預應力技術在市政道路橋梁施工中的應用

莫彩娜，李海峰

（1.柳州市市政設施維護管理處，廣西 柳州 545001；2.柳州歐維姆機械股份有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

預應力技術是現代市政道路橋梁施工中極為重要的一項施工技術，其對優化穩定道路橋梁工程整體質量起到了顯著作用。預應力施工技術最為顯著的特征就是其操作方便簡單、施工效率高以及整體性強，能夠有效提高市政道路橋梁工程的耐久性和持久性。

1 道路橋梁鋼筋混凝土結構中常見的病害問題

在目前道路橋梁鋼筋混凝土結構中，最為常見的病害問題主要包括了以下幾種：①主拱圈產生裂縫病害問題 在道路橋梁主拱圈結構設計施工中，其科學有效地采用了拱形力學性質，能夠最大化提高道路橋梁承載能力，充分保障道路橋梁安全穩定性。然而，由于在主拱圈的拱頂前后10m左右范圍內會受到各種因素的影響，導致出現縱橫向裂縫、拱肋裂縫以及U形裂縫等，裂縫病害問題會嚴重威脅到道路橋梁上來往車輛和行人的生命安全。②鋼筋銹蝕病害問題 在道路橋梁實際施工過程中，施工單位會采用到大量鋼筋材料，通過將鋼筋材料合理應用在道路橋梁整體結構中，能夠有效增大路面承載能力，避免道路出現塌陷情況。但是，鋼筋材料會存在銹蝕問題，鋼筋銹蝕后會擠壓混凝土，導致混凝土出現大大小小的裂縫，不僅影響到道路交通安全，還會降低道路橋梁的美觀性[1]。③主梁裂縫與主梁變形病害問題 在道路橋梁施工中，主梁是道路橋梁力學的核心承擔者。通常情況下，由于道路橋梁長時間受到來往車輛重量的壓迫，或多或少都會形成各種大小的主梁裂縫，這樣就會導致主梁出現變形現象。主梁裂縫病害問題的產生會促使道路橋梁結構內部鋼筋與外界空氣雨水相接觸，從而造成鋼筋銹蝕危害，并且還會降低砼強度，不利于延長道路橋梁安全使用壽命。

2 目前市政道路橋梁施工中預應力技術的應用狀況

2.1 預應力在橋梁加固中的應用

在現代市政道路橋梁建設施工中，橋梁加固是必不可缺的一個重要施工環節。通過對市政道路橋梁展開加固施工處理，能夠有效提高橋梁各個受力部位承重結構和承載結構的性能，從而達到全面提升道路橋梁承載力的施工目標。當前，在道路橋梁施工處理中，經常應用的技術手段主要包括了預應力處理、體外預應力加固、道路橋面補強加固、粘貼鋼板加固以及路面層加固等。其中，被施工人員應用最多的加固處理方法就是預應力施工技術，其工作原理是通過對將預應力施工在對應目標加固構件上，有效降低道路橋梁構件的拉應力和壓應力，從而確保在最大壓力下增強不同構件的抗變形和承受荷載能力。

2.2 預應力在混凝土路面中的應用

當施工單位應用預應力施工技術展開對道路橋梁結構加固處理前，道路橋梁結構本身已經具備了一定的初始內應力，并且伴隨著道路橋梁結構內鋼筋混凝土受到拉應力和壓應力的變化，其承載能力也會隨之發生變化。同時，施工人員還要考慮到鋼筋混凝土存在著受拉、受彎性能差等缺陷，因此施工人員要通過合理采用預應力施工技術全面提升鋼筋混凝土的受彎和受拉性能。首先，施工人員要展開對道路橋梁鋼筋混凝土的高強度加固施工處理，優先選擇采用市場上高強度的碳纖維材料，通過將其設置在受彎結構上[2]，這樣就可以優化改善道路橋梁整體結構的承載性能，并且有效彌補鋼筋混凝土自身受拉和受彎性能差的相關缺陷；考慮到道路橋梁鋼筋混凝土結構本身就具有一定的初始內應力，在未進行對其展開加固施工處理前，鋼筋混凝土中受彎構件就已經有著拉應力和壓應力。

