道路橋梁施工中預應力技術施工質量管理探析

谷洪敏

摘 要：道路橋梁施工中預應力技術的應用日漸普遍，有效確保了大跨度橋梁結構的穩定性與工程建設的經濟性。但在施工質量管理中，通過橋梁結構受力分析和計算獲得的各項工藝參數必須得到精確控制，才能夠達到消除因重力、行車荷載作用產生的應力的目的，因此預應力技術施工的質量管理是技術性極強的工作。本文首先闡釋了預應力技術的原理及應用，進而分析了其施工過程中的易發質量缺陷及其成因，并且探討了如何采取科學的管理措施加以控制。

關鍵詞：預應力技術;原理與應用;質量管理;道路橋梁

引言：

隨著道路橋梁工程中橋梁跨度、結構復雜程度以及抗震等級的不斷提高，僅僅依靠增加梁、柱等構件的截面積與改進原材料的性能，來滿足承載力、耐久性等設計要求，在經濟或者技術上都越來越不可行。而基于對鋼筋混凝土結構橋梁的構件和整體結構受力的分析和計算，在施工過程中精準的施加預應力，則可以達到抵消外力作用所產生的反向應力的作用。因此預應力技術的應用解決了道路橋梁施工中一個十分關鍵的技術難題，但同時也讓預應力技術的施工質量控制成為了項目管理中非常重要的環節。

一、預應力技術原理及其在路橋工程中的應用

由于橋梁整體結構復雜且受到重力與動態變化的行車荷載作用，因此比較容易出現局部應力集中的現象，單純依靠增強結構自身的強度來抵御外力作用并保障橋梁的承載力，不僅會導致構件的體量過于龐大和造成工程建設成本過高，而且從施工技術的角度而言，難度也越來越大，而且也會拖慢施工進程。正是在這一背景下引入了預應力技術，其原理是通過精確分析橋梁的結構受力，掌握其應力分布特點、大小，進而利用鋼筋和混凝土互補的力學特性，通過在混凝土結構中埋設預應力筋，將其兩端精確定位和錨固于橋梁結構的指定點位。并且利用機械設備通過張拉而在混凝土結構中產生應力作用，即向橋梁特定混凝土構件施加一定大小與方向的預應力。從而當混凝土結構在受到外力作用產生反向應力時，經過精確計算和控制的預應力便恰好與其相互抵消，在實際效果上增加了橋梁構件的承載力。達到預防和控制結構裂縫、變形以及降低構件斷面幾何尺寸等目的，目前在橋梁的局部加固、跨度大于30m或多跨連續梁以及預制板施工中，基本都涉及到這一技術的運用。

二、預應力技術施工中的質量缺陷與成因

（一）時間點選擇不當帶來的問題

防范混凝土結構裂縫是對橋梁結構施加預應力的目的之一，而裂縫是伴隨現澆構件混凝土固化、強度逐步增加的過程而發生和發展的。鑒于橋梁的鋼筋混凝土結構在澆筑后要想達到設計的強度，需要經歷一個相當長的過程，因此對其施加預應力時，只有確保其已經可以抵御預應力的作用，才能達到預防結構裂縫的作用，并且不會因預應力作用導致構件的變形，因此施加預應力的時機把握非常關鍵。如果張拉預應力筋的時間點偏早，則混凝土結構尚未達到理想的強度和變形量，所以在張拉機械力作用下必然造成結構的變形甚至開裂。反之如果錯過了施加預應力的最佳時機，則會導致預應力損失，無法達到抵消反向受力的目的。

（二）預應力筋張拉施工不規范造成的質量缺陷

為了確保預應力的大小、作用方向達到設計要求，使得橋梁結構的整體預應力分布得到優化，預應力技術的施工需要嚴格執行工藝設計方案，才能最終將各項工藝參數的誤差控制在允許范圍。而預應力筋張拉過程是技術難度最高、要求最嚴苛的部分，伸長量和應力值達不到設計的精度要求或出現斷絲是比較常見的質量缺陷。這與張拉作業沒有按照要求檢查設備狀態、精確控制每一級的伸長量與時間等工藝參數有關。

