預應力技術在公路橋梁施工中的應用

摘要：為了提高公路橋梁的施工質量，結合工程實例，對某公路橋梁采用預應力施工技術的優缺點進行了概述，從前期準備、安裝預應力管道、 鋼絞線下料、穿束 、張拉、壓漿封錨等方面對預應力施工工藝進行了分析，并提出了預應力施工常見問題和解決對策。結果表明，此預應力技術在公路橋梁施工中的應用，有效確保了公路橋梁的整體施工質量，竣工質量驗收合格，取得了較好的經濟效率和社會效率。

關鍵詞：預應力技術；公路橋梁；滿堂支架

0" "引言

橋梁是高速公路工程的常見組成部分，預應力技術在施工中應用廣泛。在施工期間，對結構預先施加壓應力，服役期間此壓應力可抵消荷載導致的拉應力，避免結構發生破壞，提高結構的安全性和穩定性。因受到現場環境條件影響，再加上預應力施工工序復雜，對于技術參數的要求嚴格，只有加強施工管理和工藝控制，才能確保其施工質量、進度、安全滿足要求。

1" "工程概況

某高速公路工程，路線全長120km。其中，擴容項目 T2合同段的起訖樁號為 YK47+400～YK56+640，標段長度為9.24km。該標段橋梁共10座，其中現澆箱梁橋4座，分別是互通式立體叉A匝道橋、互通式立體叉L線橋、互通連接線變更設計 L1 分離式橋、互通 K2+924.136 車行天橋。

互通式立體叉 A 匝道橋橋長108m，采用（28+45+28）m

預應力混凝土現澆箱梁。設計荷載等級為公路-I級，橋面凈寬1×15.5m，上部結構采用預應力混凝土（后張）連續箱梁，下部結構橋臺采用肋板式橋臺。橋墩采用柱式墩，墩臺采用樁基礎。橋平面位于半徑310m的右偏圓曲線上，橋面橫坡為單向3%，縱斷面縱坡-4%。場區屬亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫為14.7℃，多年平均降水量為1037.3mm。

2" "預應力施工技術的優缺點

2.1 優點

預應力施工技術雖然出現時間晚，但發展速度快，表現出諸多優點如下：

2.1.1" nbsp;應用范圍廣

大到橋梁工程，小到邊坡錨固，均可以采用預應力技術。對結構施加預應力，運營過程中受到荷載作用，構件不會出現裂縫，或裂縫出現時間推遲，有效提高了結構的耐久性。

2.1.2" "施工成本低

為了滿足預應力施工要求，必須采用高強度材料，一方面可減少鋼筋用量，減小結構的截面尺寸；另一方面可減少混凝土用量，降低結構自重，尤其適用于重荷載、大跨度結構中，有助于降低施工成本。

2.1.3" "質量有保證

預應力結構可減小構件的豎向剪力和主拉應力，不僅耐疲勞性能好，而且能提高受壓構件的穩定性，從而保證工程質量。

2.2 缺點

預應力施工技術也存在一些缺點，具體如下：

2.2.1" "對質量要求高

預應力工藝較為復雜，對質量提出高要求，必須配備專業人員隊伍和專門設備，例如張拉機具、灌漿設備、錨具等。

2.2.2" "反拱度不易控制

預應力反拱度不易控制，而且隨著混凝土徐變，反拱度會不斷增大，導致橋面平順度指標變差，影響行車舒適性。

2.2.3" "張拉控制難度大

預應力張拉環節，需要嚴格控制的技術參數多，例如張拉時間、張力大小等，若控制不當容易出現問題，造成管道堵塞、波紋管損壞、鋼筋滑絲斷絲等。

3" "預應力施工要點

該項目中，現澆箱梁采用滿堂支架施工方案，預應力施工階段的工藝流程為：前期準備 →安裝預應力管道→鋼絞線下料→穿束→張拉→壓漿封錨。

3.1 前期準備

施工準備主要包括滿堂支架工程、鋼筋工程、混凝土工程，為預應力施工打好基礎。

3.1.1 滿堂支架施工

滿堂支架施工，按照制作支架→基礎處理→搭設支架→安裝底座→安裝底模→預壓的流程施工作業。其中，預壓是為了檢查支架是否安全，消除地基和支架非彈性變形帶來的影響。

控制橋面線形的技術要點包括：根據梁體自重分布曲線圖變化，確定堆載鋼筋數量，促使預壓荷載、梁體荷載分布吻合。三級加載，加載荷載分別是60%、80%、100%，當支架頂部監測點12h沉降量均值＜2mm時，進入下一級加載。

