試析預應力施工技術在橋梁工程施工中的應用

文／李偉 核工業長沙中南建設工程集團有限公司 湖南長沙 410000

引言：

在地區經濟交流頻率不斷提升的情況下，對于道路交通工程的需求量也在增大，橋梁工程作為道路交通工程中的施工難點，做好設施建設管理，對于提高工程施工安全性有著積極意義。目前預應力技術在橋梁建設中的應用也越來越多，該技術可以有效提高橋梁工程的施工強度，在節省建筑材料使用量的同時提高橋梁的質量。通過整理該技術在應用中需要注意的內容，對于加快工程作業進度，提高工程作業質量有著積極的意義。

1、預應力施工技術基本內容論述

1.1 基本概念

預應力是指在橋梁建成之前對橋梁結構施加壓力，使其可以存儲相應負載，在受到較大外部荷載時，確保橋梁可以恢復初始狀態，提升橋梁工程應用過程的穩定性。從實際應用情況來看，在橋梁施工中做好標準載荷分析，根據分析結果來改善內部結構，以此來增加混合能力的平衡性，確保橋梁工程處于穩定狀態。且預應力技術在應用中也有著重要作用，即預應力技術的使用可以提高橋梁各部位的柔韌性，保證各部位受力平衡態的充分性。通知經過預應力處理后也可以提升結構的綜合剛度和抗拉斷性，減少同類材料的彈性變形和開裂時間延遲，以此來延長橋梁工程的服務周期，達到節約建橋成本的目的。

1.2 發展意義

從目前的使用情況來看，預應力在橋梁建設方面取得了長足進步，伴隨著當前城市發展的快速增長，橋梁工程施工時的原材料價格也在增加。大預應力技術在使用中，具有綜合應用成本較低的優點，結合當地的實際情況，使用優質鋼材和混凝土來解決橋梁架空問題，對水土保持和增效具有重要意義。此外，現代橋梁在建設中，具備重量輕外形美觀等特點，而預應力施工技術的應用，也可以滿足現階段行業的發展要求，以提高設計結果的可靠性。并且在技術應用過程中，也需要結合現場的實際情況，選擇可靠的施工材料進行施工，以此來減少施工后裂紋的發生，有效改善橋梁工程的外觀形象。除此之外，高性能材料的使用，還可以減少水和其他鹽類雜質對橋梁結構耐久性的影響，從而延長橋梁的使用壽命，提高橋梁工程的施工質量。

1.3 應用優勢

橋梁工程施工過程中，不可避免地會產生應力，因此需要對其進行控制和預防，減少與應力相關的結構穩固性波動，提高橋梁工程施工結果的完整性。預應力技術的使用，可以對橋梁工程產生的機械應力進行抵消，從而起到加強橋梁結構穩固性的作用。而且在橋梁結構的施工中，也會借助預應力施工技術來對結構間應力進行消除，從而提高橋梁結構的強度和完整性。同時在橋梁工程施工中，預應力技術的使用也可以提高橋梁結構的抗震能力，借助處理后結構存儲的預應力，可以對地震產生部分抵消，從而降低地震問題帶來的抗震性能影響，提高結構的耐久性和抗疲勞性。除此之外，預應力技術的使用也可以順利減少工程施工時的成本支出，而且在施工時可以在確保強度的同時，減輕結構自重，尤其是一些較大的橋梁結構，該技術的使用可以減少混凝土材料的澆筑開支，提高橋梁工程施工過程的穩定性，滿足相應的使用要求。

2、預應力施工技術在橋梁工程施工中的應用要點

2.1 做好前期準備工作

2.1.1 施工準備

在前期施工準備活動中應注意以下內容：

（1）預應力工程施工初期，專家應仔細檢查本項目的橋梁設計圖紙，并且利用“兩審”制度（即自檢+相關部門審核）來對其合理性進行評估，對于不合理的內容也需要及時做出更正，以此來確保設計圖紙、施工技術和施工計劃應用過程的合理性。

（2）在工程正式施工前也需做好宣傳工作，確保施工人員對整個橋梁項目的設計目標、開發目標和施工目的進行清楚認知。而且在施工過程中也需要做好施工技術交底工作，明確不同環節施工時需注意的內容，以此來保證預應力施工質量，減少施工技術應用時的質量問題。

