預應力技術在公路橋梁施工中的應用研究

姚正鵬

（甘肅路橋第三公路工程有限公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

近年來，隨著城市交通壓力的日益增加，城市高架橋項目逐漸增多，當前大部分公路橋梁主要采用鋼筋混凝土結構和鋼筋混凝土結構件，能夠有效提升公路橋梁的整體強度。然而，在實際施工過程中，預應力技術的實際應用效果會受到施工現(xiàn)場各種復雜因素的影響，技術應用過程需要面對一系列挑戰(zhàn)。為了更好地應對公路橋梁建設中可能遇到的各種挑戰(zhàn)，需要總結預應力技術的應用經驗，并不斷加強預應力技術優(yōu)化與質量控制，為我國公路橋梁建設事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。

1 預應力技術概述

當前大部分公路橋梁是鋼筋混凝土結構，預應力技術是在鋼筋混凝土結構或以鋼筋混凝土為主材料制造的結構件，在施工階段或構件生產階段對其施加壓力，使混凝土結構或混凝土結構件形成壓應力，以抵消或部分抵消混凝土結構在荷載時所受到拉應力，能夠保證橋梁的整體施工質量[1]。公路橋梁是保證民眾出行、運輸需要的重要交通設施，且橋梁一般架設在水面、山澗或高空等地形條件下，若公路橋梁過早出現(xiàn)裂縫，會導致其整體強度大幅下降，威脅過往行人行車的安全。在公路橋梁施工中應用預應力技術，能夠有效提升公路橋梁的荷載能力和使用壽命，減少因荷載問題而發(fā)生的公路橋梁裂縫問題，該技術也是我國當前公路橋梁建設中的核心技術之一。

2 預應力技術在公路橋梁施工中的意義

2.1 提升整體施工質量

公路橋梁工程的整體強度包括公路橋梁結構之間的連接強度、橋梁結構件的自身強度以及橋梁基礎強度等三個方面。

第一，公路橋梁工程不同于其他建筑工程項目，公路橋梁的施工類似于裝配式結構，部分結構件在橋梁建設之前已生產成型，因此若公路橋梁工程施工期間混凝土澆筑部分和混凝土結構件之間的連接效果差，會導致后期橋梁使用期間出現(xiàn)質量問題，降低公路橋梁的整體使用壽命。

第二，公路橋梁在建成后需要具備極高的荷載標準，若橋梁結構件在制造時始終處于未荷載狀態(tài)，結構件自身的強度則難以滿足公路橋梁的荷載需求，導致公路橋梁過早產生橋體裂縫。

第三，將預應力技術應用在公路橋梁施工中，能使橋梁整體結構形成能夠消除荷載期間拉應力的壓應力，使橋梁的整體施工質量得到保障，為其后續(xù)的長久使用提供基礎條件[2]。

2.2 保證施工現(xiàn)場安全

公路橋梁施工情況極為復雜，同時涉及地面和空中兩部分施工內容，若施工期間空中的公路橋梁主體建設部分存在施工安全問題，混凝土澆筑結構和混凝土結構件的極大質量會對地面施工人員的生命安全造成威脅，且會為施工單位帶來經濟損失。

應用預應力技術開展橋梁項目施工，能夠保證橋梁結構之間的連接性和整體穩(wěn)定性，減少因施工質量不足而引發(fā)的施工安全事故，保證施工現(xiàn)場人員的生命財產安全。

3 公路橋梁施工中預應力技術常見問題

3.1 預應力未達到預定標準

在公路橋梁施工中應用預應力技術的目的是對結構施加的壓力產生壓應力，從而抵消橋梁在建成使用期間的拉應力，但在該技術的實際應用中，存在預應力未達到預定標準的現(xiàn)象，原因主要包括以下兩點：

第一，壓力標準不符合施工需要。預應力技術主要是在公路橋梁結構件生產、未投入施工前對其施加壓力使其產生壓應力，其間若技術人員分析錯誤或施工人員操作錯誤，導致對鋼筋混凝土結構件施加的壓力過大或過小，都會影響施工效果。

一方面，若對結構件施加的壓力過大，會對鋼筋混凝土結構件造成破壞，導致結構件整體性能下降。另一方面，若對結構架施加的壓力過小，會導致鋼筋混凝土結構件所形成的壓應力過小，不滿足公路橋梁施工需要。

