉前，先用单顶对每根钢绞线进行预张拉（预张拉一般小于初张拉数值且为同一数据），以确保整束张拉时每根钢绞线受力、伸长量一致；张拉设备使用次数如果超过规范规定值或设备使用过程中发生碰撞，必须进行校核；钢绞线穿束时不得出现扭绞；钢绞线性能指标必须经过检测单位检验合格。
２．３ 预应力张拉中常见问题的防范措施及处理方法
预应力筋张拉中应严格控制钢绞线质量及下料长度，钢绞线一定要有质量鉴定合格证书；穿束顺序要合理，不能发生窜孔、扭绞现象；夹片、锚具质量和硬度等性能指标经过鉴定，符合要求方可使用；张拉前冲洗孔道内的附着物，以减少孔道摩阻；限位板、锚具等的安装严格按说明书和作业指导书迸行；控制张拉力缓慢均匀增加且不能超张拉；浇筑混凝土时严防漏振、振，尤其是锚垫板处；钢绞线穿人孔道后应及时张拉，防止钢绞线锈蚀造成滑丝；钢绞线张拉时受力不均匀。
２．３．１ 堵管
堵管常见于腹板波纹管曲线段，曲率大处更易发生。孔道内不同程度的堵塞，浆液的漏入，均增大摩阻力，会将预应力索锚固在孔道内，有时甚至无法进行张拉。
（１）堵管的分类及判断。①全断面堵管—波纹管一定长度内整个断面堵塞无空隙。判断方法：用空压机向波纹管孔道一端压风，另一端不出风，即不能通风或两端张拉钢绞线不能自由抽动时为全（横）断面堵管。若不处理，对钢绞线张拉时，实测的伸长值较设计值偏小较多。②非全断面堵管—堵塞断面有空隙。判断方法：用空压机向波纹管孔道一端压风，另一端出风，一束钢绞线中有几根钢绞线能自由抽动，其余抽不动。若不处理，钢绞线张拉时，实测的伸长值较设计值偏小。
（２）堵管的处理。①位置判定—向堵管孔道内穿钢丝，探出堵管大概位置，再用冲击钻在堵管大概范围内打探测孔，进一步精确定出堵管位置及其长度并用油漆标注范围。②开孔凿槽—依据堵管钢绞线的设计布置图及堵管位置，从梁的内侧用钢钎进行开孔凿槽，开槽宽度７－８ｃｍ，开槽深度至波纹管中心，开槽长度为堵管长度。③处理—首先凿除波纹管内的水泥浆，凿除时注意不要损坏钢铰线；然后认真清洗孔道并埋设凿除部分的波纹管，按规范要求对新埋设的波纹管和原波纹管进行连接，恢复损坏的钢筋；最后用微膨胀混凝土（混凝土强度等级与梁体同）将凿除处的混凝土补齐，待新补的微膨胀混凝土达到设计张拉强度要求后进行该束钢绞线的张拉，封锚和灌浆。
（３）堵管的预防。①用材质好和规范要求厚度的钢带制作波纹管，保证波纹管的加工制作质量，提高波纹管的强度、刚度和抗渗性，保证波纹管折叠咬扣的长度不小于８倍的钢带厚度。②加密波纹管“＃”字型定位钢筋，钢筋直径不小于Ф８（实际施工用Ф１０较好），钢筋间距对位于直线段的波纹管不大于８０ｃｍ，对位于曲线段的波纹管不大于５０ｃｍ，以减小波纹管在外力作用下所受的弯矩，减小波纹管因弯曲变形而产生的脱扣和开裂。保证波纹管接头长度不小于２０ｃｍ，接头处用胶带密封严实，浇灌混凝土时再次检查胶带是否破损、剥落，接头是否脱落，发现问题及时处理。③混凝土浇筑前，对混凝土振捣人员进行技术交底，使混凝土振捣人员熟悉波纹管的位置，振捣时避免振捣棒对波纹管的碰损和混凝土对波纹管的冲击。④钢筋电焊作业时，对已安装波纹管进行防护，以免电焊火花烧破波纹管管壁。
