桥梁施工重点质量问题与防范

桥梁施工重点质量问题与防范重庆市交委工程质量安全监督局程德宏2015年6月13日2007年8月13日，湖南省湘西土家族苗族自治州凤凰堤溪沱江大桥发生特别重大质量安全事故，造成64人死亡、4人重伤、18人轻伤,损失惨重。遇难者家属的悲痛欲绝!事故现场的惨烈情景:遇难者家属、围观群众和一些女游客都不忍放声悲哭!一、钻孔灌注桩施工质量问题据最近信息，某省一座跨江特大桥梁，在已经施工的56根灌注桩中，Ⅰ类桩29根，Ⅱ类桩21根，Ⅲ类桩6根，Ⅱ、Ⅲ类桩占比达到48.21%，Ⅲ类桩占比达到10.71%。该桥受洪水影响明显，枯水位施工时间很短，Ⅲ类桩处理费时费力,打乱了整体施工计划安排,对工程建设造成严重不利影响。桩基水下混凝土断桩事故的概念桩身完整性检测结果评价，应给出每根受检桩的桩身完整性类别。桩身完整性评价，Ⅲ类桩的桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响；应进行补强处理；Ⅳ类桩桩身存在严重缺陷，应进行工程处理。出现以下情况，可以确定为断桩：1、孔底沉淀渣土厚度大于5cm；2、桩身混凝土有断裂、夹泥、或局部混凝土松散；3、取芯率低于40%，并有蜂窝、松散、裹浆等情况。断桩事故原因分析1、导管进水事故：（1）首批混凝土数量未经严格计算，数量严重不足；或混凝土储量已够，但在提升导管准备开启栓阀时，导管底口的间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口，以至泥水从底口进入。（2）、导管接头不严密，接头间密封圈被导管内的高压气体挤开，或焊缝破裂，泥水从接头或破损焊缝中流入。（3）、导管提升过猛，或测深时出错，导管底口提出混凝土面，底口涌入泥水。首批混凝土数量计算2、堵管事故：（1）开盘时隔水栓堵管；（2）由于混凝土本身原因，如坍落度过小、流动性差，夹有大卵石，拌合不均匀，离析严重，导管接缝漏水，雨天运送混凝土未遮盖水泥浆被冲走，粗集料集中等；（3）机械发生故障或其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，最初灌注的混凝土已经凝固，增大了混凝土下落的阻力，形成堵管。断桩事故原因分析3、坍孔事故：（1）护筒底脚漏水，或护筒内吸泥，孔内水位降低；（2）潮汐河流中，涨潮时孔内水位差减小，不能保持原有静水压力；（3）护筒周围堆有重物或机器振动；断桩事故原因分析4、埋管事故：（1）、导管底口埋深过大（超过6米），导管内外混凝土已经初凝使导管与混凝土间摩阻力过大；（2）提升导管过猛，将导管拉断。断桩事故原因分析5、浇短桩头：漏斗需要高度未经计算确定（漏斗应比桩顶至少高出3米），高度不足，未设置灌注支架，在灌注接近结束时，导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，重度增大，混凝土顶升困难，导致浇短桩头。断桩事故原因分析导管需要高度计算6、破顶事故：以起重设备配合桩身混凝土灌注，导管提升高度控制不当，混凝土压力瞬间大幅增加，续灌的混凝土冲破顶层而上升，在混凝土中夹杂泥浆渣土形成断桩。7、清孔不彻底：单一地使用换浆法清孔，没有在灌注混凝土前对孔底进行高压射水或射风，沉淀厚度增大，导管无法插至孔底。断桩事故原因分析8、混凝土初凝时间过短，特别是首批混凝土过早初凝：没有根据桩基混凝土灌注需要的合理时间，确定和测试混凝土初凝时间，特别是在首批混凝土中未掺入缓凝减水剂。断桩事故原因分析钻孔灌注桩补强–灌注桩补强方法不当，甚至走过场，搞形式，做表面文章，勾兑监理，蒙混过关，留下安全后患。–正确的补强方法(无水压力适用，有静水压力时压浆压力按照《公路桥涵施工技术规范》8.5.3条执行）：1、对需要补强的桩基，用地质钻机钻两个取芯孔，形成1个回路（直径大于等于2.5米或深度大于等于90米的大直径、超长桩应具有3个及以上的回路），一个孔用做进浆孔、另一个孔用做出浆孔，孔深应达到补强位置以下最少1米，柱桩则应达到基岩。