2.1.2 材料準備

在材料準備環節中，應注意以下內容：

（1）預應力施工技術正式應用前，必須準備好鋼絞線、錨具和張拉設備的準備工作。其中鋼絞線作為預應力施工時的重要載體，其作業質量將直接影響到后續工程項目的施工質量。在具體施工中會預選3-5種不同規格的鋼絞線，然后對這些預選鋼絞線進行測試，量化相應的實驗參數，仔細對比性能和其他參數，最終決定使用經濟效益較高的鋼絞線材料，滿足相應的使用需求。

（2）選好施工材料后，需要嚴格按照施工材料采購計劃中的內容獲取相應材料，并且在施工材料進場前進行試驗。如果有不合格的材料也需要及時退場，以此來提高所選材料的合理性，滿足工程項目順利推進的相關要求。在對材料進行驗收時，需要進行批次驗收，每批次重量不得大于50t，每一個批次都會使用隨機抽樣的方法篩選樣品進行測試以確保它們處于良好的應用狀態，可以投入到使用當中。

（3）機械設備準備，施工前應定期安排專業人員對于機械設備工作狀態進行檢查、標定，以此來確保機械設備性能穩定性和可靠性，以確保預應力施工技術使用過程的安全性。

2.2 鋼筋綁扎及預應力孔道施工

鋼筋的制作在鋼筋加工棚進行，所有鋼筋在加工之前必須先做清污、除銹和調直處理。鋼筋制作好后，在臺座上現場綁扎，在鋼筋骨架上安設足夠的砂漿墊塊，以確保鋼筋在正確位置并有準確的保護層，保證既無露筋現象，又能使相鄰鋼筋空間足夠，以利于預應力管道安裝和砼的振動。鋼筋制作與模板安裝時，要注意預應力鋼絞線的管道、通氣孔、泄水管、支座鋼板、護欄等預埋件的埋設。

在橋梁工程施工過程中，預應力孔道屬于非常重要的工作，其作業質量也將直接影響到后續施工活動的安全開展。通常情況下，預應力施工環節多采用塑料或金屬預應力波紋管參與施工（如圖1），每節波紋管的長度為6m左右，在對其進行連接時，使用長度為30-40cm 同類型管道進行密封連接。為保證通道的氣密性，連接處應使用透明膠帶封堵處理，并且在對波紋管進行安裝時，需要先安裝施工結構的主要框架，隨后按要求固定，然后將波紋管穿過橫梁的兩端，隨后利用相應結構進行固定，并對不合理位置進行及時修復，以提高結構連接結構的合理性。除此之外，波紋管基礎安裝工作結束后，應及時調整位置，并在相應位置固定加固結構，防止施工過程中波紋管出現松動，營造更加安全的施工環境。

圖1 波紋管施工示意圖

2.3 開展混凝土施工

完成上述工作內容后，進入到混凝土澆筑施工環節，在具體的作業活動中，也需要注意以下內容：

（1）需要對所有的預應力管道、通氣孔進行保護，為后期的穿鋼絞線提供安全的工作環境。

（2）在混凝土澆筑過程中，由于單次澆筑的混凝土總體積較大，因此在澆筑過程中也會使用振搗技術進行加工，根據現場的實際情況采用調整振搗時間（單次30s以內）、振搗間距（輻射半徑1.5 倍以內）等措施避免振搗過程中，距離波紋管過近或觸碰波紋管帶來的損壞問題。為保證振搗質量也可采用高頻振動器等新型設備配合傳統振搗器聯合施工。

（3）在混凝土振搗過程中，所使用的振搗器需要與混凝土液面保持垂直的狀態，在按要求完成一次振搗工作后，也需要及時展開二次振搗作業，目的是減少混凝土中的氣泡，提升混凝土澆筑質量。

