采用预应力技术可以减少构件的截面尺寸，减少材料用量，降低结构自重，且具有节材、节能的优点，近年来在桥梁和建筑工程中得到了广泛应用。但由于预应力施工专业性强，技术要求高，施工工艺复杂，需要专门的施工机具和专业的施工队伍，而目前预应力施工队伍技术水平普遍不高，加之监理单位、总承包及业主方等对预应力技术在工程中的重要性认识不够，预应力施工过程缺乏有效监督，导致预应力施工质量隐患较多，且质量缺陷在施工完成后很难加以弥补，对预应力混凝土结构的安全性和耐久性将产生严重的影响，也给进一步推广应用预应力技术带来了障碍[1-3]。本文以昆山市中环快速化改造工程后张预应力施工中碰到的各种病害为例，提出了切实可行的预防和处理方法。
1 材料验收阶段病害与防治
1）预应力钢丝、钢绞线表面有浮锈、锈斑、麻坑等。
产生原因：
（1）钢丝或钢绞线出厂包装时，未采取有效的防潮、防锈措施；
（2）运输与存放过程中，钢丝或钢绞线盘卷包装破损，遭受雨露、湿气或腐蚀介质的侵蚀，易发生锈蚀；
（3）预应力筋在混凝土浇筑前穿入孔道，未采取有效防锈保护措施。
防治措施：
（1）每盘钢丝、钢绞线包装时，加防潮纸、麻片等，用钢带捆扎结实；
（2）预应力钢丝、钢绞线运输时，应采用篷车或油布严密覆盖；
（3）预应力钢丝、钢绞线储存时，应架空堆放在有遮盖的棚内或仓库内，其周围环境不得有腐蚀介质；如储存时间过长，宜用乳化防锈油喷涂表面；
（4）宜采用后穿束方案；当采用先穿束方案时，除对外露预应力筋采取有效防锈措施外，还应对预留孔道进行封闭，防止水分和潮气进入孔道。
治理方法：
对于轻度锈蚀（锈斑）的预应力钢丝和钢绞线，应做力学性能试验。试验合格者，应采取除锈处理后方可使用；对不合格者，应降级使用或不得使用；对严重锈蚀（麻坑）者，不得使用。
2）预应力钢丝、钢绞线的抗拉强度、伸长率、反复弯曲次数（钢丝）等有一项或多项指标达不到国家标准的要求。
产生原因：
（1）原材料的通条性能不好，强度偏低；
（2）钢绞线捻制过程中出现捻损，根据统计计算捻损为钢绞线破断力的1.5%；
（3）生产过程中，中频回火的温度达不到工艺要求，低于380 ℃±5 ℃，有残余应力存在，影响其塑性、韧性性能。
防治措施：
（1）加强原材料和半成品钢丝的质量检验；
（2）加强生产过程中工艺操作管理；
（3）按规定、按批量对产品进行认真检查与试验后，方可出厂。
治理方法：预应力钢丝、钢绞线进场后，按现行规范规定进行抽样，送有资质的检测机构进行试验。如有一项试验结果不符合国家标准的要求，则该盘钢丝或钢绞线为不合格品，并从同一批未经试验的盘中再取双倍的试样进行复验，如仍有一个指标不合格，则该批钢丝或钢绞线为不合格产品，或逐盘试验，取用合格品。
3）波纹管材质及制作质量较差，径向刚度和抗渗漏性能均不满足现行规范要求，在安装和浇筑混凝土时易变形和破损，产生漏浆导致孔道堵塞（图1）。
图1 波纹管变形
防治措施：严把波纹管的进货质量关，选择质量信誉优良的生产厂家的产品，验收时除检查出厂合格证和出厂检验报告外，还应对其质量按现行规范要求进行复验，不合格产品不能进场使用。
4）钢绞线张拉时或锚固后，锚环或夹片出现裂纹或碎裂，造成预应力效应降低或消失，严重的还会发生碎片飞出伤人事故。