２．３．２ 滑丝
滑丝使有效预应力降低，影响结构安全；严重滑丝时，工具夹片可能会突然弹出，造成事故。
（１）滑丝的判断。①工具夹片滑丝：ａ、张拉过程中，整束钢绞线实测伸长值较设计伸长值偏大；ｂ、张拉过程中有异响，压力油表突然跳动；ｃ、出现滑丝的钢绞线上无咬痕或咬痕（工具夹片夹持钢绞线所出现的牙痕）不明显。ｄ、工具夹片末端标记被覆盖或相对距离减小。②工作夹片滑丝：ａ、出现滑丝的钢绞线所对应的工作夹片外露量比未出现滑丝的工作夹片外露量大（相对于工作锚）。ｂ、千斤顶回油过程中产生异响，压力油表大幅度跳动。
（２）滑丝的处理。当钢绞线滑丝的数量超过规范允许范围内时，必须按要求进行处理，有以下几种情况：①一束钢绞线中出现一根或两根滑丝，但未出现滑丝的几根钢绞线还未张拉到设计最大控制应力，则根据设计所要求的控制应力将未出现滑丝的几根钢绞线先张拉到设计最大控制应力，然后将出现滑丝的钢绞线用单根张拉千斤顶逐根补拉到设计最大控制应力。②一束钢绞线中出现一根或两根滑丝，但未出现滑丝的几根钢绞线还未张拉到钢绞线的屈服强度，即钢绞线还处于弹性变形范围内，则可先将未出现滑丝的几根钢绞线放张、松锚，并更换工具夹片，再对整束钢绞线进行重新张拉。③钢绞线已被拉屈服，则应更换钢绞线。
（３）滑丝的预防。①张拉前，仔细对夹片牙纹除污、除锈；工具夹片用完后上油并保管好。对使用次数较多、牙纹已磨损严重的工具夹片必须更换，以免夹片咬合钢绞线不牢造成滑丝。安装夹片时，轻轻敲平打紧夹片，使所有夹片顶端面位于同一平面内。②对露在波纹管外的钢绞线，用胶带认真包裹，减少钢绞线的锈蚀和污染。③张拉到初应力时，紧挨工具夹片顶端面，在钢绞线上用石笔划线作为观察标记。④施工过程中控制措施：设计张拉程序０→初应力→σｋ持荷２分钟→锚固→回零的基础上，在张拉过程中增加两级，即采取如下五级张拉程序，即０→初应力→５０％σｋ→８０％σｋ→１００％σｋ→持荷５分钟→锚固回零。并在每一级张拉完毕，对张拉力与钢绞线伸长量进行计算比较，当发现应力与应变不成比例时立即停止张拉，进行原因分析。由于增加了两级张拉，即张拉过程中增加了两次停顿和两次分析比较和检查的机会，这样可及时发现张拉过程中可能出现的滑丝情况，避免了发现滑丝过晚导致出现未滑丝的钢绞线被拉屈服的严重后果。
２．３．３ 断丝
（１）钢绞线断丝的原因。①钢绞线在使用过程中未保护好，严重锈蚀、腐蚀，导致钢绞线有效截面积减小。②钢筋电焊作业时，未将钢筋与钢绞线分割开，使钢绞线被电焊灼伤，导致钢绞线有效截面积减小，严重时使钢绞线因通电受热而局部化学性能发生改变，强度降低。③钢绞线本身材质问题，其某些力学性能如强度不合格。④张拉时，因各种原因导致钢绞线超张拉太多（如一束钢绞线中有一根出现滑丝而使另几根钢绞线受力过大），使钢绞线实际受力超过了其破断荷载而断丝。⑤钢绞线与锚夹具的硬度不匹配，夹片硬度过大，在夹持钢绞线时切入钢绞线，使钢绞线受力截面积减小。⑥钢绞线在孔道内互相扭结、缠绕，导致各钢绞线长短不一，张拉时各根钢绞线受力不均匀，受力大者出现断丝。