2、用高压水泵向进浆孔内压入清水，压力不小于0.5～0.7MPa，将夹泥和松散的混凝土碎渣从出浆孔冲洗出来，直到排出清水为止。3、用压浆泵压浆，第一次压入水灰比为0.8的纯水泥浆，进浆管应插入钻孔1米以上，密封进浆管周围，防止水泥浆冒出。待孔内原有清水从出浆口压出来后，停止压浆，再用水灰比0.5的浓水泥浆压入。钻孔灌注桩补强4、为使浆液得到充分扩散，应压一阵、停一阵，当浓浆从出浆口冒出时，停止压浆，用碎石将出浆口封填，并用麻袋堵实。5、最后用水灰比为0.4的水泥浓浆压入，并增大注浆压力至0.7～0.8MPa，关闭进浆阀，稳压闷浆20～25分钟，压浆工作即告结束。6、水泥浆硬化以后，应再做一次钻芯，检查补强效果。如断桩、夹泥排除，可确认合格。二、预制梁常见质量问题1、T梁外形尺寸不统一，不同的省市尺寸不同，不同的设计单位尺寸不同，不同的所室尺寸不同，严重不符合标准化建设的要求，不符合建设节约型社会的要求。结果是施工单位不能下决心投入，频繁地加工制造模板，模板结构不强、刚度不足，梁体外形尺寸偏差大。2、支座调平措施、梁体横坡调整措施落实不到位；缺少基本意识、或没有合理的措施、或没有精心调整。3、梁体裂缝；钢筋及预应力波纹管保护层厚度太薄（设计本身问题、施工控制问题），波纹管定位不好，造成混凝土裂缝。4、梁体养护不到位或养护时间掌握不当；二、预制梁常见质量问题5、预应力控制质量差；6、混凝土张拉龄期太短，没有实行强度和弹性模量双控制（双80%）；7、填方路堤上建设的预制场台座下沉、梁体断裂；8、负弯矩区预应力钢筋不张拉、假张拉、不穿束、假穿束、不压浆；如：沿江高速重庆到涪陵段9、负弯矩区张拉齿块内的钢筋被随意切断，造成混凝土崩裂。T梁钢筋被脱模剂污染，分布钢筋绑扎不规范。混凝土明显拆模过早T梁马蹄部位裂缝T梁马蹄部位裂缝T梁马蹄部位裂缝T梁马蹄部位裂缝T梁底部裂缝T梁底部裂缝T梁腹板裂缝T梁腹板裂缝空心板梁底部裂缝空心板梁底部裂缝、露筋空心板梁底部裂缝空心板梁底部裂缝小箱梁台座沉降断裂小箱梁顶板开裂T梁顶板、腹板裂缝。混凝土养生问题砼强度与保湿时间的关系桥梁有效预应力问题2012年，我们对某省的九个桥梁预制场的9片预制梁，共计35束预应力筋进行了抽查检测。桥梁有效预应力抽检结果1、有效预应力控制：共检测273根钢绞线，其中133根合格，140根不合格，合格率为48.72%；实测最小预应力90.46kN，最大预应力198.51kN，分别比设计值（176.4kN）偏差－48.72%和＋12.53，严重超过±5%的要求。2、有效预应力同断面不均匀度（应在±2%范围内）：抽检结果合格率为零。偏差在2～4%的占33.33%，偏差在4～10%的占66.67%。3、有效预应力同束不均匀度控制（应在±5%范围内）：偏差在5%以内的占11.44%，偏差在5～10%的占51.42%，偏差在10～20%的占31.43%，偏差超过20%的占5.71%。在检测过程中，还出现过单端“飞锚”情况。桥梁有效预应力问题原因分析1、张拉千斤顶、油泵、压力表未按规定进行校验或校验方法不正确，或压力表精度过低。张拉力与压力表的对应曲线关系不明。此外，对于先将钢绞线穿入波纹管内，混凝土浇筑中波纹管破损漏浆，过程中又没有抽动钢绞线，可能造成局部段落砂浆将钢绞线与波纹管凝为一体，出现部分段落钢绞线短时没有预应力，而随着时间的延长，砂浆的黏结力被克服，才开始传递预应力，因此预应力度必定不足。2、预应力张拉时选择的初始应力值σ0不合适。预应力张拉之前，初应力值σ0偏小，预应力钢绞线未被拉紧，存在非受力变形，致使张拉完成后量测的实际伸长值偏大，各根钢绞线受力不均匀。桥梁有效预应力问题原因分析3、钢绞线没有按照规范的要求梳理编束或采用单根穿入，钢绞线发生交叉，张拉后受力不均匀，或钢绞线受剪，造成预应力偏差过大，严重的将造成受力大的钢绞线断裂。4、预应力锚具、夹片不合格，或预应力锚具、夹片进场后没有经过检验即交付使用。张拉前部分锚具没有进行锚固试验，锚具、夹片进场时没有对其强度、硬度进行复验，没有严格进行外观检查。