大跨度預應力橋梁施工工藝與質量控制

趙夢琳

江西省建工集團有限責任公司 江西 南昌 330000

引言

大跨度橋梁工程結構施工過程所用的預應力技術，其混凝土結構質量要求對保障橋梁工程的總體質量水平起著非常重要的作用，而且在橋梁施工過程中，由于有多種復雜因素影響，比如橋梁相關材料的選擇，橋梁結構荷載分析，混凝土材料本身的受力不均勻性和施工不穩定性因素等，都對橋梁工程的整體施工過程有一定的影響，不僅會出現實際施工狀態與橋梁荷載設計值不相符的情況，而且還嚴重影響了預應力橋梁本身的質量精度與實際使用壽命，因此，必須著重對大跨度預應力橋梁結構的施工技術與整體施工質量進行綜合控制。

1 大跨度預應力橋梁施工特點

不同于傳統橋梁工程，大跨度預應力橋梁結構通常是用來建設特殊地理條件以及相對于復雜險峻自然環境中，如穿越許多大江大河﹑深溝峽或深谷地溝等各種復雜地質環境區域中。眾所周知，預應力橋梁體系通常定義為一種新型超靜定結構，因其工程穩定性能力良好，可靠性相對較好，且各種主要預應力施工技術十分簡單，因而近幾年被廣泛應用。因考慮大跨度預應力橋梁系統及其主要建設地點位置等的特殊性，其承載力容易受工程地形地勢等一系列復雜自然因素作用影響。因此，在大跨度預應力橋梁施工設計時，對于施工荷載及參數的選擇方，也要考慮到路面工況﹑實際荷載的施工成本及工程環境條件影響等多個因素。結合預應力懸臂梁混凝土體系本身各種基本的受力應變狀態特點以及與現場實際施工緊密結合的施工環境，要考慮到橋梁系統承受的是動態承載力，隨時在發生變化，進而確定橋梁混凝土的預應力等級及混凝土預拱度。針對上述工程結構特性分析，要盡快建立完善施工過程質量控制體系，確定各種質量控制技術方法，選擇運用最有效﹑恰當﹑可靠的施工組織工藝，保證整個橋梁體系的相對穩定性及安全性[1]。

2 大跨度預應力橋梁施工工藝分析

2.1 橋梁結構施工工藝

大跨度預應力橋梁結構的施工將直接影響整個橋梁施工和質量。在進行大跨度預應力橋梁混凝土施工之前，工作小組應仔細分析施工所處位置的預應力情況，針對橋梁的承載壓力﹑彎曲應力﹑強度﹑應變﹑撓度和穩定性要求，制定合理的設計方案。在進行大跨度預應力橋梁施工時，應嚴格把控橋梁結構的尺寸，將其誤差控制在安全限度以內，并采用預應力控制分析法，控制橋梁結構的壓力，提高鋼筋材料的承載能力，保證橋梁所承受的壓力值低于預應力極限，進而保證大跨度預應力橋梁結構的安全和穩定。同時也應盡量根據現場設計施工圖紙，合理安全的要求進行規范施工，在日常施工檢查過程工作中如發現遇到安全不盡合理規定的施工地方，應按規定及時地上報信息給當地相關企業的管理人員，并及時地對其進行修正處理，遵守施工操作的規程安排。

2.2 預應力混凝土張拉預制底座

在我國大跨度預應力橋梁基礎體系的開發以及建設加固過程中，為了盡可能嚴格提高使用壽命和堅固性，應對我國預應力混凝土結構工程張拉預制底座的材料使用以及結構強度的設計指標進行嚴格把控。根據在實際施工過程中所遇到的預應力工程及實際施工應用等情況，一般方法是先將預應力混凝土張拉的預制底座制成一個具有一定弧度的拋物線拱形狀，以保證其質量。在進行混凝土澆筑工作時，應采取相關措施，有效控制預應力混凝土的張拉強度﹑張拉時間，避免強度過大使混凝土變形，造成張拉預應力損失嚴重，保證大跨度預應力橋梁的使用壽命和安全性，否則預應力強度太小，會造成工程質量產生缺陷，無法滿足使用需求。

