后张法预应力施工及监理心得

　　由于社会进步和科学技术的发展，中大跨度的结构越来越多，传统的施工工艺及粗大造型已远不能满足技术要求和人们的审美需要。预应力施工以其工艺先进、体积轻巧而成为中大跨度结构的主流，由于预应力施工工艺的复杂性以及预应力在构件中的重要性，预应力施工质量的控制就成为工程质量的关键。本人一直从事中大跨度桥梁的施工及监理工作，预应力施工接触较多，这其中有教训，但也积累了一定的经验，现就目前桥梁工程中较为普通的后张法预应力施工的关键工序及控制要点作一回顾。

　　一、预应力锚具的选型

　　预应力张拉根据使用部位及设计要求，锚具可选用夹片式锚具和镦头式锚具，一般预制大梁中采用夹片锚，而系杆拱结构桥梁的吊杆中采用镦头锚。盐城市区第一座系杆拱结构迎宾大桥，原设计吊杆中锚具为夹片锚，由于吊杆长度较短且长短不一，钢绞线伸长量较小，而夹片是通过钢绞线伸长后被动受力而锚固的，张拉过程中，由于钢绞线伸长量短，夹片根本锚固不住钢绞线，导致张拉失败，后借鉴千秋大桥镦头锚张拉成功的经验，经设计部门变更了锚具形式，改用镦头锚，一次张拉成功。由此可见，锚具的选型很重要。夹具式锚根据预应力钢材的种类，又分为OVM夹片锚和弗氏锚。OVM夹片锚一般用于低松弛预应力钢绞线，操作方便，一次张拉成功率高，在桥梁中使用较广。主要用于预应力箱梁及系杆拱、桁架梁结构的系杆中。如射阳县千秋大桥和盐城市迎宾大桥的系杆拱结构的系杆中、通榆河坎场大桥及大通大桥的桁架梁结构的系杆中均采用OVM锚，盐城市区串场河大桥，正在施工的小海桥箱梁也采用OVM夹片锚。弗氏锚的预应力钢材采用高强钢丝，一般用于薄壁结构中。如通榆河大通大桥、月港大桥的25m预应力T梁等均采用弗氏锚。对于连续张拉的结构，一般也采用弗氏锚，如响水灌河大桥的挂蓝施工、通榆河周集大桥的连续梁施工以及高等级公路中高架桥的连续梁施工等。另外，超高建筑如广播电视塔等预应力张拉也采用弗氏锚。

　　二、张拉锚具及夹具的质量控制

　　张拉用的锚具、夹具至关重要。锚夹具须经国家(部级以上)技术鉴定和产品鉴定，出厂前应由供方按规定进行检验并提供质保书。锚夹具应经外观检查，不得有裂纹、伤痕、锈蚀，尺寸不得超过允许偏差，对锚具的强度、硬度、锚固能力等，应按规定进行现场试验，对于重点部位的锚具应进行破坏性试验，由于锚具质量问题而发生质量事故也不乏其例。如通榆河阜宁城北大桥中跨为60m预应力砼系杆拱结构，锚具采购时把关不严，使用不合格锚具，进场后未认真抽样试验，在系梁张拉过程中发现夹片滑丝，由于施工人员有心理压力，存在侥幸心理，未引起重视，再加上监理人员在张拉结束后未仔细检查钢绞线的回缩量，压浆完毕，拆除脚手后，发现系梁下口出现几十条裂缝，经查是由于夹片硬度不够，锚固不住钢绞线，导致钢绞线松弛，发挥不了钢绞线的预应力作用。该质量事故发生后，由市水利局出面邀请了全国交通、水利、市政等桥梁方面专家进行会诊，决定在系梁两端做钢靴，采用体外张拉力方法进行补救，张拉结束后，我也参加了该桥的静载荷等性能试验，达到了预期效果。所幸该桥质量问题发现及时，亡羊补牢未为晚，要是在使用过程中锚具出现问题，四川彩虹桥的悲剧也许早一步发生在阜宁城北大桥身上了。

　　三、张拉程序和要求

　　1、对砼构件及孔道的检查

　　张拉前，应检查铺垫板位置是否准确，表面是否平整，是否与孔道端垂直，这一点相当重要，如锚垫板与孔道端不垂直，一方面应力有损失，另一方面，可能由于应力集中压坏锚后砼而使张拉失败，产生不可估量的损失，这样的教训也不乏其例。对于浇筑前穿束的孔道，张拉前应检查钢绞线能否在孔道内自由滑动。

　　2、张拉顺序和张拉方式

　　张拉顺序应符合设计规定。张拉方式一般采用两端张拉，当孔道较短时，可采用单端张拉，当条件不允许两端张拉时，也采用单端张拉。但单端张拉时应力损失较大，必须采用减少应力损失的措施。例如我参与施工的千秋大桥，主跨为三孔60m钢筋砼预应力系杆拱，只有第一孔可两端张拉，其余两孔只能单端张拉，但由于孔道较长，单端张拉孔道摩阻力大，应力能否顺利传到另一端，能传递多少，这在全国范围内当时尚无成功先例，为了得到科学的数据，在第一孔具备两端张拉的条件下，采取单端张拉进行试验，主要进行了孔道摩阻力试验，得出未采取任何措施情况下一端张拉直线束张拉力传递为73.34%，曲线束张拉力传递为52.4%，远远不能满足张拉应力要求。后采用加入肥皂水减少孔道摩阻力试验，得出应力传递为83.85%，提高了16.48%，基本上能满足张拉要求。由于第一孔的单端张拉试验提供了第一手的科学数据，后两孔单端张拉采用加肥皂水减少孔道摩阻力，张拉力和伸长量均符合要求，才解决了单端张拉力传递的矛盾，一次张拉成功。

