后張法預應力砼橋梁施工技術應用研究

趙蓓蕾

摘要： 近年來，我國的公路工程得到了較多的建設，其中，預應力混凝土是主要的結構類型。在本文中，將就后張法預應力砼橋梁施工技術應用進行一定的研究。

Abstract： In recent years， the highway engineering in China has got more construction， in which prestressed concrete structure is the main type. In this paper， the application of prestressed concrete bridge construction technology will be studied.

關鍵詞： 后張法預應力；砼橋梁；施工技術；應用

Key words： post tensioned prestressing；concrete bridge；construction technology；application

中圖分類號：U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0109-03

0 引言

大跨預應力混凝土梁在現代橋梁建筑領域越來越多見。后張法預應力施工是大跨預應力橋梁施工的常用工法。但是嚴格來講，后張法施工的預應力混凝土結構，在模板、支架、鋼筋、混凝土方面會產生各種質量問題，如堵管、管道腐蝕、張拉順序錯位等等。這些問題多發生在混凝土澆筑，預應力穿束，預應力張拉以及孔道注漿、封錨等工段，由于技術要求嚴格，在施工中如果不加強防治，就可能因為橋梁工程質量不達標造成重大橋梁安全事故。對此，本文基于后張法預應力砼橋梁施工要求首先介紹其基本施工流程，繼而從技術控制的角度圍繞施工中常見的質量問題及正確的技術措施展開討論，旨在通過施工技術及質量控制水平的提高，達到橋梁工程建設要求，防止安全事故發生。

1 預應力砼結構基本原理及分類

1.1 基本原理

預應力混凝土結構，即對構件施加荷載之前，通過高強鋼筋材料的應用對混凝土施加壓力，即通過提前對鋼筋混凝土以及混凝土材料壓應力的施加使其形成人為的應力狀態，該種應力的分布規律以及大小，將有效實現荷載作用的開裂抵消，或者減少裂縫開裂程度，該種結構就稱之為預應力混凝土結構。

普通鋼筋混凝土結構混凝土材料的抗拉強度不及鋼筋材料，這種設計缺陷截止到目前還沒有更好的改進辦法。當鋼混結構承受荷載時，鋼筋的應變能力比混凝土受拉極限應變值高很多，這直接導致了混凝土開裂，并因此導致裂縫的發生。而通過預應力的施加，則能夠有效實現普通混凝土缺點的克服，即在提升結構承載力、提升整體剛度的情況下實現裂縫的控制。在預應力混凝土結構施工中，許多工程單位會采用機械張拉高強鋼筋對預應力結構施加張拉荷載，使混凝土材料偏心受壓，通過這種方式在混凝土結構中形成張拉應力。通過該種方式的應用，兩種高強材料則都能夠在混凝土結構當中實現各自力學性能的充分發揮，且避免構件裂縫的出現，同普通混凝土材料相比，能夠在提升剛度的情況下使結構具有更高的耐久性。

1.2 分類

1.2.1 體內、體外預應力混凝土結構

當前工程領域比較常見的體內預應力混凝土結構，實際是將預應力筋置于混凝土內部的混凝土結構。與之對應的是體外預應力混凝土結構，是將預應力筋放置在混凝土外部的結構類型。通俗地講，體外預應力混凝土就是在混凝土錨固塊之上錨固預應力筋的結構形式，它是由兩端錨固塊將預應力傳遞給整個混凝土結構。

體外預應力通常有幾大特性：一是預應力索安裝步驟簡單，可有效規避諸多細節上的誤操作，無需在混凝土內部設置預應力筋，在使普通鋼筋具有布置簡單特征的基礎上提升工作效率，對提高工程質量大有裨益。二是無須在混凝土內部布置預應力索管道，體外索預應力可直接低于腹板剪力，以此在實現工程量減少的情況下降低工程整體造價。三是在灌漿當中不容易發生問題，即使發生問題情況也非常容易解決。

1.2.2 先張、后張混凝土結構

根據混凝土澆筑以及鋼筋張拉順序的不同，可以將其分為后張以及先張兩種方式。其中，后張法即當混凝土材料結硬后再進行鋼筋的張拉，在具體施工中，需要先在梁體上打設預應力孔，再進行混凝土的澆筑，待混凝土強度符合設計標準后再進行預應力筋穿束，最后從兩端開始張拉，在梁端位置錨固。此時，梁體混凝土同鋼筋間還沒有徹底黏結，需要通過水泥漿的壓注實現孔道的填塞，以此使預應力鋼筋同混凝土間能夠形成整體。

