现浇箱梁预应力施工质量控制

现浇箱梁预应力 施工质量控制

中建七局交通公司

浙江杭浦高速公路11标QC小组

前 言

随着公路桥梁施工技术的快速发展，预应力现浇连续箱梁结构得到广泛应用。为了贯彻杭浦高速公路质量目标，达到规范施工，精心施工的要求，将现浇箱梁中预应力的施工质量作为主要节点控制工程归入QC，通过此次活动，提高员工质量意识。

一、工程概况

杭浦高速公路11标盐嘉塘大桥全长904.08m，主桥上部结构为55＋90＋55m预应力砼变截面连续箱梁，存在纵、横、竖三向预应力体后张法施工。

主桥上部结构中，纵横向预应力钢筋均采用美国ASTMA416－97标准270级高强低松弛钢绞线。单根钢绞线直径φj＝15.24mm，公称面积A＝140mm2，理论弹性模量Es=1.95×105MPa，松弛率（初始荷载为70％持续1000小时的松弛值≤2.5％），标准强度值Ryb≥1860MPa，最大控制张拉力P＝332T，单根锚下控制应力σK＝0.75Ryb＝1395MPa。纵向预应力钢束采用摩阻锚固的OVM型预应力张拉锚固体系，锚具回缩值（设计推荐值）6mm，配套的张拉千斤顶选用YCW型350A－200型穿心式千斤顶。竖向预应力采用Ф32精轧螺纹钢筋，GB1999－91标准：截面积A＝804mm2，松弛率≤3％，理论弹性模量Es=1.95×105MPa，标准强度值Ryb＝750MPa，锚下控制应力σK＝0.9Ryb＝675MPa，采用YGM螺母锚具，锚固时内缩值Δ≤2mm，配套张拉选用YC60B－250型千斤顶。

二、QC小组简介

（1）、概况 小组名称 课题名称 小组类型 成立时间 （2）、成员

姓名 雷正和 李玮东 田培明 王东亚 小组孙洪斌 成尹 雷 员 王成武 陈祖贵 原志勇 张庭辉 顾问 任 刚 性别 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 职务 项目经理 项目总工 工区主任 项目质检科长 工区主任 试验室主任 材料科长 班组长 班组长 张拉负责人 公司总工 职称 高工 工程师 工程师 助 工 助 工 工程师 工程师 教授级高工 组内分工 活动组织、成员管理 活动组织、成果整理 方案实施、成果整理 质量检查、信息反馈 方案实施、信息反馈 方案实施、信息反馈 方案实施、信息反馈 方案实施、信息反馈 方案实施、信息反馈 方案实施 指 导 交通公司杭浦11标QC小组 现浇箱梁预应力施工质量控制 攻关型 2006年6月8日 QC教育时间 活动日期 2007.1.31 60小时以上 2006.6.8～三、选题理由

1、盐嘉塘大桥主桥是杭浦高速公路上跨度最大的悬浇连续梁桥，主桥下跨三级航道，水运交通量大，具有较大社会影响力。

２、预应力施工中，从波纹管定位、穿钢绞线、锚垫板锚环安装

以及张拉需要多环节控制，施工难度较大，质量控制严。

3、参与人员多，涉及工序包括钢筋绑扎，波纹管定位，穿预应力钢束，锚具的安装，预应力张拉，施工人员必须密切配合，增强组织管理能力。

４、通过理论计算和现场实测，将实测数据与理论计算相比对，检验分析其误差产生的原因，对施工技术人员是一次业务的提高。

四、课题现状调查

1、目前预应力的张拉存在实际伸长量与理论计算不一致，应该查明原因后张拉，否则对桥梁结构有较大影响，有些人员不愿意检查分析原因，伸长值最大超过10％以上，往往敷衍了事。

2、使用的张拉器具不配套，张拉千斤顶最大张拉吨位与设计值系数小，油泵进油表的最小单位达２MPa，但读数要求精确到0.1MPa，

造成操作不易控制。

3、要求的两端同时张拉由于现场杂音大或者操作者水平不熟炼，出现不同步，引起两端伸长值不同。

4、现浇箱梁质量：结构砼还没有达到设计龄期甚至没有达到强度设计值，为抢进度，就提前张拉，造成预应力损失较大。受到钢筋影响，钢绞线定位不准确；锚垫板预埋不准确，导致千斤顶工作面不