2.3 預應力鋼筋的布置

大跨度預應力橋梁各部位的彎矩處于不斷變化的狀態，尤其在大跨度預應力橋梁的中段與底座之間，更是呈現出正負交替性的變化，而這種交替性的變化對橋梁結構會產生重要影響，因此在大跨度預應力橋梁的布置和結構的選擇上，應做好嚴格的把控，以保證大跨度預應力橋梁的質量及經濟價值。由于支柱附近預應力正負彎矩變化幅度非常大，易使鋼筋跨板和橋梁層面因橋梁底座支柱之間所產生的應力過大，從而造成鋼筋跨板和橋梁產生裂紋，或使鋼筋發生嚴重的變形。在預應力鋼筋混凝土布置結構過程圖中，應采用多段式的布置結構，以保證在大跨度預應力橋梁的質量安全。通常用于大跨度預應力橋梁鋼筋布置，主要可采用3種類型鋼筋，即預熱處理鋼筋﹑鋼絞線﹑消除殘余應力的鋼絲，在進預應力鋼筋網的鋼筋鋪設時，應注意鋪設的順序和位置，并根據橋梁的彎矩結構和應力強度的分部狀況對鋪設的順序進行調節，當遇到承載力不足的情況時，應采用對稱張拉法，保證鋼筋保護層的厚度，以達到節省原材料成本和提高預應力的目的，使大跨度預應力橋梁各部分合理受力。

2.4 橋梁橫截面形狀

由于大跨度預應力橋梁的跨度﹑底座支柱之間各橋梁部分所承受的彎曲應力均比較大，所以不同于其他的橋梁施工。在施工過程中，大跨度預應力橋梁截面的形狀使用的是箱形的截面，與普通橋梁的截面有所不同，其目的是減小各部位載荷的差額，使橋梁彎曲應力均勻分布，同時還要增強橋梁的使用強度和可靠性，減小橋身重量改善橋體受力結構，進而延長大跨度預應力橋梁的使用壽命[2]。

3 大跨度預應力橋梁工程施工過程中所存在的問題

3.1 缺乏完善的監管機制

首先，建設監理質監站等各方單位在對橋梁工程進行工程質量監管檢測時，由于檢測及專業技術缺乏或者利益驅動，導致履職失控，工程質量未能有效把控；其次就是橋梁工程技術人員在開始進行土建施工設計時，沒有事先對各種工程機械設備﹑材料以及土建施工設計事先進行全面分析與各項性能的綜合檢測，由于這些機械設備﹑材料出現質量方面的重大問題時，直接導致構筑物在設計施工過程中，會出現以上各種質量問題，從而容易引發各類安全工程事故產生；再次，總承包項目部過程管理水平參差不齊，在各道關鍵工序﹑分部分項工程施工檢查驗收未能嚴格執行相關標準規范，未能建立標準化質量管理體系，管理流程拘泥于形式。最后橋梁工程施工過程中沒有明確的施工負責人，容易出現發生問題互相推諉的現象。

3.2 施工人員技術水平欠缺

現階段，我國的大多數工程建筑中所用的施工人員教育水平普遍不高，他們在進行施工作業時，通常都是依據自身以往的工作經驗，對于這些素質技術水平不高的施工人員，施工單位也沒有根據他們的實際情況進行相關培訓。同時對于施工人員的獎懲制度也不完善，對于工作表現突出的施工人員沒有實質性的獎勵，對于違規作業，出現錯誤的施工人員也沒有懲罰措施，長期下來嚴重打擊了施工人員的工作積極性，某些施工人員卻養成了投機取巧，偷奸耍滑的習慣，對橋梁工程質量造成嚴重影響[3]。

4 大跨度預應力橋梁施工的質量控制方法

4.1 設計出科學、合理的施工方案

在大跨度橋梁預應力設計和研究中，必須注意保證其設計和方案的完整性﹑科學性﹑有效性和充分合理性。一方面是保證工程順利有效實施的技術關鍵，也是保證橋梁工程質量穩定的主要基本條件。首先，在編制測繪方案確定施工圖時，設計研究人員還需要對設計施工所涉及區域內外的自然地形條件和地質條件進行最全面﹑最客觀的分析和了解，還要考慮到地區氣候﹑自然環境特點等因素，從而可以制定設計出一種最為靈活﹑合理﹑經濟的施工方案，比如，在山川峽谷地帶中，需要進行大型橋梁工程施工中，需要設計懸臂橋梁這樣的特殊結構，最主要的一點就是要綜合考慮到橋梁施工活動中可能存在的潛在安全危害事故，采取一系列緊急﹑有效﹑合理的防護事故處理應急措施迫在眉睫；其次，大跨度預應力橋梁設計施工階段開始之前，設計咨詢人員也要隨時與施工服務人員配合，一起著手組織好相應的各項準備技術措施，同時，還要盡量根據項目所在地的地理環境，盡量將上述一些主要不利風險因素予以消除控制掉，進而盡快確定一套最為完善﹑科學﹑合理﹑實用的施工管理方案；再次，大跨度預應力橋梁項目施工中，設計組織人員更要認真考慮降低施工設計成本的現實問題，根據當地實際生產狀況變化來修訂完善工藝方案，提高橋梁施工生產效率﹑降低設計施工生產成本。

