預應力混凝土在路橋施工中的應用

路光河

（盛德路橋建設有限公司，山東 高密 261500）

0 引言

近些年，預應力混凝土技術在路橋施工建設中得到了廣泛的應用，在很大程度上彌補了傳統混凝土施工技術中的不足，避免了混凝土出現開裂的問題，為路橋施工的質量和安全提供了重要的技術保障，同時也為路橋工程建設的發展提供了新的技術動力[1]。預應力混凝土技術在路橋施工中進行應用具有很好的抗裂性，并且預應力混凝土還有很強的承載能力、硬度、強度和耐久度等優勢，對提高路橋工程的使用壽命也有著很高的價值，所以，對預應力混凝土技術在路橋施工中的運用進行研究有重要的現實意義。

1 預應力混凝土技術

一般情況下，傳統的鋼筋混凝土最大的拉伸應變非常小，在0.0015左右。這種鋼筋混凝土會在拉伸區內出現開裂的問題，主要是因為構件的剛度和撓度都非常的小，為了避免出現混凝土開裂，抗拉鋼筋的應力只能控制在30MPa以內。如果部件出現破裂，裂縫的寬度在0.2 mm～0.3 mm的時候，抗拉鋼筋的應力要控制在200MPa以內。為了減少傳統混凝土出現過早開裂的問題，對混凝土的使用進行不斷地探索和研究，預應力和混凝土有效地結合，在混凝土結構或者是構件的拉伸區域中，用高強度的鋼筋來進行拉伸，使鋼筋的拉伸力作用于混凝土中，這樣混凝土在預壓縮應力的影響下，會產生壓縮變形。構件在應力的作用下，通過壓縮變形來抵消拉伸區域中混凝土的拉伸變形，然后在外力不斷增加的情況下，混凝土被拉伸，這樣就可以推遲開裂出現[2]。預應力混凝土技術對提高結構構件的抗裂性、結構剛度有著非常重要的作用和價值，所以，在路橋施工中的應用頻率非常高。

2 預應力混凝土施工分析

2.1 鋼材的選擇

在路橋施工中預應力混凝土技術應用前，先要選擇優質的鋼材，首先，要選擇合適的鋼材型號，可以選擇預應力混凝土專用的鋼筋，鋼絲和鋼絞線；通常鋼絞線是由6根鋼絲圍繞著1根芯絲順著一個方向進行扭結形成的，芯絲的直徑要比外圍鋼絲的直徑大5%左右，扭矩需要控制在15d左右，使用頻率比較多的鋼絞線為7絲直徑為4mm和7絲直徑為5mm的[3]。因為鋼絞線比較柔軟、操作比較方便，所以，在先張法和后張法施工中比較常用。先在鋼絞線的外層涂抹防腐油脂，并用塑料薄膜進行包裹，可以用于無黏結的預應力高強度鋼筋。

高強鋼絲是采用優質的碳素鋼盤條在經過冷拔制作而成的，高強度鋼絲的直徑一般在3 mm～8 mm，在冷拔之后，高強度鋼絲內部會形成很強的內應力，在使用500℃低溫回火處理冷卻到室溫溫度之后的剛強度鋼絲，就成了消除應力鋼絲。一般情況下，高強度鋼絲回火處理需要300℃～400℃才可以消除應力，松弛損失降低到消除應力鋼絲的1/3左右，這種鋼絲稱為是松弛鋼絲。一般預應力混凝土技術中使用的鋼絲均為高強度鋼絲。路橋施工中預應力混凝土技術高強度鋼材的選擇需要綜合考慮低成本和高性能的需求，并且還要便于人工施工操作，可以應用在各種不同的自然環境中，所以，預應力混凝土鋼材的選擇要根據不同鋼材的應用范圍來進行科學的選擇。