　　3、张拉程序

　　一般张拉程序为：0→初始应力σ0→105σK→σK(锚固)

　　其中：σK为张拉时的控制应力，包括预计的预应力损失值。

　　注意：两端张拉时，两端千斤顶升降压、划线、测伸长量等工作应一致。张拉时均采用“双控”，即控制张拉力和伸长量，伸长量应在设计伸长量的±6%之内，否则应查明原因。

　　四、后张法预应力施工心得

　　1、预应力砼施工时，对孔道的保护

　　在预应力砼施工过程中，对孔道保护尤为重要。在砼浇筑过程中，振捣器千万不能碰坏波纹管，一旦漏浆堵塞波纹管，穿束将无法进行，只有通过凿洞疏通处理。因此在砼浇筑时，砼终凝前，要派专人用探孔器不停地在孔道内来回抽动确保孔道无堵塞，千秋大桥、通榆河大通大桥，串场河大桥都有过因波纹管堵塞而凿洞处理的问题，既浪费了大量的人力、财力，又影响了质量和工期。为防止穿束困难，有些施工单位在砼浇筑前穿束，这样做虽避免了穿束的麻烦，但一旦漏浆堵塞，也是很麻烦的事。如串场河大桥的预应力箱梁由于壁较薄，波纹管为扁管，接头处连接困难，易漏浆堵管，故采用在浇筑前穿束，由于波纹管漏浆而使不少孔道钢绞线堵塞，张拉无法进行，处理时，由于孔道中有钢绞线而无法控孔，难以确定堵塞的具体位置而无从下手，当时，这个工程我担任监理工程师，经过仔细考虑，我终于想出了采用千斤顶拉伸钢绞线，根据拉力和伸长量关系计算出堵塞的位置，要开刀凿除，事实证明，该方法还是切实可行的，这也是应力和应变关系即胡克定律在工程实践中的一个具体应用。因此，对先穿束的孔道浇筑时，施工人员一定要加强责任心，在砼终凝前，派专人来回抽动，以防漏浆堵塞。

　　2、对锚垫板后钢筋及砼的重视

　　不少施工和监理人员仅重视构件的中间部分，而忽视了构件端部锚垫板后钢筋和锚后砼，考虑到张拉时的梁端承受的压力较大以及应力的传递，一般设计中均在构件端部钢筋加密，在锚垫板后喇叭口段配以螺旋筋。但在实际施工过程中，由于该处钢筋较密，螺旋筋难以放到位，施工人员就把螺旋筋随便套在波纹管上，有些甚至不放，加密的钢筋及插筋也不按设计图纸摆放。另外，砼浇筑时，由于该处集中锚垫板喇叭口、螺旋筋及加密的钢筋，砼难以进料，往往在锚垫板后形成蜂窝和孔洞。这些都是非常严重的质量隐患。因此，我对所有施工人员的要求是一定要确保螺旋筋和加密插筋的位置，如螺旋筋的确不能到位的，采取多插钢筋的方法来弥补。

　　3、张拉时的“双控”

　　预应力张拉时，采用“双控”指标，即张拉力和张拉伸长量的控制，张拉到设计张拉力时，看实际伸长量跟理论伸长时的误差是否在允许范围内，如超出范围，则须分析原因，直至符合要求。根据我多年的实践经验，如实际伸长量超过理论伸长量，可能是初始伸长量有误造成的;如实际伸长量比理论伸长量小，可能是由于孔边摩阻力大引起的。有一点需要特别提醒的是：并不是“双控”指标都符合要求，该孔张拉就一定合格。如浇筑前穿束的孔道，一旦钢绞线堵塞，虽然张拉力跟伸长量均符合要求，但如误认为合格，那将是非常危险的质量隐患。因此，在张拉前，一定要抽动钢丝束，看是否能在孔道内自由滑动。

　　4、严格控制压浆工艺

　　有人认为，预应力构件的关键在张拉，只要张拉成功就万事大吉了，而忽略其后的孔道压浆。其实，孔道压浆也是预应力施工中至关重要的一个环节，孔道压浆的主要作用是保护钢绞线，以防钢绞线锈蚀。钢绞线锈蚀而导致桥梁倒塌的例子不胜枚举：1967年，BicktonMeadowsFoot-BridgeinHampshire,一座人行桥突然倒塌，但钢束仅有少量锈蚀;1985年，在WelshBridge发现在块件之间接缝处，由于钢束锈蚀而突然倒塌。1992年，比例时的RiverSchelde桥突然倒塌。另外，98年震惊中外的四川重庆彩虹桥倒塌事故，据查很重要一点就是由于钢绞线严重锈蚀而引起的。这些血的代价不能不引起慎重。由此可见，必须严格控制和十分重视预应力孔道的压浆工艺。

　　五、一点建议

　　鉴于以往后张拉预应力施工监理的经验和教训，本人对后张法预应力工艺的建议如下：

　　1、钢绞线和锚具最好采用正规和知名厂家的产品。

　　2、为保证一次张拉的成功率，夹片式锚具尽可能采用OVM锚具。

　　3、为避免桥梁整体倒塌，在跨度允许条件下，预应力桥梁尽量采用预制式梁板结构而非系杆拱或斜拉结构，这样即使有一两片梁发生意外，也不可能整体倒塌。

　　4、对系杆拱、斜拉等结构的桥梁，在施工时，孔道中应预埋能观测桥梁预应力变化的感应元化，并配备相应的电子观测系统，确保能随时掌握预应力的变化情况，不至酿成大祸。

　　5、为减少孔道穿束麻烦，保证施工质量，避免钢绞线锈蚀，应尽量采用更先进的预应力施工工艺——无粘结预应力施工。