建筑施工论文后张法预应力砼箱梁施工质量控制

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发布时间：2013-12-10 16:46:03  更新时间：2013-12-10 15:28:45

　　纵观国内外的各种桥梁工程，目前基本都采用清水砼结构。对于清水砼结构的施工，不仅应控制其强度，而且应控制其外观质量。近年来，国内外采用预应力砼箱梁作为桥梁工程上部结构的主要承力构件越来越多。由于预应力砼箱梁的特殊结构与施工工艺，其外观质量控制尤为重要，难度也比较大。对于后张法预应力砼箱梁的设计与施工，目前已经有较为成熟的方法、工艺与技术，但其施工外观质量的控制方面尚需继续探索与总结提高。

　　【摘要】本文结合工程实例，从梁体的设计构造、模板选择与施工、砼原材料与配合比、砼浇灌与振捣、和砼拆模与养护等方面，对后张法预应力砼箱梁的施工外观质量进行深入的分析。

　　【关键词】后张法,预应力砼,箱梁,施工,外观质量,分析

　　1概述

　　砼外观质量指标包括：砼结构的轴线、标高和尺寸是否准确；阴阳角是否顺直；垂直度、平整度是否符合要求；施工缝、接槎处是否严密；表面是否密实，有无裂缝、蜂窝、孔洞、露筋、麻面、泌水、起沙、脱皮、龟裂等缺陷；外表色泽是否清晰、统一和舒畅。在砼外观质量的控制和评定方面，对砼结构的尺寸、阴阳角、垂直度、平整度、施工接缝、密实度和防裂等方面。本文结合工程实例，从结构特点与施工工艺等方面，分析总结后张法预应力砼箱梁施工外观质量的控制技术。

　　2工程实例总结

　　某高速公路项目总长34.5km，设计双向四车道。该项目共有大小桥梁工程31座，其中跨河桥3座，其它都为陆地或旱地立交桥。这些桥梁工程基础大多为钻孔灌注桩，而上部结构基本都为预应力砼箱梁。在各座桥梁工程中，预应力砼箱梁跨度不等，最大为70m。其中70m预应力砼箱梁采用封闭箱型断面，梁高2.6m，宽29.2m，单箱五室，外侧为斜腹板，每4.5m设一道内横梁。箱梁顶板及底板厚均为24cm，到桥墩支点附近变厚到40～50cm，外侧腹板厚22cm，中间腹板厚20cm。箱梁内配置纵、横、竖双向预应力钢束，纵向预应力分为腹板束、顶板束、底板束，钢束规格为6Φj15.24钢绞线，HVM群锚锚具；横向预应力分别设在桥面板和横梁内，桥面板每50cm设一束横向预应力，规格为3Φj15.24及5Φj15.24，单端交替张拉，横梁厚度35cm，按需要布置钢绞线，每束12Φj15.24，横梁内钢束两端张拉。

　　这些预应力砼箱梁采用后张法的施工工艺，在砼浇筑前需预留预应力孔道，孔道采用ф70～80mm预留金属波纹管的方法成型。桥梁工程是该项目实施中的技术重点，而预应力砼箱梁则是重中之重。作为该项目的施工方，我们意识到，如何保证预应力砼箱梁的施工外观质量，将体现我们的管理形象与技术水平，因此我们把它作为一项重要任务来抓。

　　在该项目的各座桥梁工程的陆续施工过程中，我们实行了样板开路制度，从样板中探索分析，以前面的施工情况指导后续的施工方法，反复分析研究，逐步提高。对于后张法预应力砼箱梁，在施工中我们总结了常见的施工外观缺陷和质量事故主要有：砼蜂窝、露筋、不密实；砼麻面、气泡多、沾模脱皮；砼大面积泪珠、起沙、有云雾状明显斑纹；模板接缝漏浆、砼表面粗糙、起沙；砼分层、色差大、龟裂；砼裂纹、斑纹、颜色泛白；预应力孔道堵塞、压浆受阻；梁端砼破碎等。对这些施工外观缺陷和质量问题，我们从产生的主要原因入手，分别对梁体的设计构造、模板选择与施工、砼原材料与配合比、砼浇灌与振捣、和砼拆模与养护等方面，对后张法预应力砼箱梁的施工外观质量进行深入的分析。

