橋梁工程施工中后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)探討

鄭再興

（中交一公局海威工程建設(shè)有限公司，北京101119）

橋梁工程是交通建設(shè)中十分重要的一種工程，對(duì)于保證通行，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有十分重要的作用。但是由于橋梁工程的施工要求比較高，一般處在比較復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境當(dāng)中，因此施工難度比較大，需要使用合理的施工方法及技術(shù)才能滿(mǎn)足需要。后張法預(yù)應(yīng)力施工對(duì)保障橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，提高橋梁運(yùn)行周期起關(guān)鍵作用，要合理使用該技術(shù)，提升橋梁的功能。

1 后張法預(yù)應(yīng)力施工概述

1.1 后張法預(yù)應(yīng)力施工概念

后張法預(yù)應(yīng)力施工是通過(guò)先完成混凝土的澆筑工作，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上之后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，最后形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的一種施工方法。該方法先完成構(gòu)件的制作工作，并且在構(gòu)件內(nèi)部根據(jù)預(yù)應(yīng)力的控制要求留出孔道，等到構(gòu)件的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度的75%以上，在預(yù)留的孔道內(nèi)部穿入預(yù)應(yīng)力筋來(lái)完成張拉工作，以及使用錨具將后張拉的預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件端部固定，用端部的錨具向混凝土構(gòu)件傳力，使構(gòu)件產(chǎn)生一定的壓力，再通過(guò)壓漿注滿(mǎn)孔道，使預(yù)應(yīng)力筋和混凝土構(gòu)件形成一個(gè)整體，通過(guò)張拉產(chǎn)生的應(yīng)力來(lái)提高混凝土構(gòu)件的抗張拉強(qiáng)度。目前，后張法預(yù)應(yīng)力施工被廣泛使用在橋梁工程建設(shè)中，一些對(duì)強(qiáng)度要求較高的大型工程中也有比較多的使用，逐漸具備了較強(qiáng)的適用性和普遍性。

1.2 后張法預(yù)應(yīng)力施工的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

在橋梁工程的施工中，由于施工在露天環(huán)境下進(jìn)行，因此一般受外部的影響比較大，不利于施工質(zhì)量的穩(wěn)定控制。但是在應(yīng)用后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)之后，能在制造橋梁構(gòu)件時(shí)有效解決由于不利環(huán)境所導(dǎo)致的影響，可以為橋梁工程建設(shè)具有穩(wěn)定的質(zhì)量帶來(lái)保證。后張法預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件施工能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁上、下部結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行，在縮短橋梁工程施工時(shí)間的同時(shí)也達(dá)到了節(jié)約工程建設(shè)成本的目的。其次，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件只需相對(duì)較少的材料用量就能滿(mǎn)足性能上的需求，因此節(jié)約了材料的消耗，可以降低工程的施工成本。在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)、制造都朝著標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化發(fā)展的條件下，提升了后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的生產(chǎn)速度，能夠給橋梁工程的高效、大規(guī)模建設(shè)創(chuàng)造有利條件。目前，在應(yīng)用后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)時(shí)，會(huì)根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)采用上、下部同時(shí)施工的方法，能夠減少環(huán)境對(duì)施工的影響，從而極大程度上加快了施工工作的效率。

1.3 后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的施工步驟

后張法預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁施工，其施工步驟主要按照?qǐng)D1所示進(jìn)行，首先需要完成對(duì)支架基礎(chǔ)的施工工作。在完成支架搭設(shè)之后，還要在支架上進(jìn)行底、腹模板的安裝工作，進(jìn)行底、腹板鋼筋的安裝和波紋管安裝、定位。檢驗(yàn)合格開(kāi)始混凝土澆注工作和安裝頂模，然后進(jìn)行頂、翼板鋼筋的安裝工作，再進(jìn)行第二次混凝土澆注工作以及混凝土養(yǎng)護(hù)、鋼絞線(xiàn)編束、穿束。然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，封錨之后繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，最后拆除底模、支架。

圖1 后張法預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁施工流程

在對(duì)箱梁進(jìn)行施工時(shí)，由于該結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量會(huì)決定整個(gè)橋梁受力的情況和安全，以及影響工程整體質(zhì)量，因此箱梁的支架要在做好的支架基礎(chǔ)上進(jìn)行搭建，然后安裝箱梁模板。在安裝過(guò)程中需要確保模板的平整度和垂直度，在箱梁鋼筋綁扎過(guò)程中，要確保預(yù)應(yīng)力孔道的圓順性，一般使用軌道筋固定法。