先張法方面，即先進行預應力鋼筋的張拉，之后再進行混凝土材料的澆筑。在該種方式中，需要先做好張拉臺座的設置，之后將完成制作的鋼筋穿入到臺座當中，通常情況下先在一端使用夾具夾牢，當另一端使用機具張拉時在張拉臺座上臨時錨固，之后再進行混凝土的澆筑，當其達到一定強度之后再切斷鋼筋。此時，混凝土則能夠緊緊地實現預應力鋼筋的握裹，預應力鋼筋回彈力將通過混凝土同鋼筋間的黏結作用實現向混凝土材料的傳遞，以此使構件受到預壓應力。

2 后張法預應力砼橋梁施工工藝

2.1 后張法工藝原理

首先對混凝土構件施加預應力，以抵消結構內部的拉應力，從而有效防止混凝土構件在內部拉應力的作用下開裂，已經開裂的部分在預應力的作用下也能有一定程度的收斂。其原理是借助張拉預應力鋼筋使混凝土構件產生預壓應力。張拉結束后盡快澆筑混凝土，使其與預應力筋粘結成一個整體，以提高混凝土構件的強度，避免其在拉應力的作用下開裂。

2.2 工藝流程

在預應力混凝土橋梁施工中，雖然每個工程都有不同的參數要求和技術措施，但是都有一套最基本的工藝流程，如圖1所示。

除此以外，也有一套通用的工藝要點：

第一，構件檢查清理。在預應力施加之前，需要先做好混凝土構件的全面檢查，保證其尺寸以及外觀能夠符合質量要求，在張拉時，保證混凝土材料強度不會低于設計規定。

第二，張拉方式確定。通常情況下，會從兩端位置對預應力進行張拉，而根據施工方式以及現場條件方面的影響，也有單側張拉情況，需要充分聯系設計圖以及計算書確定，同時，為了保證預應力分布的均勻性，則需要每一根做好張拉方向的把握。

第三，張拉順序確定。在具體施工中，需要嚴格按照設計圖以及計算書當中要求確定張拉順序，如果沒有指定張拉順序，則需要按照偏心荷載小、均勻對稱的方式處理。

第四，張拉設備選用。根據構件特點以及張拉力大小等因素做好張拉設備的選擇，主要包括有張拉設備行程、盾尾以及壓力表規格等。在選擇好張拉設備之后，需要做好配套校驗工作，在具體校驗中，需要做好超張拉力油壓表讀數的校驗，以此便于張拉當中的掌握。

第五，模板支架檢查。在預應力施加的情況下，混凝土材料不可避免地會存在彈性變形情況，同時，在直軸偏心布置鋼束時，也將產生具有相反方向的撓曲。對此，在張拉時如果對撓曲以及軸向收縮進行約束，則可能以此使混凝土出現裂縫。對此，在具體張拉時則可以做好彈性變形量以及方向的充分掌握，檢查支架同模板間是否存在對變形產生約束的區域。

3 后張法預應力砼橋梁施工應用實例

3.1 工程概況

我國南部某城市立交橋工程，橋跨布置分別為2×26m、3×29m、4×25m、2×21.8m、3×30m，12.99m 寬箱梁橫斷面為單箱雙室，斜腹板。8.99m 寬箱梁橫斷面為單箱單室，斜腹板。梁高 1.7m，箱梁翼緣板長為 2.0m，以混凝土連續箱梁整體現澆設計。

3.2 后張法技術措施

3.2.1 鋼筋工程

在將鋼筋運輸到施工現場之后，在經過二次試驗合格之后才能夠使用，并在具體下料之前做好調直除銹處理，保證其表面不存在水銹以及油污情況，并嚴格按照施工圖當中尺寸加工，保證彎鉤制作能夠滿足規范要求。

3.2.2 模板工程

該工程模板為鋼模，保證混凝土表面間具有較高的光潔度、剛度以及穩定性，在模板接縫位置做好膠皮條以及海綿的夾入，避免發生漏漿情況，并做好模板的支撐，通過對支架的穩定拼裝保證結構物各方面尺寸，并在完成處理后及時驗模，之后再進入到下一道工序。

