預應力混凝土箱梁施工管理論文
預應力混凝土箱梁施工管理論文
摘要：文章主要以山西省太佳高速公路(呂梁段)第八合同段預製梁場施工為素材，從技術管理的角度對高速公路施工預製梁場在混凝土梁(板)預製過程中的技術管理作了論述，對預應力混凝土梁的施工工藝作了探討和分析，對預應力混凝土梁施工中出現的工程病害做出了分析和提出預防措施。
關鍵詞：預應力；混凝土；預防措施
1 預製場地的選擇和施工準備
預製場地的選擇宜靠近施工工地就近佈設，交通方便，利於建築材料的運輸和成品梁板的吊裝。太佳高速公路(呂梁段)第八合同段共有橋樑3座，預製梁板數量為364片，主要設計為20m預應力箱梁132片、30m預應力箱梁232片，箱梁為後張法施工。該預製場主要選擇在1號橋與2號橋之間的挖方段路基上，佔地約10 000 m2，存梁區設在梁場前方的路基段內，施工道路利用S104省道及路基便道。梁場用水，在梁場右側的河溝內打井，安裝高揚程抽水機將水抽至梁場左側的山上，新修建一座蓄水池，電力前期由2臺150 kW發電機供電，後期由架設的電力統一專線接入梁場。
2 施工技術
後張法預應力箱梁施工順序：臺座製作→制安鋼筋、預應力孔道、模板→綁紮頂板鋼筋→澆築混凝土→養護、拆模→預應力筋制安、張拉→封錨、孔道壓漿→養護。
2.1混凝土施工
混凝土採用混凝土罐車由拌合站運至制梁區再經龍門吊吊運人模，按水平分層澆注，由梁端向跨中的順序，共分4層澆注，先從底板澆注腹板位置，再分2層澆注腹板，最後澆注面板。混凝土的振搗，腹板搗固以附著式振動器(高頻振動器)為主，插入式振動棒為輔，面板可用平板振動器。附著式振動器兩邊對稱振動，並嚴格控制振動時間(一般為1.5 min)，只能在灌注部位振動，不得空振模板，波紋管位置以上部位採用插入式振動棒搗固，步點均勻，振動棒不得觸及波紋管，以免波紋管被振破漏漿，影響張拉。混凝土搗固程度以現場觀察其表面氣泡已停止排出，混凝土不再下沉並在表面出現水泥砂漿為宜。
養護，拆模後即時灑水養生，使混凝土表面保持絕對溼潤，避免時干時溼，針對工地不同氣候變化採用不同的養護措施，低溫季節澆築完混凝土後立即用塑膠薄膜包起來，保持梁體溫度和表面溼度，高溫季節，經常澆水，頂板用土工布遮蓋起來，減少水分蒸發。
2.2預應力施工
2.2.1預應力筋下料及製作
預應力筋下料長度既要滿足使用要求，又要防止下料過長造成浪費。預應力筋下料長度的計算，應考慮預應力筋的品種、錨具形式、彈性回縮率、張拉伸長值、構件孔道長度、張拉裝置與施工方法等因素，由於預製梁採用兩端張拉，故每根鋼絞線的長度按下式確定：
L=L0+2(L1+L2+L3+L4+L5)
式中：L0：構件的孔道長度；
L1：工作錨厚度；
L2：千斤頂長度；
L3：工具錨厚度；
L4：限位板長度
L5：長度富餘量(一般取100 mm)；
孔道成形的質量，對孔道磨損的影響較大，應嚴格把關，因此要求孔道的尺寸與位置應正確，孔道應平順。接頭不漏漿，端部預埋鋼板應垂直於孔道中心線等。
預應力筋的孔道可採用鋼管抽芯，膠管抽芯和預埋管等方法成形，該梁場採用預埋金屬波紋管成孔工藝。接頭採用外徑大2 mm同類波紋管套接，並用膠帶纏繞、密封好，以免水泥漿進入管內，沿梁長方向1 m設一道井字形鋼筋架以利於固定波紋管。
2.2.2預應力筋的張拉
2.2.2.1張拉程式
0→10％(rK(初應力值作延伸量的標記)→100％σK(持荷2min，測延伸量)一錨固。
箱梁張拉分為正彎矩區(架樑前)及負彎矩區(架樑後)兩種。在隨梁同條件養生混凝土試件達到85％設計強度後進行預應力施工，預應力筋用錨具進場時應按《混凝土結構工程施工及驗收規範》GB50204—92和《預應力筋用錨具、夾具和聯結器應用技術規程》JGJ185—92組批驗收，合格後方準使用。各束張拉力及伸長值按規範要求分別計算，以張拉力和伸長值雙控。 預應力筋張拉伸長值的量測，應在建立初應力之後進行。其實際伸長值AL應等於：
△L=△L1+△L2-A-B-C
式中：△L1：從初應力至最大張拉力之間的實測伸長值，包括
多級張拉，兩端張拉的總伸長值；
△L2：初應力以下的推算伸長值；
A：張拉過程中錨具楔緊引起的預應力筋內縮值；
B：千斤頂體內預應力筋的張拉伸長值(若理論伸長值已計人，則不減)；
C：構件的彈性壓縮值。
關於推算伸長值△L2，可根據彈性範圍內張拉力與伸長值成正比的關係計算，也可用初應力——2倍初應力的可測伸長值代替。
△L與理論值的差值不得大於6％，否則必須暫停張拉，分析、查詢原因後並採取有效措施予以調整後，方可繼續張拉。
2.2.2.2壓漿施工
孔道壓漿是為了保護預應力鋼筋不鏽蝕，並使預應力筋與構件混凝土有效的黏結，從而既能減輕梁端錨具的負荷，又能提高梁的承載能力、抗裂效能和耐久性。
