浅谈北方地区公路工程预应力混凝土施工裂纹防治

王红强

【摘要】在预应力混凝土梁体施工完成之后，因为各种原因会导致裂缝的产生，对梁体带来巨大危害。文中主要就北方地区公路工程预应力混凝土施工裂纹防治分析探讨。

【关键词】 混凝土；施工裂纹；防治。

引言

在预应力混凝土梁体施工完成后，混凝土表面不同程度上会产生各种裂纹，宽度在0.01mm-0.2mm之间，更严重的会有超过0.2mm乃至更大的裂纹或裂缝，而在北方地区温差较大的施工环境下，0.01mm-0.2mm之间的细小裂纹在温度变化影响下，会逐渐加宽，严重影响混凝土的耐久性及混凝土梁体的使用寿命。

工程实例：2014年10月，陕西神佳米高速公路项目施工柳沟大、中桥20m预制箱梁。在2014年11月下旬对梁体施工成品进行检查时发现，柳沟大桥9#-1梁片腹板位置发现裂纹，宽度约0.08mm，均在波纹管变坡点的位置，随后展开排查，发现有20片20m箱梁有不同程度的裂纹，部分统计如（图一）。

为了确定是否为贯穿或者表面裂文，我们对裂纹处进行了钻孔取样，发现裂纹深度约3cm，并发现预应力孔道内部有水渗出，表明预应力孔道内浆液凝固后有泌水现象，且一直存于钢带波纹管的包裹内，无法渗出，也无法凝固。

案列裂纹原因分析：经查施工记录，9#-1梁片施工时间为2014.10.7日，当日施工温度10℃-20℃，混凝土浇筑施工过程正常。压浆时间为2014.10.14，温度为2℃-16℃，并室外平均温度连续5日温度低于5℃，已经属于冬季施工。进行压浆作业是上午施工，温度约10℃，按照实验室施工配合比进行浆液配制，施工正常，压浆过程正常。而在我们钻孔取样中发现管道内浆液有泌水现象，说明浆液配制没有达到设计要求；裂纹基本产生于孔道范围附近，在进行钻孔时间为2014.11月，夜间最低气温已经达到-10℃，在此温度下，孔道内未凝固水分必然结冰，水分结冰后膨胀，如此反复，导致管道波纹管开裂，且波纹管周边混凝土厚度较为薄弱，进而导致混凝土开裂。

经设计院及各级专家进行现场实际勘察取样分析，没有贯穿裂纹，基本为表面裂纹，并确定了修补方案：首先进行静载实验，如满足设计要求后，方可进行压浆、刻槽封闭处理。否则予以报废处理。

处理措施：项目部按照设计院的处理方案，首先进行了静载试验，静载实验后满足设计要求，立即进行了高压注浆及刻槽封闭处理，修补工作完成后经专家组检查验收后，结论为满足设计使用要求。

结论：

后经多次配制浆液实验得出，压浆料的不稳定性极易导致浆液在拌合后不能完全凝固，表层有泌水，在施工过程中难以肉眼观测，因此实验技术人员必须随时取样，及时调整施工配比，方能有效控制浆液合格。否则在温度应力下出现冻胀，是混凝土产生裂纹的重要原因。

根据以上案列，公路工程中，预应力孔道的孔道压浆、安装定位、预应力张拉、孔道周边混凝土振捣这几道关键工序，在预制箱梁、后张法现浇箱梁施工中由于施工不当，可能会造成混凝土裂纹，产生裂纹具体因素分析如下：