防治措施：严格按现行规范和标准要求对锚夹具进行外观检查、硬度检查和静载锚固试验，杜绝不合格产品进场使用。张拉过程中如发现锚环或夹片开裂，应停止张拉并退锚，待更换新的锚环或夹片后重新张拉。
2 安装阶段病害与防治
1）预应力曲线孔道竖向坐标不到位。在实际施工中，检查孔道曲线竖向坐标时经常遇到跨中处坐标偏高、支座处坐标偏低的现象，这样会减少预应力束的力臂，降低构件的承载力和抗裂性能。
防治措施：
（1）在设计图会审期间，应复核曲线预应力筋的坐标高度是否会引起波纹管与梁钢筋相冲突，并绘制波纹管与梁钢筋排列详图；
（2）在预应力施工前，应将预应力筋曲线坐标图、支座（跨中）处钢筋与预应力筋孔道排列图发给现场施工人员。并加强施工期间的监督检查，严格按图纸施工。
2）波纹管接头不规范，或接头搭接长度过短，波纹管与锚垫板喇叭口接头处，灌浆孔及排气孔连接处密封不好，波纹管锈蚀或出现电火花熔洞，均会造成波纹管在混凝土浇筑时漏浆，堵塞孔道。
防治措施：认真做好锚口处、管身连接处、灌浆口及排气孔连接处的密封工作。在波纹管附近焊接时，必须做好对波纹管的防护措施。
3）预应力预埋孔道轴线与锚垫板不垂直，预埋波纹管线形不平顺、形成弯曲折角等现象。
防治措施：
（1）预埋管道和锚垫板应按设计规定的坐标进行定位，当预埋管道和锚垫板与普通钢筋相冲突时，应调整钢筋的位置，端部锚垫板与预埋管道接头应仔细对中，确保管道轴线与锚垫板相垂直；
（2）锚垫板与预埋管道定位后应固定牢靠，确保混凝土浇筑过程中不产生移动。
4）无黏结预应力筋护套有破损，其两端与锚垫板连接处有裸露现象，张拉端没有防护措施或防护措施达不到全密封要求，影响无黏结预应力筋的耐久性。
防治措施：
（1）无黏结预应力筋在装卸和铺设过程中如有破损，应及时用防水胶带修补；
（2）无黏结预应力筋与端埋件组装时，必须用塑料套管或黏胶带严密包缠，防止水分进入护套；
（3）在张拉后的锚具夹片和无黏结预应力筋端部，应涂满防腐油脂，并套上塑料帽达到全密封的要求。锚头封闭后的凹口应采用微膨胀细石混凝土密封。
3 张拉事故与防治
1）张拉设备未进行定期的保养和检修，张拉设备使用混乱，未经标定、检验或超期使用，随意配套组合使用，造成张拉力不准确，影响结构的承载力。张拉力过大，也会埋下预应力筋在运行中应力过大、突然破坏的隐患。
防治措施：
（1）张拉千斤顶与压力表要编号配套标定，标定期限不宜超过半年。在使用过程中，一旦某种设备发生故障，需要更换时，仍须再行配套标定。
（2）凡经配套标定的张拉设备，必须配套使用。不许随便更换、随意搭配组合使用。
2）张拉伸长值超过了允许偏差范围。
产生原因：
（1）预应力筋理论伸长值计算时，计算参数如弹性模量Ep、截面面积Ap或孔道摩阻k、μ值与实测值相差较大，导致理论伸长值计算结果不准确；
（2）孔道成孔质量较差，加大了孔道实际摩擦阻力，导致预应力筋实测伸长值偏小；
（3）张拉设备与压力表未按规定进行配套标定或标定期限失效，导致压力表读数不准确；
（4）实测伸长值量测或计算有误差。
防治措施：
（1）理论伸长值计算时，预应力筋弹性模量Ep、截面面积Ap及摩阻k、μ值应采用实测值；
（2）加强成孔阶段和混凝土浇筑过程的质量控制，确保预埋孔道流畅、不漏浆、不堵孔等；
