在连续梁预应力管道施工领域,一直存在着两种截然不同的工艺路线之争: 先穿钢绞线派 和 后穿钢绞线派 。这两种方法看似只是工序顺序的调整,实则关系到整个预应力体系的质量成败。根据《公路桥涵施工技术规范》,两种工艺各有其适用范围和关键技术要点,但施工现场普遍存在盲目跟风或经验主义的问题。
先穿钢绞线工艺 的最大优势在于能够保证钢绞线的顺直度,避免后期穿束时的摩擦损伤。具体做法是在绑扎钢筋骨架的同时,就将钢绞线穿入波纹管内,随同钢筋骨架一起安装到位。但这种方法有个致命弱点: 混凝土浇筑时极易发生漏浆堵塞管道 。某长江大桥施工时就曾因此导致整跨预应力管道报废,不得不采取钻孔补救措施。规范要求采用此工艺时,必须严格控制波纹管接头密封质量,每个接头至少采用3道防水胶带缠绕,且钢绞线外露端头要用专用护套密封。
后穿钢绞线工艺 目前已成为主流做法,其核心是在浇筑前先安装高密度聚乙烯(HDPE)内衬管。这种内衬管不仅起到防漏浆作用,还能在混凝土硬化后轻松抽出,形成光滑的管道内壁。但这种方法也有技术难点: 内衬管的定位固定要求极高 。施工中必须每隔50cm设置一道定位钢筋,曲线段加密至30cm。内衬管接长要采用专用热熔焊接机,确保接头强度不低于管材本身。某高铁项目实测数据显示,合格的内衬管安装能使管道摩阻系数降低40%以上。
两种工艺的经济性对比 往往被忽视。先穿法虽然节省了内衬管材料费,但需要更多的钢绞线损耗(约3%-5%);后穿法虽然材料成本略高,但能减少80%以上的通孔处理工时。更重要的是,后穿法的质量可控性明显优于先穿法。统计表明,采用后穿工艺的项目,预应力张拉一次合格率普遍达到95%以上,而先穿工艺往往只有80%左右。对于重要结构或曲线半径小的区段,规范明确推荐采用后穿钢绞线工艺。
采用后穿钢绞线工艺时,HDPE内衬管的施工质量直接决定了预应力管道的成败。以下是经过多个重大项目验证的关键控制要点。
材料选择是第一道关卡 。必须选用全新料生产的HDPE管,严禁使用再生料。管材环刚度不应小于8kN/m2,壁厚偏差控制在±0.2mm以内。进场验收时要重点检查:每根管材是否有出厂合格证;管口是否平整无毛刺;管身是否有划痕或凹陷。 特别提醒 :不同厂家的管材可能存在细微尺寸差异,同一工程应尽量选用同一品牌、同一批次的产品。某跨海大桥就曾因混用两家厂商的管材,导致热熔接头强度不达标,造成大面积返工。
安装定位是质量核心 。定位钢筋必须采用Φ12mm以上的螺纹钢,与主筋点焊固定。直线段每50cm一道,曲线段每30cm一道,在竖弯和平弯的起止点还需增设加强定位。安装时要使用全站仪全程监控,确保坐标偏差不超过5mm。 关键技巧 :在高温天气施工时,要预留0.5%的热膨胀余量,避免温度变化导致管道变形。某山区高速公路的教训表明,忽视热膨胀的管道在降温后出现了明显的波浪形变形,严重影响后期穿束。
接头处理是薄弱环节 。热熔焊接必须由持证专业人员操作,焊机温度控制在210±10℃。焊接前要用专用刨刀削切管端,去除氧化层。焊接过程中要保持0.2MPa的熔接压力,冷却时间不少于10分钟。每个接头都要进行10%的抽检,做断面撕裂试验,要求断裂位置必须在母材处。一个实用小技巧:在焊接完成后立即用湿布包裹接头加速冷却,可以显著减少热变形。
成品保护常被忽视 。混凝土浇筑前要对所有管口进行临时封堵,防止杂物进入。振捣作业时,距离管道30cm范围内必须采用小型振捣棒,禁止使用大型振捣器直接接触管道。 绝对禁止 在已安装的管道上踩踏或堆放材料,这会导致难以发现的隐性变形。某市政高架桥就曾因工人随意踩踏,造成多处管道椭圆度超标,后期穿束困难。
抽管时机决定成败 。抽管时间过早会导致混凝土塌陷,过晚则难以抽出。最佳时机是混凝土初凝后、终凝前,一般夏季为浇筑后6-8小时,冬季为12-16小时。抽管前要先进行试抽,确认无粘连后再匀速连续抽出,速度控制在0.5m/s左右。抽出的管材要立即检查是否有破损或混凝土粘连,这些痕迹能反映管道成型质量。某黄河大桥的创新做法是在管材表面涂抹专用脱模剂,使抽管更加顺畅,管道成型质量显著提高。