3 預應力技術在橋梁施工中的具體應用

3.1 預應力張拉時間

在市政道路橋梁施工中，預應力施工技術的應用要高度重視預應力張拉時間科學控制問題（見圖1）。因為混凝土強度增大往往要經過一定時間，并且混凝土實際強度和彈性模量的增長并不是保持同步的。一般情況下，混凝土增長速度加快，彈性模量增長速度片面。道路橋梁施工人員要正確認識到在初期混凝土變形大，如果太快于張拉預應力會導致增大預應力損失，致使道路橋梁承載力嚴重不足，并且還容易產生各種大大小小的裂縫病害問題。與此同時，通過運用施工現場試塊測驗到初期混凝土強度去替代現場道路橋梁結構實際混凝土強度，有著明顯的不足之處。

圖1 預應力在混凝土中的張拉

3.2 預應力鋼絞線穿束

在預應力鋼絞線穿束施工中，施工人員必須嚴格按照以下幾方面要求展開施工作業：①預應力鋼絞線穿束所采用的鋼絞線質量要達到歐標要求，同時進行-165℃的低溫試驗，試驗合格后必須出具有關單位的真實完整實驗報告后，才能將改批鋼絞線應用在預應力施工中；②施工人員在將鋼絞線投入應用在放線架前，需要保證外包裝、鋼箍條以及水溶性防銹油不被損壞，并且鋼絞線未出現銹蝕情況或者是受到化學、機械以及熱等損傷；③在進行預應力鋼絞線穿束錢，施工人員要科學運用空壓機設備壓縮空氣，有效將波紋管內的任何雜物進行全面清除。圖2為預應力張拉端及固定端在鋼筋混凝土中的布置示意。

3.3 預應力孔道壓漿

在市政道路橋梁施工中，施工人員采用預應力孔道壓漿方式能夠起到2個關鍵作用：①促使預力筋和結構能夠共同作業；②有效保護預應力筋不會發生銹蝕病害問題，影響到道路橋梁的安全可靠使用。然而，實際情況是在道路橋梁預應力孔道壓漿施工中時常會出現壓漿不夠密實、不夠飽滿以及漏漿等問題，會在一定程度上影響到整體工程施工質量和效率。造成道路橋梁預應力孔道壓漿施工問題的主要原因是施工人員未能夠嚴格按照規范工序操作，在漿體配置、留孔質量施工操作上都存在不足之處。就比如，在預應力孔道壓漿的漿體水灰比配置工作上，施工人員實際采用的規定值0.40～0.45是偏大的，并且在該比例值配置下的孔道漿體泌水，孔道無法做到完全密實和飽滿。隨著時間的推移，漿體配置技術得到了有效改進，通過將外加劑JMH-3應用在漿體配置中，促使水灰比合理降到0.35以下，施工人員操作高速攪漿機設備將漿體流動度提高到12s。值得注意的是，在預應力孔道壓漿施工處理中，施工人員要保證壓漿進行徹底，這樣才能夠避免因為雨水積累冬季惡劣天氣下發生凍脹裂縫，影響到道路橋梁工程施工整體質量。

3.4 張拉力控制

通常情況下，在市政道路橋梁后張法施工中，施工人員應按照國家標準控制好張拉力和預應力筋伸長量，通過以張拉力作為主要標準，其中伸長量則是用于校核比對。施工人員對于后張法施工中的張拉力計算普遍采用的是1.5級油壓，這種方式存在著較大的誤差。施工現場還會發生千斤頂未經計量標定就施工的問題，同時有的張拉施工人員不具備良好的專業能力和素質，容易由于個人操作失誤因素導致施工不良問題的發生。就比如，張拉力控制不合理、數據讀取錯誤等。尤其是在施工人員進行多束張拉時，因為每束張拉力數值是不一樣的，會產生對預應力筋伸長值計算不科學準確的現象，彈性模量取值不夠合理，施工人員實際張拉處理無法嚴格做到將預應力筋伸長量控制在±6%范圍內，這樣就會引發張拉力失控問題的發生。

圖2 灌頂吊架平臺

4 結語

隨著我國現代經濟的高速發展，人們對現代化市政道路橋梁設施的要求也日益提高，為此，如何提高市政道路橋梁的施工質量，逐漸引起人們的重視。為了提高市政道路橋梁的安全性和穩定性，在施工中采用預應力技術，不僅能夠提高橋梁工程的整體施工質量，而且能夠延長工程的使用壽命，還可以減少橋梁施工所耗費的時間，縮短工期，并且方便日后市政道路橋梁工程的維修、管理和養護工作，保障我國市政道路橋梁建設工作穩定持續地發展。