第二，施加壓力的時間不合理。施加壓力的時間是判斷壓應力的重要標準之一，施加壓力的時間變化會影響預應力技術所形成的壓應力，若技術人員和施工人員未能夠按照標準確定施加壓力的時間，會導致所形成的壓應力過小或對結構件造成破壞等問題[3]。

在結構件投入使用前施加壓力是預應力技術應用的重要環(huán)節(jié)，對結構件施加壓力的大小與時長，都會影響最終的壓應力效果，因此施工單位需要重點關注這兩個因素[4]。

3.2 波紋管堵塞

在預應力施工中，波紋管（見圖1）是重要部分。波紋管在預應力技術中可起到補償作用、限位作用、密封作用及防漏抗?jié)B作用，若波紋管道堵塞，會影響后續(xù)的穿束工作，同時波紋管堵塞說明結構件的整體性能受到影響，因此實際施工中需要重視波紋管堵塞問題。

圖1 波紋管

在公路橋梁施工中，波紋管堵塞原因主要包括以下三點：

第一，套接長度不足。為確保波紋管在混凝土澆筑和振搗過程中保持穩(wěn)定，必須對其進行套接處理。如果套接長度不足，可能導致波紋管在混凝土澆筑和振搗過程中脫開，進而造成混凝土進入波紋管內部，引起堵塞問題。

第二，波紋管自身質量問題。如果波紋管自身質量不足，可能會導致在混凝土澆筑和振搗過程中發(fā)生形變，進而引發(fā)管道堵塞問題。

第三，振搗不當問題。振搗是混凝土澆筑施工的關鍵環(huán)節(jié)。如果振搗過程中施工人員操作不當，可能會使振搗棒擠壓或破壞波紋管，導致波紋管堵塞。

4 預應力技術在公路橋梁施工中的應用

4.1 在橋梁箱梁施工中的應用

在公路橋梁工程的施工中，混凝土箱梁（見圖2）是公路橋梁的重要組成部分，常見的公路橋梁箱梁結構分為預應力鋼筋混凝土箱梁和鋼箱梁，在重要的公路橋梁項目中一般采用預應力鋼筋混凝土箱梁。

圖2 預應力橋梁箱梁實物圖

預應力技術在箱梁施工中的應用主要分為箱梁制造、施加壓力兩部分。

第一，在箱梁制造階段，為保證預應力鋼筋混凝土箱梁的施工質量，必須保證箱梁的混凝土澆筑與振搗施工符合標準，在混凝土澆筑和振搗過程中，應保證波紋管的連接長度符合標準，避免波紋管脫開，振搗時應避免振搗設備直接作用于波紋管，避免對波紋管造成破壞[5]。

第二，在施加壓力的過程中，應先進行鋼筋穿束，將鋼絞線和鋼筋穿過箱梁預留的波紋管，為后續(xù)的張拉、連接提供基礎條件。施加壓力的過程中應重點關注施壓時長和施壓強度，技術人員應綜合考慮公路橋梁規(guī)模、設定荷載需求、實際施工條件以及現(xiàn)場氣候環(huán)境等，科學地分析、確定施壓強度和施壓時長。

此外，在穿束工作中，應先用通孔器檢測管道是否暢通，避免因管道堵塞或波紋管變形無法穿束的問題[6]。

4.2 在混凝土路面施工中的應用

路面是公路橋梁承載行人行車的主要部分，因此預應力技術在公路橋梁施工中不僅應用于結構件制造環(huán)節(jié)，還應延伸至路面施工中，以進一步提升公路橋梁的整體施工質量。為了保證公路橋梁混凝土路面施工質量，在混凝土路面澆筑完畢后，施工單位應分析公路橋梁在后續(xù)使用過程中的車輛通行情況及地面摩擦等條件，對公路橋梁混凝土路面施加壓力，使?jié)仓访嬉材軌蛐纬梢欢ǖ膲簯Γ靡缘窒访媸褂闷陂g的部分拉應力[7]。

5 提高預應力技術應用效果的措施

5.1 做好施工材料質量控制

在任何工程項目的施工中，施工材料的質量都是影響整個項目施工質量的重要因素。為了有效提高預應力技術在公路橋梁施工中的應用效果，必須從以下兩個方面著手進行施工材料質量控制：

