淺談預應力混凝土結構在施工過程中存在的問題及控制措施

鄭紹勇

摘 要：新世紀以來，隨著我國經濟的飛速發展，國家基礎建設相關政策的扶持，以及相關惠民工程的持續深化，巨額的資金被投入到以公路、橋梁、鐵路為主的公共設施建設中。目前縱觀整個基建行業，預應力混凝土憑借其特有的各項優點和長處迅速得到了國內外相關領域專家的認可，并逐步成為了建筑材料界當仁不讓的應用之王。文章通過廣泛調查國內相關預應力混凝土結構的建筑項目的應用，總結并探討預應力混凝土結構在實際應用中的優點及不足之處，并根據實際情況，提出了一定的控制補救措施。

關鍵詞：預應力混凝土；施工；問題；控制措施

中圖分類號：TU74 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0082-03

前言

邁入21世紀以來，我國在基建領域不斷開拓進取：設計理念的與時俱進，研發技術的不斷提高，應用材料的優化，這一切都預示著建筑行業迎來了蓬勃發展的最好時機。而在建筑材料研究中，預應力混凝土憑借其雄厚的科研實例、廣泛的應用范圍、遠遠優于同領域其他材料的強度，獲得了業界一致的贊譽，并被廣泛的應用到關乎國民經濟的各項基礎建設中，并帶來了良好的經濟效益與社會效益。

1 預應力混凝土的概況與優點

1.1 預應力混凝土結構的相關概念

現代預應力混凝土結構發展的時間并不長，其迅速發展也僅僅是在近幾十年，其主要的材料為混凝土以及高強預應力鋼材配筋。這種混凝土與鋼筋相結合的結構具備許多其他材料并不具備的優質特點，比如強度高、施工速度快、投入產出比明顯提高，于是在短短的幾十年間，占據了基建領域近百分之八十的份額。總的來說，預應力混凝土結構有以下三種常見類型：（1）現澆無粘結預應力混凝土結構；（2）現澆有粘結預應力混凝土結構；（3）裝配式預應力混凝土結構。其應用范圍廣發，比如在我國，三峽大壩工程、上海東方明珠電視塔、大亞灣核電站、中海油海上鉆井平臺等超大型工程都可見預應力混凝土結構的身影，這種結構在我國的社會主義現代化建設中發揮了無與倫比的作用。

1.2 有關預應力混凝土結構的優點歸納

預應力混凝土結構的主要優點和長處，可歸納為如下五點：

（1）有效節約建筑成本，減輕自身重量

預應力混凝土結構自從登上歷史舞臺以來，一直是各方研究的重點。21世紀以來，伴隨著研發技術的不斷提高，混凝土材料的強度越來越高，混凝土結構的優化也做的越來越好。由于這種高強度混凝土的出現，配置于其中的鋼筋數量可以大量的減少；與此同時由于混凝土結構的優化，這明顯體現在構件的截面尺寸較傳統大為縮小，也因此在現代基建項目中，施工單位可以節省大量的鋼筋與混凝土，在保證施工質量的同時不僅減少了材料成本，更大大的減少了構件自身的重量，有效的使建筑物或構筑物的安全隱患進一步降低。

（2）絕佳的抗裂屬性與剛度

預應力混凝土結構的實際施工中，施工人員會利用施工機械對建筑結構施加一定程度的預應力，這種作業能夠極大增強混凝土結構的韌性與抗壓能力，并盡可能的避免或減少建筑裂縫的出現，同時可以有效的減緩裂縫出現的時間。這種作業滿足現代施工要求，可以保障施工項目具有絕佳的抗裂屬性，剛度適應荷載的限度，使結構具有非常理想的耐久性。

（3）一定程度上保障了構件的耐用屬性

對鋼筋混凝土施加預應力的過程，其實就是對整個結構打了一劑預防針。建筑施工完成后并投入使用后，鋼筋混凝土結構要面臨著巨大的荷載以及卸載的考驗，結構所受的荷載是一種動態的行為，因而結構必須適應這種動態的荷載作用，并形成這種“彈性”的反應。而鋼筋混凝土結構在施加預應力之后，能有效并高效的反饋出這種“彈性”反應，這在一定程度上使得構件更加結實、耐用。

（4）加強承受壓力的構件的穩定性

當鋼筋混凝土構件表面承受壓力時，構件本身會表現為變形和彎曲，長期在這種情況下使用和服役，會使鋼混構件的使用壽命大大減少。而利用預應力來對鋼筋混凝土進行約束，這會給予縱向的鋼筋較大的拉伸空間，這可以保障預應力混凝土結構有效抵抗壓彎作用，大大的延長了構件的使用壽命和穩定性。