垂直于锚垫板面；现场施工过程控制不严格，致使波纹管内进入水泥浆，无法进行穿束。

5、材料质量：钢绞线的进场批次不同，试验的材料数据没有及时更新，理论伸长量的计算数据产生误差。

6、穿束过程钢绞线缠绕，导致磨阻系数增大，引起张拉伸长值不符合要求。

针对以上极易出现的问题，现浇箱梁的工程重点是对预应力施工质量进行控制。

影响预应力张拉施工质量统计表

序号 1 2 3 4 5 6 项目 现浇箱梁质量 材料质量 机械设备 操作人员 钢绞线穿束 其 他 频数（次数） 累积数（次数） 累计（频数） 8 4 3 3 1 1 8 12 15 18 19 20 40％ 60％ 75％ 90％ 95％ 100％

影响预应力施工质量排列图

N=20 100 80 60 40% 40 20 0 累计频率 ％ 90% 75% 60% 95% 100% 100% 50% 质量 材料 质量 机械 设备 操作 人员 钢绞线 穿束 其他 质量 0 现浇箱梁

通过上述调查可看出“现浇箱梁质量”、“材料质量”“机械设备”、“操作人员”是主要问题。

五、目标确定

1、首先确保在结构砼达到设计要求的强度和龄期时，进行预应力张拉。

2、在按设计张拉力张拉的过程中，实测的伸长量之和应不超出理论伸长量的±6％。

3、两端同步张拉，张拉基本同步，具体表现在伸长值基本一致。 4、可行性分析

1）小组成员及施工班组具有丰富的施工经验

2）有公司的技术支持及成熟的施工经验可借鉴参考 3）拥有新的机械设备，当地拥有合格资质的检验部门

4）小组成员对质量的目标性重要性有共同的认识

六、原因分析

1、关联图原因分析：QC小组对杭浦高速公路盐嘉塘大桥的现浇箱梁张拉过程存在的问题进行了分析，在进行了大量的查看、检验、验算，得出以下影响因素。

锚垫板定 班组忽视 质量 位不准 结构砼强度 波纹管定位不准 波纹管进水泥浆 钢绞线弹性模量 管理人员责任心 现浇箱梁质量 材料质量 操作人员 机械设备 读数不准确 钢绞线不合格 钢绞线横截面积 张拉千斤顶漏油 夹片锚具不合格 操作人员不熟炼 千斤顶标定 2、要因确认

小组成员对末端因素进行分析论证后，得出下表：

序号 末端因素 主要原因分析 重新技术交底，现场施工员按照图纸进行控制检查，合格后向质检科报验，质检科再通知监理检查 对模板进行整修，加强施工班组质量意识，加强施工前报验程序 购买塑料胶管当衬管，交底振捣工人加强对波纹管保护 交底施工班组及时进行养护，试验室在砼浇筑施工时，及时取样检验。控制砼的搅拌质量，浇筑质量，同时按规范要求制做试件 加强质量教育和奖惩措施 加强质量教育和奖惩措施 每进场批次钢绞线，及时进行检验，不合格的坚决退场 每进场批次钢绞线，及时进行检验，不合格的坚决退场 每进场批次夹片锚具，及时进行检验，不合格的坚决退场 对班组人员加强监控，工作不负责的人员坚决清退 对班组人员加强监控，请有经验的班组进行现场指导 根据规范要求，及时对设备进行重新标定；到资质过硬的单位标定 及时派遣设备部门对设备及时修理，要求班组加强保管 方法 调查分析 调查分析 现场验证 现场验证 调查分析 调查分析 调查分析 调查分析 调查分析 现场验证 现场验证 现场验证 现场验证 是否要因 是 否 是 是 否 否 是 否 是 否 否 否 否 1 波纹管定位不准 2 锚垫板定位不准 3 波纹管进水泥浆 4 结构砼强度 5 管理人员责任心 6 班组忽视质量 7 钢绞线弹性模量 8 钢绞线横截面积 9 夹片锚具不合格 10 11 12 13 读数不准确 操作不熟炼 千斤顶标定 千斤顶漏油 通过分析，确定了以下5个要因：1）波纹管定位不准；2）波纹管进水泥浆；3）钢绞线弹性模量；4）夹片锚具不合格；5）结构砼强度。