監測點的布置，分別是跨中、1/4處、1/8處、每跨兩端。預壓荷載施加完畢后，間隔24h 監測一次，記錄各監測點的標高并計算沉降量。卸載6h后，復測各監測點的標高并計算彈性變形量。

3.1.2 鋼筋工程施工

鋼筋工程施工順序如下：進場檢驗→核對種類、型號、數量→提供質量保證書或檢驗合格證→抽樣開展試驗分析。鋼筋加工時，按設計圖紙控制加工形狀、尺寸，標準彎鉤要滿足規范要求。鋼筋安裝時，按照主筋→箍筋→架立筋的順序進行，根據圖紙位置、保護層厚度完成安裝。

3.1.3 混凝土工程施工

混凝土工程主要分為拌和、運輸、澆筑、養生四個環節，其中澆筑是重中之重。以腹板混凝土為例，其施工技術要點包括：兩側腹板對稱均勻澆筑，分層厚度30～40cm，過厚會導致箱內側面氣孔多、內模偏移、形成色差或冷縫等。

嚴格控制灌注厚度，提高灌注速度，高溫季節施工時應提高混凝土的坍落度至上限。腹板外側混凝土的振搗，遵循密插、短振、勤振的原則，內側振搗應適當延長振搗時間。

3.2 安裝預應力管道

預應力管道使用塑料波紋管，安裝預應力管道要點包括：安裝前，對波紋管進行灌水試驗，確保沒有滲漏才能使用。安裝時，按照設計曲線布設，間隔50～100cm架立定位筋，用于固定波紋管。鋼絞線的坐標偏差≤5mm；在波紋管周圍，不能進行電焊作業；空隙較大使用海綿泡沫填塞。

使用定位鋼筋固定鋼束管道，定位鋼筋和鋼筋骨架焊接在一起，定位鋼筋的間距≤0.6m，鋼束曲線段加密到0.3m。排氣孔位于波紋管的最高點，和波紋管的連接處使用膠帶密封處理，注意保護成品。

3.3 鋼絞線下料

鋼絞線下料時，嚴格按照設計圖紙計算下料長度，并且預留工作長度，且實際下料長度要超過設計長度20cm 以內。下料完成后，按照不同長度、孔位進行編號，方便搬運、穿束操作，避免出現人為誤差。

3.4 穿束

該項目的預應力筋選擇直徑為15.2mm、截面為140mm2的低松弛鋼絞線，其彈性模量為1.95×105MPa。

先檢查錨墊板和孔道，確保錨墊板位置符合設計要求，孔道內干凈通暢。接口處容易松散，穿束時應多加注意，要求前端扎緊、裹上膠布，方便順利通過孔道，安裝后進行檢查，看有無損壞管道。

澆筑混凝土時，安排專人在兩端拉動鋼束，防止漏漿堵塞孔道。鋼絞線安裝后，對波紋管兩端進行封堵，包裹外露的鋼絞線，避免生銹。

3.5 張拉

項目中，張拉設備選擇500t和20t的穿心式千斤頂，進場前配套校驗，安排專人使用保管。其中，引伸量、張拉油表讀數是兩個關鍵參數，需要仔細計算得到。

張拉前，檢測錨口摩阻、管道摩阻、鋼絞線回縮量；張拉時以應力控制為主，以校核伸長量為輔。實際伸長量和計算值，兩者誤差應在±6%以內，誤差過大要查明原因并處理。每一聯進行張拉時，遵循“三同心、兩同步”的原則，防止構件發生變形扭曲。