一、影响裂纹产生原因

1.孔道安装定位

预应力孔道普遍为金属波纹管或者塑胶波纹管（JG225-2007）（JT/T529-2004），在安装过程中，管道定位坐标没有按照设计，定位钢筋的尺寸不符合设计，定位钢筋的数量、间距没有按照设计布置，会导致在施工混凝土过程中，孔道随着振捣器的震动作用产生偏移，导致孔道周边包裹的混凝土厚度不一，且不满足设计要求，在后续预应力张拉作用下，则会产生裂纹。[1] 我们在陕北地区的几个高速公路项目施工中，从梁体钢筋绑扎及管道定位的实际操作情况看，这类问题较为多的出现，其主要原因是操作人员对预应力管道定位的位置坐标测量不清楚，尤其是高度控制，量取的方法不正确，造成坐标控制不准确。

2.混凝土施工

混凝土施工过程中，如混凝土的和易性较差、坍落度不能满足设计要求，会造成混凝土在孔道周边流动性较差，不能密实填充。由于预应力孔道周边的钢筋布置较为密集，如在振捣过程中，没有完全捣鼓密实，或者没有用大小捣固器交替振捣，会造成空洞、蜂窝等，影响后续张拉施工质量，同样在预应力张拉应力下会产生裂纹，且随着较大的温差变化，裂纹会逐渐增大。

3.预应力张拉

首先拉力表的校核极为关键，如没有按照要求进行校核，会造成张拉力不准确；其次钢绞线的质量、穿束过程中钢绞线缠绕在一起，也会影响张拉效果；再次张拉施工的拉力控制不好、持荷时间不够也會严重影响张拉效果。如果张拉力不够，或者超张拉力超出设计和规范误差范围之外，在构件使用后期会造成裂纹、裂缝。[2]

4.孔道压浆

孔道压浆是一项极为关键的工序，尤其在北方温差变化较大，冬季温度持续在0度以下，压浆如控制不好，极易造成混凝土开裂。压浆料需要满足设计要求，配合比需按照设计规范或者参照使用说明书配比，如配合比没有做好严格的实验配制，在浆液压入孔道之后，压浆料会沉淀在孔道底部，水分上升到孔道上部，造成孔道下部压浆料凝固，上部水分无法固结，而在温度持续在0度以下，上部水分结冰，水分冻结后体积膨胀，将孔道波纹管及孔道外包裹的混凝土挤压开裂，造成混凝土裂纹、裂缝。

二、防治措施

1.孔道安装定位

波纹管设计高程和中心位置应从底模向上垂直尺量，采用钢筋定位波纹管，将定位钢筋按设计要求焊接在钢筋骨架上，确保牢固定位，曲线段定位钢筋间距≤0.5m，直线段定位筋间距≤1m，焊接固定牢固。当波纹管道位置与骨架钢筋影响时，可适当移动普通钢筋位置，必须保证管道位置准确。由于先前一些工地的施工经验，使我们在施工的神佳高速公路中，对此项工作非常重视，我们对操作工人进行现场定位交底，固定专人检查，严格控制坐标以及定位钢筋的焊接质量，确保了管道定位的准确。

2.混凝土施工

混凝土施工前，必须进行配合比实验，确保混凝土各项指标满足设计要求。由于预应力孔道周边的钢筋布置较为密集，如在振捣过程中要用大小捣固器交替振捣，随时监控捣固器工作情况，避免漏震造成空洞、蜂窝等。由于北方地区温差较大在浇筑完成后，需采用覆盖，封闭等措施及时养护。冬季施工必须采用蒸汽养护，确保温度>5℃且相对稳定。

3.预应力张拉

梁体强度不低于设计强度80%时可进行预应力张拉施工。箱梁预应力张拉按照“先底板束，后腹板束，再顶板束；先纵向束，后横向束；先两边，后中间；先长束，后短束”原則进行张拉。采用张拉力（油表读数）为、钢束伸长量进行双控，实际伸长值不超过设计伸长值的±6%。

3.1准备工作

3.1.1锚具在运输、储存、使用过程中，严禁被油污、锈蚀或受损伤。

3.1.2在油泵灌油前将油管、泵体管路清洗干净，灌油时应严格过滤且油内不得含水、酸及其他混合物。经常检查油管及其接口，如遇油管裂伤、规格不合适、丝扣不完整必须更换[3]。