七、对策制定

对要因运用5W1H原则进行对策制定：

序号 1 要因 波纹管定位不准 波纹管进水泥浆 钢绞线弹性模量 夹片锚具不合格 对策 措施 目标 实施完成时间 责任人 地点 2 3 4 5 结构砼强度 对工人按加强现场工序照图纸要前检查 求进行技术交底 砼浇筑前仔细波纹管里检查，小心振面预穿衬捣波纹管附近 管 按规范要到场材料及时求及时推做试验检测 算理论伸长量 不合格的加强进场材料清退、损坏的检验 的及时更换 试验室人员控制配料、拌和质认真做好技术量、施工员交底，砼浇筑现场控制施工现场控制 浇筑质量，督促做好养生 严格按孙洪斌 2006.8～图纸定现场 王东亚 2006.10 位准确 田培明 保证波纹管壁完整 规范范围的上限 孙洪斌 2006.8～现场 王东亚2006.11 田培明 试验室 2006.8～2007.1 尹雷 王成武 进场产2006.8～现场 品合格 2007.1 王成武 尹雷 符合设2006.8～计和规现场 2007.1 范要求 尹雷 孙洪斌 八、对策实施

实施一：波纹管定位不准

QC小组成员事先对图纸的坐标进行核对，对施工班组人员做好技术交底，帮助工人按设计图纸中预应力筋的坐标值在钢筋骨架上定出位置，并用石笔做好标记，直线段要挂线调。要求波纹管道用井字架固定好，井字架应焊接固定在钢筋骨架上，钢筋骨架的底部要垫实，杜绝用一根钢筋在底部支撑应付。浇筑砼前，由施工员先行自检波纹管定位坐标，然后由质检科再检验报检监理。超过规范范围的，坚决返工处理。

实施二：波纹管进水泥浆

锚垫板按设计位置使用螺栓紧固在衬头模板上，在锚垫板与封头模板间加垫海绵，以保证砼浇筑时水泥浆无法进入锚垫板孔内和波纹管中。同时注意交底班组工人，波纹管安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。注意防止电焊火花烧伤管壁。浇筑砼前，由施工员先行自检波纹管有无损坏的孔洞，有孔洞及时用粘胶带修补，然后由质检科在检验波纹管定位时顺便检查。同时项目部购买了比波纹管内径稍小的厚壁塑料胶管，在浇筑前放入波纹管做为内衬。浇筑过程中派专人不断抽动衬管，直到砼初凝。同时交代砼振捣工小心波纹管部位砼的振捣，避免损坏外壁。 实施三：钢绞线弹性模量

不同批次钢绞线进场使用前，按试验规定的要求取样送检测单位试验检测材料的合格性，并检测钢绞线实际弹性模量和松弛率等力学性能。根据实测的弹性模量及时计算理论伸长量，用来指导张拉施工，避免理论伸长量的误差给张拉施工造成错误的引导。

预应力的松弛率是在张拉完成后产生的，预应力筋在持久不变的力的作用下，徐变变形会造成预应力松弛损失，钢绞线的松弛率越大，其应力松弛损失越大。要尽可能选用低松弛率的钢绞线，松弛率超过规范标准的坚决不能使用。根据实际检测的钢绞线弹性模量及时计算理论伸长量，避免理论伸长量的误差给张拉施工造成错误的引导。 实施四：夹片锚具不合格

采用OVM型夹片锚具，需严格检测锚具片质量。由于夹片中采

用密纹倒齿，如其咬齿强度过高时，容易产生断丝现象；如其咬齿强度过低则极易产生出现滑丝现象，造成预应力损失。如果锚具尺寸不合格，将导致夹片和锚具不配套，产生夹片错位现象，极易出现断丝现象，造成预应力损失。所以材料部门在材料进场前要做好验收同时通知试验部门及时抽检。现场施工员对使用次数过多的工具夹片及时检查丝口情况，及时更换。