由于这些原因以及钢绞线张拉吨位不足（处于低应力状态）等，都会造成“飞锚”事故。5、张拉施工多为农民工，技术培训和交底不深入，操作人员没有真正掌握要领，同时现场技术人员缺少必要的监测设备和技术手段进行控制。桥梁有效预应力问题可能产生的影响检测结果表明：桥梁有效预应力控制仍处于粗放阶段，既没有按照精心施工的要求进行控制，也不满足标准化建设的基本要求，给桥梁后期运行留下了安全隐患，可能造成如下影响：1、有效预应力过大，将造成梁端局部承压混凝土裂纹、使结构上拱变形过大或导致预应力筋早期疲劳，严重的使预应力筋破断，危及结构安全；有效预应力过小，则预应力度不足，将造成结构开裂和下挠过大，降低桥梁的承载能力，还可能使预应力筋因低应力状态而滑丝，同样影响结构安全。2、同断面有效预应力不均匀度过大，会造成构件同断面各筋束预应力不对称，构件可能发生横向挠曲、扭转等不利变形，使梁体出现裂纹，有些裂纹不会立即表现出来，但在长期运营后，会相继暴露出来并危及桥梁使用安全。桥梁有效预应力问题可能产生的影响3、同束有效预应力不均匀度过大，在刚成桥时不易表现出来，但在桥梁的长期运营中，在活载作用下，原本预应力值偏高的预应力筋会出现早期疲劳断裂，并将其拉力转嫁给余下钢束，恶性的连锁反应，使断丝、断筋现象发生传递，最终将导致桥梁事故。4、即使是在桥梁运营期间严格加强检查、检测和维护，也会无端加大养护维修成本，不符合建设节约型社会的要求。如果后期管养疏忽，可能出现严重影响安全的情况。1、建立高素质的预应力施工队伍，全面应用预应力张拉施工成套关键技术，发挥好示范作用，带动全局。2、以点带面，对所有的张拉作业人员实施岗前培训，使其掌握设备使用维护要领，经考试合格后持证上岗，加大结果验证与过程控制力度，做到实时跟踪、全程控制，确保预应力施工质量。3、提高张拉设备的精度。尤其是对张拉设备应进行型式试验，对未作型式试验的智能张拉设备可参照相关标准，进行入场验收试验。对过程控制情况按照规定频率抽查验证，特别是张拉第一片梁或第一个节段后及时进行锚下有效预应力检测，发现问题、及时有效处理。4、强化张拉设备定期标定检测，标定必须整体（泵站、千斤顶、油压表或数显系统）静态保压标定，既保证数据的正确性，又对设备的完好性进行认证。5、加强锚具质量控制，对锚具、夹具和连接器进行综合试验，或提供有权威性的检验报告。6、加强对支架现浇、挂篮悬浇等箱梁预应力的施工质量控制，其施工条件相比预制场更恶劣，更影响结构安全，更应作为重点检测控制对象。7、作好标准、规范的宣贯、培训。全面提高认识，全力推进有效预应力控制工作。应对措施与建议三、连续刚构桥箱梁常见质量问题连续刚构桥箱梁常见质量问题1、梁体裂缝；2、跨中下挠；3、预应力管道压浆不饱满造成预应力筋锈蚀，严重影响桥梁寿命；4、箱梁底板崩裂：（1）波纹管上浮；（2）底板钢筋网片连接薄弱；5、混凝土张拉龄期过短，没有对弹性模量进行控制；6、0＃、1＃块模板、支架刚度不足，大体积混凝土温度应力开裂；7、混凝土初凝时间过短，造成冷缝；8、混凝土浇筑布料方法不当，混凝土离析、不均匀，严重影响混凝土强度；9、混凝土不满足高强度、高性能要求；10、腹板与底板连接钢筋薄弱，现场随意切断钢筋；11、钢筋及预应力管道保护层不足或保护层超厚；12、设计和构造不合理。箱梁开裂和跨中下挠已成为连续刚构桥的通病，且问题日益突出。施工过程中0＃、1＃块及其附近节段出现裂纹。通车运营若干年后，墩顶附近梁段腹板斜裂缝发展，跨中底板、腹板、顶板出现裂缝。部分梁体跨中段挠度逐渐增大，跨中下挠达20～30cm，如黄石长江大桥、重庆江津长江大桥和广东虎门大桥副航道桥等。黄石长江大桥出现的裂缝数量之多，裂缝总长近万米。梁体下挠主要原因1、混凝土收缩、徐变：水泥品种、细度、水灰比、养护；2、预应力损失、预应力控制精度；3、普通钢筋及预应力钢筋锈蚀；4、刚度变化：裂缝发生后梁体刚度减小，普通钢筋及预应力钢筋锈蚀加剧，梁体刚度进一步变小，导致趋势延续、恶化；5、混凝土加载龄期过短；6、超载影响