先简支后连续箱形梁桥负弯矩区孔道压浆不实的防治.docx

先简支后连续箱形梁桥负弯矩区孔道压浆 不实的防治 (中原油田建设集团公司，河南 濮阳 457001) 摘 要：本文结合某大桥的工程实践，分析了先简支后 连续箱形梁桥负弯矩区预应力管道压浆不实的原因和造成 的危害，并提出相应的预防及处理措施。 关键词：箱梁桥； 孔道压浆；不密实；防治措施 中图分类号：U448.21+7 文献标识码：C 文章编号： 10076921(XX)11009302 先简支后连续箱形梁桥，是近期随着桥梁发展应运而 生的一种桥梁形式，这种桥梁的结构特点是：由预制梁段 和现浇梁段组成，跨中段为预制部分，桥墩段为现浇部分； 在桥墩支承处由双排临时支座转为单排永久支座，实现桥 梁结构体系转换，由简支梁桥变为连续梁桥。这种桥梁结 构减少了桥墩上的伸缩缝，增强了结构的整体性和行车的 舒适性，既施工方便又经济合理，因而在大中桥梁中广泛 采用。但这种桥梁结构较多地存在着负弯矩区压浆不密实 的现象，影响了桥梁的安全和使用寿命。 1 负弯矩区孔道压浆不实的原因 预应力混凝土连续箱梁在体系转换施工过程中，负弯 矩孔道压浆容易存在不饱满或局部空洞的现象，主要有以 下原因：有些施工人员甚至工程技术人员对负弯矩区预 应力的作用不清楚,认为其仅仅只起联结作用，张拉与压浆 操作者主要为民工，对负弯矩的作用也不清楚，因而放松 了对压浆的密实要求，施工中常出现民工在压不过浆的情 况下堵塞两端孔道的现象，对负弯矩预应力的作用不了解 是主要原因；压浆工艺问题，出浆口没有止浆开关，在 压浆过程中没有持压阶段，导致了不密实现象的存在； 预制梁段尺寸不准确，预制段和现浇段的扁波纹管连接成 折线状(有水平方向折线和竖直方向折线二种)，波纹管处 钢筋又较密，容易使压浆堵塞；波纹管在混凝土浇筑和 箱梁安装过程中发生变形，湿接头浇注前没有对变形的波 纹管进行有效的调整，使压浆管道的有效空间减小；在 压浆过程中，水泥浆的配制没有按设计准确地掺配膨胀剂。 2 负弯矩区孔道压浆不密实的形式 整条孔道或半条孔道为空洞；靠近压浆口 12m 处是 密实的,而其余部分为空洞；整条孔道下部是密实的,而上 部存在不密实空隙。 3 负弯矩区孔道压浆不密实的危害 先简支后连续箱梁在体系转换后，现浇湿接头处承受 着最大的负弯矩和最大的剪力，是连续箱梁的关键部位。 负弯矩区的预应力直接关系到桥梁的安全和使用寿命，桥 面铺装的开裂也与其有很大的关系。孔道压浆是保证预应 力实施有效作用的措施之一(起着防止钢绞线锈蚀、传递应 力、约束钢绞线滑动、减少预应力松弛等作用)，应予以高 度重视。 据报载，英国的 Ynys-Gwas 桥梁于 1985 年 12 月 4 日 突然倒塌，经过英国运输与道路研究实验室(TRRL)对倒塌 的桥梁进行研究，发现桥梁倒塌是由于预应力灌浆不密实， 使预应力筋锈蚀所致。我国 80%的预应力桥梁存在着混凝土 开裂现象，专家们也怀疑与灌浆不密实有关。 4 负弯矩区孔道压浆不密实的预防 目前预应力混凝土灌浆技术只有两种:原始压浆法； 真空吸浆法,前种方法通过大量的事实证明难以保证孔道 内水泥浆的密实性,而后种方法是目前改善灌浆密实性的最 佳方案。 真空吸浆法采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，再 在另一端以压力将水泥浆压入孔道，提高了压浆饱满度， 减少了气泡的影响，因此在负弯矩区压浆应尽可能使用真 空吸浆法。 因条件限制只能使用原始压浆法时，压浆前应对孔道 进行冲洗，因为通过冲洗可以发现某些孔道的堵塞，从而 进行开窗疏通。 出浆口应设有止浆开关，保证出浆端压浆密实。在压 浆过程中应有持压阶段，在止浆开关关闭后才能关闭压浆 泵。 箱梁负弯矩区的张拉锚具均安装在预制段内，加大这 部分箱梁顶板的厚度，使之能安装尺寸大的波纹管和扁锚。 保证预制梁段尺寸的准确，使预制段和现浇段的波纹 管连接顺畅，避免因波纹管连接成折线状(有水平方向折线 和竖直方向折线二种)而增加压浆困难。如确已发生了较大 的尺寸误差，在安装时也要优先保证波纹管连接顺畅。确 保接头处波纹管连接紧密，波纹管与波纹管及波纹管与锚 下垫板的连接应用防水胶带封闭，避免混凝土进入波纹管 堵塞孔道。 5 负弯矩区孔道压浆不密实的处理 北方某严寒地区有一座 425m 的先简支后连续大桥， 发现压浆不实时箱梁都已张拉完毕，已完成压浆 3 孔(尚未 安装)，有一孔张拉后等待压浆。