預應力施工技術在高速公路橋梁施工中的應用

黎建敏 普 毅 盧晶晶 左 瑜

（1．云南省交通規(guī)劃設計研究院有限公司，云南 昆明 650041；2云南云嶺城鎮(zhèn)開發(fā)投資有限公司，云南 昆明 650200；3．云南省交通投資建設集團有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

隨著我國公路交通事業(yè)的高速發(fā)展，新建路橋工程數(shù)量也不斷增多。其中，預應力施工技術在路橋工程中的應用十分廣泛，相比普通的鋼筋混凝土施工工藝，預應力施工技術造價更低、施工質(zhì)量好，廣受我國路橋工程建設領域歡迎。預應力施工技術是在混凝土構(gòu)件上施加預壓應力，有助于提高路橋整體的抗拉性能、減輕路橋結(jié)構(gòu)自重、降低鋼筋浪費量、提升橋梁跨度與強度、減少裂縫產(chǎn)生。因此，在路橋工程建設中，科學應用預應力施工技術對保證工程整體效益有著重要意義。

1 工程案例

該文主要介紹了騰沖至隴川高速公路工程TJ2-06合同城子段（K124+500～K134+000）的K124+799橋位。該橋為跨越山澗溝谷而設，孔跨布置及結(jié)構(gòu)形式為：左幅5孔20 m+3孔19 m預制預應力“T”形梁，右幅4孔20 m+3孔19 m預制預應力“T”形梁。縱面位于前坡i=-1.090% （坡長1 900 m），后坡 i=-0.679 %（坡長3 275 m）凹形豎曲線上。該橋上部構(gòu)造采用標準跨徑20 m預應力混凝土“T”形梁。橋墩為鋼筋混凝土圓截面雙柱墩，雙柱墩柱徑為1.4 m，基礎為鉆孔灌注單樁基礎，樁徑為1.5 m。兩岸橋臺均為樁柱式橋臺，樁徑為1.5 m，基礎為鉆孔灌注單樁基礎。樁基均采用摩擦樁基礎。蓋梁和臺帽均按普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計，其上設支座墊石和防震擋塊。針對墩頂和橋臺處的橋面橫坡，蓋梁和臺帽均為正做斜置。

2 施工準備

2.1 確定施工標準

在工程正式施工之前，對施工人員、管理人員提出工作要求，要熟練掌握施工圖紙內(nèi)容，嚴格按照施工標準展開各項工作，例如《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）、《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2015）等[1]。在施工前，要充分做好準備工作，掌握各個施工環(huán)節(jié)的標準和要求，保證整體質(zhì)量達標。借助BIM軟件對設計方案仿真設計，分析路橋工程荷載是否能夠達到標準。在一切準備就緒之后，對施工現(xiàn)場全面清理，減少表面的雜物，強化路基強度，避免后續(xù)建設期間產(chǎn)生不均勻沉降問題。

2.2 確定質(zhì)量標準

材料是影響路橋工程建設質(zhì)量的重要因素，施工材料、構(gòu)件在運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場前都要進行質(zhì)量檢驗工作，發(fā)現(xiàn)不合格鋼筋、水泥、骨料返廠處理，堅決不得進入施工現(xiàn)場，檢測合格之后由檢驗人員鑒定確認，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。腹板鋼筋綁扎工作要嚴格按照施工圖紙進行，焊接好預埋件。質(zhì)量監(jiān)督管理人員要熟悉施工圖紙內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定管理計劃和驗收計劃。針對路橋工程特性制定施工管理制度，嚴格按照制度標準展開工作。此外，須配合制定獎罰制度，落實施工人員的主體責任。

