摘 要：對預應力張拉施工中常見的張拉質量通病產生的原因進行了分析，并提出 了預防措施。
一、引 言
預應力技術在土木工程中，尤其在橋梁中的應用十分廣泛，隨著各種預應力新材料、新方法、新工藝的出現，已在大跨徑和技術復雜型橋梁的設計和施工中普遍采用。鋼絞線的錨固是通過錨片楔緊穿過錨板錐孔的鋼絞線而實現的。在預應力混凝土橋梁施工中，張拉是一 個非常重要和關鍵的工序，也是技術性很強的工序。由于我國建設規模巨大，地域范圍廣闊， 預應力專業施工隊伍少，各施工隊伍技術水平參差不齊，因而在預應力施工中易出現各種病 害，給工程建設帶來各種隱患，如不及時發現問題和采取各種預防措施，將嚴重影響預應力 結構的抗裂性、可靠性，影響橋梁結構的使用安全，甚至發生重大質量事故，故在施工中應引起高度的重視。
二、主要問題及預防檢查
1 、主要問題及危害
（1）預應力張拉順序不按設計規定的張拉孔號順序實施。在兩端同時對稱張拉時，加荷 速度不同步，兩端測量的伸長值相差很大；加荷速度快，傳力不均勻等。以上操作中的問題 易使橋梁結構產生應力集中和聚增，造成橋梁結構（特別是橫向剛度和抗扭剛度較差的梁）產生橫彎、扭曲等不正常變形或出現裂縫，有時還造成斷滑絲等故障。
（2）實測伸長值與設計伸長值（或計算伸長值）相差較大。若不按規范要求進行張拉力 和伸長值雙控，一旦孔道出現異常，就會使混凝土結構部分截面有效預應力降低，影響結構 的可靠性和安全性。
（3）對限位板的作用不夠了解，導致限位板用錯或安裝不當，無法進行正常的張拉和錨固，有時甚至發現不安裝限位板就進行張拉的現象，表現為夾片牙型損傷，夾片跟進不齊、摩阻大或夾片活動量大、造成預應力筋回縮量大，梁體截面的有效預應力降低，甚至造成梁體的報廢。
（4）張拉持荷時間未按施工規范的要求進行，或持荷的時間不夠，或持荷時不隨時調整油泵保持規定的張拉力，使預應力筋的應力松弛效應未得到有效克服，造成錨固后預應力損失，有效預應力降低。
2 、預防及檢查
為防止張拉過程中出現各種質量問題和質量事故造成人身和結構的損傷，應采取下列措施進行預防和檢查。
（1）加強施工人員的技術培訓，提高施工技術人員和技術工人的技術素質，嚴格執行持證上崗的操作制度。
（2）在工程開工前，必須制定詳細的預應力張拉施工方案，并對張拉工藝中的張拉原則、張拉步驟、張拉順序、檢查方法及安全措施等在施工前進行仔細的技術交底，并形成技術文件交施工人員執行。
（3）嚴格按設計的張拉順序張拉，當設計無規定時按施工技術規程進行張拉。確定張拉順序的原則是分批分階段進行；先中間，后兩側；如有平行孔，易對稱或同時張拉。 對于橫向剛度或扭曲剛度較差的預應力結構，在張拉的同時應跟蹤監測梁的橫彎和扭曲 情況。橫彎和扭曲值超過規定時，采取以下措施預防處理：梁體強度達到設計要求后，立即 張拉，并按規范要求及時壓漿封端，防止梁體由于橫向剛度較小，張拉后長時間放置而產生 旁彎；改進張拉工藝，采用“分級循環張拉法”對各對稱束進行張拉施工。
（4）對伸長值的計算要反復校核。計算伸長值的公式很多，但規范中規定的磨擦系數μ及偏差系數k是設計單位根據模擬試件統計得到的、較理想化的，實際施工情況與規范是有出入的，有時偏差還很大，因此在計算伸長值時，預應力筋的彈性模量應采用試驗測試值。 在進行首次張拉前，要進行孔道摩阻系數的測定，對計算的伸長值進行校核，確定出實際施 工控制伸長值。若實測伸長值與控制伸長值差異較大，應采取分級加荷測量伸長值，并通過 調整兩端的油缸進油速度的方法或臨時在伸長值較小的一端張拉，當兩端伸長值接近后，在兩端同步張拉的辦法處理。
（5）安裝片時，夾片外露要整齊，縫隙要處理。
三、張拉事故及處理