发现时间为 10 月底，气 温为-105，经多方论证采取了如下的处理措施： 当发现压浆有问题后立即停止了张拉和压浆，对已张 拉但未压浆的梁进行张拉复检，具体方法是在未进行压浆 的钢绞束按一定比例进行松锚检核张拉力试验，用千斤顶 配卸力环进行操作，当张拉力达到设计应力值的 95%时，观 察夹片是否松动，如果在此时夹片才开始松动即视为合格， 因为夹片在锚固时有约 6mm 的回缩值，存在约 5%的应力损 失，如不合格则重新进行二次张拉至设计应力值即可，可 不进行重新换束，因为箱梁设计采用的均为低松弛的钢绞 线，两次张拉不会影响钢绞线的受力性能；对未切割的钢 绞线，根据工作夹片在张拉时的刻痕可以大体量测出实际 伸长值，也可以作为第二个指标进行确认应力值是否达到。 但相对而言应以应力检验为准，因为钢绞线的张拉是以应 力值和伸长值作为双控指标，但应力值是精确的，而伸长 值有6%的允许偏差。 按上述方法对张拉进行现场检查,确认预应力施工不存 在质量问题,但由于当时已进入冬季,对于孔道压浆工作已 非常不利,为确保负弯矩施工的质量,决定等到第二年气温 回升时再进行压浆工作,以免强行施工又留下新的质量隐患。 对于尚未压浆的孔道用高压气把原孔道进行通风检查，如 高压气通过,说明孔道畅通,则用胶泥或黏土把压浆孔、锚 具头乃至整个齿口槽进行密闭，确保没有外界水流入孔道, 如果高压气没有通过，表明该孔道堵塞,则应在湿接头与梁 板的接头处进行开窗疏通(因为该处在穿钢绞线后进行湿接 头混凝土施工时极易堵塞)再用高压气冲，确保孔道畅通, 再用上述方法进行封堵。第二年压浆前进行检查，发现孔 道中无液体水，钢绞线也未锈蚀，证明该方案是可行的。 对于孔道压浆已完成，但怀疑有质量问题的梁逐片逐 条孔道进行排查，排查方法主要采用钻孔充气法。 首先对于已压浆的孔道先用墨线把波纹管孔道中心线 弹绘出来，然后用电动冲击锤按图 1 所示钻孔。 740)this.width=740“ border=undefined 考虑到对压浆不密实的孔道要进行二次补压浆处理， 可以用 28mm 的钻头进行冲钻，在钻孔过程中应严格控制 钻孔深度，以刚到波纹管为宜。随后用空压机采用高压气 进行冲孔检验。 如上图所示从 2 点位进风，观察 1 点位是否出风，如 出风则表示 1-2 段压浆不成功。用红油漆做出明显标记， 以备后期处理；如未出风则应该确认 1-2 段压浆是成功的。 再由 3 点位进风，按如上方法观察 4 点位是否出风，进而 判定 3-4 段压浆是否成功，如果 1-2 段和 3-4 段均压浆成 功,则应确认 2-3 段也是成功的,因为压浆工作是从一端压 入的,不可能在中间局部夹有空洞。 如果 1-2 段或是 3-4 段压浆未成功的话,则应对该孔道 在湿接头的这一段中间再加钻两个孔(5、6 点位),再分别从 2、3 点位进风,堵塞 1、4 孔,观察 5、6 孔是否出风,从而判 定到底是哪一处的湿接头波纹管联结处漏浆堵塞。 如果 2 或 3 点位可以明显看到钢绞线，而 1-2 段或 3-4 段又未通风，则表明该孔道靠近压浆口 12m 处是密实的， 而其余部分是空洞，则应在距压浆口 2m 处补钻 1 孔，再从 2 点或 3 点往里压气，观察新补钻的孔是否通气，如仍未通 气，则在离压浆口 2.5m 处再补 1 孔，看是否通气。如通气， 则可把该断面视为临界面，如未通气，则继续按上述方法 (即向 2 点 3 点方向每次移 50cm)进行排查，直至找出临界 断面。反之，如果第一个补钻孔通风，则应向压浆口方向 移动 50cm 进行钻孔,同时封闭第一个补钻孔,再向新钻孔通 气,看是否密实,以此类推,直至找出临界断面。 找出压浆不密实或空洞的段落后,则对该段落压浆不密 实或空洞的段落采取补压浆的方法进行处理，在该段的原 钻孔点位上埋设压浆管或出浆管，用环氧树脂砂浆进行堵 塞。 压浆管和出浆管均用 20mm 的镀锌钢管加工，约 20cm 长即可(见图 2)，两端车丝，埋入端的车丝是为了确保该管 与环氧树脂砂浆的有效连接，外露端的车丝是为了在压浆 时接上开关阀，压浆管和出浆管的埋设位置则应视堵塞而 定。如果是 2-5 段堵塞，6-3 段不堵，则在 2、3 点位处埋 设压浆管。1、5、4 点位处埋设出浆管，同时用环氧树脂砂 浆封闭 6 点位，如果是 6-3 处堵塞而 2-5 段不堵，则仍在 2-3 点处埋设压浆管，但出浆管则应埋在 1、6、4 点位处， 封闭 5 点位。如果 2-5，6-3 段均堵塞，则应在 2、5、3 处 埋设压浆管，1、4、6 处埋设出浆管。今年冬季在压浆管， 出浆管埋设成功后，用高压气吹风，再用黄油把各预埋管 口进行封堵，待明年气温回升后再清除黄油进行第二次压 浆即可。 对于已发现强度不够的两条孔道，加大开窗面积，看 是否是全孔内水泥砂浆强度不够，或是由于开窗位置处于 压浆密实与不密实的临界面，由于孔道内水对水泥浆的稀 释作用造成的局部强度不够，则对该段孔道进行凿开，把 强度不合格的水泥浆块清除出去，然后直接用环氧树脂砂 浆进行填充封