解析公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

陳偉利，武麗霞

（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050093）

近年來，通過系統(tǒng)性改革，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面發(fā)生了重大變化。其中，公路橋梁工程已經(jīng)由原來的數(shù)量化建設(shè)，轉(zhuǎn)型到了規(guī)?；推焚|(zhì)化建設(shè)階段，根本上轉(zhuǎn)變了公路橋梁的發(fā)展方式。隨著這種轉(zhuǎn)變，對中國公路橋梁施工工藝提出了新要求，一方面，需要在研發(fā)設(shè)計方面優(yōu)化資源配置；另一方面，應(yīng)該以公路橋梁施工項目為準(zhǔn)，制訂與其施工工藝配套的標(biāo)準(zhǔn)化管理方案。以預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用為例，應(yīng)該按照具體的立項項目，遵循施工建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈條的基本流程，嚴(yán)格設(shè)計施工方案、合理選用施工工藝、細(xì)致篩選施工材料、科學(xué)推進(jìn)施工建設(shè)、配套實施施工質(zhì)量控制等。下面以此為出發(fā)點對主題展開探討。

1 預(yù)應(yīng)力原理

預(yù)應(yīng)力是指構(gòu)件未受力之前，對其施加與受力方向相反的力，旨在通過預(yù)應(yīng)力消除受力產(chǎn)生的破壞性影響，達(dá)到增強構(gòu)件性能目標(biāo)。比如，對破裂的抵抗性能、耐久性能、穩(wěn)定性能的增強等。再如，在公路橋梁工程項目建設(shè)過程中，選用的混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫問題，通過對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，就能夠利用其提升性能的功能，降低結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力，限定壓應(yīng)力狀態(tài)；同時可節(jié)約鋼材（如高強度鋼材）、規(guī)避路橋開裂病害等風(fēng)險。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析

2.1 預(yù)應(yīng)力筋張拉

從當(dāng)前大數(shù)據(jù)分析結(jié)果和應(yīng)用經(jīng)驗總結(jié)分析，公路橋梁施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，存在結(jié)構(gòu)張拉不易控制的問題。導(dǎo)致該問題發(fā)生的原因，主要集中于預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)施工應(yīng)用方面。因此，作為關(guān)鍵施工部分，需要對預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)加強分析。具體而言，該技術(shù)應(yīng)用中需要做好方法區(qū)分，按照施工要求選擇先張拉法或后張拉法；再根據(jù)施工工藝要求選用匹配的工具。以后張拉法為例，其中對錨具的選擇，如機(jī)械錨固類錨具的選擇就十分關(guān)鍵（或者選用摩阻錨固類錨具）。通常選擇工具時應(yīng)該遵循綜合評估，如單根或多根鋼絞線應(yīng)用方面，宜以機(jī)械錨固類錨具為準(zhǔn)。對于相對復(fù)雜的公路橋梁施工部分，根據(jù)實際需求。則宜選擇施工操作難度相對較大的摩阻類錨具。由于當(dāng)前公路橋梁施工中應(yīng)用了“產(chǎn)業(yè)鏈思維”，在實際應(yīng)用預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)時，應(yīng)該將張拉施工準(zhǔn)備工作、施工安裝工作、施工質(zhì)量檢測工作統(tǒng)一起來，實施系統(tǒng)性管理，化解應(yīng)用難題。

2.2 預(yù)應(yīng)力筋穿束

與預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)相比，預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)應(yīng)用中的功能特性相對明顯，比如，在施工漏漿方面的預(yù)防、混凝土澆筑中的性能控制、規(guī)避重復(fù)施工等。具體而言，將預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁施工時，一般會選擇密封性能較佳的塑料波紋管，從而在混凝土澆筑施工中，將預(yù)應(yīng)力筋完全插入孔道之內(nèi)。結(jié)合施工經(jīng)驗看，在穿入過程中，往往以后穿法為準(zhǔn)，旨在提升施工后混凝土的性能，比如剛度與強度的提升。由于公路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)應(yīng)用十分普遍，應(yīng)用經(jīng)驗相對豐富，因而通過嚴(yán)格控制張拉力，可以有效預(yù)防漏漿現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，由于采用了預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)，可以將波紋管安裝施工、混凝土澆筑施工、鋼筋安裝施工等各個施工環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)起來，通過協(xié)同合作方式，推進(jìn)施工進(jìn)度，規(guī)避重復(fù)施工與交叉施工產(chǎn)生的諸多弊端。因而在整體上提高了施工質(zhì)量，降低了施工成本，有利于促進(jìn)施工質(zhì)量管理。

3 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程概況

以某公路橋梁施工項目為例，有2座中橋，長100 m；涵洞30道，共427 m，設(shè)計時速30 km/h；全長9.474 km。根據(jù)項目施工設(shè)計方案，需要應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。其中，選用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，泄水孔設(shè)置在箱梁底板，通風(fēng)孔設(shè)置于箱梁腹板（孔徑8 cm，孔間距4 m，距梁底0.8 m）；緩沖墊塊設(shè)置于梁端；跨徑支點位置45 m、跨中的中心梁高分別為2.6 m、1.9 m；橋臺、橋墩位置處的箱梁均配套設(shè)置橫梁，跨徑端橫梁分別為30 m、35 m，厚度為1.5 m，中橫梁1.8 m。

