淺談預應力技術在公路橋梁施工中的應用及質量控制

杜江波 管秀洋 程寶康

(中國建筑土木建設有限公司，北京 100070)

道路交通在人們日常生活中扮演著舉足輕重的角色。城市里面一座座的高架橋，郊外一條條的高速路，鄉村里面一條條的山路，方便了人們的出行，也促進了經濟的發展。伴隨著交通運輸的發展，公路橋梁的建設需求也日益增加，對質量的要求也日益提高。先進科學的施工技術，特別是預應力技術，在施工中廣泛使用，并且形成了一套完整的體系。但是，實際施工中出現的多方面因素，或多或少的會影響預應力技術的發揮，對整個工程質量造成不良影響。所以，在此分析探討預應力技術在公路橋梁施工中常見的問題，并對這些問題提出相應的解決方法和質控措施。

1 何為預應力技術

1.1 預應力技術原理

什么是預應力技術，在結構承受外荷載之前，預先對其在外荷載作用下的受拉區施加壓應力，以改善結果使用的性能的結構型式。通俗一點的說法就是建筑中增加少量鋼筋，大梁承載力翻倍，這就叫預應力。比如橋梁中的梁，由于梁所受的自重和外荷載絕大部分方向向下，所以梁在投入工作時，必然會產生上部收縮和下部拉伸的變形，即梁的上部受壓下部受拉。預應力就是在梁投入使用之前，人為地在梁下部施加壓力，使得梁下部受壓，上部受拉。這樣，梁在投入工作時，就能提高承載能力。

1.2 預應力技術優勢

從20世紀50年代開始，預應力技術在建筑工程中開始使用，到20世紀80年代，該技術在路橋施工中開始被推廣并得到廣泛的應用。預應力技術不僅適用于新建道路橋梁施工，還可以適用于舊結構的加固、山體邊坡等加強錨固、大型構件提升和頂推施工等多方面施工。而且該技術能夠節省結構物的施工材料，結構物使用壽命長，抗滲能力和抗裂水平較強，并且施工工藝便捷、結構形式簡單、設計安全可靠等優勢。

2 預應力技術的具體應用

預應力技術在道橋施工中得到廣泛的應用，主要表現在以下幾個方面。

2.1 預應力鋼絞線

預應力鋼絞線是有2，3，7或者19根高強度鋼絲構成的校核鋼纜，并經過消除應力處理(穩定化處理),適合預應力混凝土或類似用途。預應力鋼絞線的主要特點是強度高、松弛性能好，另外展開時較挺直。常見抗拉強度等級為1860MPa，而且這種鋼材的屈服強度也很高，在多數后張預應力及先張預應力工程中，光面鋼絞線是最廣泛采用的預應力鋼材，鍍鋅鋼絞線和冷拔低碳鋼絞線常用于橋梁的系桿、拉索及體外預應力工程。橋梁整體施工后的穩定性和鋼絞線的張力具有直接的關系，很多橋梁施工使用后張法，在現澆大梁的時候，埋上空心波紋管道，然后把預應力筋穿進去，用千斤頂拉伸，然后用錨具固定，最后再往波紋管里面的空隙灌膠水泥漿。如圖1所示。

圖1 預應力圖示

這種鋼絞線成本較低，易于施工操作，強度高具有良好的物理性，并且便于運輸。

2.2 預應力錨具

預應力錨具適用于工程建設過程中，混凝土預應力張拉用的錨具。一般在橋梁施工中經常用到，預先安裝好定位，然后澆筑混凝土，埋在混凝土的兩端，也就是波紋管的兩個端頭，是為了張拉時千斤頂的穩定作用而設置的端面。錨具可以分類張拉端錨具和固定高端錨具兩類，需要針對現場施工的實際情況來選擇事宜的錨具，保證施工進展有效進行。

2.3 預應力混凝土空心板

預應力混凝土空心板是橋梁的承重結構，是保證結構安全耐用的前提和基礎。預應力混凝土空心在公路橋梁施工中較為常用，其利用高強度鋼材和混凝土，提高抗裂都和剛度，減少構建截面，具有節省材料、耐久性等特點。在施工現場，通常采用先張法對鋼絞線進行拉伸，然后再利用后張法進行施工，從而保證混凝土空心板的完好性。