OVM型预应力张拉锚固体系，由于采用限位板，无需预压，在张拉锚固时锚具回值较大，造成的预应力损失也较大。要求QC小组成员认真观测分析，对锚具回缩进行准确的量测，估算出预加应力的回缩损失和锚具部分的摩阻损失，与设计推荐的张拉控制应力2.5％进行比对。做到预应力钢束中实际存余的有效预加应力与设计值相符。

实施五：结构砼强度的控制

砼的收缩和徐变会使预应力砼箱梁节段变形缩短，其引起的预加应力损失很大。如何控制使其对预加应力的影响趋于最小，是QC小组要研究的课题。首先小组成员一起认真的查阅相关资料，充分了解砼的力学性能和变形性能。砼的徐变除了受材料组成养护和使用环境条件等影响外，持续应力的大小和受荷砼的龄期是影响徐变的主要因素。受荷时的砼龄期越短，砼中尚未完成结硬的水泥凝胶体越多，徐变也越大。砼结构过早地受荷（预应力张拉）将会产生较大的徐变，造成预加应力的损失越大。

砼的组成对徐变也有很大的影响。水灰比越大，水泥水化后残存

的游离水越多，徐变越大。水泥用量越多，水泥凝胶体在砼中占的比率越大，徐变越大。养护环境湿度越大，湿度越高，水泥水化作用越充分则徐变越小。

另外良好的养护条件，能加速砼的凝结和结硬过程，减少砼水份蒸发，砼的收缩会减少，预加应力的损失也会减小。

针对这些砼的变形性能，QC小组制定对策，确定严格的砼施工控制方法。

主桥上部结构悬浇箱梁采用C50砼，要求具有高流动性，同时具备较长的初凝时间和早强性能。试验室要精心的试配，取得最佳的水灰比和水泥用量，选用坚硬、高弹性模量的集料。

在做试配强度试验时，同步做弹性模量检验，比对其对应的龄期，为指导预应力的施工，提供准确可张拉龄期。

砼施工前，测定集料的含水率，调整施工配合比，计算好配料单，向施工班组交底。砼拌制时，由试验室专人旁站监控并现场检验，严格控制好砼配比用料水灰比、坍落度等各项指标并取样制做试块。试块两组做标养和同条件养生。浇筑时施工员必须到场，旁站控制砼浇筑质量，确保砼的均匀性和密实性。

砼浇筑完成督促施工班组及时进行覆盖、洒水养护，砼未达到一定强度前应防止遭受振动。

砼强度达不到设计要求的强度或比对龄期不到，达不到对应的弹性模量时，坚决不得张拉施加预应力。

九、效果检查

通过对原始张拉记录的检查，抽查了多组数据，实际张拉的预应

力钢绞线伸长量均在规范要求的±6％的范围内。并且数据是一次性张拉得来的，而不是通过放张不合格钢绞线束二次张拉而来。项目部施工管理人员收获以下效益：

技术效益：所有张拉伸长量均在控制范围内，同时项目部技术人员真正的学会了如何准确的理论计算钢绞线伸长量，并且掌握了现场张拉应该注意的问题。

管理效益：通过此次QC活动，提高了项目部管理人员的质量意识和个人技术水平的提高，为以后桥梁施工现浇箱梁的张拉做好了铺垫。

社会效益：本工程的顺利张拉为现浇桥梁顺利合跨，提供了保障。项目也为业主的顺利通车做好了准备。 十、巩固措施

通过本次QC活动，小组成员又加深了对QC的认识，能力得到提

高。对现浇箱梁大跨度张拉的质量控制有了认识，为以后的路桥施工提供了技术支持。同时真正的理解了理论伸长量计算的来龙去脉，编制了理论伸长量计算程序，可以方便快速准确的计算出预应力钢绞线的张拉伸长量。

中建七局交通公司杭浦高速11标项目部 2009.2