（２）钢绞线断丝的预防措施。①保证钢绞线的进货质量，每批钢绞线进场后都要按规定抽检，只有质量合格的钢绞线才能使用。②加强现场钢绞线的保护，防止其受到严重锈蚀、腐蚀，严禁钢绞线受到电焊灼伤、机械碾压和硬质物体划伤。③张拉时，根据设计要求，控制钢绞线的最大张拉力和伸长值，避免出现整根钢绞线的滑丝。④严把夹片进货质量关，对夹片硬度不合格的严禁使用。⑤对钢绞线进行认真编束，保证穿入波纹管孔道内的钢绞线顺直，不缠绕扭结。
２．３．４ 锚下混凝土压溃
（１）锚下混凝土压溃的原因。①梁体混凝土浇注完毕，养护不当，出现混凝土试件强度、弹性模量合格而可能实际梁体混凝土强度还未达到设计的张拉强度要求。②预应力张拉过程中超张拉很多，导致混凝土压应力超过其极限抗压强度而压溃。③混凝土振捣不密实，存在蜂窝、孔洞等质量缺陷。④张拉端锚垫板后起加固作用的钢筋网片或弹簧筋漏设、加固数量不足或设置位置不准确，布置不合理，导致混凝土局部承载力过大。
（２）锚下混凝土压溃的处理。对钢绞线放张、松锚，取下张拉端锚垫板，将存在质量缺陷的混凝土全部凿除并清洗干净，再安设锚垫板、浇注混凝土，待混凝土强度和弹性模量达到设计张拉条件时重新张拉。
（３）锚下混凝土压溃的预防措施。①梁体混凝土浇注完毕后认真养护，用与梁体同条件养护的混凝土试件做强度和弹性模量试验，只有混凝土强度和弹性模量达到设计张拉条件时才允许张拉。②张拉时，按设计最大控制应力进行张拉。③保证混凝土振捣密实，消除蜂窝、孔洞等质量缺陷。④正确设置锚垫板后的钢筋网片或弹簧筋。
２．３ 孔道压浆
预应力施工中，孔道压浆起着防止钢绞线锈蚀；使预应力与混凝土有效粘结，实现整体受力效果，增强梁体的承载能力；减轻锚固体系的负荷等至关重要的作用。施工中遇到较多的是压浆时孔道不通畅，造成孔道内局部段落无浆或不密实。
２．３．１ 原因分析
预应力施工中孔道不通畅、注浆不密实，往往是由于人为操作所造成。原因如下：在梁体浇筑混凝土时，波纹管内末穿塑料衬管；混凝土浇筑过程中，由于孔壁受外力和振动影响，因方向不正确而产生挤压和附加振动所致；对于先穿钢绞线的柬道，如用力过大，速度太快也可导致波纹管破裂或连接处开缝而导致堵塞；对于曲线孔道，注浆顺序不正确，可能实施了先上层后下层、先高后低的压浆顺序；孔道注浆末连续进行，部分孔道已被堵塞。
２．３．２ 采取措施
包括：压浆前孔道内冲洗。用水冲洗孔道的过程，也是检查孔道通畅与否的过程，即进行通孔器的检查。主要看出水口水流量和流速，凭经验判断压浆是否顺利；采用空压机将孔内积水清洁干净；分段压浆应按顺序连续向前进行，保证每一段孔道均达到密实状态；在悬臂浇筑梁段中，由于孔道不能贯通须采取从两端头压浆，压浆口、出浆口均应设在同一端，利用三通管借助真空泵压人水泥浆，达到密实状态。
３ 结语
随着科学技术的发展，材料性能的提高，预应力混凝土工程造价低、结构形式多样、跨度大、抗裂性好的优点越来越明显，现代桥梁建设中应用也越来越广泛，为了确保结构安全使用，充分发挥设计功能，我们在预应力施工过程中针对容易出现的问题必须提前预控，严格执行，科学施工，确保结构应力值和伸长量正确，最大限度发挥结构设计功能和使用寿命。下载本文