（3）加强对张拉设备的管理，千斤顶与压力表应配套标定且在有效期内；
（4）张拉操作人员应加强责任心，读数应准确无误，对有怀疑的数据要复查纠正。
3）预应力筋张拉时，预应力钢丝和钢绞线发生断丝和滑丝，使得构件的预应力筋受力不均匀或使预应力筋的有效应力达不到设计值，影响结构安全（图2）。
图2 钢绞线发生断丝
防治措施：
（1）在预应力筋张拉过程中如发生异常响声、压力表剧烈抖动等异常现象，应及时停止张拉，并缓慢回油，再进行仔细检查。如发现工具锚滑丝，应拆换工具锚；如果系工作锚滑丝或破损，必须卸荷并将已滑丝的夹片取出；如发现预应力筋有严重损伤，应更换新束。
（2）后张预应力构件同一截面内，若断丝量不超过总量的3%，可继续缓慢张拉锚固；若超过3%，则应换束重新张拉。
4）预应力筋张拉时，锚固区混凝土爆裂（图3）。
图3 锚固区混凝土爆裂
防治措施：
（1）提高锚固区混凝土浇筑和振捣质量，混凝土强度达到设计值后方可进行张拉；
（2）严格按图纸要求施工，保证锚垫板的位置和方向正确，局部承压钢筋数量和位置准确、绑扎牢固；
（3）锚固区混凝土爆裂后，凿除端部损坏的混凝土，放置足够的局部承压钢筋，再用高强度等级的细石混凝土浇筑并振捣密实。
5）现场操作人员未按施工方案的张拉顺序进行张拉，使构件或整体结构受力不平衡，造成构件侧弯、扭转或起拱不均等异常变形或出现有害裂缝，严重时会使构件失稳。
防治措施：
（1）根据对称张拉、受力均匀的原则，在施工方案中明确整体结构的张拉顺序与单根构件预应力筋的张拉次序及张拉方式；
（2）张拉前应作好施工交底，操作人员应严格按照施工方案要求施工；
（3）质检人员应加强现场的质量监督。
6）在预应力筋改变方向处，会产生局部横向力，使混凝土出现裂缝、撕裂甚至出现预应力筋崩出现象。
防治措施：
（1）预应力混凝土构件在预应力筋改变方向处应加密箍筋或增加附加钢筋以控制裂缝；
（2）对预应力混凝土曲梁，由于预应力筋张拉时在梁内侧产生径向压力，因此必须在梁腹内设置防崩裂的构造钢筋。
7）预应力混凝土结构施工阶段出现裂缝。此类裂缝种类较多，成因不一，有未张拉拆除梁底支撑产生的裂缝，也有因构造设计不当，张拉后出现的裂缝等。
防治措施：
（1）对每种裂缝进行仔细分析，找出裂缝形成的原因，然后采取对应的措施；
（2）裂缝处理：凡裂缝宽度超过0.10 mm，都要进行修补。对宽度小于0.15 mm的微裂缝，可采用环氧树脂进行封闭处理；对宽度0.15～0.30 mm的裂缝，可采用开槽填补法，将裂缝凿成V形口，嵌入环氧胶泥或乳胶水泥，再抹环氧砂浆找平；对宽度大于0.30 mm的裂缝，可采用环氧树脂浆液进行压力注浆；
（3）对结构性裂缝宽度较大、数量较多的构件，应采用加固措施确保构件的安全性。
8）无黏结预应力筋张拉锚固时，承压钢板发生凹陷，张拉力下降，预应力损失大甚至失效。
预防措施：
（1）预应力筋张拉前，应提供混凝土试件强度试验报告，合格后方可进行张拉；
（2）单孔承压钢板的尺寸不小于80 mm×80 mm，厚度不小于12 mm，多孔钢板的厚度不宜小于14 mm；
（3）检查内埋式承压钢板的埋设情况，承压钢板之间不得重叠，并要有可靠固定；
（4）梁板端模要密合并钉牢；混凝土振捣要适度，以确保密实；
