后張法預應力混凝土橋梁施工技術研究

李國鋒 鄧陽彬

（北京城建道橋建設集團有限公司，北京 100124）

1 后張法預應力混凝土特點及其橋梁施工技術概述

1.1 后張法預應力混凝土特點

后張法預應力混凝土具有鮮明的特點。首先，鋼筋強度較高。在后張法預應力混凝土施工期間，受拉區內的一般混凝土結構，容易出現拉裂縫的現象。就混凝土構件而言，該裂縫會影響混凝土構件的強度，導致強度降低。而預應力混凝土構件中的混凝土存在預拉應力，因而并不會生成拉應力。在該狀態下，混凝土不會出現過多裂縫，構件的剛度較強。其次，結構耐久性與抗裂性。混凝土構件出現裂縫的根本原因，是其結構受預應力干擾較大。通過對預應力混凝土構件的分析，其抗裂性的優勢具有持續化，且抗裂效果比較好，具有一定的抗腐蝕性能。所以，后張法預應力混凝土的構件使用壽命相對較長。最后，自身重量降低。從比較客觀的角度來看，預應力混凝土結構中，材料強度較高。與傳統的混凝土結構相比，預應力混凝土構件的截面尺寸要更小。因而，在相同截面的情況下，重量有所減輕。以上均為后張法預應力混凝土表現出來的特點。

1.2 后張法預應力混凝土橋梁施工技術

后張法預應力混凝土橋梁施工技術的主要原理如下：橋梁建設工程中預應力混凝土通過橋梁的主要構件承受應力前，在機械張拉的方式下，選取張拉強度相對較高的鋼材，將鋼筋錨固定在其構件中，以促使橋梁產生預應力[1-2]。在這種預應力作用下，對橋梁的受力范圍進行施壓，以提高橋梁的剛度與強度。該施工技術具有靈活性、穩定性等特點。在應用該技術時，可依據橋梁結構質量要求適當調整施工技術的內容。同時，該技術相較于其他結構的施工技術而言，其可從整體上提升橋梁結構的抗拉能力、抗剪能力等，從而表現出較好的穩定性。

2 后張法預應力混凝土橋梁施工技術的優勢

2.1 有利于提高橋梁的承重能力

在橋梁建設工程中應用該技術可通過合理減輕橋梁自重以增強其承受能力。相較于一般的混凝土結構來說，預應力混凝土在施工前已經承受了一定的張力，因此其具有更強的承受能力，可以促使其實現大跨度施工。與此同時，經過張拉的鋼筋材料，其自身在性能方面也會獲得較大提升，因此在實際施工作業中可將鋼筋材料的應用數量予以減少，在一定程度上可節約鋼筋材料。而鋼筋材料的節約則從根本上降低了橋梁結構自身的重量，從而有利于提高其承重能力[3-4]。

2.2 有利于保持橋梁結構的穩定

橋梁建設工程質量受很多因素影響，以腐蝕破壞為主要因素。一般情況下，雨、雪天氣后，空氣中的有機物、水分等會在一定程度上腐蝕橋梁，從而影響橋梁結構的穩定性。一旦橋梁結構腐蝕破壞未能得到及時有效的控制，不僅會導致橋梁穩定性受影響，而且會危及生命財產安全，甚至對社會的安全穩定產生不良影響。而該技術的應用，其可促使橋梁結構在前期具備一定的預應力，加之鋼筋外包防腐處理，相較于其他結構的施工技術，能夠增強橋梁的抗腐蝕性，并增強橋梁的耐久性，從而可提高橋梁結構的穩定性。

2.3 利于控制橋梁裂縫的問題

通常情況下，該技術的最大可承受拉力值是一般混凝土的4～8 倍。當承受拉力超過最大拉應力時，會導致橋梁產生裂縫。在橋梁工程施工中，該技術的應用可促使鋼筋混凝土結構始終保持應力狀態。而在這種應力作用下，可與部分外部荷載相互抵消，從而可預防裂縫的產生[5]。

3 工程概況

某鋼筋混凝土橋梁建設工程，采用后張法預應力混凝土橋梁施工技術完成。該工程的中心樁號為K25+734.0，橋跨是（5+3）×30m 的PC 連續鋼構T 梁。橋梁上、下部等構造的情況，見表1。