2 后張法預(yù)應(yīng)力施工在橋梁工程中的作用

橋梁工程和民生關(guān)系密切，是重要的公共服務(wù)設(shè)施工程，能夠連接不同地區(qū)之間的交通，加快經(jīng)濟(jì)交流，推動(dòng)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。由于很多橋梁工程會(huì)跨越一些環(huán)境條件特殊的地區(qū)，因此橋梁施工中會(huì)用到各種各樣的技術(shù)措施，并且延長(zhǎng)橋梁建設(shè)的施工時(shí)間。為了滿(mǎn)足工程建設(shè)需求，一些施工工序甚至需要進(jìn)行二次施工，這樣就會(huì)增加工程施工難度，并且進(jìn)一步延長(zhǎng)工程的施工周期，如果不能采用合理的施工技術(shù)措施，就會(huì)影響橋梁工程施工建設(shè)的順利開(kāi)展。

橋梁工程通過(guò)使用后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，可以利用構(gòu)件的內(nèi)部附加應(yīng)力來(lái)提升橋梁的結(jié)構(gòu)性能，可以提升橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。在很多橋梁加固的施工過(guò)程中，使用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)能保證施工工序的順利進(jìn)行，以及保證加固效果符合工程建設(shè)要求，而且在使用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)時(shí)，可以充分利用材料性能，減輕結(jié)構(gòu)自重。

3 做好預(yù)應(yīng)力后張法施工前準(zhǔn)備工作

3.1 預(yù)應(yīng)力設(shè)備檢查

為保證預(yù)應(yīng)力后張法施工的質(zhì)量，施工前需要對(duì)使用的傳感器、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)、壓力實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行詳細(xì)的校驗(yàn)工作，對(duì)將要使用的油壓表、油泵等也要做好維護(hù)和管理。通常需要利用長(zhǎng)柱壓力進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)測(cè)定壓力表和張拉力之間的曲線(xiàn)關(guān)系。為了進(jìn)一步保證工程施工的準(zhǔn)確性，會(huì)使用兩塊壓力表，其中一塊作為備用壓力表，然后就能夠?qū)埨O(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)壓力表存在問(wèn)題應(yīng)進(jìn)行更換。

3.2 施工材料質(zhì)量檢查

施工材料是保證后續(xù)施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，在后張法預(yù)應(yīng)力施工中，更需要做好對(duì)材料的控制，才能滿(mǎn)足施工的要求。在進(jìn)行橋梁工程的施工之前，必須要根據(jù)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，以及遵守相關(guān)施工規(guī)范進(jìn)行砂石、骨料、水泥的選擇，而且要對(duì)這些施工材料做好定期的質(zhì)量檢查工作。在施工現(xiàn)場(chǎng)，需要對(duì)不合格的施工材料進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止不合格材料使用。對(duì)材料維護(hù)工作中，應(yīng)該做好材料的儲(chǔ)存、運(yùn)輸工作，比如在運(yùn)輸和儲(chǔ)存材料的過(guò)程中都要做好隔離和防潮處理，避免因?yàn)槭艹睂?dǎo)致水泥出現(xiàn)硬化或者引發(fā)鋼材銹蝕的問(wèn)題。而且，需要做好對(duì)混凝土中氯離子含量的控制工作，以及做好對(duì)外加劑的檢查工作，保證壓漿施工中用水量的合理性。同時(shí)，也要保證石料中的二氧化硅含量在1%以下，避免由于出現(xiàn)堿集料反應(yīng)導(dǎo)致混凝土的成分轉(zhuǎn)變。要做好對(duì)拌和站和計(jì)量設(shè)備的定期檢查，保證這些設(shè)備的準(zhǔn)確性。

