分析預應力施工技術在公路橋梁中的應用

文／孫云霞 煙臺市牟平區(qū)地方公路建設養(yǎng)護中心 山東煙臺 264100

引言：

預應力施工時當前公路橋梁建設中一種新技術，其有操作快捷、構造簡單、造價低及安全環(huán)保等諸多特點，應用效果得到工程參建方的一致肯定。近些年中，預應力技術日益成熟，其在公路橋梁建設領域內(nèi)應用范疇呈現(xiàn)出不斷拓展趨勢，有助于規(guī)避橋梁主體局部開裂、滲漏等問題，確保了項目施工質(zhì)量，明顯減少了施工費用支出。應結合工程建設實際情況，編制最完善的預應力技術應用方案，加強質(zhì)量控制，使我國公共基礎建設事業(yè)發(fā)展中獲得更可靠的技術支持。

1、預應力技術的作用

1.1 增強橋梁的承載力

合理應用預應力技術能增加整個橋梁的承載力。工程建設中，可以將預應力技術看成是一種提升混凝土極限壓力的手段，能夠使其與受彎結構的受力維持一致，取得良好的加固成效，進而提升橋梁的實際承載水平。合理應用預應力技術也有助于提高橋梁鋼筋的強度，進一步改善承載性能，進而更加顯著的延長公路橋梁的使用壽命。

1.2 優(yōu)化工程的建造質(zhì)量

為了提升公路橋梁的施工質(zhì)量，規(guī)范應用預應力工法，能降低橋梁局部坍塌、開裂等質(zhì)量病害發(fā)生的概率，特別是在建造那些跨江、跨海公路橋梁時，伴隨其投用年限的增加，在氣候條件、機械壓力等因素的作用下，容易出現(xiàn)裂縫問題，合理應用預應力技術能較好的防控鋼筋混凝土裂縫問題，進而使工程建造質(zhì)量得到更大保障，延長使用壽命。

2、預應力技術的實踐應用

2.1 錨具與錨固的處理

錨具與錨固兩者的處理始終是國內(nèi)各大公路橋梁建造中面對的一大難題，并且其會和多個方面相關聯(lián)，故而錨具與錨固的處理情況影響著項目的整體建設質(zhì)量。現(xiàn)場施工時，通過合理應用預應力等技術工法，嚴格按照工程設計圖紙內(nèi)容，正確測算出鋪筑錨墊板的位置及方向，確保各項施工操作均能和參數(shù)要求相吻合。此外，錨具與錨固之間要進行一定打磨處理，借此方式使各項參數(shù)的精準度得到更大的保障。

2.2 預應力筋下料

現(xiàn)代橋梁工程現(xiàn)場施工建設時，通常在張拉結束后進行灌漿，并且明確要求要在鋼管與錨墊板內(nèi)進行，其宗旨在于提高預應力筋的牢固性，為后期順利生成粘結段奠定良好基礎。為了提升現(xiàn)場施工成效，一定要仔細清洗鋼絞線與粘結段，并且要密切關注兩者表面的PE 層與油脂狀況。為了使現(xiàn)場施工的精準度得到保障，要求不同工種、工人之間要加強溝通、合作，相互監(jiān)督，及時消除缺陷問題，全面提升項目建設質(zhì)量與工效。

2.3 穿索預應力筋

我國建筑行業(yè)內(nèi)使用的預應力筋長度通常在150m 以上，在現(xiàn)場穿束施工中，不單單要穿過大量的跨中轉(zhuǎn)向裝置與墩頂導向槽，也要在箱梁內(nèi)部進行整束穿鎖，部分工程中使用的根鋼絞線總數(shù)達到了12 根，以上這些客觀情況會顯著增加現(xiàn)場施工作業(yè)的難度。為了消除以上難題，使項目建設質(zhì)量有所保障，可以嘗試采用逐一穿鎖的辦法。為了穿鎖操作質(zhì)量得到保障，優(yōu)化預應力技術應用效果，工人一定要對穿束進行編號，并采用適宜的方法規(guī)避鋼絞線之間發(fā)生互相纏繞的問題[1]。

2.4 張拉預應力筋

在這道施工工序中，主要分高應力張拉與預緊張拉兩大部分。為有效防控部分預應力筋發(fā)生互相纏繞的問題，先要指派工人進行預緊張拉，這一操作不僅能拉順、拉直預應力筋，對纏繞問題還能起到良好的規(guī)避作用。在預緊張拉過程中，要嚴控施加力度的大小，以防局部發(fā)生變形、走位等異常狀況。執(zhí)行完以上工序后，要對，預應力筋進行質(zhì)量檢查，確認其符合工程施工標準以后，才允許進行高應力張拉的施工作業(yè)。現(xiàn)場張拉時為確保項目施工質(zhì)量安全及工人生命安全，建議配置應用智能張拉裝置，并嚴格檢查相關儀器的性能，確定其符合工程設計要求后才可以用于施工活動中。

