预应力混凝土结构后张法施工质量通病与防治措施.doc

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1、预应力混凝土结构后张法施工质量通病与防治措施摘要:现代桥梁建造技术中后张法预应力施工得到越来越深广的应用。预应力施工中的管道安装、张拉、压浆等对控制梁的质量起着至关重要的作用。后张法施工的预应力混凝土结构,除在模板、支架、钢筋、混凝土方面,会产生各种质量通病外,还有其特有的一些质量通病。这些通病多发生于混凝土浇筑中,预应力钢材的穿束、张拉,以及预留孔道灌浆、锚具封锚时。结合本人在工程施工中的经历,谈谈自已对后张法预应力施工技术中的一些质量通病及预防措施。关键词:后张法;预应力;质量通病;预防 1 混凝土浇注时的质量缺陷 1.1 预留孔道塌陷现象:当预留预应力钢材穿束的孔道时,选用胶管、钢管、金

2、属伸缩套管、充气充水胶管抽芯方法预留的孔道发生局部塌陷,严重时与邻孔发生串通。危害:局部预留孔道塌陷,使预应力钢材不能顺利穿过;张拉时孔道摩阻值过大;灌浆时,不能保证灌浆密实。原因分析:抽芯过早,混凝土尚未凝固;孔壁受外力和振动影响,如抽管时因方向不正而产生的挤压力和附加振动等。预防措施:钢管抽芯宜在混凝土初凝后,终凝前进行,一般以用手指按压混凝土表面不显凹痕时为宜,胶管抽芯时间可适当推迟。浇注混凝土后,钢管要每隔1015min转动一次,转动应始终顺同一方向,转管时应防止管子沿端头外滑。抽管程序宜先上后下,先曲后直,抽管速度要均匀,其方向要与孔道走向保持一致。芯管抽出后,应及时检查孔道成型质量

3、,局部塌陷处可用特制长杆及时加以疏通。夏季高温下浇注混凝土应考虑合理的程序,避免构件尚未全部浇注完毕就急需抽管。否则,邻近的振动易使孔道塌陷。1.2 孔道位置不正现象:孔道位置不正(水平向或竖向移位);危害:将引起张拉时管道摩阻系数加大或构件在预加应力时发生侧弯和开裂;原因分析:用抽芯法预留孔道时,制孔管安装位置不准确,自身强度过不足,或制孔管管节连接不平顺。充气、充水胶管抽芯预留时,管内压力不足,或胶管壁厚不均。预埋芯管时,芯管安装位置不准确,或芯管因定不牢固,或“井”字固定回间距过大。预防措施:抽芯法预留孔道时,制孔管应有足够强度,管壁厚度应均匀,安装位置应准确,管节连接或接头焊接应保持管

4、道形状在接头处平顺。制孔用充气或充水胶管抽芯时,应预先进行胶管的充气或充水试验。管内压力不低于0.5Mpa,且应保持压力不变直至抽拔时。预埋芯管制孔时,芯管应用钢筋“井”字架支垫,“井”字架尺寸应正确。“井”字架应绑扎在钢筋骨架上,其间距当采用钢管时,不得大于100cm;采用胶管且为直线孔道时,不得大于50cm;若为曲线孔道时,取1520cm。孔道之间净距,孔道壁至构件边缘的距离,应不少于25mm,且不小于孔道直径的一半。浇注混凝土时,切勿用振捣棒振动芯管,以防芯管偏移。需要起拱的构件,芯管应随构件同时起拱,以保证预应力筋所要求的保护层厚度。在浇注混凝土前,应检查预埋件及芯管位置是否正确,预埋

5、件应牢牢固在模板上。1.3 孔道堵塞现象及危害:孔道被混凝土灰浆堵塞,使预应力钢材无法穿过。原因分析:采用塑料套管被电焊火花击穿后形成小孔,而又未及时发现补救。采用金属套管锈蚀砂眼。浇注混凝土时,振捣棒碰坏套管,造成管身变形、裂缝,使水泥灰浆渗入。锚下垫板的喇叭管与套管连接不牢固,套管之间连接不牢,浇注混凝土时接口处混凝土灰浆流入孔道内。安装构件内处模板对拉螺栓时,钻孔用钻头碰坏套管。预防措施:预埋芯管的各种套管安装前要进行逐根检查,并逐根做U形满水试验;安装时所有管口处用橡皮套箍严。入模后套管在浇混凝土前要做灌水试验;在套管管接口处加烟筒套管或套管揣袖连接管。套管内预穿衬管,混凝土凝固前反复