2.3 技術性工作準備

模板支撐前要做好準備工作，結(jié)合施工方案在模板一側(cè)標注預應力筋曲線坐標。鋼墊板主要發(fā)揮承壓作用，要求厚度必須要符合標準，提前做好開孔工作。設計好喇叭口擴口以及坡度，在制作完喇叭口后，焊接鋼墊板。預制鋼筋支架后進行波紋管設置，然后將喇叭口、螺旋鋼筋運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。在波紋管中穿入鋼絞線，并吊裝到梁模周邊統(tǒng)一堆放。做好試驗段施工，確定水泥、砂石、石料、水、添加劑等配比，確保混凝土強度達到設計標準。還要結(jié)合BIM軟件計算張拉施工中可能出現(xiàn)的應力損失，如鋼材應力損失、錨固損失、孔道摩擦損失、彈性壓縮損失等。

3 路橋工程施工中預應力施工技術的應用

3.1 鋼絞線與波紋管

結(jié)合GB/T 5224—2014標準選擇鋼絞線，規(guī)格為：公稱直徑φs15.2（7φ5）mm，公稱面積140 mm2，抗拉強度標準值fpk=1 860 MPa，彈性模量Ep=1.95×105MPa[2]。按照施工方標準安裝波紋管，將鋼絞線從中心穿越，保證后期張拉質(zhì)量、減少孔道摩擦。在安裝波紋管的過程中，要根據(jù)曲線坐標，以管底部為基準在側(cè)模位置標注曲線，確定波紋管具體的安裝部位。也可以將梁模板作為基準，根據(jù)設定的預應力曲線坐標，在箍筋肢上做好位置標記。保持波紋管安裝的牢固性，鋼墊板連接足夠結(jié)實。下放時，在箍筋肢上綁扎鋼筋，避免砼澆筑環(huán)節(jié)出現(xiàn)管件上浮的情況。波紋管安裝中不得反復彎折，否會造成內(nèi)部開裂。完成安裝工作后，及時檢查曲線和設計方案是否匹配、波紋管是否牢固。波紋管安裝橫、縱偏差分別為20 mm、10 mm。

3.2 灌漿孔

結(jié)合公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50—2011） 選擇錨具。正、負彎矩鋼束成孔采用塑料波紋管。每個波紋管上要設置3個灌漿孔和1個泌水孔，泌水孔的作用是避免管內(nèi)空氣殘留。在波紋管中線部位設置灌漿孔、頂部設置泌水孔，這樣在灌漿時管內(nèi)空氣可以在泌水孔位置排出。在塑料波紋管安裝完畢后，使用鋼錐等錨具開孔，將海綿墊和帶嘴塑料壓板蓋在孔洞位置，使用鋼絲綁扎牢固，壓板嘴與波紋管連接，高出梁面50mm[3]。

3.3 支模施工

該路橋施工段具有重量大、高程高、跨度大等特點，要求支架承載性能不低于施工中的最大承載力，保持整個支模的穩(wěn)定性。先將支模地點的基礎處理，通過鉆孔灌漿的方法提高底部承載力、穩(wěn)定性。在預應力施工過程中，會遇到交叉施工的情況，需要還需要管理人員做好現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作。施工中采用腳手架鋼管，提前做好鋼筋綁扎、端口板安裝、預應力管安裝等工作，完成這些工作后再封模施工。框架梁底部起拱時，要重點考慮預應力張拉時產(chǎn)生的反拱作用力，當然大部分反拱力都會與重力撓度相抵消，但也會留有一定的拱力。所以預應力混凝土框架梁模板起拱值可以比設計值稍低一些，減少量為0.05%～～ 0.1%。

3.4 澆筑

預制“T”形梁及橫隔板、翼板濕接頭采用C50鋼纖維混凝土；伸縮縫預留槽采用C50鋼纖維混凝土；橋面現(xiàn)澆層混凝土采用C50鋼纖維混凝土；橋面鋪裝采用瀝青混凝土。下部結(jié)構(gòu)均采用C30混凝土。該工程的梁高度在1 m以上，所以采用分層澆筑法。為了減少振搗觸碰波紋管的概率，采用振搗板振搗。框架梁端部、梁柱節(jié)點等部位鋼筋較為密集，并且包括很多預埋件，所以振搗工作一定要小心，不得出現(xiàn)漏振、過振等問題[4]。為了避免波紋管損壞進入泥漿，因此在澆筑中預應力筋管道兩側(cè)須有工作人員拉動預應力筋，通過反復拉拽即可避免泥漿堵塞管孔。已經(jīng)預埋但沒有穿筋的波紋管，要在管內(nèi)設置已經(jīng)穿好尼龍繩的通孔器，通過反復拉動保持管內(nèi)不被堵塞。