4.2 嚴格控制施工安排

施工設計方案的嚴格組織﹑控制，也是保證大跨度預應力橋梁質量的一種重要控制內容，合理組織﹑安排整個施工方案階段的主要工序，按照各項工作進度要求，指導有關工作人員組織施工現場作業，協調落實各相關個職能部門工作的工作責任，相互協同配合﹑分工具體明確，在項目實踐應用中切實提高技術管理人員應有的綜合專業素養層次和工程專業操作經驗，以提高更快高效地去適應現代工作和環境。

4.3 嚴把質檢關

嚴把橋梁質檢監督關，主要目的就是在于要確保我國大跨度預應力橋梁體系的整體建設與質量，消除結構安全隱患，對各類突發事件必須迅速及時做出安全決策，明確相關各部門人員崗位的安全監管職責，將安全檢查各個作業程序環節真正落實監督到員工個人，保證工程質量每個工作環節上的有效安全。對于各重要時空節點﹑重要地質部分，要積極采取綜合立體考察研究的科學方法，制訂出較為詳細及合理周密的預應力橋梁竣工質檢與驗收技術計劃，確保大跨度預應力橋梁的安全及穩固。

4.4 加強施工材料的質量管理

①抽樣檢驗在混凝土預應力基礎結構施工中所使用的各類混凝土鋼筋，驗收與檢查過程時，還應按規定要求，分別根據各類型產品批號﹑規格鋼筋的具體種類等不同條件，分批逐一取樣，進行各類混凝土產品批號抽樣驗收，驗收檢查的具體實施過程，也需要通過仔細抽樣檢查各類鋼筋供貨方產品證明書及質量保證書，核對實際所用規格鋼筋數量﹑型號﹑長度﹑直徑規格等相關主要參數。還要做到堅持在建筑項目施工監理過程和現場中，對工地各種材質鋼筋樣本﹑混凝土材料的定期抽樣及檢測，具體記錄檢測收集到工地的材料各類性能參數有抗拉強度﹑伸長率系數和應力松弛韌度指數等。②對于鋼連接用錨具﹑夾具等鋼連接性裝置，要準確﹑及時在工程檢查和驗收﹑鑒定過程中，除了要按規定對其焊接材料外觀﹑形態﹑質量情況及焊接硬度情況的定期驗收進行跟蹤監督或檢查，還要按規定經常注意按照各類公路橋梁結構要求，設計的橋梁斷面幾何形狀特征曲線及橋梁結構長度參數并合理地選擇或采用其適當且尺寸規格﹑形狀分布合理的連接錨具﹑夾具。對于已經廣泛應用的各類橋梁工程使用的各類專用液壓錨具，定期進行綜合檢查，重點檢查其液壓靜動載荷能力﹑液壓錨桿標定等功能，盡可能按要求進行檢查，以確保允許在同一橋梁供方系統上可用于各種大型橋梁結構或可在同一類型建筑結構體系的設計中，反復設計和使用同一結構的各種錨具。③在一些普通干線公路橋梁施工用的鍍鋅塑料波紋管規格上，還應要求盡可能多選擇鍍鋅型料的塑料波紋管，并強調要嚴格將其內管壁厚度控制在0.3mm左右。而在我國一些地區采用特殊的大跨度預應力橋梁結構施工方法來施工和修筑而成的一些大型混凝土橋梁體系結構中，如波紋管體結構的內壁材質，就更應格外注意要選擇塑料材質。波紋管材焊料在進入管道安裝企業現場生產安裝管道后，應及時將其所用材料進行分類，及時地回收保管，防止其所用原材料因經過長期遭受雨水腐蝕或者被潮濕干燥的環境空氣反復沖刷破壞，而長期殘留黏附在原基材表面上導致產生永久性的銹蝕。

5 結束語

大跨度預應力橋梁施工過程涉及了鋼筋混凝土模板澆筑完成前的預應力模板施工控制﹑后預張混凝土預應力基礎施工控制及預應力筋張拉施工等多個環節。從了解與掌握上述3個因素中有關材料的選擇技術要點來入手，對材料工程及施工技術情況適時進行檢查和控制，可以真正為確保橋梁工程建設項目的現場施工安全質量管理提供安全保障。在現場安全作業實施期間，原材料施工的整體質量水平也更需要能夠得到合理有效的控制。