6、抽拉衬管。锚垫板预先用螺栓固定在整体端钢板上,缝隙夹紧海绵条,防漏浆。穿束前要试拉、通孔或充水检查,看管道是否有不严和堵塞处。在张拉锚固区内,为加强锚垫板喇叭管与套管结合处的刚度,由锚垫板外口部插入直径5cm钢管约11.5m,可有效防止接口脱节。铺设套管后严格控制电焊机的使用,防电焊火花击穿孔道。1.4 预应力锚具锚固区缺陷现象:锚垫板位置不准确;锚固区漏埋锚固构造钢筋;张拉锚固端松动或封锚区混凝土不密实。危害:锚垫板位置不准,影响锚具安装位置的准确;锚区漏埋构造钢筋,使锚垫板下混凝土在张拉时易开裂损坏;张拉锚固端松动造成预应力损失加大;封锚区混凝土不密实,不能有效保护锚头和有发生崩锚事故的危

7、险。原因分析:预应力混凝土施工经验不足或施工管理不严格,浇注混凝土前,未进行钢筋及预埋件位置的隐蔽检验,以致没有发现锚垫板移位或漏置锚固构造钢筋。由于预埋套管位置发生变化,造成锚垫板不垂直套管轴线或造成偏离设计位置过大,影响锚头正常安装。封锚区由于空隙小,振捣措施不适当,造成混凝土不密实。治理方法:钢筋绑扎及预埋件安装工作要交底清楚,责任到人。坚持互检、交接检,发动施工人员层层把关。必须经专业隐检钢筋后方可开盘浇注混凝土。封锚区采用粒径小的骨料配制混凝土,隐检时,如认为有不能充分振捣处,应重新布置钢束套管及钢筋;并加强振捣,确保该区域混凝土密实。2 穿束、张拉时的质量缺陷2.1 漏穿钢束现象:

8、后张预应力混凝土结构中穿束时,漏掉一束或一股,张拉后才发现,或孔道灌浆后发现。危害:使构件或结构不能具有足够的预应力储蓄,或形成张拉后结构预应力不均匀,降低其承载能力。原因分析:施工管理混乱,或预应力钢丝(或钢绞线)编束时,未编号,使穿束人员心中底数不清。预防措施:钢丝(或钢绞线)束编号时,应将钢丝(或钢绞线)逐根排列理顺,编扎成束,并按设计的不同规格依次编号,待对照设计图检查无误时,方进行穿束。张拉前,质检人员应对穿束情况进行检查,防止发生丢束或丢股问题。治理方法:当可以补救时,用卸锚器对丢束(股)的钢束进行卸锚,补足后重新张拉,否则,要经设计验算,并按设计提出的补强方案处理。2.2 张拉中

9、滑丝(滑束)现象:预应力钢材在锚具处锚固失效,钢丝束等随千斤顶回油而回缩。预应力钢材在锚具处暂时锚固住,但当卸顶时却发生滑丝。还有的工作锚的楔片凹入锚环中。危害:使发生滑丝或滑束的钢束,产生超过设计考虑的预应力损失,降低结构或构件的承载力。原因分析:张拉后锚固时,顶楔器在顶压时不伸出,则工作锚变成利用滑动楔原理自锚的锚具。由于XM锚不宜于以滑动楔原理锚固,而且施工时又不是按滑动楔锚固操作,形成预应力钢材或楔片的滑移量大,超过了回缩值允许范围而表现为滑丝或楔片夹片被回缩钢束拖入锚环内,造成钢束回缩而表现为滑束。工作锚的锚环与楔片、夹片之间有锈、泥沙或毛刺等异物存在,造成横向压力不能满足锚固时的要

10、求,特别是使回楔锚固开始处不能满足牢固啮合,结果当预应力转换时出现滑丝。工具锚与工作锚之间的钢丝束编排不平行,有交叉现象,则卸顶时钢束有自动调整应力的趋势,可能因钢束轴线不平行于锚环孔轴线,使楔片夹片受力不均而锚固失效或发生滑丝现象。预防措施:安装顶楔器前进行试顶,检查其顶压时是否伸出。锚具安装前对锚环孔和楔片、夹片进行清洗打磨,工具锚锚环孔、楔片用油石打磨。工具锚的楔片要与工作锚的楔片分开放置,不得混淆。每次安装前要对楔片进行检查,看是否有裂纹及齿尖损坏等现象,若发现此现象。应及时更换楔片;对夹片也应按上述要求检查或更换。严格检查钢丝束编排情况,防止交叉现象发生。治理方法:张拉完毕,卸下千斤