漏浆问题是预应力管道施工中最常见的质量通病,以下是经过实践检验的防漏浆系统解决方案。
波纹管选型是基础 。必须选用镀锌钢带波纹管,锌层厚度不小于80g/m2。对于曲线半径小于30m的区段,建议采用双层波纹管。管径选择要留有余量,一般比设计孔径大5mm。进场验收时要逐根检查:波纹咬合是否紧密;有无透光缝隙;端口是否平整。 关键数据 :波纹管的径向刚度不应小于6kN/m2,轴向拉伸强度不低于5kN。某地铁项目实测发现,优质波纹管的漏浆率仅为普通产品的1/3。
接头处理决定成败 。套管连接长度不小于5倍管径,且不少于30cm。接头处要缠绕3层专用防水胶带,外层再用宽幅塑料布包裹。一个实用技巧:在接头内侧涂抹一层硅酮密封胶,可形成双重防水屏障。 特别提醒 :雨天或湿度大于80%时禁止进行接头施工,这会导致胶带粘结不牢。某跨江大桥的创新做法是采用热缩套管接头,通过烘烤收缩形成气密性连接,漏浆问题基本杜绝。
排气孔设置很关键 。在管道每个波峰处都要设置排气孔,采用Φ20mm的PVC管引出。排气孔要高出混凝土面30cm以上,顶部用透气膜封闭。混凝土浇筑时要派专人看管排气孔,确保排气畅通。某山区桥梁的教训是:忽视排气孔设置导致管道内气囊无法排出,造成长达12m的空洞段。
混凝土配合比需要优化 。建议采用骨料最大粒径不超过15mm的高流动性混凝土,坍落度控制在180-220mm。可适当掺入0.01%-0.02%的增稠剂,减少浆体分离。 关键参数 :混凝土泌水率不大于1.5%,压力泌水率不超过15%。某高铁项目的对比试验显示,优化后的配合比使管道堵塞率从8%降至0.5%。
振捣工艺必须规范 。采用Φ30mm的小型振捣棒,插入间距不大于40cm。振捣时避免直接接触波纹管,距离保持10cm以上。分层浇筑时,每层厚度不超过40cm。一个实用技巧:在波纹管下方设置辅助振捣点,可有效排除底部积气。某特大桥梁的创新做法是采用附着式振捣器,通过模板传递振动,既保证密实度又避免扰动管道。
全过程监控不可或缺 。采用工业内窥镜进行管道内部检查,发现漏浆立即用高压水冲洗。建议每浇筑20m3混凝土进行一次通孔试验,使用Φ10mm的尼龙绳穿过整个管道。 绝对禁止 :发现堵管后盲目采用钢筋捅插,这会加重堵塞。某跨海通道的项目部发明了气动清管器,通过压缩空气推动橡胶球清理管道,成功率高达95%。
在实际施工中,存在许多认知误区和操作陷阱,同时新技术也在不断涌现。
最大的认知误区是"先穿法更可靠" 。很多老师傅认为钢绞线先穿可以保证位置准确,殊不知混凝土浇筑时的振动会使先穿的钢绞线产生"鞭梢效应",不断拍打管壁造成损伤。最新研究表明,先穿钢绞线的实际摩阻系数比设计值高出30%-50%。 正确做法 是采用后穿法,并在穿束前使用管道摩阻测试仪实测κ和μ值,据此调整张拉参数。某、桥通过这种方法,将张拉控制精度提高了60%。
过度依赖抽真空辅助压浆 是个技术陷阱。虽然真空辅助能提高压浆饱满度,但如果管道本身存在变形或堵塞,反而会掩盖质量问题。规范要求必须先进行清水循环冲洗,确认管道畅通后才能压浆。创新做法是采用智能压浆系统,实时监测流量和压力曲线,自动判断管道状况。某跨海大桥项目通过智能分析压浆数据,成功发现了3处隐蔽的管道缺陷。
忽视温度影响是普遍问题 。钢绞线与管道材料的温度膨胀系数不同,昼夜温差会导致相对位移。规范要求在大温差地区,管道安装要避开高温时段,并在夜间进行最终固定。最新技术是采用温度记忆合金定位器,能自动补偿热胀冷缩。某高原铁路项目使用这种技术后,管道位置偏差控制在3mm以内。
BIM技术的深度应用 正在改变传统施工方式。通过建立预应力管道三维模型,可以提前发现与其他钢筋的冲突,优化空间布局。更先进的做法是将BIM模型导入放样机器人,实现毫米级精度的管道定位。某城市立交桥应用这项技术后,钢筋与管道的碰撞问题减少了90%。
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