（5）提高構件的抗剪能力

在預應力鋼混結構使用的頭幾十年，這一點并未被大眾所了解。而最近十幾年，在大量的工程實例中，許多科研人員伙同施工單位對預應力混凝土結構進行了細致的調查和測量分析，得出了一個結論，即縱向鋼筋施加預應力之后，會被附加一個等同于錨栓的定位作用。這一作用能夠有效地降低構件斜裂縫出現的可能，大大的加強了結構的安全性能。

2 預應力混凝土結構在施工中的共性問題

2.1 施工造成的鑄固問題時有發生

在大體積預應力鋼筋混凝土施工中，部分構件的狀態是以彎曲或者迂回形態呈現的，而實際在橋梁施工中，如果要求多跨在一次澆筑中完成，則需要采用波紋管貫穿橋板，同時在波紋管中進行預應力鋼筋的設置。波紋管在我國橋梁施工中的廣泛應用在于其在施工中摩擦阻力較小、操作方便、施工迅速以及性價比較高。但是對于波紋管自身，其實也有很大的缺陷，這同樣會在施工中產生一定的影響。例如，波紋管這種產品在我國是量產產品，這就不可避免的在生產過程中會出現一部分的殘次品。這些殘次品有的是厚度不足，有的則是質地并不均勻，這些質量上的確實，必然會影響施工的工藝，同時很有可能埋下安全隱患。如果不能妥善處理這種疑難問題，則很有可能在施工完成后，短時間內就會出現波紋管振漏、波紋管爆漿、殘損或者變形，以及堵管、漏管現象。當發生以上問題時，預應力筋進行穿束則會遭遇極大的阻力，這會導致施工效率低下，并極大的影響預應力的鑄固狀態。

2.2 預應力鋼筋張拉伸長量不能滿足構件實際工作量

實際施工操作中，預應力鋼筋張拉伸長量不能滿足構件的實際工作量，也是一個很棘手的問題。通過與多次合作的施工單位相關負責人進行溝通與探討，筆者認為造成這樣一個問題屢屢出現的原因有以下三點：endprint

（1）澆筑預應力鋼混構件時，對于鋼筋管道空間，并沒有按照規范及設計圖紙預留出足夠的管道空間，或者鋼筋管道空間預留充足，但在施工控制中操作失誤，導致管道彎曲或表面粗糙。因而當把預應力鋼筋送進管道時，鋼筋會與這種粗糙彎曲的管道形成摩擦作用，作用形成的極大摩擦力會極大的降低鋼筋的平均張拉應力，并顯著降低鋼筋張拉伸長量。

（2）部分有經驗的施工單位為了避免以上問題的產生，會采用先將預應力鋼筋送入管道，然后再向其中加入混凝土的做法。這種施工順序表面上避免了由于管道內壁不夠平滑順直造成的摩擦問題，但在實際操作中，卻很容易造成管道由于質量不均勻而產生的混凝土漏漿問題。漏漿作用可以簡單地闡釋為一種強力膠水，它會把預應力鋼筋粘牢固的穩定于管道內，于是在進行預應力張拉時，被漏漿牢牢索固住的鋼筋無法進行有效的預應力施加，其預應力作用幾乎沒有，這會造成設計預應力的缺失，使得鋼筋張拉伸長量幾乎沒有。

（3）第三種情況則是人為所致。部分施工單位為了其利益，疏忽或者故意采購不合設計標準的預應力鋼筋，這種鋼筋往往質量差，不能滿足設計相關參數的要求。因而在施工中施加同等預應力時，并不能滿足設計所要求的鋼筋張拉伸長量。

2.3 預應力混凝土結構在使用中易出現裂縫

預應力混凝土本身服役過程中，都是帶有裂縫作業的。因而在預應力混凝土結構的設計與施工過程中，對于裂縫的控制至關重要。筆者通過對全國范圍內的多項橋梁與建筑進行實地調研，發現在施工過程中，幾乎所有的施工項目都出現了超過規范要求的裂縫。導致這一問題出現的原因主要由兩點：

（1）本身問題造成了過大的裂縫

混凝土并不是自然界天然存在的某種土壤，而是由于技術的提高，有人類通過多種材料、多種物質進行復雜的混合及調勻后形成的混合物質。由于其混合物的本質，內部不同組分的物質與材料的分子結構有著本質上的不同，對溫度、濕度、承壓能力都會呈現出截然不同的反應，因而在相同的條件下，各種組分的延展度會不同，這就造成了過大裂縫的出現。

（2）人為原因造成了過大的裂縫

在實際的施工操作中，為了使預應力鋼筋混凝土結構能呈現更為理想的使用效果，施工人員會根據自身經驗改編混凝土的水灰比。這往往會導致混凝土中被封存住很多的“水泡”，水分在一段時間后會慢慢蒸發殆盡，但水泡這個空間是不可能憑空消失的，因而在水分蒸發后，這些水泡會以大大小小的孔洞形式留存于混凝土中，這些空洞加劇了水泥內部在荷載作用下的應力集中，因而在混凝土的使用過程中，極易形成超過規范要求的大裂縫。