3.2.3 鉆孔樁施工

骨架制作方面，在現場進行鋼筋骨架的加工，在下放骨架時做好孔壁方面的控制，避免出現碰撞情況，如果在放置當中存在困難，則需要及時做好問題存在原因的查明，避免出現強行插入其中的情況。在安放鋼筋骨架之后，要保證其底面以及頂面標高能夠滿足設計標準，保證誤差在5cm以內。采用導管法水下澆筑混凝土，導管接頭必須牢固，在導管使用之前做好承壓、水密以及接頭抗拉試驗。在首次灌注混凝土時，需要按設計要求嚴格控制導管下口與孔底的間距（設計間距為25-40cm），導管插入混凝土內部至少1m。在開始灌筑之后，則需要保證關注的連續性，拆導管時盡量縮短間隔時間，灌注混凝土時用探測錘隨時探測混凝土面，將導管埋深始終控制在3m左右。混凝土面澆筑到與骨架底部相距1m的位置時，需要在使導管具有稍大埋深的情況下減緩灌筑速度，以免骨架在混凝土沖擊力的作用下上浮。混凝土面澆筑到與骨架相距4m時上提導管，縮短導管埋深。

3.2.4 墩臺柱施工

墩臺柱方面，按照設計要求設計鋼模，再分段吊裝到指定位置，用螺母連接各段，并且各段接頭處墊海綿或皮墊，四周做好撐拉處理，以掛線做好矯正測量，保證其具有準確的垂直度。確認模板工程和鋼筋工程符合設計要求后隨即進入混凝土澆筑工序。在該環節中，先用專用車輛將混凝土運抵施工現場，再分成澆筑到位。澆筑時保證混凝土面同串筒底部間的距離在2m以內，以規避混凝土離析的問題。在澆筑當中，要做好混凝土材料坍落度的檢查，為了避免出現漏振以及過振情況，則需要保證澆筑的連續性，如果因特殊情況需要中斷，則需要保證間斷時間小于前層混凝土材料重塑以及初凝時間，并在完成材料澆筑之后及時做好養生以及灑水處理，以此保證混凝土當中水化熱水分不會散失。

3.2.5 箱梁施工

施作箱梁時，通過角模、竹膠板施作箱梁腹板外側和底模，采用2.5cm厚的木模施作箱梁頂端和腹板內側。澆筑箱梁混凝土時如果技術控制不當，極易出現支架變形或土基塑形變形的情況。該種不均勻情況的存在，則可能造成支點處的混凝土出現裂縫。有鑒于此，澆筑箱梁混凝土時，應該先澆筑到腹板承托處，調整后再澆筑頂板混凝土。

待箱梁混凝土強度達到設計要求后，盡快以組合的方式拼裝底模版，并在其上鋪設鋼板，以確保整個箱梁結構的強度、剛度、穩定性全部達到承載力的設計要求，從而確保整個混凝土結構尺寸精準。混凝土材料方面，采用攪拌制，輸送泵入模，以一次性方式實現梁體混凝土材料的灌筑，由于梁體高度較高，則使用水平分層、斜向分段的方式處理，并在具體施工中對混凝土坍落度進行有效的控制。采用側模振動及插入式振搗工法振搗梁體混凝土。振搗時，應根據附著式振搗器的作用半徑按“品”字布置側模振搗器（間距為1.6m）。振搗中必須按照混凝土澆筑順序分組振搗。

3.3 竣工驗收

本工程采用后張法預應力張拉時，現場以張拉力為主，伸長量為校核控制，張拉伸長率按±6%的標準進行控制。竣工后每個班組至少抽查3件預應力筋，即預應力筋總數的3%，抽檢結果詳見表1。

本工程工后抽檢的張拉伸長率為±4%，符合±6%的控制標準；鋼絲斷絲和滑脫的數量約占構件同一截面鋼絲總數的1%，達到了小于等于3%的質量標準。鋼束斷面未超過鋼絲總數的1%，也符合質量控制要求，并且施工中由于工藝和技術控制規范、嚴謹，整個施工過程未出現堵管、預應力結構腐蝕等嚴重的質量問題，總體來看，整個工程的施工質量達到了設計要求。

4 結論

通過本工程案例的竣工驗收結果顯示該工程的張拉工藝、質量控制都達到了設計要求，說明該工程所采取的施工工藝和技術措施切實可行，只要現場監督控制到位，就能夠有效預防堵管問題的發生，并且有助于延緩預應力腐蝕，提高橋梁預應力結構的耐久性和安全性能。在實際工作中，建議施工單位嚴格把握施工要點，通過科學施工技術的應用保障工程質量。

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