表1 某橋梁工程的基本情況

在對該工程進行施工的過程中，其施工工藝流程包括底膜鋪設、鋼筋綁扎、錨具安裝、張拉、壓漿及吊運等，如圖1 所示。

圖1 橋梁施工工藝流程

4 后張法預應力混凝土橋梁施工技術的要點

4.1 施工前的準備工作

在應用該技術時，在前期工作中，應做好如下準備。首先，應對張拉設備進行全面且仔細的檢查，以確保后續施工的順利推進。由于該橋梁工程具有施工工期短且施工工藝繁雜的特點，為確保施工進度和質量，首要任務是加強對張拉設備存放及應用的管控水平。在對張拉設備進行管控時，設置了專門的人員對其進行管理，同時還對其工作性質、范圍及責權等進行了明確，以確保張拉設備始終處于最佳工作狀態[6]。例如某同類項目工程在應用該施工技術時，在前期準備工作中，為確保施工的順利推進，在施工前單獨成立了施工設備管控小組，并對設備管控人員進行了培訓。通過項目完成后，對新部門進行評價，大部分員工均表示施工前成立這一部門對保證施工進度并提高施工質量均具有重要的價值。這為該項目在施工前準備工作中提供了一定的經驗。在設置專門管控人員時，預先在內部通過人才選拔的方式，對有張拉設備相關管理經驗且學歷在本科以上的人員進行內部招募，并對其進行短期內訓，并通過理論與實踐管理考核的方式，選拔出符合該項目張拉設備管理的專業人員。在對張拉設備進行實際管控的過程中，要求每使用一次油壓表、千斤頂等設備時，都需要進行一次全方位的檢查和校準。例如在對油壓表進行檢查時，須采用傳感器或壓力試壓機進行校準。通過做好上述前期準備工作，能夠最大程度地減少儀器誤差。其次，應對該技術應用的原材料進行詳細地檢查，以確保工程的總體質量。對于橋梁工程而言，影響其總體質量的程度，原材料質量占比高達85%以上。這就要求在應用該技術時應對該類工程的原材料進行檢查。一方面，應通過檢驗水平的加強以控制質量不達標的原材料的進入；另一方面，則應做好原材料的儲備工作。例如在檢查原材料質量時，應對材料中氯離子的含量進行嚴格控制并對混凝土中外加劑的質量進行詳細檢查。這對于確保混凝土配合比的正確性有重要影響。以該工程為例，水泥中的含堿量應控制在0.4%以內，石料中硅含量應控制在1%以內。對于原材料的儲存管理工作，其重在避免原材料變質的出現。最后，應對張拉機具進行預應力檢測，以確保相關設備的操作精密度。在展開預應力檢驗時，施工單位應邀請第三方專業機構對張拉機具進行科學檢測，以預防油泵、千斤頂等設備漏油問題的發生。同時，在前期工作中，還須對施工人員展開專業培訓，使每名施工人員都能夠正確使用相應設備，在保證施工效率的同時避免出現操作失誤。

4.2 預應力張拉的操作

在預應力工程施工的過程中，張拉力操作主要分為2 個階段展開，即初張拉階段和終張拉階段，其具體施工流程，如圖2 所示。在初張拉階段，橋梁量體的混凝土強度的起始值超過設計值的90%，并完成拆模。在該階段，為確保橋梁的其他工程不受初張拉的影響，須在預制臺上進行。當完成初張拉施工后，將預制臺移除。在終張拉階段，其作為該技術的關鍵技術，只有當混凝土澆筑后的強度達到預期標準后方可進行。終張拉持續30d 后由專業的質檢人員對其展開測量。只有在測量值與預先規定的標準值相符后方能夠進行下一步施工。無論是在初張拉階段，還是在終張拉階段，都應根據預應力管道的摩擦力對張拉力的參數進行調整。對于不同的鋼材，其最大張拉力也是不同的。對于冷拉級鋼筋，0.95fpk 是其最大張拉應力；對于鋼絞線、熱處理鋼筋等，0.80fpk 是其最大張拉應力；對于冷拉鋼絲，0.75fpk 則是其最大張拉應力。除此之外，在張拉操作的過程中，應以橋梁工程施工設計及其具體條件作為依據，合理選擇預應力張拉方式。分段張拉、分批張拉及補償張拉是常用的方式。對于分段施工或連續施工可采用分段張拉；需要對多根預應力鋼筋采用分批張拉方式；對于早期預應力不足的問題，為彌補其損失，可采用補償張拉。

4.3 支架和模板的安裝

在對支架進行安裝和模板進行搭設的過程中，應在安裝和搭設前，對相應區域的地質、土壤的承受能力展開綜合性分析。對于經檢測、分析質量未能達到預期標準或要求的地質、土壤，須對其進行合理且科學地處理。只有經處理后符合預期標準的地質、土壤，方能夠在其上安裝支架并搭設模板。另外，在搭設模板的過程中，應堅持“底模——側模——頂模”的原則。除此之外，在安裝支架和搭設模板的過程中，為降低預應力對橋梁的影響，可通過預留足夠拱度，并在下方設置沉降觀測點的方式，以保障施工安全。通常情況下，可設置沉降觀測點6～8 個。