3、預應力施工技術的應用要點

某高速公路全長30km，路途中共計建設了6 座橋梁，其中有1 座是特大橋。本特大橋工程施工時應用了T 梁預應力技術，為確保其施工質(zhì)量和相關規(guī)范要求相吻合，參建方應制定最佳施工技術方案，加強施工工藝的控制力度：

3.1 施工準備

（1）選用C30 混凝土，混凝土被運送到施工現(xiàn)場前要嚴格檢測檢驗，確保其物理力學性能及質(zhì)量均符合相關規(guī)范，及時淘汰掉不合格的材料。

（2）底部模具選用8mm 厚鋼板，正式開工前要確保T梁的底部平整、順滑，在橋梁側(cè)面合理做出預孔洞。

（3）用龍門吊執(zhí)行模板、混凝土料的運輸任務，施工前要檢查檢測施工機械設備，并對操作人員開展詳細的技術交底工作。

3.2 制作錨具

預應力筋下料時，要指派專人嚴控其長度大小，要確保其處在橋梁混凝土結構設計范疇中，科學規(guī)劃出鋼絞線。待下料完成后，結合施工要求安置與整理鋼絞線，以防其在實際使用時發(fā)生交叉、纏繞等狀況，以使鋼絞線的張拉成效得到保障。

錨具的制作會涉及到多方面內(nèi)容，故而需要注意的問題也較多，為了能在規(guī)定時間內(nèi)制作出錨具，要求工作人員一定要認真執(zhí)行有關規(guī)定標準，以防導致項目施工進度延遲。制作好后，要用專門的運輸車輛將其運送至工程現(xiàn)場，有序安放。

3.3 制作與定位預應力孔道

（1）在本工程內(nèi)，用波紋管加工制造孔道，在孔壁外部布置高度達到5mm 的環(huán)肋。為了能有效控制T 形梁的現(xiàn)場施工質(zhì)量，可以嘗試應用熱彎法執(zhí)行孔道施工過程。

（2）結合現(xiàn)行工程設計規(guī)范，合理設定預應力筋方位，設定好波紋管的施工后，配合使用定位筋進行固定，緊固繩索，確保在混凝土澆筑過程其位置不會發(fā)生偏移。

（3）為確保波紋管自身具有較強的剛度，可以將單根橡膠管穿進波紋管內(nèi)，以防混凝土澆筑工序中波紋管局部發(fā)生縮徑情況，有益于優(yōu)化預應力施工質(zhì)量[2]。

3.4 鋼筋施工

（1）鋼筋是公路橋梁工程的結構主體與重要支撐，督導參建工人嚴格按照既有規(guī)范要求安裝鋼筋，規(guī)避發(fā)生違規(guī)操作的情況。

（2）鋼筋現(xiàn)場施工時，工人要加大對預應力鋼筋的保護力度，防控部分預應力鋼筋施工操作時局部出現(xiàn)裂縫、斷裂等異常狀況。

（3）參建工人嚴格按照設計的工序流程科學操作，指派專門的建立人員嚴格監(jiān)管現(xiàn)場施工過程，及時有效的進行指揮疏導。安裝鋼筋構件時，橋面預應力鋼筋的綁扎操作在前，板內(nèi)鋼筋在后，不可以打亂以上操作順序。

（4）鋼筋安裝結束后及時進行質(zhì)量，整體驗收合格后再澆筑混凝土。

3.5 混凝土澆筑

（1）混凝土澆筑情況是影響預應力施工效果的一項主要因素，澆筑施工前，要逐一核查預應力筋的安裝方位、型號、規(guī)格以及數(shù)量等，全面檢查波紋管，確保其表層不存在破損、開裂等問題，力求從基本環(huán)節(jié)使混凝土澆筑質(zhì)量得到保障。

（2）因為本工程混凝土厚度＞300mm，故而建議用垂直分層法澆筑混凝土，及時進行振搗，嚴格控制振搗時間、振搗間距等指標，以防振搗操作損壞波紋管。本工程應用內(nèi)插式振搗法進行振搗，這種工法能使混凝土澆筑的密實度得到一定保障。現(xiàn)場施工時要開啟附著式振搗器，以提升振搗操作的充分性[3]。