　　3施工外观质量分析

　　3.1梁体的设计构造。在砼构件的设计中，不能仅仅考虑其经济性而刻意减少自重，还应适当考虑便于构件砼的浇灌和振捣施工。上述桥梁工程的设计与施工实践表明，后张法箱梁中，如设计的预应力孔道间、孔道与钢筋间、孔道至构件外表面间距离太小，则施工时砼难以灌料或振捣器无法插入，质量难以保证，即使采取了各种措施，施工缺陷的出现也防不胜防。若设计时只顾构件的经济性而不顾施工难度，一味追求梁体的“高瘦和苗条”，往往得不偿失。

　　对于预埋金属波纹管，在设计上宜把之当作一条大钢筋，按现行有关规范的构造要求布置其间距和保护层厚度。在一般情况下，埋设钢绞线的孔道间的距离不宜小于孔道直径且不小于2.5cm，孔道壁至构件外表面的厚度不宜小于孔道直径且不小于6cm。

　　在预应力筋能穿过和满足孔道压浆要求的前提下，或通过穿筋和压浆试验后，选择最小的孔道直径。上述桥梁工程的箱梁，施工时将波纹管外径由φ80减小为φ70，同时将在箱梁侧板处与波纹管同标高的水平构造钢筋移开后，砼浇灌质量明显易于控制得多。

　　3.2模板选择与施工。在上述桥梁工程的施工前，经过对加肋复合面板和定型组合钢面板两种模板的技术经济比较和工程实验证明，采用定型组合钢面板作为桥梁工程结构砼施工模板，周转次数多，刚度好，浇灌后砼表面光滑，外观好。上述砼结构采用的定型组合钢模板的面板厚5mm，加钢肋间距20～30cm，安装模板采用玻璃胶或密封条作为拼缝涂贴材料。

　　为确保钢筋保护层厚度，预防构件成型后露筋，一般采取埋设水泥砂浆垫块或塑料垫块的做法。垫块尺寸一般在3～5cm之间，埋设间距1～1.5m。水泥砂浆垫块的材料和颜色应与制作的构件颜色相同，强度不得低于制作构件的砼强度。相对而言，使用塑料垫块的构件外观好一些，但塑料垫块须专门制作，在确保有效控制保护层厚度的同时，还要充分确保垫块与砼的固结和膨胀系数相近，变形能协调一致。

　　钢模板在初次使用前，或长时间放置后重新使用前，先除锈并涂刷油性脱模剂。除锈根据模板的锈蚀程度，选用砂纸或砂轮机，阴角部位采用铁刷除锈。在模板的周转过程中，每次拆模后应清理干净（接缝和阴角部位用铁刷清理），并尽快涂刷脱模剂。油性脱模剂涂刷不可太厚，少沾多刷，以免流坠。如采用水性脱模剂，应与油性脱模剂交替使用，避免长时间使用水性脱模剂而造成钢模板锈蚀。上述桥梁工程实例中都采用1：5重量比的机油与柴油拌匀物，并取得较好的效果。3.3砼原材料与配合比。预应力砼构件的砼强度等级普遍不小于C40，宜采用标号42.5以上的普通硅酸盐水泥或粉煤灰水泥，同时为了能获得较高的砼早期强度，一般应掺用外加剂。为保证砼强度，细骨料宜采用细度模数2.6～3.0的天然坚硬中砂，粗骨料应采用天然抗压强度为1.5倍砼强度的良好级配碎石，并严格把关砼骨料的含泥量。水、水泥和外加剂应检验合格才能使用，并在使用前试拌砼，检验三者之间的亲和性，应不发生不良反应。

　　上述桥梁工程的实际施工表明，采用粉煤灰水泥的箱梁，砼成型后表面色泽较浅白，而采用普通硅酸盐水泥的，砼成型后表面色泽较深黑。因此拌和砼的水泥不仅应按规范取样送检合格，而且对相邻同一构件宜用同一品种的水泥，禁止同一构件采用两种水泥。不同的施工用水，或不同的地方材料，拌和的砼，浇灌后外观也会有一定的差异。为确保施工质量，应认真取样送检，严格控制中砂与碎石的含泥量，选择良好级配的碎石，地下水或非饮用水先检测合格才可使用。