2.2 預應力錨具的選擇

在預應力混凝土技術應用的過程中，先張法和后張法是最為常用的2種類型，預應力錨桿的選擇應參照2種張拉方法，也就是預張拉法和后張拉法。其中后張拉法要求張拉達到設計強度的75%以后，進行水泥混凝土的澆筑工作，形成預應力混凝土構件的方法。黏結預應力混凝土作業時，需要先進行混凝土澆筑工作，在達到75%以上后，進行鋼筋張拉。而這種張拉的工藝流程為進行控制孔的埋設→混凝土澆筑施工→泵送管道→進行拉透筋的養護作業→錨固→進行注漿減少鋼筋出現銹蝕問題。該模式中的傳力方式是借助于錨桿來避免彈性回彈問題發生的，并且這樣可以讓混凝土的截面獲取一定的預應力，讓混凝土和鋼筋真正地成為一個整體，形成黏結預應力混凝土。在黏結預應力混凝土黏結力的作用下，預應力鋼筋的拉應力會有所降低，這樣也就讓混凝土的壓應力降低，減少了黏結性。這種錨具方式可以不使用張拉支座，比較適合在大型的構件現場進行施工。

如果選擇無黏結預應力混凝土錨桿，需要先在預應力鋼筋張拉時，涂抹具有潤滑瀝青作用的防腐材料，然后再在表面上涂有紙或者是塑料管套，以此來減少預應力鋼筋和混凝土之間的結合力；然后，進行混凝土的養護作業，利用鋼筋的張拉作用，最后進行錨定。在施工的過程中，鋼筋會進入原來設計的位置中，這時可以進行混凝土澆筑工作，不需要預留孔洞，只需要進行鋼筋灌漿即可，這樣不僅讓施工的工序更加簡單，同時因為無黏結預應力混凝土還有著很強的預應力增強效果，所以，在無形中就降低了施工成本，所以，這種施工方式更加適合在跨度比較大的曲線配筋梁體工程中采用。

2.3 預應力混凝土配置和澆筑

在記性預應力混凝土配置和澆筑的過程中有一些需要注意的事項：首先，在進行混凝土配置時，要先采用硅酸鹽水泥進行配置，不能使用礦渣硅鹽酸水泥，也不能使用粉煤灰硅鹽酸水泥和火山灰質硅酸水泥[4]。如果使用粗骨料，那么骨料顆粒的直徑在5 mm～25 mm的碎石。其次，水泥在混凝土中的占比不能超過550kg/m3。另外，在配置混凝土時嚴禁使用含有氯化物的外加劑和引氣劑、引氣型堿水劑。此外，所有材料引入混凝土中的氯離子總含量不能高于水泥用量的0.06%，如果超過0.06%的時候，需要摻加一些阻銹劑來防止生銹，增強混凝土的密實度。

在進行混凝土澆筑的過程中，必須對預應力錨固位置和筋密位置進行振搗作業。此外，還要避免振搗過程中對預張拉構件產生影響；而在進行后張拉構件振搗的過程中，不能出現和預應力管的碰撞，減少對預應力管的影響。

2.4 預應力張拉施工

在進行預應力張拉施工的過程中，如果預應力筋采用的是應力控制方法張拉，需要根據伸長值來進行校對和核驗。實際的伸長值和理論伸長值之間的差距要控制在6%以內，如果出現不符合的情況需要暫停張拉，在找到原因進行解決之后，繼續進行張拉作業。另外，在進行預應力張拉的過程中，還要對初應力進行調整，初應力需要控制在張拉應力的10%～15%，伸長值需要從初應力開始的時候進行測量。此外，在預應力張拉控制應力達到穩定后，進行預應力筋的錨固，在進行錨固時需要控制錨固階段張拉端預應力筋的內縮量，一般情況下內縮量需要控制在規定的范圍以內。

3 路橋施工中預應力混凝土技術的應用

3.1 加固施工和路橋受彎結構中的運用

預應力混凝土技術在路橋工程中的應用，在很大程度上可以提高路橋穩固性，在施工的過程中要按照以下流程來施工：卸荷架搭設→確定預應力鋼筋的位置→人工剔鑿找出預應力鋼筋→對預應力鋼筋進行臨時固定并放張卸錨→在指定范圍進行商品混凝土切除→預應力鋼筋重新張拉、封頭。

另外，在加固混凝土的時候可以采用黏貼鋼板。這種加固方式具有見效快，操作簡單的優勢，并且不需要對原有的橋梁結構進行很大的調整和改動。但是在采用該方式的過程中，需要注意以下幾點問題：要在混凝土橋梁結構拉伸零件和薄弱區域中進行，并且要采用黏合劑或者是鋼鐵等方式來進行結構固定，這樣其抗彎矩和抗剪能力才可以得到有效的提升，同時還可以提高橋梁的剛度，避免混凝土結構中裂縫延伸問題。具體的加固操作如圖1所示。