3.2 施工準(zhǔn)備

首先，通過分析施工方案和施工工藝，確定應(yīng)用預(yù)應(yīng)力鋼筋束及其設(shè)置位置后，選擇了標(biāo)準(zhǔn)強度為1 860 MPa的Φs15-15.2鋼絞線，制孔以塑料波紋管為準(zhǔn)；其中的錨具選擇了與群錨張拉體系相一致的類型；采用了鉆孔灌柱樁基礎(chǔ)，橋墩樁基為1.8 m，共用4根；固定墩的設(shè)置以1.5 m樁基為準(zhǔn)，共用4根。其次，由于該項目沿線地表存在道路、池塘、花圃、村道、果園、村莊、農(nóng)田，地貌類型相對復(fù)雜，包括了坡殘積臺地、沖海積洼地、沖洪積臺地、臺間坳谷等。因此，在對地面不同道路里程的地面高程進(jìn)行測量后，根據(jù)勘查結(jié)果分析，認(rèn)為在該項目中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，對于材料的選擇極為關(guān)鍵，而且，需要做好各項資源配置。所以，按照當(dāng)前施工產(chǎn)業(yè)鏈條，確定了按施工設(shè)計方案，嚴(yán)格選擇材料、實施材料進(jìn)場檢驗與堆放后的隨機(jī)抽檢制度。同時在材料堆放區(qū)域進(jìn)行了環(huán)境設(shè)置，以此預(yù)防外部環(huán)境接觸預(yù)應(yīng)力材料后產(chǎn)生的損傷問題。

3.3 技術(shù)應(yīng)用

3.3.1 鋼絞線的應(yīng)用

以該項目為準(zhǔn)，在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)過程中，一方面，以專業(yè)張拉設(shè)備為準(zhǔn)，嚴(yán)格按照操作規(guī)范使用；另一方面，由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用中存在多重影響因素，因此，根據(jù)實際項目施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用管理需求，配套設(shè)置了質(zhì)量控制管理方案。具體操作中先按照鋼絞索的應(yīng)用流程，設(shè)置了針對施工流程的施工質(zhì)量評估表，能夠滿足其材料監(jiān)管、監(jiān)督管理、質(zhì)量控制、安全管理需求；再按照鋼絞線使用流程，進(jìn)行了“空間位置定位”“穿束”“下料”“張拉”等施工操作。由于張拉施工中需要保證受力的均衡性，在本項目施工中，針對鋼絞線兩段的受力均衡問題，應(yīng)用了預(yù)應(yīng)用力張拉法。在預(yù)緊張拉施工環(huán)節(jié)，保障了其平衡狀態(tài)，規(guī)避了纏繞現(xiàn)象的發(fā)生；在張拉施工環(huán)節(jié)，通過專業(yè)設(shè)備操作，實現(xiàn)了鋼絞線的總預(yù)應(yīng)力合成。對于粘結(jié)段的處理以壓漿工藝為準(zhǔn)，本項目中主要以手動壓漿機(jī)進(jìn)行壓漿作業(yè)，在保證壓漿均勻的基礎(chǔ)上，節(jié)省了壓漿時間。

3.3.2 多跨連續(xù)梁應(yīng)用

連續(xù)梁屬于多余約束結(jié)構(gòu)，本項目中有2座中橋，根據(jù)實際施工需要配套設(shè)計了多跨連續(xù)梁方案，具體施工中關(guān)聯(lián)到“抗彎承載力”和“抗剪承載力”問題，由于施工中存在承載力方面的不達(dá)標(biāo)問題，配套應(yīng)用了加固處理方案，具體如下。

首先，在受彎構(gòu)件應(yīng)用部位，使用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，加強了受彎構(gòu)件的承載力。其次，通過預(yù)應(yīng)用力混凝土澆筑施工，確保了結(jié)構(gòu)方面的抗剪承載力；為了化解施工承載力偏差問題，同時采用碳纖維材料進(jìn)行了黏貼加固，從而保障了正彎矩區(qū)和負(fù)彎矩區(qū)的承載力。另外，由于多跨連續(xù)梁方面的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用相對復(fù)雜，因此，應(yīng)該做好技術(shù)配套應(yīng)用。比如，對于混凝土連續(xù)梁施工關(guān)鍵技術(shù)的指標(biāo)化管理，以及在總結(jié)構(gòu)上安裝鋼束時的張拉次序等。以本次施工為例，其中就嚴(yán)格按照工藝要求采用了如下張拉次序，分別通過“第一批鋼束—縱梁鋼束—橫梁剩余鋼束”完成了安裝施工。再如，施工掛籃的選型、應(yīng)用。以本項目為例，根據(jù)箱梁長度與現(xiàn)場施工情況，采用了現(xiàn)場安裝方式，行走選擇了“后錨自錨式結(jié)構(gòu)”，對于桿件之間的聯(lián)結(jié)則以焊接方式為準(zhǔn)。其中，主體結(jié)構(gòu)包括了底模架、橫梁、主桁、行走系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)及模板。

4 結(jié)束語

目前公路橋梁施工中對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用需求較大，由于現(xiàn)階段公路橋梁施工中，存在“遇山開洞，過水架橋”的實際需要。因此，為了節(jié)約材料、優(yōu)化施工工藝、增強公路橋梁安全性能、延長使用壽命、提升項目產(chǎn)品整體質(zhì)量，有必要運用“產(chǎn)業(yè)鏈思維”，加強對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研發(fā)設(shè)計投入。從而借助提高公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)研發(fā)能力，間接促進(jìn)中國在公路橋梁工程項目方面的“工業(yè)設(shè)計能力”，為中國在全球同行業(yè)市場的業(yè)務(wù)拓展提供生產(chǎn)要素方面的優(yōu)勢，進(jìn)而提升核心競爭力。