2.4 預應力混泥土結構梁

目前，預應力主要運用在工字梁、T型梁和箱梁等結果梁部件上。針對不同類型的結果梁需要做好不同的施工設計。比如，工字梁施工，需要采取分次逐級對稱張拉，防止橋梁的局部地帶受壓過大，出現梁底混凝土破碎現象。T型梁需要注意其翼緣才是外力負荷的主要承受區域，可采用與空心板相同的手法。

3 預應力技術的常見問題

盡管預應力技術在國內建筑行業起步較晚，但隨著我國經濟發展，科學進步，公路橋梁工程遍地開花，這項技術迅猛發展，并且廣泛運用。但是在實際施工中，仍然普遍存在這以下幾點問題。

3.1 波紋管堵塞

波紋管堵塞主要是指在混凝土澆筑后波紋管出現堵塞現象，會導致后期預應力鋼絞線無法穿束通過，或者張拉預應力時鋼絞線實際拉伸值與設計計算值出現偏差，給后續施工帶來不必要的困擾，不僅影響工期，還耗費人力。這個問題出現通常有三個因素，一個是波紋管本身存在缺陷，現場驗收時沒能發現；二是在現場安裝波紋管時，定位不準確導致管道變形和套管接頭松動；三是在現成混凝土澆筑時，操作人員操作失誤，引發管道局部破裂。

3.2 預應力張拉不合適

一般來說，國內現澆大跨度預應力連續箱梁底部預應力束，通常使用一端張拉的工藝。從理論上講，采用該工藝將一束鋼絞線拉直，往往需要一定的拉力，普通的現澆大跨度是3～5跨，每跨約30～50m。跨越箱梁隔板較多，并且孔道比較的長，它的摩擦阻力必須通過試驗才能確定下來。但是國外相關規定，跨度大于等于30m以上的，為了避免截面裂縫的產生，張拉工藝上都采用兩端對稱的工藝。

3.3 結構張拉力控制問題

如果，預應力施工沒有嚴格按照標準進行施工，作業不規范，對張拉力標準控制不嚴格，就會嚴重影響建設質量。預應力張拉的原理是采用兩端對稱同時張拉、張拉力和伸長量雙控法，兩端千斤頂升降壓、畫線、測伸長、插墊等工作一起進行。這一些工作，如果張拉人員專業水平較低，就會在施工現場發生較大偏差，導致張拉力失控。除此之外，還有些常見的問題，比如預應力結構張拉之前出現裂隙現象，鋼筋孔道出現堵塞現象等等。

4 預應力技術質量控制方法

針對上面出現的各種問題，結合項目工程的施工現場情況，建議從以下幾點做好技術質量控制。

4.1 做好預制場處理工作

預制場處理工作在預應力技術手段的應用中是比較重要的方面。首先，提供清潔和干燥的良好處理場地，確保能夠滿足后續預應力現場施工需要；其次，施工過程中需要的標識、各類施工下料、施工機械設備進行有效管理，合理布置和堆放，并且制定相關制度，避免施工現場出現混亂問題。最后，施工預制場中的辦公室和相關配套設施，如配電房等，進行有效管理，不能對后續施工造成干擾。

4.2 預應力鋼筋鋪設灌漿階段施工質量控制

在預應力鋼筋鋪設中，要做好鋼筋的捆綁工作，對預應力筋外皮進行保護，整體堆放，防止刺破。同時，管道要保持正立，保護好預埋管道的控制點，避免波紋管受到損害。具體施工時，預應力鋼筋伸縮長度要計量精準，符合設計中的長度要求。灌漿時需要對設備提前檢查，灌漿中要保證水泥質量，完成后要核查施工效果。

4.3 橋梁施工中混凝土技術施工質量控制

在混凝土施工中，要針對預應力混凝土結果的整體指標進行檢測，確保與施工設計要求相符合。并且施工完成后，還要對整理工程進行預評估。控制好混凝土施工質量，適當提升穩定性，同時還要對混凝土進行養護，降低混凝土結構裂縫機率，確保施工質量。

5 結 語

公路橋梁和人們生活息息相關，在國家經濟建設中也發扮演著重要的角色，保證路橋工程的質量，不能出現豆腐渣工程，每個道橋施工者都必須銘記在心，時刻敲響警鐘。預應力技術的高性能和經濟性，隨著公路橋梁建設規模的擴大得到了普遍的應用。我們道橋建設者應該總結工程中出現的不足，改進工作，提高預應力技術的使用效率，更好高質量的完成施工工程。