3.1.3 千斤顶在使用前应对千斤顶进行标定，使用过程中定期进行校核、内部清洗，保证千斤顶正常工作。

3.1.4应采用防震高压油表，其最大读数须为张拉力的1.5～2.0倍，精度不低于1.0级，校正有效期为1周。[4]

3.1.5使用前和使用过程中每隔1个月或使用次数达到200次，应对所有张拉设备进行保养和重新标定。

3.2张拉程序

3.2.1先张拉腹板束，而后顶板、底板束交替对称张拉。

3.2.2当钢束初始应力达到张拉控制应力10%时，量取钢束伸长值，并检查孔道轴线、钢绞线有无滑动、锚具和千斤顶是否在同一条线上、每根钢绞线均匀受力。[5]

3.2.3张拉程序为：

3.2.4张拉时，如锚头出现断丝、滑丝、锚具损坏，应立即停止操作，进行检查及详细记录。当滑丝、断丝数量超过设计规定容许值时，需将钢束抽换。

在实际张拉施工中，极易出现断丝、滑丝等各类问题，因此技术人员必须要全程控制施工过程，严禁在各位问题没有解决的情况下，就进行了封端等隐蔽施工，造成极大的隐患。

4.孔道压浆

张拉完成后，必须在48小时内进行管道压浆，并应用风管或者清水将孔道内清理干净，管道内不得积水。

4.1压浆材料及环境控制

压入管道浆液应饱满密实，水泥浆搅拌结束至压入管道时间间隔不应超过40min，压浆时及压浆养护期内梁体环境温度不得低于5℃。浆体混合体应达到下列指标：

4.1.1在满足和易性条件下，浆液水灰比应尽可能小些（0.29～0.35），一般控制在0.33左右。

4.1.2浆液搅拌及压浆时保证浆体温度应小于35℃。

4.1.3浆液稠度控制在13s～18s，在45分钟内，浆体的稠度变化不应大于2s。

4.1.4浆体的初凝时间不应大于3小时，终凝时间不应大于17小时。

4.1.5 七天强度不小于40 MPa，28天龄期的强度不小于60 MPa。

4.2压浆作业

压浆尽可能采用连续式压浆泵，同一管道压浆应连续进行，不能中断，一次完成。管道出浆口安装阀门，必须确认出浆浓度一致时，方可封闭阀门，并持压2～3分钟，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。

张拉施工完成之后，将外露的钢绞线切除，剩余30mm左右，采用砂浆进行封锚。疏通锚垫板上灌浆孔，保证灌浆通道通畅。当压浆泵输出的浆体达到要求稠度时开始灌浆，当水泥浆流出端与灌入端浆体稠度相当时，关闭阀门。灌浆泵继续工作压力达到0.6Mpa左右，持压2～3分钟，拆除压浆管，封堵进出浆孔，完成压浆。

三、结论

综上所述，影响预应力混凝土开裂的因素较多，在北方地区主要因素为温度变化影响，而对温度最为敏感的就是压浆工艺，因此本人认为，压浆材料的购买，压浆工艺的施工一定按照设计规范要求施工，且随时关注气温变化，及时采取措施，控制好压浆各项流程，方可防止梁体裂纹的产生。

参考文献：

[1]王卫星.《客运专线现浇连续梁施工质量控制要点》[J].科技情报开发与经济，2008.

[2]张华.《现浇箱梁超长大吨位预应力施工技术》[J].铁道建筑，2006.

[3]叶千秋，陈金顺.《公路桥梁水毁加固工程施工》[J].浙江交通科技，2007.

[4]张莉，郭建雄.《浅谈中亚城特大桥连续梁的施工与监理控制要点》[J].科技信息，2012.

[5]何锦强.《浅谈预应力砼T型梁的后张法应用及问题处理》[J].四川建材，2006.