(1)準備工作：用棉花和水泥漿堵塞錨具周圍的鋼絲間隙，並用空氣泵檢查通氣情況。
(2)水泥漿的製備：孔道注漿所用的水泥漿，須用P.O52.5R普通矽酸鹽水泥拌制，水泥漿標號不得低於構件混凝土標號的80％(28天齡期時)。M40水泥漿配合比及外加劑，水泥漿應有足夠的流動性，稠度控制在14 s-18 s之間，水灰比應在0.4～0.45。泌水率宜控制在2％最大不得超過3％。每次拌量以30min～45min的使用為宜，水泥漿在使用和壓注過程中應經常攪動。
(3)壓漿程式和操作方法。預應力張拉後，宜在48 h內完成孔道壓漿，經過鐵絲篩的水泥漿用灰泵從一端向另一端壓漿，壓漿工作要在一次作業中連續完成，當另一端出濃漿，稠度達到規定值為止，關閉出口閥門繼續壓漿，壓力應最少升至0.5 MPa，保壓2min。
2.2.2.3封端
壓漿完畢後，即可進行封端。封端注意事項：①採用與梁體同標號的砼；②封端前，壓漿殘留渣滓應清理乾淨，與梁體的接觸面應鑿毛；③封端的幾何尺寸應符合設計要求。
3 預製梁常見工程病害及原因分析
在混凝土澆築完成拆模後，梁板頂面、翼板下部出現不規則的裂縫。鑿開混凝土裂縫發現，裂縫深度在0mm～5mm之間，初
步判定為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響梁板的正常使用，但考慮預應力鋼絞線張拉後，梁板頂面拉力增大，有使裂縫增長的可能，為此組織工程技術人員對裂縫產生的原因進行分析並提出相應的改進措施。
3.1裂縫產生的原因分析
3.1.1原材料因素
水泥採用P.0525R,經檢驗符合規範要求，水泥用量：486kg／m3，高強混凝土因採用高標號水泥且用量大。這樣在混凝土生成過程中由於水泥水化而引起的體積收縮即自縮就大於普通混凝土，出現收縮裂縫的機率也大於普通混凝土。高水泥用量的混凝土硬化過程中，水化放熱量大，升溫梯度大，溫度收縮應力加大，導致溫度收縮裂縫。高強混凝土由於水泥含量高的多，所以在硬化早期由於水分蒸發引起的幹縮也將大於普通混凝土。
碎石、砂、水、外加劑等經多次試驗各項指標均符合規範要求。
3.1.2施工工藝因素
在混凝土養生，現場操作中有時不夠及時，梁板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫達35℃，加快了水份的蒸發，致使表面幹縮裂縫。
3.1.3混凝土自身應力形成的裂縫
①收縮裂縫：混凝土凝固時，水化反應會使混凝土的'體積減少，表面水分蒸發，也會使混凝土體積減小。混凝土的乾燥過程是由表面逐步擴充套件到內部的，在混凝土內呈現含水梯度。因此產生不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內部混凝土承受壓力。當表層混凝土所產生的拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。
②溫度裂縫：梁場建在海拔較高的山上，當地晝夜溫差較大，最高溫差達20℃。混凝土在較大的溫度變化作用下產生收縮和膨脹，產生溫度應力，溫度應力超過混凝土抗拉強度時，即產生裂縫。
3.2裂縫的預防措施
(1)嚴把原材料質量關：水泥、砂、碎石等原材料要保持其料源的穩定，確保各種原材料質量滿足規範要求。
(2)嚴格按照有關技術規範進行混凝土配合比設計，並在施工過程中經常校核，嚴格控制水灰比、砂率、坍落度等關鍵技術指標。每天施工前都要測定砂、石料含水量，得出符合實際的施工配合比。
(3)混凝土澆注應選擇一天中溫度較低的時候進行，採用插入式振搗器振搗時，移動間距不應超過振搗器作用半徑的1.5倍，對每一振搗部位必須振動到混凝土停止下沉，不在冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿，邊振動邊徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝土離析。
(4)混凝土養護，不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養護最為關鍵。合理掌握混凝土的養護時間，混凝土澆注完成收漿後，儘快覆蓋和灑水養護，使混凝土表面始終保持在溼潤狀態，不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。在初期由於水化反應產生熱量較大，應加大灑水次數，必要時在腹板採取噴淋養護加快散熱，在溫度較低的夜間進行覆蓋，降低梁體溫差大，減少由溫差產生的溫縮裂縫。
4 結束語
經過施工技術管理人員的共同努力，梁板的質量得到了有效的控制。