（三）預埋孔道及錨固件的位置精度不達標

預應力技術施工中，需要在混凝土澆筑前預埋預應力筋的錨固件和管道，為后續穿插、張拉與固定工序做好準備。而由于測量定位精度不足或澆筑和振搗帶來的位移、變形，時常造成預埋孔道的方向、曲率或者錨固件的位置與設計要求不符。使得在張拉過程中預應力筋和孔道之間形成過大的摩擦阻力，按照既定的張拉工藝流程難以達到預期的伸長量。而如果為了滿足伸長量的要求盲目加大應力值或延長張拉時間，不僅容易出現斷絲、偏絲問題，而且預應力的作用方向也會隨之出現偏差，無法達到預期的抵消外力并強化結構承載力的作用。

（四）預應力施工前出現結構裂縫或孔道堵塞

由于目前橋梁施工中混凝土結構的體積偏大，因此在預應力技術施工前的結構固化過程中，由于溫度應力以及重力的作用，時常在結構強度滿足張拉工序施工要求前便出現結構裂縫，失去了運用預應力防范這一質量缺陷的意義。首先原則上必須待結構強度達到設計標準的95%時，才能夠進行張拉作業[1]。但在此之前混凝土結構在干縮和溫度應力的作用下，極有可能出現表面裂縫。目前這一問題的解決，需要基于科學的工藝評定和分析并進行必要的實驗，優化混凝土的配方、澆筑工藝以及養護措施，防范其過早出現裂縫。而孔道堵塞是由于混凝土澆筑工序中操作不夠規范或者沒有采取必要的防護措施，導致雜質或者混凝土進入孔道，而且沒有按照要求及時檢查和清理。

三、質量管理策略

（一）確保施工過程的規范性

施工過程的規范性是保障施工質量的根本，所以鑒于預應力施工技術的復雜性，首先需要對參與施工的單位及其人員的資質和經驗進行考察，確保其能夠勝任應力橋梁的預應力施工。其次在施工過程中做好現場各項管理工作，根據設計要求和相關技術規范，對張拉、計量等設備和儀表的精度進行校核，并且確保壓力表的測量精度不低于±1.5%，測力計的測量精度不低于±2%。此外在預應力筋張拉過程中，嚴格監督張拉次序和作業程序的規范性，確保其對稱、分級且按照要求的伸長量等參數順次完成。

（二）嚴密監測結構變形并精確控制各項工藝參數

預應力大小等關鍵工藝參數的確定和精確控制，對于實現設計預期的強化橋梁結構強度的目標至關重要。因此在施工質量管理中，首先必須對每一次、每一級張拉的伸長量、壓力表指數進行精確測量和讀取，確保其與工藝設計要求相符[2]。其次當因管道摩擦力過大而出現伸長量達不到預期、斷絲等問題時，應會同工程技術人員商討補救措施，而不能自行調整工藝參數或工藝流程。最后在施工過程中需要嚴密監測橋梁構件的拱度等參數的變化，當其超出許可范圍時采取措施，防范出現結構裂縫或造成構件的扭曲變形。此外在混凝土澆筑環節，應關注預埋孔道和錨固件的狀態，控制因澆筑和振搗的機械震動造成的位移量，盡量避免混凝土等雜物落入孔道，并且在澆筑完成后及時檢查孔道是否通暢，對其中的雜質進行及時清理。

四、結束語

在預應力技術施工中做好各類質量缺陷的監測和預防，是達到提升橋梁結構承載力和耐久性目的的基礎，因此深入分析質量問題成因并探尋有效的控制措施，是科學的應用預應力技術的關鍵。

參考文獻：

[1]周廣洲.公路橋梁施工中預應力技術施工工藝與質量控制探析[J].科技創新導報，2017（36）.

[2]胡志文.道路橋梁施工中預應力技術施工質量管理探析[J].門窗，2018（1）：182-182.