（3）振搗梁體底板處的混凝土時，需要配合使用專用型振搗器，確保振搗施工過程有序推進，梁板密實度符合工程設計要求。結合現(xiàn)場施工情況決定是否進行二次振搗，以防混凝土內(nèi)存在氣泡。

（4）混凝土澆筑結束后要盡早養(yǎng)護，在確定構件強度抵達規(guī)范要求后進行張拉。

3.6 預應力張拉

（1）工程混凝土強度抵達設計要求后就可以進行張拉，本工程運用YCW250 型千斤頂執(zhí)行預應力張拉過程，張拉方式選擇兩端對稱張拉。

（2）具體張拉流程是：初步張拉抵達設計的初步張拉值，隨后維持該張拉力水平大概5min，最后張拉打破工程設計的錨固張拉值。

（3）預應力鋼筋張拉施工時，要維持預應力鋼筋與橋梁軸線的一致性，使現(xiàn)場施工效果得到一定保障，在確定預應力鋼筋張拉力穩(wěn)定以后，就可以進行錨固。

3.7 灌漿與封錨

灌漿前，施工單位要派遣作業(yè)人員調(diào)試對壓泵機的作業(yè)狀態(tài)，確保機械能正常運行使用，隨后可進行灌漿作業(yè)，力爭對預應力筋能起到良好的加固作用。利用525 硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制純水泥漿，水灰比設計0.4 ～0.45，添加適量減水劑（約5%）。具體灌漿操作時，可能會遇到泌水率較低的水泥漿，為了使孔道灌漿的飽和度有所保障，最好采用一次注漿施工法進行。壓漿過程及自壓漿工序結束的兩天之內(nèi)，應將橋梁結構混凝土溫度維持在5℃以上，一旦低于這一溫度就要對采用有效的升溫措施。另外，公路橋梁施工場地溫度高于35℃時，壓漿施工應該在夜間進行[4]。灌漿結束后，為確保錨固狀態(tài)的穩(wěn)定性，應盡早對其進行有效養(yǎng)護，養(yǎng)護過程中科學應用鋼筋防腐方法，力爭將腐蝕等質(zhì)量問題的發(fā)生率降到最低，進一步優(yōu)化預應力技術的施工質(zhì)量。

灌漿、壓漿作業(yè)均完成后，一定要徹底清理掉錨具周邊的雜質(zhì)，隨后進行鑿毛，按照設計圖紙組裝鋼筋網(wǎng)，澆筑適量混凝土，執(zhí)行完封錨工作。

3.8 現(xiàn)場施工時應注意的問題

3.8.1 材料質(zhì)量

本工程預應力施作時會使用到鋼絞線、碳纖維等預應力建材，若預應力施工運用的材料不符合工程質(zhì)量設計要求，則就會滋生出十分嚴重的質(zhì)量缺陷、故而，為了使用預應力施工質(zhì)量安全得到保障，具體建設時要嚴格檢查材料質(zhì)量，特別是要確保其力學性能符合設計要求，而后才可以開展施工活動。

3.8.2 預應力張拉時間

要在混凝土強度符合設計要求后再張拉預應力。具體張拉操作時，要嚴控張拉時間長度，以使，預應力張拉過程中，要嚴格控制預應力張拉時間，預應力混凝土能抵達最優(yōu)的質(zhì)量性能，確保預應力現(xiàn)場施工安全及橋梁建設效果[5]。

3.8.3 施工安全

首先，嚴格按照工程質(zhì)量管理與控制要求執(zhí)行預應力施工過程，嚴禁無關人員進入到施工場區(qū)。開工前要檢查和分析張拉裝置，明確要求所有參建工人佩戴安全防護器具，嚴格按照設計要求執(zhí)行張拉過程。加強高空作業(yè)的安全管理力度。施工時若突發(fā)異常狀況。則要快速暫停施工。

其次，張拉預應力筋前，要按照規(guī)范規(guī)定內(nèi)容逐一檢查分析臺座、橫梁等重要位置的承載能力，確保其符合張拉施工設計要求。壓漿施工時，要對孔道進行抗壓檢查，在施加壓力之前，精準調(diào)整安全閥；所有工人嚴格按照規(guī)范要求操作。