　　水灰比、水泥和外加剂用量、砂率和碎石粒径都会直接影响砼的性能，如拌和物的塌落度、和易性、粘聚性、凝结过程的水化热、干缩性及强度等。水泥用量不宜超过500kg/m3，如用其上限则应通过加强养护等预防裂缝的产生。可通过掺用缓凝早强型减水剂，控制水灰比在0.35～0.4之间，砂率不大于40%。需要特别注意的是，有些外加剂若掺量太多，将产生砼拌和物定浆太快和气泡多等现象。例如使用FDN-5高效减水剂，适宜的掺量为水泥量的0.3～0.5%。因此在施工前，应做原材料的送检和砼的试配工作。砼试配，同时做7和28天的抗压试件，并先做样板，经过验收砼外观满足要求，再全面实施施工。

　　使用的粗骨料粒径应根据构件的设计构造，如钢筋与波纹管的间距而定，一般箱梁宜使用粒径5～25mm的良好级配碎石。做砼配合比重要的一项，就是根据构件尺寸、钢筋密集程度、砼输送方法和输送距离等因素选用砼塌落度。预应力砼箱梁结构，如使用砼搅拌运输车则塌落度宜为5～7cm；如使用砼输送泵，输送距离在100m以内、高度在20m内，则塌落度宜为9～10cm；输送距离100～200m、高度在30m内，则塌落度宜为11～13cm。

　　不同塌落度和水灰比的砼成型后，其表面气泡数量和大小不同，颜色也有差别。塌落度或水灰比较小的砼料，成型后表面气泡少而大，色泽较深；塌落度或水灰比较大的砼料，成型后表面气泡小而密集，色泽较浅。因此在施工过程中，应严格控制砼的塌落度，同一构件、相接或相邻构件，砼塌落度相差不宜超过3cm。每一构件砼浇灌时，在浇灌点实测塌落度，并实测不少于两次。如输送距离较远（超过100m）或天气炎热，在砼搅拌点和浇灌点都做塌落度测量，塌落度损失值不宜超过2cm。炎热天气，为降低砼在输送过程中损失，输送管用麻袋等覆盖并经常淋水。

　　3.4砼浇灌与振捣。现场的砼搅拌系统在使用前做好计量仪表的标定工作，施工中每月对计量仪表做好复检工作，为稳定砼质量打下基础。严格按砼的设计配合比施工，做好原材料的抽检试验工作，对不合格材料坚决清退出场。每次砼拌和前应做好砂、石含水量测试，随时调整加水量。严格按施工规范控制砼拌和时间。

　　由于箱梁的构造特点，一般都在钢模板的外侧设置附着式振捣器，每1～1.5m设置一个，尽量设置于梁体的下部，以利于孔道下部砼的振捣密实。宜选用高频率、低振幅者，同时为降低其振幅对模板刚度的不良影响，附着式振捣器安装时宜垫18厚木夹板。

　　对箱梁砼，宜采用分层阶梯滚动式的浇灌方法，自梁体的一端分层向前推进，每层厚度不大于30cm，待浇至离另一端约1/5梁长时，掉头转向浇灌。在上述工程箱梁中，对无法使用插入式振捣器和难以灌料的部位，改用粒径5～25mm级配碎石和11～12cm塌落度，并改由梁端渐变段灌料让砼流动至该部位的方法后，才克服砼蜂窝狗洞的问题。砼入模后应尽快启动钢模板两侧的附着式振捣器，并在砼灌料过程中连续振动，边灌料边振动，在灌料上升至各部位孔道顶面时，即可关闭。附着式振捣器一般每次连续开动时间为10～20min。每一梁段砼浇灌完成超过60min后，不宜再次开动该部位两侧的附着式振捣器，否则易造成砼定浆后受振动而离析泛水起沙等问题。