4.4 鋼筋綁扎方式步驟

鋼筋綁扎作為該類工程中的重要工序，在對其進行綁扎時應以橋梁工程施工的實際情況作為依據以確定鋼筋綁扎的具體形式。在該次橋梁工程中，采用的綁扎方式是架立鋼筋式。采用這一綁扎方式，能夠實現綁扎后平面與立體骨架的對稱。與此同時，在整個結構中，其作為骨架，起到定位作用。在完成鋼筋綁扎后，對其進行焊接。例如某橋梁工程項目在施工的過程中，其在綁扎鋼筋時，按照上述方式進行綁扎后，并以實踐經驗作為依據制定了鋼筋綁扎要求規范。如，在其中規定橋面主筋位置偏差應控制在15mm 以內，底板鋼筋位置偏差應控制在8mm 以內，而其他鋼筋的偏移量則應控制在20mm 以內。因此，在該項目工程中，結合既往同類項目在鋼筋綁扎方面的要求，也采用同樣的方式進行了綁扎。另外，在焊接時，可采用閃光對焊方式。最后，在鋼筋綁扎時，應采用符合規定的鐵絲，并且應嚴禁鐵絲深入保護層。

4.5 孔道及鋼絞線安裝

預應力鋼束主要是通過混凝土管道，采用金屬波紋管或抽拔管形成的。對此，在安裝孔道和鋼絞線的過程中，應首先明確預應力孔道的位置，并對其進行固定。在對孔道進行固定時，可采用軌道固定法。其次，應將孔道內的雜物、銹蝕等予以完全清除。再次，應以孔道長度確定孔道套管長度。同時，對于套管中存在接頭的情況，還須做好封口處理，以避免漏漿現象的發生。最后，應于波紋管安裝完成后，對其進行定位檢查，對于超出誤差允許范圍的情況，則須予以校正。

鋼絞線安裝是在孔道安裝完成之后。鋼絞線施工主要包括下料、制束、編束及穿束等環節。在安裝鋼絞線時，應對其外觀和質量進行檢查。同時，還須對鋼絞線的彈性模量等相關參數進行檢查。對于被腐蝕或存在斷股的鋼絞線全部禁用。在下料這個環節中，應按照設計方案中對材料長度的規定進行下料。而這就要求在材料切割時不可發生污染、破損等現象，同時還應確保平直度與要求相符。由于鋼絞線具有較大的彈性，因此，在下料前應做好準備工作，以避免因鋼絞線回彈而引發安全事故。通過對既往同類項目的分析，總結經驗，最常用的方法是鐵籠限制鋼絞線的彈性。

4.6 混凝土的施工技術

混凝土澆筑也是該技術應用于橋梁工程施工中的一項關鍵技術。混凝土施工質量對于橋梁工程的整個質量會有重要的影響。在預應力混凝土攪拌時，應對攪拌的時間予以規范。通常情況下，攪拌的適宜時間在60s～90s。同時，在混凝土攪拌時，應做到攪拌均勻。在混凝土澆筑時，應嚴格依據相關標準和規范進行。與此同時，由于橋梁工程混凝土澆筑量較大，僅通過一次澆筑難以確保混凝土成型。因此，在混凝土澆筑時，可通過分層澆筑確保其成型質量。另外，在澆筑時，還應嚴格按照“限制腹板——后底板——頂板”這一澆筑順序進行澆筑。除此之外，為確保混凝土的質量并避免其表面冒泡，“一邊振搗，一邊澆筑”方式是較好的一種方式。在這一操作中，應注意不可觸碰甚至破壞波紋管。在完成混凝土澆筑后，應對其展開合理且科學地養護。在養護時，養護的時間應至少在30d 以上。同時，在養護混凝土時還應通過定期澆水等方式確保其濕潤適宜，并避免干濕循環等現象的發生。

4.7 支架及模板的拆除

支架及模板的拆除會受到很多因素的影響。一旦拆除不當，不僅會對混凝土結構的強度產生一定影響，而且還會對其質量產生嚴重影響。因此，在拆除前，應檢查混凝土內部結構的強度，以確保其達到設計要求。與此同時，由于支架、模板在橋梁中的作用不同，在對其拆除時，采用的方法和拆除的部位也有較大的不同。因此，在對其進行拆除前，相關施工作業人員應對支架、模板在混凝土橋梁中的作用予以正確認識，并采用適宜的方法進行合理拆除。例如在拆除支架時，對于先期支架最后拆除。在拆除側模時，混凝土強度必須在2.5MPa 以上；而拆除底模時，其強度應達到設計強度的3/4 以上。除此之外，對于橫、縱向模板的拆除也是有一定的要求的。其中，對于橫向模板，應同時拆除；而對于縱向模板，則應對稱拆除。因此，在拆除模板時，應制定拆除的操作流程，并對相關人員展開培訓，以確保拆除的規范性、合理性及科學性，從而確保橋梁施工的安全性。

5 結論

橋梁建設工程作為我國基礎設施建設中的關鍵部分，隨著當前我國基礎設施建設速度的逐漸加快，對橋梁施工技術提出了更高的要求。我國的后張法預應力混凝土施工技術已相對成熟，并逐漸發展為橋梁施工中的主流技術，使用范圍較為廣泛。然而，在應用該施工技術的同時，應做好前期準備工作，應對支架安裝、鋼筋綁扎以及混凝土澆筑等施工關鍵技術的要點予以分析并形成規范，進而發揮該施工技術的優勢，從而提高橋梁結構的承載能力，確保其使用壽命，為我國橋梁事業、交通事業的高速發展奠定基礎。