由于橋梁結構受力較大，在進行預應力張拉的過程中，如果操作不慎，預應力筋及錨夾具的質量不穩定，可能出現各種故障及事故，影響結構及人身安全。目前橋梁結構中較普遍使用錐形錨（又稱弗式錨）和夾片式錨具，都是靠頂楔或張拉鋼筋回縮帶動錨楔（或夾片）將鋼筋夾緊而錨固的。此兩種錨具在張拉過程中易出現的故障主要有以下幾方面。
1 、預應力筋滑絲
（1）產生滑絲主要原因
在預應力筋張拉過程中或已張拉到控制力或已達到超張拉力持荷后，千斤頂在進油或回油過程中產生異響，壓力油表大幅度跳動，或繼續進油壓力表讀數反而減小，此時千斤頂的
工具夾片可能產生滑絲，出現上述情況后，可使有效預應力降低，影響結構安全；嚴重滑絲時，錨塞或千斤頂可能會突然彈出，造成重大人身事故。產生滑絲的主要原因是：
a、錨夾具的硬度對錨固性能的影響。由于張拉錨固體系是由錨具和預應力鋼筋組合而成的，其兩者之間的應匹配達到最佳狀態，錨固性能就能達到國家標準GB/T14370-2000《預應力筋用錨具、夾具和連接器》中一類錨具的要求。對于錨固鋼絞線的夾片式錨具，夾片設計硬度為HRC58-64或HRA78-84，鋼絞線強度在1860-1900Mpa范圍內，其表面硬度為HRC44-48左右，當兩者硬度差≥HRC10的時候，其組合與匹配最佳；對于錐形錨具，錨塞的設計硬度HRC55-58碳素鋼絲的硬度約為HRC40，錨環HRC22-25，其組合與匹配就能達到最佳狀態。但目前相當一部分錨具生產廠家的錨夾片熱處理工藝和硬度指標不規范，造成錨夾具硬度不 均，硬度過小 ；鋼絲（鋼絞線）生產廠家的鋼絞線質量波動較大，鋼絞線的極限強度普遍偏 高，其表面硬度相應增高，硬度值達到HRC52-55上下，因此錨塞（夾片）與鋼絲（鋼絞線） 的硬度差達不到上述要求，容易引起滑絲現象。
b、鋼絲（鋼絞線）直徑的影響。夾片式錨具的夾片內孔尺寸，夾片的錐形角度和錨環內 的內孔錐形角度，錐形錨具錨塞的角度和錨圈內孔的錐形角度均是按鋼絞線（鋼絲）的公稱直徑設計的，鋼絲（鋼絞線）直徑偏差大，必將造成錨具各組裝件間的平衡狀態遭到破壞。顯然直徑不均的鋼絲組裝在一起，直徑小的鋼絲就容易滑絲。
c、夾片式錨具限位板的影響。夾片式錨具的限位板槽口尺寸過大，造成夾片跟進不同步， 外露不齊，也是產生滑絲的潛在因素。
d、動力作用的影響。錐形錨受到動力作用時，有可能松動，造成滑絲，滑絲嚴重時造成失錨。
（2）防止滑絲措施
a、預應力張拉是一項技術要求很高的工作，是保證預應力效果的關犍。參加預應力施工 的人員必須經過專項培訓，掌握機械性能，熟悉張拉程序和技術要求，并集中精力認真負責，杜絕誤操作。
b、張拉過程中若發生異響和不正常現象時，應停止張拉，緩慢回油，再對工作錨、工具 錨、夾片、預應力筋進行仔細檢查，必要時予以更換。
c、應嚴格對錨具和預應力筋材料供應商的資質審查，并按規定數量進行復驗。必要時應對鋼絲（或鋼絞線）極限強度上限值予以規定，并對鋼絲表面硬度進行檢查。
d、根據預應力筋直徑在允許誤差范圍內的浮動量，合理選用限位板槽深。
e、張拉操作應小心，避免對已張拉束的擾動；澆灌封頂混凝土振搗時，避免插入式振搗捧直接振動錨具。
2 、預應力筋的斷絲
在張拉過程中。如果發現有崩裂的響聲，壓力油表劇烈抖動，即是出現斷絲的征兆。若發現已斷絲且斷絲數不超過設計規定，可繼續小心張拉錨固；若超過斷絲規定，則應換束重新張拉。
（1）產生斷絲主要原因
a、預應力筋和錨具硬度的影響。預應力筋與錨具的硬度不匹配，一般為夾片或錨塞的硬度過大，在夾持鋼筋時切入鋼筋表面過深，使受拉鋼筋斷面減少所致，但有時也有錨環硬度過大造成錨口處鋼絲斷裂的現象。
b、頂楔力的影響。錐形錨的頂楔力為張拉力的50%-60%時，其錨固效果較好，頂楔力 過大，會造成錨具外鋼絲斷裂。