張拉順序為腹板索 → 底板索 → 頂板索，同類型鋼束先張拉邊腹板、后張拉中腹板。張拉條件為混凝土強度達到設計強度90%，齡期≥7天。若發現錨環有裂紋，切割鋼絞線或壓漿時發生滑絲，應更換鋼絞線重新張拉。張拉機具安排專人保管，張拉時千斤頂后方不能站人，發現設備運轉異常，及時停機檢修。張拉全部完成后，按照設計要求作防銹處理。

3.6 壓漿封錨

3.6.1" "壓漿

壓漿時間選擇在張拉完成后24h。先清理管道內的雜質和積水，一次壓漿作業完成。在漿體材料中，加入適量阻銹劑、減水劑，根據試驗結果確定添加量。對漿液的要求如下：水泥抗壓強度≥C50，具有良好流動性；漿體溫度控制在30℃以內；初凝時間＞5h，終凝時間＜24h。

根據現場施工需求制備水泥漿，將拌制到入孔時間控制在40min以內，按照從下到上的順序壓漿，一個孔道要一次壓漿完成。壓漿時，從一端灌入，觀察出漿情況，如果出漿流暢穩定，且稠度與盛漿筒漿體一致，此時可關閉閥門和壓漿泵。再次啟動后，待灌漿壓力達到 0.5～0.7MPa，持續 2min后關閉。

3.6.2" "封錨

作業前，對錨具、預應力筋等進行防銹處理。對混凝土表面鑿毛處理，并用高壓水沖洗干凈后晾干。在錨穴內，按照設計要求布置鋼筋網，并且復核無誤。檢查封錨使用的混凝土類型、強度、保護層厚度，確保滿足設計要求。封錨后對混凝土養護，保持一定溫度和濕度，并對表面作防水處理。留下試件進行試驗，保存數據在竣工驗收時使用。

4" "預應力施工常見問題和解決對策

4.1 常見問題

4.1.1" "承載力不滿足設計要求

為滿足預應力張拉要求，會在混凝土中使用早強劑。而現場施工中，混凝土強度提升過快，和彈性模量的提升速度不一致，會影響施工質量，導致箱梁結構的承載力不滿足設計要求，增加裂縫發生風險。

4.1.2" "管道阻塞

預應力施工雖然工序明確，但實際操作起來存在一定難度，任何一個環節均可能出現問題。例如：預應力筋通過管道時，可能引起阻塞問題，造成張力限制，伸長量實際值和理論值之間偏差過大，繼而影響工期、成本、質量等。

4.1.3" "出現滑絲、斷絲

張拉過程中，鋼束滑絲、斷絲問題的發生概率較高，主要原因是鋼束受力不均勻。鋼束受力不均勻，將無法提供足夠的預應力，無法發揮出抗滲、抗裂等功能，影響結構的整體性能。

4.2 解決對策

4.2.1" "完善質量保證措施

在項目經理的領導下，建立完善的質量保證體系，明確各層級的職責，做好現場管理工作。落實技術交底制度、工藝試驗制度、工藝過程三檢制度，制定質量指標具體控制措施。針對模板偏位和漏漿、混凝土表面露筋等質量通病，采取針對性的防治措施。

例如：合理選擇鋼絞線，下料和穿束嚴格按照規范作業；針對滑絲斷絲問題，一束出現少量滑絲時，可用單根張拉油頂進行補拉；一束出現多根鋼絞線滑絲時，須放松鋼絞線束，重新裝夾整束補拉。結合施工環境、工程結構特點、氣候環境及施工方案，制定事故應急措施，防止安全質量問題發生，降低問題帶來的損失和影響。

4.2.2" "推行智能張拉技術

隨著信息技術快速發展，智能張拉技術在預應力施工中的應用更加廣泛。如使用網絡、計算機、智能控制等技術，對鋼絞線自動張拉；實時采集張拉力、伸長量等數據，對張力實現精確控制。

5" "結語

綜上所述，高速公路橋梁施工中，預應力施工技術得到廣泛應用，具有施工成本低、質量有保證等優點。本文結合工程案例，從前期準備、安裝預應力管道、鋼絞線下料、穿束、張拉、壓漿封錨等方面介紹了施工技術要點。

針對施工中存在的問題，完善質量保證措施，加強現場施工管理；推行智能張拉技術，實現施工技術的創新，獲得更高的經濟效益和社會效益。

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