最后，預應力張拉完畢后，要認真做好相應安全防護工作，確保施工張拉力的合理性。并且要按照設計要求布置圍護與擋板，規(guī)避發(fā)生危險事故。

4、預應力施工技術應用時常見的問題與處理方法

4.1 張拉結構的問題

這是公路橋梁建設時采用預應力技術時一種常見問題，若張拉結構出現(xiàn)問題時，會直接影響橋梁內(nèi)鋼筋結構的伸長量大小，因為項目參建人員操作不規(guī)范，可能會引起張拉結構張力嚴重不夠的情況。張拉結構的張力明顯不夠時，將會造成預應力鋼筋的伸長量不符合設計要求，給公路橋梁工程埋下較多的安全隱患因素。另外，張拉結構異常時，也會造成現(xiàn)場張拉時間出現(xiàn)較大改變，也還會對公路橋梁工程安全性構成一定威脅。

合理、規(guī)范控制預應力鋼筋的張拉過程。針對預應力鋼筋的切割方法，應結合工程實際情況合理應用電割或氣割辦法，將切割操作給鋼筋帶來的損害降到最低。也要積極采取相應的防護手段，嚴格按照設計要求控制張拉時間及力度，綜合應用以上方法使鋼筋張拉效果得到保障[6]。

4.2 鋼筋管道局部發(fā)生堵塞

這同樣是預應力施工中一種常見問題，引起堵塞現(xiàn)象的因素較多，其中以現(xiàn)場工人施工操作不合格較為多見。一旦鋼筋管道局部堵塞后，將會直接影響鋼筋結構的張拉效果，不僅會影響工程的整體施工質(zhì)量，也會浪費掉大量建設材料，部分情境下可能會延誤工期，以致施工方難以取得理想的工程效益。

嚴格檢查、控制預應力鋼筋的質(zhì)量，以使公路橋梁預應力施工質(zhì)量。工程建設中應用的管道材料一定要符合相關標準，不達標者堅決不用。針對工程現(xiàn)場部分管道破損、滲漏等情況，盡早編制出相應的處理方案。規(guī)范管道的現(xiàn)場安裝過程，以防部分工人質(zhì)量責任意識不強違規(guī)操作，而引起工程質(zhì)量問題[7]。可以指派一些專人加強現(xiàn)場監(jiān)督管理，力爭將預應力鋼筋管道堵塞現(xiàn)象的發(fā)生率降到最低。

4.3 預應力混凝土裂縫問題

成因主要包括如下幾點：一是預應力構件設計截面尺寸不夠合理。截面較大的混凝土構件硬化過程中，若截面大小設計的不夠合格將會引起較大的拉應力，容易引起干縮裂縫或溫度裂縫。二是施工過程中沒有合理應用支撐體系引起裂縫，主要是因為混凝土構件硬化前預應力結構跨度偏大，截面尺寸偏大，施工荷載較高，導致支撐體系的承載能力不夠，腳手架發(fā)生不均勻沉降而形成裂縫。當保留的支撐承載力不夠時也容易形成裂縫，這種裂縫多出現(xiàn)在跨中垂直梁底面，上窄下寬。三是混凝土材料自身引起的收縮裂縫，混凝土是水泥、砂、水等構成的混合料，以上原材料的理化性質(zhì)不同，混凝土硬化時如果混入氣體與水，容易使混凝土在早期出現(xiàn)微觀裂縫與微孔。

預防混凝土裂縫問題可以采用如下辦法：首先，完善結構設計。混凝土的構造鋼筋一定要滿足相關規(guī)范要求的最小配筋率，盡量應用小截面的構造鋼筋，采用小距離排布的方法，以防混凝土局部收縮引起應力集中的問題。其次，加強原材料的控制。在不影響混凝土強度與現(xiàn)場施工進度的基礎上，盡量選用低水化熱水泥材料，可以通過摻拌適量粉煤灰去減少水泥用量。最后，加強混凝土現(xiàn)場施工過程的控制，建議將各盤混凝土的拌合時間控制在2 ～3min 左右；混凝土澆筑時以插入式振搗器為主，附著式振動器為輔（主要被用在梁端10min 位置）[8]。附著式振動器應運用間歇法震動，控制各次開啟的時間約30s，規(guī)避澆筑操作時發(fā)生過震情況，導致混凝土發(fā)生離析情況。做好混凝土的養(yǎng)護工作，一定要盡早對預應力構件進行灑水養(yǎng)生，每間隔2h灑水1次，特殊時可以減短到1.5h進行1次。

結語：

為更好的提升我國公共基礎設施的建設水平，在公路橋梁建設中科學、規(guī)范的應用預應力技術，能顯著提升項目建設質(zhì)量，加速施工進程，進而協(xié)助施工方獲得更理想的效益。具體實踐中，要綜合地質(zhì)、氣候、設備配置情況等，有針對性的完善預應力施工技術方案，加強質(zhì)控力度，全面提升工程項目的建設水平。