3.5 張拉施工

待到澆筑混凝土強度達到設計強度的75%以上時，即可組織施工人員進行張拉，可以單側(cè)張拉（小跨度或單跨張拉），也可以雙側(cè)張拉（鋼筋束較多、對跨）。張拉之前先將模板拆除，有助于降低張拉阻力。逐層澆筑、逐層張拉，雙側(cè)張拉要保持對稱。如果預應力面較大，可以在張拉中由軸的一側(cè)向另一側(cè)推進，這樣張拉設備的移動距離最短，施工也更加便捷。次梁要在主梁前張拉，先試拉一段距離（10%左右），確定可以張拉之后，用稍高的力度張拉（1.03～1.05倍張拉力）。結(jié)合路橋工程《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2015）的規(guī)定，可以分為2種張拉方案。1）0→1.05σcon→2min→σcon。2）0→1.03σcon[5]。張拉過程中如果出現(xiàn)了鋼絞線滑絲、斷裂情況，要立刻停止張拉解決問題，完成之后再進行張拉施工。

3.6 灌漿

張拉完成之后即可向波紋管中注漿，一跨張拉完成之后完成一跨注漿工作，逐次進行。該工程砂漿設計強度達到了20 N/mm2以上，水灰比為0.4，經(jīng)過2 h～3 h攪拌，將泌水率控制在2%左右。正式灌漿前，須檢查灌漿孔、泌水孔是否存在堵塞情況，將表面的雜質(zhì)用高壓風機吹掃干凈。灌漿時要嚴格控制速度，以從上到下的順序進行，均勻、緩慢灌漿，一次性完成灌漿工作，在泌水孔不斷在冒泡，持續(xù)出現(xiàn)漿液后，要將灌漿壓力保持在0.6 MPa左右，繼續(xù)灌漿1 min后即可停止灌漿，完成灌漿之后立刻封閉灌漿孔[6]。

4 相關問題與解決方法

4.1 構(gòu)件張拉裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫問題，主要是由于溫度引發(fā)結(jié)構(gòu)漲縮的結(jié)果，同時在荷載作用下也會出現(xiàn)裂縫問題，為了保證工程施工質(zhì)量，要在構(gòu)件張拉前采取措施避免產(chǎn)生裂縫。裂縫主要集中出現(xiàn)在構(gòu)件側(cè)面、箍筋等部位。為了減少溫差造成裂縫量，要避免構(gòu)件內(nèi)外溫差過大，做好保溫、保濕養(yǎng)護，內(nèi)外溫差控制在20℃以內(nèi)。對于薄壁構(gòu)件，可以適當延長拆模時間，防止構(gòu)件與臺座粘結(jié)，從而降低溫度變化帶來的影響。

4.2 孔道堵塞

波紋管孔道容易被混凝土封堵，甚至造成孔道塌陷，嚴重影響后續(xù)的張拉效果和工程整體質(zhì)量。造成孔道速測原因包括水泥凝結(jié)硬化、膠管斷裂等。針對該類問題，要借助曲線租表找出堵塞波紋管位置，使用沖擊鉆鉆孔，要避開主筋，這樣可以讓波紋管中鋼絞線自由伸縮。同時，施工中還要做好事前控制，確保安裝位置正確，做好套管接頭密封性檢查，減少堵塞問題發(fā)生概率。

5 結(jié)語

綜上所述，路橋工程預應力施工具有專業(yè)性高、施工環(huán)節(jié)多等特點，所以在具體施工中，必須要提前做好準備工作，掌握每個施工環(huán)節(jié)要點，加強現(xiàn)場管理工作，不斷總結(jié)施工經(jīng)驗、完善管理理念，這樣才能夠確保路橋工程的最終建設效益。