竖向预应力粗钢筋孔道压浆不通的处理

文摘   2025-01-19 20:05   湖南  
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摘要 : 在某特大桥预应力连续刚构的悬臂灌注施工中 , 对竖向预应力粗钢筋孔道压浆不通的原因进行分析 , 并提出有效的处理方法。

在预应力连续刚构施工中 , 为了使孔道内预应力筋不锈蚀失效 , 并很好地与混凝土结成整体 , 保证预应力筋的强度和耐久性 , 预应力筋张拉完成后 , 应尽快进行孔道压浆。孔道压浆的主要作用是保护预应力筋 ,使预应力筋与混凝土有效粘结 , 减轻锚具的负荷。对悬臂浇箱梁竖向预应力筋(钢绞线/精轧螺纹钢)受波纹管径空间有限,压降管串联堵塞,且管道内积水严重等影响,宜造成压浆不饱满等问题,建议双根连通压浆管改为单根系统,底部增设进浆口)

1  工程概况

某铁路特大桥主桥桥跨为 (84 + 144 + 84) m 连续刚构。连续刚构箱梁为三向预应力混凝土、单箱单室变截面箱形结构。纵、横向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线 , 竖向预应力筋采用 < 25 mm 精轧螺纹冷拉Ⅳ级粗钢筋。竖向预应力粗钢筋张拉控制力 287 kN 。采用梁顶单端张拉方式 , 用内径为 < 35 mm 的高频焊管成孔 ,YGM 2 25 型锚具锚固 ,YG 2 70 型千斤顶张拉 , 粗钢筋连接采用 YCL 2 25 型预应力粗钢筋连接器连接。全桥共有 2 868 根竖向预应力粗钢筋 , 长度从 1310 cm 到 532cm 不等 , 在箱梁每侧腹板内双排设置。为了孔道压浆方便 , 高频焊管孔道两根为一组 , 在下端相连 , 呈“ U ”字形 , 上端分别连接压浆进、出管。施工过程是先将粗钢筋、高频焊管和锚具组装好 , 安装到设计位置 , 再浇筑混凝土。这样 , 粗钢筋下端、锚具与混凝土浇筑在一起锚固 , 粗钢筋上端露出梁顶 , 用于预应力的张拉。预应力粗钢筋张拉完成后进行孔道压浆。打开进、出浆管 , 先用高压水冲洗孔道 , 并检查孔道是否通畅 , 如果通畅即可进行压浆。压浆时水泥浆从梁顶的进浆口压进 , 要缓慢试压 , 待梁顶出浆口流出浓浆时 ,关闭出浆口 , 加压 0.3 ~ 0 .4 MPa 持续 2 min 后 , 再关闭进口压浆阀。

2  竖向粗钢筋预应力施工中出现的问题

竖向粗钢筋预应力张拉施工非常顺利 , 张拉过程和结果均符合设计和规范要求 , 但在最先施工的 0#、1#梁段进行竖向粗钢筋孔道压浆中 , 用高压水冲洗时 , 发现有近一半孔道不通 ; 另外还发现有部分孔道用高压水冲洗时通畅 , 而进行压浆时水泥浆却压不进去。

3  孔道不通的原因分析

由于目前没有专用孔道检测设备 , 孔道不通 ( 堵塞 ) 的部位无法检测确定 , 实际情况又不能把混凝土全部凿开检查 , 因此孔道不通的部位和原因是难以直接认定的。但通过对高频焊管、粗钢筋和锚具的制作、组装、安装等施工过程的各个环节认真研究分析后 , 发现孔道不通可能有以下三个主要原因 : 

①高频焊管、粗钢筋、锚具制作组装不规范 , 造成孔道局部空隙过小 ; 

②在运到安装现场和安装固定操作过程中高频焊管已经损坏 , 在浇筑混凝土时 , 造成高频焊管孔道内进浆 ;

③压浆前 ( 设计图上要求浇筑混凝土纵向预应力钢绞线张拉完成 15 d 后 , 才可进行竖向预应力粗钢筋的张拉和孔道压浆) ,在孔道顶端锚具安装处或进、出压浆管有杂物进入 , 堵塞孔道。

4  孔道压浆不通的处理

施加预应力是连续刚构施工中的关键工序 , 张拉压浆的成败 , 直接影响结构的安全和使用寿命。因此 ,对孔道压浆必须认真操作 , 对压浆不通的孔道必须进行处理 , 以保证压浆质量。经过现场研究分析、试验 ,总结出三种有效的处理方法。

4.1  灌浆法

即释放不通孔道的粗钢筋预应力 , 直接由孔道进、出浆口灌浆 , 待两端灌满后再对粗钢筋进行张拉。该方法现场不易操作 , 工效又低 , 如果“ U ”形孔道的上段不通 , 灌浆效果不甚理想。为了验证灌浆效果 , 在试验室模拟现场情况进行了试验 , 试验结果满足规范要求。试验过程是先取一段高频焊管 , 管内安装粗钢筋 , 下端一起焊死 , 孔道内灌满水。然后将特配的水泥浆 ( 不同于压浆用的水泥浆 ) 从孔道顶端缓慢灌入 , 边灌边敲粗钢筋头 , 直到把水全部置换出为止。最后等水泥浆凝固达到强度 , 分不同的部位锯开高频焊管 , 检查管内灌浆质量 , 如果管内灌浆饱满 , 就能满足规范要求。