11、顶及工具锚后,要检查工具锚处每根钢绞线上夹片的刻痕是否平齐,若不平齐则说明有滑束现象。应用千斤顶,对滑束进行补拉,使其达到控制应力。如用XM锚时,可对已锚固的钢束,用卸锚器进行卸锚,然后重新进行张拉和锚固。2.3 张拉中断丝现象:张拉预应力钢丝或钢绞线,顶锚或稳压时发生钢丝或钢绞线断掉,其发生部位多在工具或联结器夹片前端,位置相同而数量不等。危害:张拉中断丝,造成断丝的预应力束预应力损失增加。如超过允许根数,导致结构或构件的报废。原因分析:对于钢质锥形锚具而言,由于锚圈上口倒角不圆顺,再加上顶锚力过大使钢丝发生断丝;或因钢绞线材质不均,钢绞线全断飞出;或由于钢绞线钢丝束受力不匀,如钢丝束或钢绞

12、线有扭拧麻花现象,导致张拉受力不均,或因锚塞过硬,有刻伤造成钢绞线断掉。对于XM锚具,多由于千斤顶位置不正,造成夹片一侧刻入钢丝过深,或顶楔时钢丝产生应力集中,而发生断丝(如钢丝下料后,保管不好,有硬伤、死弯)。高强钢丝碳化,造成冷脆,张拉时断丝;或粗预应力钢筋材质不匀,张拉时断裂。预应力钢材下料时,采用电、气焊切割,使期材质变脆在张拉中断裂。预防措施:检验张拉槽与锚垫板垂直面的平整度,保证锚垫板与千斤顶的顶面在张拉过程中始终保持平行。严格检查锚具,导角不圆顺、锚具热处理太硬的都不使用,对预应力钢材在材质上严格把关。对钢绞线和钢丝束采用预拉工艺,使其各钢丝理顺,以便均匀受力;张拉时适当减慢加载

13、速度,避免钢丝内应力过快增长。预应力钢材的下料,不得采用电、气焊来切割,避免其材质冷脆。治理方法:切除锚头,换新束重新张拉。2.4 预留孔道摩阻值过大现象:后张预应力混凝土预埋套管孔道实测摩阻值大大超过设计值。危害:由于孔道摩阻过大,张拉中预应力摩阻损失增加,且使张拉伸长率超出-6%偏差。原因分析:套管安装时水平变位,或振捣时造成水平变位过大。套管本身及接头漏入水泥浆,使孔道管壁不光滑。预埋套管轴向刚度太小,绑扎间距为1m时,绑扎点间套管轴线呈明显的悬链线形,造成管道局部偏差过大。预应力束编束时,各根钢丝(或钢绞线)不顺直,处于麻花状增大摩阻值。预防措施:套管使用前,要进行严格的质量检验。要检

14、查有无开裂、缝隙,有无小坑凹瘪现象及咬口不牢等问题。管道铺设中要确保管道内无杂物,严防管道碰撞变形,及被电焊烧漏;管道安装完毕尚未穿束前,要临时封堵管口,严防杂物进入孔道;施工中要保护好套管,严防踩踏弄扁。管道就位后,要做通水检查,看是否漏水,发现漏水及时修补,要进行试通。并应对有所阻塞的孔道进行处理。改善软管的直顺度,减小造成孔道局部变位的因素。钢筋骨架中套管的绑扎间距,由1m改为0.5m,并增设导向钢筋,提高套管的轴向刚度。管道在弯曲段应加密固定设施。对钢束穿束前应进行预拉,在预拉过程中使扭绞在一起的钢丝(或钢绞线)得以顺直。锚垫板附近的喇叭口与套管相接处,要用塑料胶布缠裹严密,防止灰浆流

15、入管道。混凝土浇注过程中和浇注完毕后,要及时清理孔道内可能漏入的灰浆。可在梁两端专人用绑海绵的铅丝往复拉动,直至孔道顺畅为止。治理方法:采用超张拉来抵消摩阻过大所产生的预应力损失。2.5 张拉应力超标现象:已张拉锚固后的钢丝束(或钢绞线束)抽样检测时,发现张拉应力值不足,或超过设计要求值的5%。危害:不能保证结构在设计规定荷载作用下,不开裂,使结构承载力达不到设计要求。原因分析:预应力混凝土预埋管道摩阻值过大。混凝土强度未达到要求强度就进行张拉,因混凝土收缩、徐变所引起的预应力损失值,与设计不符而使应力值不准确。预应力钢材个别束应力松弛率偏大。预防措施:坚持超张拉按105%k控制。坚持预应力混凝土的强度达到70%R设(或设计规定值)才进行张拉或放张。坚持按设计文件持荷5min的要求持荷,坚持张拉力接近最后一级时慢进油,且油表指针稳定后再顶锚。2.6 张拉伸长率不达标现象:张拉时,实行张拉应力与伸长率双控,产生张拉应力值达标,伸长率超标问题。危害:说明张拉中存在不正常因素,如不停,将不能使结构的张拉应力达到设计要求。原因分析:张拉系统未进行整体标定,或测力油表读数不准确。张拉系统中,未按标定配套的千斤顶、油泵、