預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用分析

曾小志

（宜豐縣交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法大隊(duì)，江西宜春 336300）

0 引言

公路橋梁施工環(huán)節(jié)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)通過(guò)在公路橋梁構(gòu)件內(nèi)引入預(yù)應(yīng)力鋼筋，能夠有效地抵消公路橋梁自身的荷載以及外部荷載引起的應(yīng)力，提高公路橋梁的抗彎承載能力。這一技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，為公路橋梁的安全性和可靠性提供堅(jiān)實(shí)的支撐。從有關(guān)文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但仍然存在一些不足。例如：隨著交通負(fù)荷的不斷增加和環(huán)境條件的不斷變化，公路橋梁的使用壽命和耐久性面臨著新影響；在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究和應(yīng)用中，材料的性能和施工工藝也是關(guān)鍵因素。一些新材料的引入和新工藝的發(fā)展為預(yù)應(yīng)力技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了機(jī)會(huì)，但同時(shí)也帶來(lái)了新問(wèn)題。因此，本文深入探討公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，以滿足不斷變化的公路橋梁工程需求，提高公路橋梁可靠性。

1 公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用范圍

1.1 在公路橋梁工程中的應(yīng)用

在公路橋梁項(xiàng)目施工中，混凝土箱梁是非常重要的施工工序，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，使混凝土箱梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量性能合格。首先，混凝土箱梁中混凝土是主要的施工材料，加強(qiáng)混凝土材料的比例控制，確保預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)揮出應(yīng)有的效果，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能。其次，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，加強(qiáng)鋼筋數(shù)量、間隔距離的控制，確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能達(dá)標(biāo)。

1.2 在公路橋梁受彎結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在公路橋梁項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用要考慮到碳纖維材料本身所具備較高的強(qiáng)度，明確施工工藝流程，選擇合適的施工工藝方案，提高應(yīng)用效果。在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，通過(guò)粘貼的方式進(jìn)行碳纖維片的加固，可以有效提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受彎能力。從工程力學(xué)角度進(jìn)行分析，預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固處理措施，可以使初始力量產(chǎn)生聚合效應(yīng)，加上混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力技術(shù)聯(lián)合拉應(yīng)變和壓應(yīng)變技術(shù)，混凝土結(jié)構(gòu)性能得到提升。在施工環(huán)節(jié)，因?yàn)榇嬖跀D壓應(yīng)變，會(huì)隨著整個(gè)工程的承載力提升而提升。但是也要注意，如果出現(xiàn)參數(shù)的變化，材料的應(yīng)力下降，碳纖維材料的承載性能也會(huì)提升。因此，在粘貼過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)碳纖維材料的處理，從而可以提升預(yù)應(yīng)力施工效果[1]。

1.3 在公路橋梁加固中的應(yīng)用

因?yàn)楣窐蛄菏褂媚晗薹浅ｉL(zhǎng)，在使用過(guò)程中，要進(jìn)行維修和加固處理，才能達(dá)到運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在維修過(guò)程中，可以通過(guò)增加墩柱和梁體截面尺寸的方式，增加預(yù)應(yīng)力材料，植入竹炭纖維，從而可以保證公路橋梁結(jié)構(gòu)具備較高的承載性能。加固施工過(guò)程中，該方式可以應(yīng)用在樁基、墩柱等結(jié)構(gòu)，使墩身和梁體結(jié)構(gòu)加固效果合格，發(fā)揮出預(yù)應(yīng)力的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)維修效果的提升[2]。

1.4 在混凝土路面中的應(yīng)用

混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期受到車輛碾壓、自然侵蝕的影響，尤其是環(huán)境溫度波動(dòng)變化帶來(lái)的危害，造成路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的問(wèn)題。這種情況下，公路橋梁施工環(huán)節(jié)，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以有效減少各個(gè)結(jié)構(gòu)部件受到的拉應(yīng)力，從而發(fā)揮出混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓性能。比如，縱向預(yù)應(yīng)力施加到混凝土結(jié)構(gòu)中，可以避免發(fā)生橫向裂縫；橫向預(yù)應(yīng)力施加到混凝土結(jié)構(gòu)中，可以有效地預(yù)防發(fā)生縱向裂縫。現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，加強(qiáng)混凝土材料的配比控制，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)性能參數(shù)的監(jiān)督管控工作，才能夠更好地保證預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)揮出應(yīng)有的作用。當(dāng)前預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)施工中已經(jīng)非常成熟，形成完善的技術(shù)體系，完全能夠保證公路橋梁結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量達(dá)到要求。

2 工程概況

某公路橋梁項(xiàng)目建設(shè)長(zhǎng)度3.011km，設(shè)置(72+128+72)m 預(yù)應(yīng)力混凝土雙線連續(xù)梁，連續(xù)梁全長(zhǎng)273.5m。在公路橋梁項(xiàng)目中，鋼箱梁包含普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力鋼筋形式，預(yù)應(yīng)力筋包含橫、豎、水平三個(gè)方向，根據(jù)需要布置在頂板、腹板以及底板中，從而形成整體結(jié)構(gòu)。