　　相对来说，能使用插入式振捣器直接进行插捣的部位，其砼的浇灌质量比较可靠，同时使用插入式振捣器操作时必须严格做到快插慢拔。插入式振捣器的振动，呈截锥形分布，棒头部分的振动力最大。如将振捣棒缓慢地插到砼中振捣，表层的砼很快被振实，当棒头再插入砼底部时，内部砼中的气泡就很难透过表层砼向外排除。插入式振捣器的棒头大多为φ50，一般其作用半径为30～40cm，每次其移动距离宜为50～60cm。在振捣过程中，宜将振动棒上下略做抽动，使上下振捣密实均匀。在分层浇灌过程中，在振捣上一层砼时，宜插入下一层中3～5cm。对于孔道下部砼的振捣，宜选用较小棒头如φ35或φ25的插入式振捣器，作用半径与每次移动距离也相应减小。

　　在每次浇灌砼前，应调试好砼搅拌、运输和振捣等一切机械设备，落实水电的供应，避免施工中断而造成非设计的砼接槎，影响外观质量。实际施工表明：如浇灌时砼分层太厚，或未充分振捣，或振捣方法不当，则砼内的气泡无法排除，附着在模板表面而形成麻面现象；如边角部分的砼振捣不密实，则拆模时砼保护层被模板粘连掉落而造成缺棱掉角；如砼过度振捣，则造成砂浆与骨料离析，离析后砂浆上升而石子下沉，砼成型后表面明显分层，色差大，严重的在砂浆聚集部位发生龟裂，或粘模脱皮现象。

　　3.5砼拆模与养护。拆模的时间控制不好会对砼外观造成影响，拆模过早会导致砼面粘模、缺棱掉角；过晚会增加拆模难度。一般构件侧模拆除时的砼强度达到C2.5即可，但由于考虑箱梁翼板须有一定的抗弯强度，并防止构件缺棱掉角，箱梁一般拆模时砼强度不宜低于C12.5。其具体拆模时间，还应根据砼浇灌气温，以及掺用外加剂的性能而定。上述工程实例表明，当FDN-5高效减水剂掺用量0.3～0.5%时的箱梁，如浇灌砼时气温10～30℃，则以浇灌后10～12h拆模为宜，如浇灌砼时气温30℃以上，则以浇灌后8～9h拆模为宜。为此宜在施工现场放置同条件养护试块，通过试验确定拆模时间。

　　砼拆模后的养护对保证砼质量至关重要，养护不及时或不到位都会造成砼强度不达标，还会造成砼表面裂缝、起皮等缺陷。对预应力砼箱梁，养护时梁面宜覆盖，确保梁面能长时间处于湿润状态，而梁侧可用移动水车或人工喷淋。养护应在拆模后立即进行，对普通砼的养护时间不少于7天。梁面覆盖养护使用的砂、麻袋、薄膜和水应保持干净。麻袋应先泡水1～2天并清洗两次，防止麻袋脱色污染砼。如使用非饮用水或地下水养护，也应先做水质化验合格才能使用。上述工程施工前期发现，使用地下水养护的砼表面严重变色，而且桥两岸的地下水养护后的砼表面颜色不一样。后来改用河水养护后，砼表面颜色一致，避免了变色现象。

　　砼拆模后应注意做好成品保护工作，防止施工机械、工具碰撞墩柱和盖梁等施工成品。万一碰坏表面，则应凿毛、清洗并用同颜色的砼认真修补。

　　4结语

　　砼外观质量反映了砼浇筑、施工组织、模板及钢筋等方面的施工管理水平，提高砼外观质量可保证砼保护层质量，防止钢筋锈蚀，增强结构的耐久性。对于该项目的各座桥梁工程，除前期部分预应力砼箱梁施工外观质量不太稳定之外，由于在设计与施工过程中不断进行上述的探索和分析，改进设计思路，改善施工工艺和技术，基本上都取得较好的质量效果。

　　从该高速公路项目各座桥梁工程的施工总结过程中，我们认识到：对后张法预应力砼箱梁的施工，对出现的外观缺陷和质量事故，应查明主要原因，以便对症下药，采取相应的技术措施；但往往某些施工缺陷并不是单一原因引起的，有的则难以及时找出原因，因此应针对其结构特点与施工工艺，对施工的各个环节系统地分析，以便采取措施把可能发生的各种施工外观缺陷和质量事故消灭在萌芽状态。

　　参考文献

　　1杨奇勇等主编.交通部.JGJ041-2000.公路桥涵施工技术规范.砼结

　　构外观质量控制，2002，33（7）