2.4 進行鋼絞線施工

進入到鋼絞線施工環節中后，也需要注意以下內容：

（1）等待混凝土澆筑凝固模板拆除后，開始進入到鋼絞線施工環節，一般情況下所使用鋼絞線長度根據設計要求提前加工好，并且鋼絞線施工過程中，應提前清潔表面，確保鋼絞線表面無雜物附著，同時也需要對施工現場處理，營造良好的工程作業環境，減少銹蝕問題的出現。

（2）鋼絞線在安裝過程中，嚴禁將鋼絞線放置在成型混凝土路面上進行拖曳，避免鋼絞繩出現磨損問題，影響到結構的穩定性。需要注意的是，鋼絞線本身具備良好彈性，在對其進行切割時嚴禁鋼絞線使用氧氣乙炔、電焊切割等不正確切斷方式引起的安全隱患。對此在對鋼絞線進行安裝時，需要嚴格遵守相應要求操作，并且安裝時不要出現鋼絞線越過鋼絞線的情況，確保鋼絞線在使用中可以保持平行的裝填，以提高安裝的可靠性，滿足相應的使用需求。

2.5 預應力張拉施工

目前常用的預應力張拉系統如圖2所示，在進入到預應力張拉施工環節后，應注意以下作業內容：

圖2 預應力張拉施工系統示意圖

（1）把握好預應力張拉時間，一般情況下混凝土的養護時間不能少于7d，而且其強度也需超過設計強度80%以上。并且在工作開始前需要再次檢查張拉設備的工作狀態，確保設備可以正常工作后再進行后續作業活動。

（2）張拉施工前，需要對張拉孔道進行嚴格檢查，要求孔道口滿足通暢、清潔性要求，并且在應用中也需要做好錨具的安裝工作，防止鋼絞線在應用中出現松弛問題，營造良好的張拉施工環境。等待管道檢查質量均達標后，即可開始張拉施工。

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（3）在張拉過程中，需要采取多次張拉和梯度張拉，每次拉伸完成后延遲15min 再進行下階段張拉，而且在每階段張拉工作結束后都需進行設備檢查，不滿足要求的設備也需要及時進行更換，以維持結構拉動效應處于穩定狀態。

（4）工程張拉完成后，必須及時對預應力鋼絞線進行錨固處理，而且在張拉工作結束后也需要連續觀測48h，等待各項參數均滿足質量要求后，可以進入到灌漿作業環節。

2.6 孔道壓漿施工

完成上述工作后，進入到孔道壓漿施工環節，在該環節的作業過程中應注意以下內容：（1）等待張拉工作結束，并且24h監測結果滿足要求后，可以對孔道進行壓漿處理，

以防止預應力鋼筋的腐蝕或應力變形問題。目前經常會使用硅酸鹽水泥來制作水泥漿。

（2）水泥漿制備完成后，開始進行注漿施工，在具體的作業過程中，需要將注漿壓力

控制在0.5-0.6MPa，為確保最終的注漿質量，也需要對注漿速度進行控制，整個過程都需要保持持續注漿，直至孔內空氣完全排空，至少能保證一根孔道壓漿用量（一般至少為管道體積的1.5 倍）且注漿孔出現水泥漿流出時，可以結束注漿作業，進入到下一孔道作業。

3、預應力施工技術應用時的常見問題及處理措施

3.1 張拉力控制問題

3.1.1 問題概述

進行預應力施工時，很容易發生張拉力控制問題，導致此類問題出現的原因如下：

（2）在張拉過程中，存在監督質量較差的情況，如張拉時間較短、張拉梯度波動范圍較大、張拉時線束張力不均衡等，導致張拉結果不合理，增加預應力構件裂縫問題的發生概率，并且在張拉力不均勻的作用下，也會擴散預應力裂縫方向，增加潛在問題的發生概率。

3.1.2 處理措施

針對上述問題，在對其進行處理時應注意以下內容：

（1）完善預應力工序的規范性，細化預應力工序中的相關內容，使其可以對張拉力控制過程給予科學監督，這樣也降低張拉力過程中失衡問題的發生概率，防止預制構件裂縫問題，提高張拉結果的可靠性。

（2）在張拉過程中，也需要做好全過程監督工作，按要求將張拉時間間隔控制在15min 左右，張拉梯度會在前期比較臨近，后期再增大張拉梯度，并監督張拉時線束張力波動情況，及時調整張拉線束的工作狀態，以此來提高張拉結果合理性，降低預應力構件裂縫問題的發生幾率。