3 公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 穿束

在公路橋梁項(xiàng)目中，縱向預(yù)應(yīng)力筋需要在混凝土澆筑施工結(jié)束后進(jìn)行，其他的橫向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)在孔道安裝中穿束（見圖1）。穿束工作實(shí)施前，施工人員應(yīng)用高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行管道清潔處理，確保沒有任何雜物與灰塵，并且橫向預(yù)應(yīng)力筋在澆筑前穿入作業(yè)，使用人工聯(lián)合方式開展縱向穿束施工，具體操作方式如下：

圖1 穿束現(xiàn)場(chǎng)

一是通過(guò)人工操作施工，先把單根鋼絞線穿入孔內(nèi)，從另外一口穿出。

二是使用鋼絲繩完成穿束。

三是通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)拉緊鋼絲繩，完成整個(gè)穿束過(guò)程。

3.2 張拉控制

第一，張拉施工作業(yè)環(huán)節(jié)先進(jìn)行腹板束的施工，然后是進(jìn)行頂板、底板束的施工，根據(jù)從外到內(nèi)、對(duì)稱的基本原則，兩側(cè)同時(shí)張拉施工，左右不平衡的數(shù)量控制在1 束以下，以確保不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞或者失衡的問(wèn)題。

第二，現(xiàn)場(chǎng)施工采用雙控預(yù)應(yīng)力的施工方式，預(yù)應(yīng)力參數(shù)值按照壓力表中讀數(shù)進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)伸長(zhǎng)量參數(shù)，并且在預(yù)應(yīng)力鋼束使用前完成張拉、錨固試驗(yàn)工作，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，達(dá)到準(zhǔn)確性要求。

第三，預(yù)應(yīng)力筋張拉工作全部完成后，錨具及時(shí)封閉處理，在48h 內(nèi)完成壓漿施工，以形成整體結(jié)構(gòu)[3]。

3.3 張拉施工

3.3.1 縱向預(yù)應(yīng)力

縱向預(yù)應(yīng)力張拉由千斤頂設(shè)備完成，總體順序?yàn)橄韧瓿筛拱迨?，然后完成頂?shù)装迨凑諒耐獾絻?nèi)、先長(zhǎng)索后短索、對(duì)稱性原則張拉。

3.3.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉

預(yù)應(yīng)力筋張拉施工過(guò)程中，應(yīng)用雙控措施進(jìn)行處理，張拉量與伸長(zhǎng)量同時(shí)進(jìn)行控制，執(zhí)行張拉施工工藝方案，每個(gè)步驟都符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，且張拉階段要做好伸長(zhǎng)量的檢測(cè)工作，如果發(fā)現(xiàn)伸長(zhǎng)量無(wú)法滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，要及時(shí)查找形成原因，并開始補(bǔ)張拉的處理，還要觀察是否存在滑絲、斷絲的問(wèn)題，若有問(wèn)題要及時(shí)整改。

3.3.3 張拉操作步驟

（1）鋼絞線、千斤頂安裝到位，并進(jìn)行調(diào)試處理。將工作錨環(huán)套在鋼絞線束上，使用下部的錨墊板塞緊夾片，并開始安裝承壓套。將千斤頂安裝到規(guī)定位置，使用鋼絞線穿越通過(guò)，并使用工具夾緊。在現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)節(jié)，應(yīng)保證工作錨與工具錨之間沒有鋼絞線的問(wèn)題。在千斤頂鄰近套筒時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整千斤頂，確保千斤頂、錨環(huán)、孔道處于同一條軸線上，并且在施加張拉力時(shí)不會(huì)發(fā)生改變。

（2）張拉初始應(yīng)力。在張拉環(huán)節(jié)要同時(shí)頂起梁端，將其加載到初始應(yīng)力的范圍內(nèi)，并且要進(jìn)行兩側(cè)錨具的檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)精度不足，要及時(shí)卸除千斤頂并進(jìn)行找正處理，檢測(cè)油缸長(zhǎng)度，從一側(cè)開始到另外一側(cè)進(jìn)行控制。

（3）張拉到規(guī)定應(yīng)力。初始張拉工作開始后，兩側(cè)同時(shí)頂起，并且同步張拉到規(guī)定控制力。再次進(jìn)行油缸長(zhǎng)度檢測(cè)，計(jì)算伸長(zhǎng)值，并檢查是否有斷絲的問(wèn)題。持荷5min 后卸載，完成張拉。工作人員在調(diào)整控制張拉力的過(guò)程中，還需要同步進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的優(yōu)化調(diào)節(jié)工作。工作人員需要先對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行合理控制，然后依據(jù)預(yù)應(yīng)力的伸長(zhǎng)值以及專門的計(jì)量方式，去確定最為適當(dāng)?shù)膹埨αΧ取?/p>

此外，公路橋梁工程的建設(shè)單位也需要重視工作人員綜合素養(yǎng)能力以及專業(yè)技能水平的提升，進(jìn)而讓他們能夠更好地實(shí)施公路橋梁工程張拉力的控制工作（張拉施工見圖2）。需要特別注意的是，要想進(jìn)一步提升整個(gè)公路橋梁工程的品質(zhì)以及預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用效果，還需要把張拉力的控制伸長(zhǎng)值計(jì)量控制在6%以下[4]。