（5）预应力筋张拉前，应检查承压钢板后面的混凝土质量，如有空鼓现象，应及时修补。
9）在张拉时或锚固过程中，钢绞线突然从千斤顶的工具锚夹片中、张拉端锚具中或固定端夹片锚具中滑脱，造成夹片损坏，或夹片飞出，应力消失。
防治措施：
（1）不同体系的夹片和锚具，不得混用；
（2）内埋式固定端不得采用夹片锚具，以防止钢绞线滑脱；
（3）安装锚具前，应清除钢绞线夹持段的表面浮锈和尘砂；
（4）保持夹片和锚板的表面干净，不得沾有砂土等杂物；对工具锚夹片，应经常将齿槽清洗干净；
（5）夹片的齿型不得有任何缺陷，夹片安装时应采用套管打紧，缝隙均匀，并外露一致；
（6）选用合适的限位板及限位槽深；
（7）张拉锚固时，千斤顶应缓慢卸压，使钢绞线带着夹片缓慢楔紧。
4 孔道灌浆病害与防治
1）浇筑混凝土时，波纹管孔道漏浆导致孔道堵塞。
防治措施：
（1）对后穿筋的孔道，在混凝土浇筑过程中及混凝土凝固前，可用通孔器通孔或用水冲孔，及时将漏进孔道的水泥浆散开或冲出；
（2）对先穿筋的孔道，应在混凝土终凝前，用倒链拉动孔道内的预应力筋，以免水泥浆堵孔；
（3）如波纹管孔道堵塞，应查明堵塞位置，凿开疏通。对后穿筋的孔道，可采用细钢筋插入孔道探出堵塞位置。对先穿筋的孔道，细钢筋不易插入，可改用千斤顶从一端试拉，利用实测伸长值推算堵塞位置。试拉时，另一端预应力筋要用千斤顶楔紧，防止堵塞砂浆被拉裂后，张拉千斤顶飞出。
2）孔道灌浆不通畅，另一端灌浆排气管不出浆或排气孔不冒浆，灌浆泵压力过大（＞1 MPa），这样易造成灌浆枪头堵塞。
防治措施：
（1）灌浆前检查灌浆排气管（孔）是否通畅，如有堵塞，设法疏通后方能灌浆；
（2）灌浆过程中如出现预应力孔道堵塞，应设法更换灌浆口再灌入，但所灌的水泥浆数量应能将第1次灌入的水泥浆和第2次灌入水泥浆之间的气体排出；
（3）如上述治理方法实施困难，应在孔道堵塞位置钻孔，待孔道完全疏通后方可继续灌浆。
3）孔道灌浆不密实，使预应力筋与混凝土间不能有效粘结，影响预应力结构的耐久性。
防治措施：
（1）孔道灌浆是后张有黏结预应力施工的关键工序，不仅需要采用泌水率小、流动性能好的灌浆材料，而且需要使用性能好的高速搅拌制浆设备和灌浆设备，另外还需经过专业培训的熟练工人按照严格的工艺流程进行施工操作以及质量监督人员的旁站监督，方能实现灌浆密实的效果；
（2）灌浆后应从检查孔观察灌浆的密实情况，如孔道内月牙形空隙较大（深度＞3 mm）或有露筋现象，应及时用人工补浆。
（3）对灌浆质量有怀疑的孔道，可用冲击钻打孔检查；如孔道内灌浆不足，可用手动泵补浆。
5 结语
后张预应力施工过程包括材料进场验收、制作与安装、混凝土浇筑、预应力张拉、孔道灌浆等几个主要工序，质量缺陷可能出现在任一工序中，且上一工序的质量缺陷在下一工序中很难进行弥补。事实证明预应力施工质量缺陷会对工程的安全造成严重的后果，因此应树立预应力施工质量全过程控制的理念，重点在事前预防、事中加强质量检查和控制，使每一阶段的质量缺陷消失在萌芽中，这样才能取得事半功倍的效果，才能确保工程的安全性和耐久性[4-6]。
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