第一，做好施工材料進場檢測。為了防止材料供應單位以次充好或優(yōu)劣混供的情況，施工單位必須對進場的施工材料進行嚴格檢測。施工材料進場時，應由專項負責人進行對接并抽取材料樣本進行檢測。需要注意的是，檢測不能只對每車或每批材料進行單個抽檢，應在每車或每批材料入場時，抽取8～10 個材料樣本進行檢測，檢測合格后才能進行材料入場確認，從而全面保證施工材料的入場階段質量。

第二，加強施工材料的入場后管理。公路橋梁施工材料主要包括鋼材和混凝土材料等，其中應重點關注對混凝土材料中的水泥的管理。水泥具有觸水后快速硬化的特點，因此水泥入場后必須直接送至避雨、通風的環(huán)境中，同時，在水泥與地面之間應以木板墊空或設置防潮墊，以避免地面返潮對水泥造成影響[8]。

5.2 保證施工人員專業(yè)技能

施工人員的專業(yè)技術能力是影響預應力技術應用效果的重要因素。因此，為確保施工人員的專業(yè)技術能力達標，施工單位在正式進行公路橋梁施工前，應對施工人員進行技術能力考核。針對每個施工人員所負責的工作，進行焊接、電力和砌筑等專業(yè)技能考核，以檢測其技術是否滿足橋梁工程施工需求。如果發(fā)現(xiàn)有施工人員的專業(yè)技術能力不足，應及時為他們繼續(xù)提供補充培訓，確保他們具備足夠的技術水平。

進行技術能力培訓時，應采用鼓勵式培訓方法。例如，如果工人A 在施工期間通過自身努力學習和單位的技術培訓，取得了更高層級的認證，單位應該給予一定的物質獎勵[9]。通過這種鼓勵式培訓，可以讓施工人員在工作中始終保持積極的工作態(tài)度，優(yōu)化整體工作環(huán)境，從而保證施工質量的穩(wěn)定。

5.3 加大施工現(xiàn)場質量控制力度

加強施工現(xiàn)場質量控制是提高預應力技術在公路橋梁中整體應用效果的重要保證。施工現(xiàn)場質量控制由監(jiān)理單位和施工單位共同負責，但當前的施工現(xiàn)場質量控制存在一些不足。為了加大施工現(xiàn)場質量控制力度，施工單位在現(xiàn)場施工管理工作中應從以下兩方面著手：

第一，制訂完善的施工質量控制制度。在過去的公路橋梁施工中，焊工、電工等專業(yè)性強的施工人員的工作范圍比較明確，而水泥工、鋼筋工等工人的工作范圍則比較模糊。在完成自己的工作后，隨時可能被現(xiàn)場管理人員安排新的工作。這種管理模式雖然能夠最大化利用施工現(xiàn)場的人力資源，但也會導致責任不清晰等問題，影響施工現(xiàn)場的質量控制效果。因此，應完善施工現(xiàn)場管理模式，明確每個工人的工作目標。這種分配方式下，每個工人對自己的責任工作負責，當發(fā)生施工質量問題時能夠及時追責處理，且可以增強施工人員的責任感。

第二，實施績效機制。為激發(fā)工作人員高質量完成工作的積極性，施工單位應對每個施工人員的日常工作表現(xiàn)進行評價。例如，如果工作人員能夠連續(xù)一個月保持高標準地完成工作，施工單位應給予適當?shù)莫剟睢Ｔ诳冃C制的管理下，工程項目的所有施工人員能在獎勵的刺激下為工程整體施工質量負責，從而降低施工現(xiàn)場質量管理工作難度[10]。

6 結語

在公路橋梁施工中，預應力技術具有廣泛的適用性和顯著的實用性，能有效保證公路橋梁的施工質量和使用壽命。為更好地發(fā)揮該技術在公路橋梁施工中的作用，在未來的研究和實踐中，應結合預應力技術的原理和特點，以及公路橋梁工程的實際特點，進一步優(yōu)化預應力技術應用方案，同時加大施工現(xiàn)場質量控制力度，以推動公路橋梁施工的進步和發(fā)展。