3.3 后張法的技術(shù)要求

在進(jìn)行橋梁施工時(shí)，需要對(duì)張拉設(shè)備狀況做好檢查，實(shí)際檢查的過(guò)程中，必須送至專(zhuān)業(yè)的計(jì)量單位進(jìn)行標(biāo)定，還要做好對(duì)張拉設(shè)備的維護(hù)和修理工作，比如使用油泵和千斤頂?shù)仍O(shè)備，檢查是否存在漏油的情況，以及要做好對(duì)張拉施工人員的培訓(xùn)工作，以保證他們能按照規(guī)定開(kāi)展正確的施工操作及檢查，給后續(xù)的張拉施工提供保障。施工前，需要保證壓力表和油泵之間的對(duì)應(yīng)，以及加強(qiáng)壓力表的檢測(cè)，避免出現(xiàn)抖動(dòng)或者出現(xiàn)回針問(wèn)題，否則要在調(diào)試維修之后再開(kāi)展張拉施工工作。施工中要避免出現(xiàn)使用的錨固夾片有裂片或者存在破損的情況。每隔6個(gè)月或完成200次張拉，都要對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新標(biāo)定，避免在后續(xù)出現(xiàn)質(zhì)量隱患。

4 后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用

4.1 做好對(duì)預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量的計(jì)算工作

施工單位應(yīng)對(duì)施工設(shè)計(jì)圖中給出的預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，由于預(yù)應(yīng)力筋在波紋管中會(huì)受到管壁的摩阻力作用和切線(xiàn)角的影響，導(dǎo)致張拉力會(huì)從梁的端部到梁中心開(kāi)始逐步遞減。應(yīng)根據(jù)施工圖中的預(yù)應(yīng)力筋平、縱曲線(xiàn)來(lái)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行分段，對(duì)張拉力進(jìn)行分段計(jì)算，計(jì)算得到從梁一端到中心位置的預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量值，伸長(zhǎng)量值乘以二就是梁的總伸長(zhǎng)量值，并將得到的伸長(zhǎng)量和圖紙給出的伸長(zhǎng)量對(duì)比，結(jié)果相同就把圖紙中的伸長(zhǎng)量作為施工控制伸長(zhǎng)量。

4.2 預(yù)應(yīng)力孔道預(yù)設(shè)要求

當(dāng)前后張法預(yù)應(yīng)力張拉施工中使用的預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋孔道主要采用塑料或金屬材質(zhì)兩種波紋管。預(yù)埋波紋管之前，要對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)確定，包括對(duì)波紋管的尺寸、外觀(guān)、徑向剛度等做好檢測(cè)工作。波紋管安裝要按設(shè)計(jì)的曲線(xiàn)定位，并用U型筋固定，防止波紋管在澆砼時(shí)移位，一般直線(xiàn)段間距100cm，曲線(xiàn)段50cm固定一次，波紋管安裝直線(xiàn)段和曲線(xiàn)段要平順，不得有突變現(xiàn)象。波紋管連接的接頭應(yīng)采用大一號(hào)直徑的波紋管外套，接縫用膠帶包裹密封。波紋管要和錨墊板喇叭管口處連接嚴(yán)密，波紋管一般要伸入喇叭管內(nèi)直到錨墊板口。同時(shí)，波紋管和錨墊板必須要保持垂直狀態(tài)。

4.3 后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

在橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格根據(jù)施工要求開(kāi)展施工工作，以及根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范來(lái)進(jìn)行工程控制，確保各施工工作都符合規(guī)定要求。避免在沒(méi)有滿(mǎn)足施工要求的情況下影響構(gòu)件的質(zhì)量，不利于對(duì)工程質(zhì)量的總體控制。鋼絞線(xiàn)下料長(zhǎng)度=設(shè)計(jì)長(zhǎng)度+工作長(zhǎng)度，工作長(zhǎng)度為錨具厚度+工作錨厚度+千斤頂長(zhǎng)度+外露長(zhǎng)度，一般為500～600mm。鋼絞線(xiàn)下料時(shí)采用砂輪切割機(jī)下料，不得使用其他方式切割。鋼絞線(xiàn)穿束直接用專(zhuān)用穿線(xiàn)器逐根穿束施工，先用特制的鋼套牽引頭套在鋼絞線(xiàn)端頭，再用鋼絲與牽引頭相連，由鋼絲拖動(dòng)牽引頭和鋼絞線(xiàn)穿過(guò)孔道達(dá)到設(shè)計(jì)位置。使用錨具時(shí)，如果使用夾片式錨具，需要確保安裝過(guò)程中的齊平性。張拉預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)在砼的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行，張拉前除梁底模不拆除外，將梁側(cè)模和內(nèi)模拆除，解除模板對(duì)預(yù)應(yīng)力的約束。應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的預(yù)應(yīng)力筋張拉順序來(lái)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工工作。張拉前對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道和張拉端進(jìn)行清理，用手拉葫蘆吊架將千斤頂起吊與張拉端孔道平齊。先將錨具裝上，使鋼絞線(xiàn)全部穿過(guò)錨具孔，錨具與錨墊板凹槽吻合。在每根鋼絞線(xiàn)上套上夾片，塞入錨具孔內(nèi)，再裝上穿心式千斤頂和工具錨，在千斤頂外側(cè)裝上工具錨和夾片后頂錨，使千斤頂外側(cè)的夾片在工具錨孔內(nèi)塞緊。