3 預應力混凝土結構在施工中的控制措施

隨著預應力混凝土結構在基建行業的各個領域內大顯神通，預應力混凝土結構越發成為關注的焦點。但是，在這種風光背后，我們也要注意到上文所提到的一些安全問題。我們不僅要利用這種結構，更要找到相應的措施來控制負面影響，因而筆者結合自身的經驗，給出了一些行而有效的防控措施。

3.1 嚴把質量關，加強施工過程中的監測與檢驗

對于在施工過程中，預應力混凝土結構所凸顯出來各種疑難雜癥，相關部門在其中的監管力度不夠是首要問題。建筑材料的采購、施工過程中的工程檢測、質監部門后期的驗收與修復等方面，都有存在問題的可能。“千里之堤，潰于蟻穴”，一個工程項目要想真正的做到多快好省，首當其沖就是要解決這些可能滋生蛀蟲的問題。要想建設出符合國家標準乃至國際前列的工程項目，國家、社會、企業都都不僅要在全局上進行把控，更要著眼于細節，落實施工質量。政府與企業的相關部門，有必要各自成立相關項目的監督小組，在施工環節上跟蹤整個流程，力圖每一個細節都做到細致，每一個施工環節可追溯。唯有抓住這些細節，才能完成一個高質量的工程項目。

3.2 培訓上崗，提升整體團隊的專業技能與知識

我國大部分施工隊并不是專業的施工隊伍，其組成人員基本都是農閑時節進城務工賺錢的農民工。這些農民工雖然踏實肯干，任勞任怨，但大部分都不具備任何的上崗資質，為了上工都去購買假證，對施工項目的并不了解明細也無任何經驗可言，僅僅只會服從隊長的命令，其實本身對所做的工作是否符合項目的要求也模棱兩可一知半解。

施工單位為了節約成本雇傭農民工，與此同時國家也提倡農民工進城打工賺錢貼補家用，但這些都應該是有節制的。相較于專業的建筑工人，經驗不足的農民工的工作效率低下，工作質量也不能滿足項目要求。如果企業一味在成本上盲目節約，那么在工程未來的安全上則可能會造成幾倍的損失。

筆者建議企業可以聘請專業的建筑專家或者技術人員為建筑工人進行相關的上崗培訓。最根本的一項是要給建筑工人確立安全第一的意識，與此同時不斷提升農民工的專業技能，使他們能早日勝任建筑工人這一崗位。

3.3 有關預應力混凝土結構在施工中出現的問題的相關解決辦法

上文中曾提及了有關預應力鋼筋存在的三大問題，即鋼筋鑄固問題，張拉伸長量不足問題以及預應力混凝土結構大裂縫問題。因而在本節，筆者針對以上三大問題給予一些相關的建議。

（1）針對輕度鑄固，應在對預應力鋼筋進行張拉之前，應采用交替張拉千斤頂的方式，從鋼筋兩端同時進行，直到孔道內的預應力鋼筋能夠伸縮自如，自由活動。針對嚴重鑄固，應采用人工開鑿方式，在開鑿完成后，及時清理及修復，繼而在此進行補張拉施工。

（2）針對預應力鋼筋張拉伸長量不足的問題，需要從兩個情況進行探討。其一，對于預埋鋼筋管道，要進行精準定位，并及時記錄；其而，對于鋼筋先入管道，則對于澆筑混凝土和振搗的施工工藝要嚴格控制，做到管道不出現破裂漏漿。與此同時，在固定的時間段內，要對預應力鋼筋進行推拉與檢測，保證萬無一失。

（3）混凝土出現裂縫后，修補與養護是必不可少的。裂縫較小，影響較弱時，則只需要用瀝青、水泥等進行一些小規模的補救工作即可，保證裂縫與空氣絕緣。如果出現了對構件整體的承載力有影響的裂縫，那么加固措施則要慎重考慮，常見做法是加設鋼筋箍與鋼板，以此來提高構件的各方面能力。

4 結束語

工程項目的安全，是與全社會的穩定，國家的發展，以及人民生活的長治久安息息相關的，把工程做到耐用和安全，是每一個工程人不斷追求的目標。預應力混凝土結構是目前國內最為常見和常用的結構。故而，研究其性能，不斷發現其弊端，確實的提高預應力混凝土的施工技術與工藝，是重中之重。筆者在文中詳細闡述了有關預應力混凝土的鑄固問題、張拉伸長量不足、混凝土本身易出現裂縫等問題，并給出了如何控制這些問題不再出現的建議。受知識儲備與實踐尚淺的影響，文中所列僅為個人觀點，或存有不足之處，望有識之士加以指正。

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