圖1 粘貼鋼板加固示意圖

3.2 預制小箱梁的施工

通常情況下，路橋施工中的預制小箱梁需要采用現場制梁的方式，這樣可以有效地節約施工的成本，提高施工質量。在進行制作時，首先，需要在胎膜上把成形的鋼筋骨架進行綁扎，對預應力筋孔道的波紋管進行設置；其次，進行專用鋼模板梁體的安裝，并澆筑混凝土，在混凝土達到一定的強度之后，拆除模板，再一次進行養護處理，在混凝土強度達到設計需要的標準后，進行預應力穿索；然后，按照順序對預應力鋼筋進行張拉、錨固；最后，進行灌漿和封錨處理作業，結束小箱梁體的預制，如圖2所示[5]。

圖2 預制小箱梁現場澆筑流程

3.3 混凝土蓋梁跨路道路中的應用

通常情況下，現場澆筑混凝土蓋梁跨路道路在道路或者橋梁16 m～20 m，所以預制混凝土技術在混凝土蓋梁跨路道路中的應用需要對鋼絞線松弛單根鋼絞線使用過程和預制安裝的過程進行重點關注，根據施工標準圖來進行施工，并對實際的剛度大小和材料的增加量進行控制，一般情況下跨徑可以在25 m～45 m的路橋中。

3.4 在路橋面結構中的應用

路橋面是路橋工程中直接承受荷載力的位置，受壓的強度是最為重要的指標，會給路橋上行駛車輛的安全性和舒適性帶來很大的影響。在路橋路面的預應力混凝土技術應用之前，需要對其應用的數據參數進行準確計算，例如，行車荷載的參數、氣候影響參數、施工環境影響參數等會對路橋路面混凝土變形產生影響的因素參數，通過計算來獲取最準確的預應力施工參考依據，合理地施加預應力，避免路橋路面出現裂縫的問題。

因無法對預應力路面板厚和板端的預應力值進行估測，所以需要通過定量計算的方式來獲取，在進行計算時，首先，需要對當地的交通情況進行相關資料和數據的搜集；標準軸載在設計和車道使用年限累計數+Ne，基層頂面的綜合回彈模量+Es、地基反應模置+K+及基層頂面的摩擦系數+μ、混凝土設計強度+fcm和混凝土面板最大溫度梯度計算值+Tg時，按照傳統混凝土路面設計參數的方式來進行方法的選擇。

其次，以實際環境情況為參考，選擇合適長度的預應力路面板，一般情況下板長在90 m～210 m。普通的公路預應力路面的厚度是普通混凝土路面厚度的0.65倍。但是因為我國的超載問題比較嚴重，在選擇板厚的時候，可以選擇厚度大于普通板面厚度的0.7～0.75倍。

在進行混凝土澆筑前，需要確定標高；可以選擇冒頂底板進行小鋼筋焊接。對墩體內預埋鋼筋進行測量的時候，要選擇去全站儀，并用水清理承臺底面的泥土，保證其濕潤[6]。在進行作業時需要采用步進的方式。在底層混凝土初凝之前，不能中斷該項作業施工。同時還要確保每一層的厚度在30 cm左右，避免分層問題發生。振動作業可以選擇插入式振動器，并進行分層作業，振動混凝土間隔距離也要控制在30 cm，下一層要插入8 cm～10 cm。避免出現預埋件、測溫元件、鋼筋和振桿的接觸。一般混凝土教育需要2 d～3 d。在進行帽上施工時，需要覆蓋冷卻管，可以采用地澆筑混凝土的水化熱，達到降溫的目的。

4 結語

目前，預應力混凝土技術在路橋施工中的應用頻率非常高，已經成為路橋施工中重要的一部分，預應力混凝土技術的應用不僅提高了路橋施工的質量，延長了路橋施工的使用壽命，同時，在很大的程度上還降低了路橋施工的成本，提高了工程施工的經濟效益。但是，預應力混凝土技術在施工過程中的應用仍然會受到一些外在因素的影響，出現一些問題。所以，還需要不斷地對預應力混凝土技術進行深入的研究和探討，規范預應力混凝土技術在路橋施工中的應用，在提高路橋施工質量的同時，實現預應力混凝土技術的優化和創新，為我國路橋工程質量的提升提供重要的技術保障，促進我國路橋施工領域的發展。