按張拉施工程序進(jìn)行張拉，低松馳預(yù)應(yīng)力后張法張拉程序一般是：0→10%σcon→20%σcon→100%σcon（持荷2min錨固）。張拉控制采用雙控法，應(yīng)力控制為主、伸長(zhǎng)值為輔的控制方法進(jìn)行張拉質(zhì)量控制。采用兩端張拉方法的張拉時(shí)兩端應(yīng)同時(shí)對(duì)稱(chēng)張拉。張拉應(yīng)力達(dá)到10%σcon暫停，此時(shí)鋼絞線(xiàn)拉緊，量測(cè)兩端伸長(zhǎng)值，再接著張拉至20%σcon暫停，量測(cè)兩端伸長(zhǎng)值，最后張拉至100%σcon量測(cè)兩端伸長(zhǎng)值，計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值對(duì)比，若在±6%范圍內(nèi)符合要求，持荷2min后錨固。

4.4 孔道壓漿

預(yù)應(yīng)力筋張拉施工結(jié)束后24h內(nèi)對(duì)孔道進(jìn)行壓漿，通過(guò)做好孔道壓漿工作，不僅能夠保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋，而且可以防止銹蝕。水泥漿終凝之后，能夠和預(yù)應(yīng)力筋結(jié)合成一個(gè)整體，避免預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)變化，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。在進(jìn)行孔道壓漿時(shí)，控制水泥漿泌水率不超過(guò)3%，膨脹率小于8%，稠度在14-18s之間，水泥漿具有較好的流動(dòng)性，從配制到壓入孔道，控制在40min內(nèi)。施工過(guò)程中，可以通過(guò)在水泥材料中加入一定的微膨脹劑來(lái)保證壓漿的質(zhì)量防止收縮。壓漿前用清水沖洗孔道，清理孔內(nèi)的雜質(zhì)，增強(qiáng)孔內(nèi)流動(dòng)及與孔壁的結(jié)合。壓漿分兩次進(jìn)行，每個(gè)孔道在兩端先后各壓漿一次，間隔時(shí)間以達(dá)到先壓注的水泥漿既充分泌水又未初凝為準(zhǔn)，一般約30min。壓漿時(shí)要將壓力控制在0.5-0.7MPa的范圍，做好對(duì)壓漿速度的控制，尤其要保證壓漿的連續(xù)性和排氣的通暢性。在水泥漿從另一端冒出之后，不能停止壓漿工作，還要持續(xù)3-5s，用木塞堵孔，并穩(wěn)壓10s后，關(guān)閉進(jìn)漿管截止閥，保證水泥漿飽滿(mǎn)密實(shí)，確保壓漿的質(zhì)量。

4.5 封錨

完成壓漿養(yǎng)護(hù)工作后，進(jìn)行封錨操作，采用砂輪切割機(jī)將多余長(zhǎng)度鋼絞線(xiàn)切割掉，錨具外鋼絞線(xiàn)的外露長(zhǎng)度預(yù)留30mm。綁扎封錨鋼筋、支模，采用無(wú)收縮的細(xì)石砼進(jìn)行封錨。

5 結(jié)束語(yǔ)

使用后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)時(shí)，在施工中需要做好技術(shù)應(yīng)用的合理性及保證橋梁施工的質(zhì)量和效率。為了確保施工能夠順利，就要做好施工前的施工材料控制和張拉設(shè)備的準(zhǔn)備工作。在施工中，需要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，以便保證橋梁施工的質(zhì)量。