預應力技術在公路橋梁施工中的應用分析

王勝權

（廣州公路工程集團有限公司，廣東 廣州 510700）

0 引言

隨著公路橋梁工程建設數量的增多，對該類工程施工技術提出更高的要求，其中，預應力技術得到逐漸完善與發展，并被廣泛應用于公路橋梁施工中，為工程安全性、穩定性建設提供可靠的技術保障。同時，在大規模橋梁工程施工中，科學應用預應力技術，能夠大幅度提高工程施工質量與效率，極具應用價值。

1 公路橋梁施工中預應力技術應用優勢

1.1 提高橋梁構件穩定性

公路橋梁建設期間涉及多類別施工構件的應用，在連接各構件時，若無法保證連接點的穩固，將會使工程整體穩定性受到嚴重影響。對此，需注重預應力技術的科學使用，以此增大構件彼此間的拉力，規避連接質量不達標問題的發生，還可實現對混凝土裂縫現象的有效控制。通常情況下，混凝土產生裂縫這一問題主要出現在跨度大的公路橋梁工程中，而通過應用預應力技術，可向混凝土構件施加足夠預應力，即使混凝土出現裂縫，也可在短時間內愈合，有助于混凝土構件穩定性的進一步提高。

1.2 增強橋梁工程安全性

公路橋梁作業存在較大的風險，勘察工作未落實到位、施工工藝操作失誤等均會增大施工安全事故的發生概率。因此，實際施工時，不能僅依靠傳統施工技術來保障工程秩序的安全進行，還應針對性地開展技術性施工，而預應力技術便是公路橋梁安全施工中最為重要的技術類型之一。

1.3 實現對橋梁應力控制

若所建設的橋梁承載力未能達到設計預期，會大幅度縮短橋梁使用年限。橋梁建設期間，橋梁質量往往受混凝土應力值影響，當應力遠大于限值時，極易引發橋梁裂縫，嚴重還會導致橋梁坍塌。對此，應加強預應力技術的科學應用，結合施工實際，在技術的支撐下實現對橋梁應力的有效控制，以此排除橋梁各類安全隱患[1]。

1.4 降低橋梁工程自重

預應力技術實施過程中應用的大部分施工材料為高水平、高質量、輕型材料，普通材料無法達到技術操作要求。例如，在選用混凝土時，應保證其具備高黏性特質，而鋼筋也需具有較高強度，只有施工材料達到標準才能使預應力技術的應用優勢得到充分發揮。此外，這類材料的使用還可從根本上提高公路橋梁施工水平，并起到降低工程自重的作用。站在經濟性的角度加以思考，新型施工材料的應用可以在保證工程質量的前提下，減少材料總投入量，很大程度地節約工程施工成本。

2 公路橋梁施工中預應力技術的具體應用

2.1 工程概況

某公路橋梁工程類型為連續跨度橋梁，跨度為48m+80m+48m結構。工程梁體設計成變截面形式，依據施工要求，將梁箱頂部、底部寬度分別設計為12m、6.7m，除兩側外，梁體頂部其余部位厚度均為0.4m，底部厚度區間為0.4～1m。由于該工程對于施工質量、進度的要求較高，因此，決定使用預應力技術開展施工。

2.2 鋼絞線下料與穿束

施工作業前，應先確定鋼絞線空間位置。工程建設期間，施工預應力主要為張拉鋼絞線方向上對于橋梁結構施加的預應力，為增強鋼絞線位置設計的科學性、合理性，按照錨固端橫梁與轉向量執行鋼絞線位置的布置工作。完成此項工作后，組織鋼絞線下料施工。安排專業人員細致檢測鋼絞線質量，確保其符合施工建設標準，避免因材料質量問題，影響公路橋梁最終施工成效。在此期間，若檢測到含有不合格材料，如存在安全隱患或質量不達標，則需在第一時間進行記錄并對該材料做報廢處理。下料結束后，執行預應力筋系數的檢驗工作，確保其同所規定的張拉標準相一致。該工程根據設計要求，最終選用金屬波紋管道作為預應力管道，但若其他相似公路橋梁工程無特殊要求，也可使用塑料波紋管道進行制作。鋼絞線穿束前，需詳細標號鋼絞線，采取單根穿梭的方式進行施工，避免穿束期間出現纏線問題阻礙施工進度，同時影響工程施工質量。

2.3 鋼絞線張拉

鋼絞線張拉涉及兩個施工模塊，即高應力張拉、預緊張拉。施工前，要求工作人員對已標號的鋼絞線位置進行檢查，避免張拉過程中發生纏繞。由于鋼絞線整體較長，下垂體量大，因此開展預緊張拉施工時，應保證鋼絞線兩端對稱執行張拉作業，以此獲得預期張拉效果。具體操作如下：先標定智能張拉設備，再將群錨錨具安裝于鋼絞線束上，在設備的幫助下，執行張拉操作。在此期間，需同步開展設備兩端運行工作，并計算鋼絞線伸長量，當整體荷載量穩定并達到回油后放松。鋼絞線伸長量計算公式：

式（1）中：Pp為鋼絞線平均張拉力；L（mm）為鋼絞線分段長度；Ap（mm2）為鋼絞線截面積；Ep（MPa）為鋼絞線彈性模量；P（N）為鋼絞線張拉端的張拉力；θ（rad）為從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和；x（m）為從張拉斷至計算截面孔道長度；k為孔道每束局部偏差對摩擦的影響系數；μ為鋼絞線與孔道壁之間摩擦系數。