（3）在對張拉力方案進行設計時，也需要提前做好張拉鋼筋位置的合理控制，按要求分階段拆除模板結構，等待其張拉強度超過75%之后，按要求進行后續張拉作業，提高張拉結果的合理性。

3.2 波紋管堵塞問題

3.2.1 問題概述

在預應力施工技術的應用中，也容易的出現波紋管堵塞問題，導致此類問題出現的原因如下：

（1）在對波紋管進行安裝時，施工人員沒有遵循相應操作規范來展開作業，如沒有按要求將波紋管安裝在合適位置，或者管道固定質量較差，對此在澆筑混凝土時，也會對波紋管產生沖擊，引起管道破損問題，從而導致混凝土混入到管道中。導致管道堵塞問題。

（2）在波紋管完成安裝后，沒有按要求對波紋管端口進行封堵，這樣也使得混凝土在澆筑時很容易有殘渣滲漏到端口當中，從而引起管道堵塞問題，干擾后續作業活動的有序展開。

3.2.2 處理措施

針對此類問題，在對其進行處理時，應注意以下內容：

（1）在對波紋管進行安裝時，施工人員需要嚴格遵循相應操作規程來展開作業，按要求將波紋管安裝在合適位置，即預應力位置需保持平順，所使用預應力結構的錨板需要和預應力鋼絞線保持垂直，并且按要求做好鋼筋結構捆扎、波紋管固定等工作，這樣在澆筑混凝土時，可以避免施工時對波紋管產生沖擊，從而防止管道破損問題。

（2）在波紋管完成安裝后，需要嚴格按要求對波紋管端口進行封堵，并且做好混凝土澆筑環節的監督工作，及時清洗掉落在波紋管端口的混凝土，確保后續作業活動的有序展開。

（3）在對鋼筋網片間距進行合理控制，通常情況下鋼筋網片的鋪設間距應控制在3mm 以內，所使用波紋管曲線段也需控制在0.5m 以內，并采取焊接的方式來提高預應力鋼筋焊接結果的合理性，從而提高預應力施工結果的安全性與合理性。

3.3 混凝土裂縫問題

3.3.1 問題概述

在施工技術的應用中，也存在混凝土裂縫問題，導致此類問題出現的主要原因如下：

（1）所使用混凝土原材料質量較差，如強度等級較小、含泥量較高、粒度較大等，初始質量不滿足作業要求，從而引起混凝土澆筑質量問題。

（2）在對混凝土進行拌和處理時，沒有對拌和過程進行監管，如拌和材料添加誤差較大、拌和時間不足或較長等，從而影響到混凝土拌和質量的合理性，增加混凝土裂縫問題的發生概率。

（3）在混凝土澆筑活動中，沒有對澆筑順序、養護時間、振搗方式、振搗時間、澆筑速度、澆筑高度等參數進行控制，從而影響到混凝土澆筑結果的合理性，導致混凝土裂縫問題。

3.3.2 處理措施

針對上述問題，在具體的處理活動中可采取以下處理措施：

（1）做好混凝土原材料質量控制，結合工程的具體要求，篩選合適強度等級、含泥量、粒度的混凝土原材料，做好初始材料質量的檢查與控制工作，從而為后續施工活動的展開奠定基礎。

（2）在對混凝土進行拌和處理時，需要做好拌和材料添加誤差、拌和時間等參數的控制工作，如材料添加誤差不應超過2%，干拌時間在40s，濕拌時間不超過2min 等，以此來提高混凝土拌和質量的合理性。

（3）在混凝土澆筑活動中，需要做好混凝土澆筑過程的控制工作，及時糾正其中存在的隱患問題，提高混凝土施工結果的合理性。

結語：

綜上所述，在橋梁工程施工過程中，預應力技術具備良好應用價值，通過整理該技術在應用中需注意的相關內容，不僅可以加快橋梁工程的施工進度，提高工程作業結果的可靠性，而且能夠減少工程施工成本支出，提高工程帶來的經濟效益。