圖2 張拉施工

3.3.4 鋼絞線切割

張拉工作全部結(jié)束后，鄰近錨具一側(cè)的鋼絞線應(yīng)做好標(biāo)記，檢查是否存在斷絲的問(wèn)題，并且梁體的撓度是否符合要求，經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師檢查確定沒有問(wèn)題后，才能開始鋼絞線切割，并準(zhǔn)備好壓漿施工。在切割環(huán)節(jié)應(yīng)用砂輪機(jī)，且要確保和錨具距離符合要求，防止產(chǎn)生錨具損壞的問(wèn)題。此外，在切割作業(yè)中，要做好根部預(yù)應(yīng)力筋的降溫處理，預(yù)防溫度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)而引發(fā)斷絲的問(wèn)題。切割結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行表面防腐處理。

3.3.5 壓漿與封錨

（1）壓漿。預(yù)應(yīng)力筋張拉工作全部結(jié)束后，在48h內(nèi)進(jìn)行錨具封堵、壓漿施工。

一是壓漿管的布置?？v向預(yù)應(yīng)力兩側(cè)都有壓漿孔、出漿孔，上部使用縫隙出漿，閥門安裝到規(guī)定的壓漿管上，確保在施工中不會(huì)發(fā)生漿液泄漏的問(wèn)題，確保泥漿密度符合要求。

二是泥漿拌和。壓漿施工應(yīng)用的漿液材料等級(jí)超過(guò)M55，水泥采用42.5 低堿普通硅酸鹽水泥，同時(shí)還要加入性能優(yōu)越的無(wú)收縮灌漿劑，加入比例根據(jù)試驗(yàn)確定，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合要求。在灌入施工之前應(yīng)進(jìn)行過(guò)篩處理，使用1.2mm 的濾網(wǎng)處理。根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行漿液的制作，拌制前先加入水，并根據(jù)設(shè)計(jì)配合比加入水泥、灌漿劑，攪拌時(shí)間控制在3～5min，且從開始攪拌到漿液進(jìn)入孔道中，時(shí)間控制在40min 以內(nèi)，同時(shí)在該環(huán)節(jié)要保持連續(xù)性攪拌處理。此外，壓漿施工中應(yīng)做好溫度控制，確保環(huán)境溫度在5℃以上，如果不能滿足該要求，應(yīng)停止施工，以免影響工程的質(zhì)量。

三是壓漿工藝。選擇應(yīng)用真空輔助壓漿施工方式進(jìn)行，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工材料的泌水率、膨脹性、防銹性能檢測(cè)。流動(dòng)性試驗(yàn)應(yīng)用錐形漏斗完成，檢測(cè)其流動(dòng)時(shí)間、膨脹率等方面參數(shù)，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工需要選擇合適的壓漿泵，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。根據(jù)工程的施工經(jīng)驗(yàn)，選擇應(yīng)用后張法進(jìn)行施工，預(yù)應(yīng)力筋極易導(dǎo)致腐蝕的問(wèn)題，分析形成的原因，多數(shù)是在壓漿施工中密實(shí)度不足所造成的，漿液內(nèi)混入氣泡而引發(fā)腐蝕，還有可能是壓漿環(huán)節(jié)存在泌水、離析等方面的問(wèn)題，造成預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕。在此次工程施工中，選擇應(yīng)用真空壓漿施工方式，在施工前先進(jìn)行抽真空處理，在壓力處于穩(wěn)定的狀態(tài)后，開始?jí)簼{泵開展施工，壓力符合要求，從而可以達(dá)到砂漿材料的密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，降低氣泡的形成率。壓漿現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用的膠管長(zhǎng)度在30m 以內(nèi)，如果超出該標(biāo)準(zhǔn)，要合理增加壓力，但長(zhǎng)度不能超過(guò)40m。

（2）封錨。管道壓漿工作施工結(jié)束后，執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)用C55 干硬補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行封錨處理。為了使混凝土結(jié)構(gòu)性能合格，在封錨前要進(jìn)行防水施工。在封錨操作中，先在端部位置安裝鋼筋網(wǎng)，綁扎成鋼筋骨架，再澆筑混凝土，并在表面涂抹一層聚氨酯防水涂料，以免結(jié)構(gòu)發(fā)生銹蝕等問(wèn)題[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在公路橋梁施工環(huán)節(jié)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高新建公路橋梁工程的效率以及質(zhì)量有著重要的幫助，同時(shí)在公路橋梁加固工程中起到的作用很大，能夠適用于不同類型工程的建設(shè)。因此，在公路橋梁具體施工階段，要按照項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嚴(yán)格的審核，同時(shí)加強(qiáng)施工過(guò)程各方面參數(shù)的控制，確保預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用能更好地發(fā)揮出來(lái)，推動(dòng)公路橋梁項(xiàng)目的正常開展。