4.2  高频焊管下端钻孔压浆法

通过在高频焊管下端钻孔 , 把“ U ”形孔道改为两个“ I ”形孔道 , 由下端孔口压浆 , 上端出浆。这种方法可行 , 但也不适合孔道上段堵塞不通的情况 , 并且可操作性差 , 高频焊管下端钻孔定位困难 , 容易钻到结构钢筋和损坏预应力粗钢筋。现场实施是首先释放不通孔道的粗钢筋预应力 ,在孔道的下端用取芯钻钻孔 , 直到钻破高频焊管 , 然后由下而上压水冲洗管道 , 通后再进行压浆张拉。

4.3  套管压浆法

把薄壁不锈钢管套着粗钢筋插入高频焊管 , 通顺孔道 , 并通过薄壁不锈钢管注浆。该方法压浆效果较好 , 但对于孔道较长或连接器下部堵塞的情况 , 使用该方法受到一定的限制。现场实施是首先释放不通孔道的粗钢筋预应力 , 选择一定直径的薄壁不锈钢管 , 插入高频焊管 , 然后用高压风枪吹洗孔道 , 再通过薄壁不锈钢管压浆 , 水泥浆从另一端流出。压浆完成后缓慢拔出薄壁不锈钢管 , 再行张拉。

以上三种方法都存在一定的局限性 , 我们只能根据不同的情况采用不同的方法。而实际操作中最好先用套管压浆法处理 , 如果处理不好 , 再用灌浆法处理。另外要注意对孔道进行处理后 , 为了保证灌浆饱满 , 还必须对处理的孔道进行二次灌浆。要求水泥浆水灰比应在0.28以下,宜采用高速搅浆机,排量小、压力均匀的压浆机压浆。分两次压浆,前后两次时间间隔10分钟。

5  预防措施

一旦出现压浆不通的情况 , 事后处理起来 , 非常麻烦 , 并且压浆质量也难以保证。因此必须做好事前质量控制 , 采取积极有效的预防措施。在压浆前 , 进、出压浆管要做好日常维护 , 尤其是在挂篮移动或钢绞线穿束时 , 要防止杂物进入孔道。在纵向预应力孔道压浆时 , 梁顶中间的排气孔和出浆孔宜接长引至梁侧 , 以防水泥浆污染桥面和进入竖向孔道。

5.1  高频焊管、粗钢筋和锚具组装的质量控制

(1) 应采用机械加工技术 , 把进、出浆管与竖直高频焊管的垂直连接改为按 45 °度的坡口连接。把进、出浆口的容易被混凝土挤压变形的塑料管改为橡胶水管或直接由高频焊管引出。
(2) 由于焊接的进、出浆管孔小、壁薄、强度低 , 应避免直接弯折 , 必须弯折时可充沙后再行弯折。
(3) 检查坚向高频焊管 , 要求不能有孔洞和被挤扁的现象 , 也不能有较大弯曲和局部凹陷。
(4) 锚垫板与高频焊管焊接要严密 , 以防止浇筑混凝土时漏浆。
(5) 预应力螺母要拧紧 , 螺母与锚垫板间应加橡胶垫 , 以确保螺母与锚垫板间密贴。
(6) 高频焊管接长时 , 要加套筒 , 不能直接焊接。
(7) 在预应力粗钢筋连接器连接处 , 高频焊管加粗段要留足长度。
(8) 预应力粗钢筋、高频焊管与下端锚具组装后 ,最好进行灌水试验。检查是否漏水 , 尤其是连接处 , 以防止混凝土浇筑时进浆堵塞。如漏水 , 必须进行修补或重新制作。
(9) 预应力粗钢筋与高频焊管组装检查合格后 ,进、出浆口要封堵好 , 防止杂物进入。

5.2  现场安装和混凝土浇筑时的质量控制

(1) 现场安装预应力粗钢筋、高频焊管要保持顺直 , 采用定位网格钢筋固定。钢筋焊接时 , 不得烧伤高频焊管。如果损坏 , 应及时修补 , 以免混凝土浇筑时进浆。

(2) 混凝土浇筑、振捣时 , 振捣棒应避开高频焊管 ,尤其是要避开高频焊管的连接部位 , 以免高频焊管变形或焊接部位被振开。

(3) 竖向预应力粗钢筋上端的临时锚槽盒的几何尺寸要符合要求。为使锚槽盒与锚垫板密贴、不进浆 ,需用预应力螺母上紧。锚槽盒内要塞满棉纱 , 棉纱要用质量较好的粗长纱 , 以防棉纱纤维进入管内。

(4) 混凝土浇筑完毕后 , 在清洗泵管时应远离进、出压浆管口 , 以防冲洗的灰浆进入孔道。

(5) 混凝土初凝后 , 最好用高压风枪将竖向孔道吹洗一遍 , 清除进浆或杂物。

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