預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固施工中的透明管理

劉志國,王高飛，田哲,錢昊

（1.江蘇現(xiàn)代路橋有限責(zé)任公司，南京210049；2.南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，南京210037）

1 引言

為了深入貫徹全面質(zhì)量管理理念，需要對影響工程質(zhì)量的施工工藝、原材料指標(biāo)、設(shè)備參數(shù)等重點要素進行全面深入的分析，研究影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵制約的因素。建議通過科學(xué)的管理體系，規(guī)范的工藝流程和嚴(yán)格的驗收標(biāo)準(zhǔn)，將工藝、材料、設(shè)備等關(guān)鍵要素真實、公開地展示給服務(wù)對象，并以此為服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，接受各方監(jiān)督，實現(xiàn)質(zhì)量透明化管理。本文以峭岐樞紐主線橋加固施工為例[1~7]，以預(yù)應(yīng)力碳纖維板為切入點[8~14]，通過材料的甄選、工藝的優(yōu)化，進一步夯實“透明廚房”理念，擴展實踐成果，推動江蘇交控養(yǎng)護行業(yè)水平整體提升。

2 項目概況

峭岐樞紐是京滬高速、滬武高速的重要紐帶，常年通行重載車輛。峭岐樞紐主線橋全長1 570.14 m，橋?qū)?8 m，由裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁、鋼筋混凝土連續(xù)梁、鋼箱梁組成，全橋均采用鉆孔樁基礎(chǔ)和柱式墩。

2018年橋梁定期檢測中，發(fā)現(xiàn)峭岐樞紐主線橋組合箱梁現(xiàn)有的主要病害為：底板橫向裂縫、底板縱向裂縫、腹板豎向裂縫、腹板縱向裂縫。根據(jù)該橋病害情況，采用預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)對橋梁進行加固。

3 材料甄選

本項目采用的預(yù)應(yīng)力碳板張拉系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力碳板張拉系統(tǒng)

3.1 限位框甄選

目前，市場上限位框多為焊接結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q235B，抗拉強度370 MPa，屈服強度為235 MPa。這種限位框存在焊接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不高，材質(zhì)穩(wěn)定性不足，易產(chǎn)生形變等缺點，所以，本項目選用的限位框為一體成型式，材質(zhì)為45鋼（平均碳含量為0.45%的鋼），抗拉強度600 MPa，屈服強度為355 MPa。優(yōu)點是限位框為一體式結(jié)構(gòu)整體性好，承載能力高；限位框材質(zhì)相對于市場產(chǎn)品更加穩(wěn)定。

3.2 錨固塊甄選

錨固塊在碳板張拉過程中起到重要的作用，材質(zhì)的優(yōu)劣，是碳板張拉成功與否的重要因素。市場上錨固塊材質(zhì)多為鑄鐵，整體性、韌性較差。所以，本項目選用了40鉻材質(zhì)的錨固塊，錨固塊的強度有巨大的提升，從而也提高了碳板張拉成功率，而且錨塊使用加工中心一體成型技術(shù)，整體性更好，錨固效率更高。

3.3 錨具夾片甄選

目前，市場上錨具夾片的材質(zhì)、形狀各不相同，多為碳素半靜定結(jié)構(gòu)鋼（Q235B），常見的夾板形狀為矩形，轉(zhuǎn)角處存在應(yīng)力集中。缺點是夾片在張拉過程中，材質(zhì)達不到要求，易產(chǎn)生形變，夾片形狀呈矩形，碳板受力不均勻，易造成碳板張拉過程中受力不均，導(dǎo)致碳板斷裂。所以，本項目選用的夾片材質(zhì)為45鋼，形狀為橢圓形。有一點優(yōu)勢：在材質(zhì)上，45鋼有更好的抗壓強度，更好的屈服度，夾片形狀改良為弧形，使碳板張拉過程中碳板受力更均勻，防止碳板張拉過程中受力不均勻?qū)е绿及鍞嗔?；夾片齒牙進行鈍化處理，在不喪失咬合力前提下，減小對碳板的損傷。

3.4 碳板甄選

碳板材質(zhì)優(yōu)劣及加工工藝直接影響了碳板質(zhì)量，碳板的制作所用碳絲含量多為12 K（絲束中單絲數(shù)量12 000根），紗架碳絲張力控制，是保證碳板強度的關(guān)鍵。本次施工用到的碳板，碳絲選用進口材質(zhì)，加工過程中引進新設(shè)備——張力恒定紗架，與普通紗架相比，能確保碳絲均勻分布，保證了碳板的質(zhì)量。