c、預應力筋和錨具銹蝕的影響。輕度的浮銹會增大摩阻值，嚴重時會造成預應力筋截面 減少，降低抗拉強度，張拉時易斷裂，且影響壓漿后預應力筋與水泥的粘結。更嚴重時會造 成錨具失錨。
d、錨具幾何尺寸的影響。錨環內圓錐兩端出口處倒角不夠（R<2mm），使鋼絲在張拉過程中形成死角和刀口，造成鋼絲斷絲；錨頭5mm處齒段長度不足，造成張拉時鋼絲的錨口摩阻力大，并產生應力集中和斷絲。
e、錨具安裝的影響。在安裝錨具中未保證錨環孔中心、預留孔中心和千斤頂軸線三者同 心，張拉時壓傷鋼絲所致。
f、預應力筋編束的影響。鋼絲（或鋼絞線）在孔道內互相扭結、纏繞，導致長短不一，造成張拉時每根鋼絲或鋼絞線受力不均勻。
（2）防止斷絲措施
a、對執處理質量不穩定的產品，嚴把質量關，必要時應逐片檢查夾片的硬度。
b、應按規定要求進行錨具外觀尺寸檢驗和錨固性能試驗。
c、應根據工程進度計劃進料，并加以防護。若系輕度浮銹，可除銹后使用；若銹蝕稍重，則應降級使用；銹蝕過重，則應清除出廠。錨束在張拉前應有專人和專門的措施保護，以免因人為或自然的因素造成鋼絞線刮傷、燒傷、松散、銹蝕及孔道進入雜物等事故，穿束完成后及時用帆布將錨束兩端遮蓋。
d、嚴格控制頂楔力。按規范規定頂楔力不應超過張拉控制應力的60%。
e、對鋼絞線和鋼絲進行認真編束。
3、錨固區混凝土爆裂
由于預埋在混凝土中的錨墊板固定螺栓安裝數量不夠或受混凝土澆注振搗影響，造成錨
墊板傾斜，并引起錨墊板與應力束軸線不垂直；錨下加固鋼筋數量不足，位置不準確；錨下混凝土振搗不密實或混凝土強度未達到設計要求等幾方面的原因，均可能使錨下混凝土在張拉過程中產生爆裂，造成返工損失或張拉事故，修補后的結構質量也會受到影響。因此張拉前要仔細檢查錨墊板周邊索混凝土是否有裂縫和架空現象，必須避免出現上述問題，產生爆裂后也必須采取妥善的辦法進行補救：
（1）按圖紙要求施工，保證錨墊板的位置和方向正確，錨固區加固鋼筋網必須安放準確，綁扎牢固，螺旋筋的位置必須準確固定，防止振搗過程中移位或滑落。
（2）加強錨下混凝土的澆注、振搗質量，混凝土強度達到設計要求后才進行張拉施工。
（3）錨固區混凝土爆裂后，必須對松散部分混凝土進行徹底鑿出清理，按設計要求進行 恢復和固定。
四、施工安全
預應力施工的許多工序都屬高空作業或壓力機械工作，具有一定危險性，張拉施工除按有關的安全條例和規范執行外，還應特別注意以下幾個方面：
1、 預應力施工應根據現場情況和施工特點，制定相應的安全管理制度和各工序的安全 操作規程。
2、 各種機械設備操作人員未經培訓考核不得上崗操作。
3、 穿束、張拉過程中錨索上下游端的作業人員均配備無線步話機以相互聯系，保證穿 束作業安全順利進行，避免發生卡錨現象或其它事故。一旦發生異常情況應立即停機，檢查處理后再繼續進行。
4、 張拉施工中設專職安全員跟班作業。
5、 張拉施工區域設置明顯警示和必要安全防護設施，禁止非工作人員出入張拉場地。
6、 施工人員要戴安全帽、拴安全帶，張拉平臺外側設置安全網。
7、 張拉施工中，應采取妥善防雨保暖措施，防止張拉機具淋雨和設備受凍。
8、 高壓油泵操作人員、灌漿操作人員必須配戴護目鏡和其它勞動防護，且注意高壓管路接口檢查與保護。
9、 在施加預應力至錨固后，錨孔的正前方以及張拉油泵的油管接頭正前方嚴禁站人，也不得重力敲打鋼鉸線和錨具，以防飛錨或油管爆烈傷人。
五、 結語
綜上所述，張拉質量的好壞直接影響到橋梁的使用性能和運營安全，剖析和防治張拉工序中的質量通病，對設計和施工都具有十分重要的意義。預應力張拉施工中出現的很多質量事故可以避免，只要按設計規范和施工規范進行操作，加強張拉工序中各環節的質量控制，采取積極可行的技術措施，就能避免上述質量通病的發生。