此外，還需嚴格控制并實時調整預緊力大小，該工程設計的張拉力為15%，而預應力張拉設備抗傾覆安全系數大于1.5，抗滑移系數設定為1.3。經過檢測，張拉橫梁剛度滿足施工要求，受力后最大撓度小于2mm。錨板受力中心和鋼絞線合力中心相一致。預緊張拉施工結束后，需立即評估橋梁灌漿孔、排氣孔以及梁體尺寸，并對預埋件位置的準確性進行判斷，達到設計要求后，執行高應力張拉施工。在此期間，需細致檢查、校對機械設備以及各類儀表，確保鋼絞線張拉可控[2]。

2.4 豎向預應力

該工程豎向預張拉選用的是螺紋鋼筋，直徑為25mm，依據施工要求著手于鐵管皮的制作，并做好該結構的設計工作，以保證預應力鋼筋穿插至螺母后能夠同固定結構相連接，同時，還需對螺母兩側進行密封處理，避免漏漿問題的發生。而張拉側可在末端位置通過張拉實現對整體的有效控制，預應力下料時，使用的切割設備為砂輪機。此外，還需按照相關規定合理設計油壓表數值，油表誤差不得大于2%，并對伸張量的誤差進行控制，確保其始終小于1%。

2.5 孔道壓漿

開展該環節施工前，需積極落實混凝土配制工作，并嚴格按照施工要求的技術參數著手于孔道方式的選擇工作，在此基礎上，確定最優的壓漿施工工序，再搭配可行且科學的措施加以控制，運行空壓機清理孔道內部雜質，確保內部整體清潔程度滿足施工持續推進的需求。執行水泥漿攪拌施工時，應依據所要求的參數配比進行，還需按照規范的施工工藝要求開展施工，從根本上提高橋梁工程施工質量?？椎缐簼{選用的材料是水泥漿，因此在攪拌時，應對其流動性參數進行控制，運行注漿泵，向其內部注入少量水分，提高水泥漿液整體黏稠程度，直至達到施工使用要求。施工時，可以利用注漿泵直接將處理后的水泥漿注入孔道內，再開展壓漿施工。壓漿期間，要求施工人員始終按照施工工藝規范進行，以保證施工連續性，還需合理把控注漿時間，避免漿液凝固或攪拌不均。

3 預應力技術應用時的質量控制研究

3.1 預應力筋科學定位

確定預應力筋具體位置時，應根據現場實際情況以及工程需求進行，以保證布設位置準確性、合理性，提高其平面整體順直性。布置張拉端時，也需對預應力筋位置加以嚴格把控，盡可能和錨板相垂直，再開展承壓裝置安裝施工，避免混凝土澆筑期間預應力筋發生位移。對預應力、非預應力相關性核對時，需了解各筋實際坐標位置。預應力筋布設過程中，若與普通筋相互沖突，仍需按照施工方案著手預應力筋的布置工作，并合理調整普通鋼筋的位置。完成鋼筋制作施工后，執行鋼筋綁扎工作，在此之前，需在墊層上標注梁與鋼筋的實際位置，按照相應的順序進行。通常來說，預應力體系質量受預應力筋、波紋管安裝質量的影響，對此，需積極落實安裝施工的管理與控制工作，避免波紋管灌注混凝土后發生堵塞、位移等現象。與此同時，還需全方位檢查波紋管質量，對于損傷嚴重的管道應及時更換，并保證其定位準確，避免移位問題。用于波紋管定位的鋼筋網片彼此間距離需小于3mm，布設時，按照直線段小于1m、曲線段小于0.5m的設計參數進行[3]。

3.2 預應力筋加工控制

在工作臺或專門加工作業間開展預應力筋加工施工：對整束及單根預應力筋進行編號，但需保證的是，每根預應力筋兩端編號相一致，并與錨具各孔編號相對應，在此期間，采用的穿束工藝為整束，預應力筋加工時，允許偏差見表1。

表1 預應力筋加工允許偏差

3.3 灌漿施工質量控制

后張拉預應力混凝土構件應采用壓力灌漿的施工方式將構件埋設孔隙及孔道填滿，直至其內部充盈，避免預應力筋受空氣水分影響而發生腐蝕。高應力條件下，預應力筋極易出現質量缺陷，如損壞、腐蝕等，使得混凝土結構整體穩定性受到嚴重影響。對此，應全面管控預應力壓漿施工質量，并在錨固后48h內完成施工，而漿液從攪拌到注入孔道的時間需控制在40min以內[4]。不同設置形式的孔道在對壓漿應力進行控制時所參考的壓力值也不同，如表2所示。

表2 孔道壓漿壓力控制參數

3.4 波紋管漏漿防治

預應力技術應用時，要求選用的波紋管管材均具備良好剛度與強度，若發現管材表面有嚴重磨損需立即更換，連接管道選擇時，盡可能保證其與波紋管的適配性，并對連接部位進行科學處理，確保其緊密程度達到施工標準。當橋梁混凝土初凝時，應細致檢查混凝土整體質量，并清理表層雜物。在此期間，如果使用預制預應力管道，只需拉動管道內部鋼絲束即可。若無法有效疏通堵孔，則需在了解其位置后鑿開疏通，各預應力管道上均需設置排氣孔，而排氣管、壓漿管則選用直徑為20mm的塑料管，后張法應力管道安裝允許偏差見表3。

表3 后張法應力管道安裝允許偏差見

4 結語

預應力技術可以有效地解決公路橋梁工程施工量大、鋼筋混凝土結構不穩定等問題。但技術實際應用時，涉及多項應用要點，為發揮出技術優勢，獲得預期施工效果，就要求施工人員嚴格按照施工技術操作規范進行，并高質量開展鋼絞線下料與穿束、鋼絞線張拉、孔道壓漿等施工作業，同時，還應熟練掌握工程質量控制方法，以此提高公路橋梁施工質量，確保橋梁使用安全。