3.5 黏結(jié)膠的甄選

碳纖維板結(jié)構(gòu)膠采用進口環(huán)氧樹脂原料，獨有的雙行星動力攪拌系統(tǒng)以及獨家海島增韌體系，保證膠體強度及長期使用性能。經(jīng)由權(quán)威機構(gòu)檢測，安全無毒，保證施工使用安全。

4 工藝優(yōu)化

針對本項目預(yù)應(yīng)力碳板施工工藝中存在的容易斷束、預(yù)應(yīng)力不足以及容易引發(fā)安全事故等問題，本文提出以下幾點工藝優(yōu)化方案，預(yù)應(yīng)力碳板施工工藝優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力碳板施工工藝優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)

4.1 采用紅外投影儀放線

精確定位，確保錨固端與張拉端處于同一直線上，施工過程中碳板不會發(fā)生剪切變形。改善了傳統(tǒng)測量放線估讀讀數(shù)誤差較大，無法準(zhǔn)確控制碳板布設(shè)在同一直線上的缺點。部分施工單位刻意提高碳板張拉成功率，往往張拉力不足，欠張拉，導(dǎo)致未達到加固效果。

4.2 碳板與夾具的滿載安裝

根據(jù)錨固塊及千斤頂尺寸定制模具，完成碳板與夾具的滿載安裝（1 304 MPa）。使用千斤頂對錨具夾片進行預(yù)頂至滿載壓力值，使碳板與夾片完全咬合，防止張拉過程中錨具夾片突然位移對碳板產(chǎn)生損傷。

4.3 千斤頂套筒定制

根據(jù)千斤頂尺寸定制套筒進行固定，使碳板張拉過程中，保證千斤頂頂升力的方向與碳板中心線一致，防止碳板剪切受力，導(dǎo)致劈斷，從而提高碳板張拉成功率。

4.4 碳板壓片粘貼緩沖墊

碳板張拉完成后壓片設(shè)置間隔越大，工人操作風(fēng)險愈大；碳板粘貼完成后對壓片進行固定，碳板張拉受力尚不穩(wěn)定，后續(xù)施工作業(yè)安全風(fēng)險高。所以，本項目施工采用每隔2 m設(shè)置1個碳板壓片，壓片在碳板張拉前預(yù)先使用壓片，壓片上增設(shè)緩沖墊，對碳板進行保護，同時，降低了后續(xù)施工作業(yè)安全風(fēng)險。

4.5 安全防護再升級

根據(jù)施工平臺與梁底間凈空高度定制鋼框架，采用加厚模板進行圍擋，并在張拉端、錨固端及跨中位置加密設(shè)置防護屏障。鋼框架防護板強度較高，且加密設(shè)置，安全保障性高。改善了木工板強度較差，安全防護效果不明顯，碳板張拉過程中安全風(fēng)險較高，防護不到位極易引發(fā)安全事故的缺點。

4.6 張拉精度更高

預(yù)應(yīng)力碳纖維板的滿載張拉力是達到預(yù)期加固效果的保障，部分施工單位礙于選用材料品質(zhì)的良莠不齊，為保證張拉成功率，往往未按照圖紙要求張拉到位，導(dǎo)致欠張拉，無法達到加固效果。本項目采用數(shù)顯壓力監(jiān)控，壓力值精確到0.01 MPa，張拉數(shù)據(jù)全程記錄并存檔，有效保障了加固效果。

5 結(jié)語

“透明廚房”理念自提出以來，得到了廣泛的歡迎和支持，本文也以峭岐樞紐主線橋加固施工為例，以預(yù)應(yīng)力碳纖維板為切入點，通過材料的甄選、工藝的優(yōu)化，闡明了“透明廚房”理念，也進一步夯實“透明廚房”理念，擴展實踐成果，推動江蘇交控養(yǎng)護行業(yè)水平整體提升。并且在未來也會一直堅持“質(zhì)量要優(yōu)、成本要低、速度要快、服務(wù)要好、安全要?！钡酿B(yǎng)護20字方針，不斷總結(jié)施工管理經(jīng)驗，提升專業(yè)技術(shù)水平。