公路橋梁工程后張法預應力施工工藝研究

文 / 承德市交通運輸局機械設備管理處 孟琦

引言

預應力后張法是指在建筑工程中，在完成水泥混凝土的澆筑作后，重點觀察混凝土的凝固過程，待建筑體的強度至少達到預設值的75%之后，進行預應力鋼材張拉作業，從而形成預應力混凝土構件。此種施工方法在公路橋梁、大寬度建筑中的應用范圍十分廣泛，且在施工質量、成本控制、構件使用壽命等方面相較于常規施工工藝均具備一定的優勢。總體而言，后張法預應力施工技術可以解決包含公路橋梁在內的很多施工難題，對我國公路橋梁工程的進一步發展具有重要意義。

后張法預應力施工的特點

具有良好的抗裂性

顧名思義，“后張法”按照字面意思理解，是指“牽拉作業”向后延伸，是指在混凝土凝固至結構強度至少達到預設值的75%以上（在一些工程中，由于對結構件強度的要求更高，故該數值可能會提升至85%以上）之后，才開展鋼筋（束）牽拉作業經過該過程之后，鋼筋混凝土構件截面會產生一種預應力，能夠抵消結構件投入使用后，來自內外應力的作用（可抵消公路橋梁承受的部分內外荷載）。

如此一來，公路橋梁鋼筋混凝土結構件裂縫產生的時間會延后，可視為后張法預應力施工具有良好的抗裂性。

能夠有效提升公路橋梁的穩定性和耐久性

公路橋梁鋼筋結構體承受的內外荷載降低，除了提高結構體的抗裂性能之外，還可以增加結構體的穩定性和耐久性。

其中的原理為（以橋梁工程為例）：在橋梁施工期間，存在橋梁的長度、細度值高于梁體的情況。如果采用常規施工工藝，則橋梁施工完成并投入使用之后，一旦長時間承受外部壓力，則梁體會逐漸彎曲。當橋梁梁體的整體結構發生形變之后，橋體的受力平衡會逐漸被打破，由此便會降低整個橋梁結構的穩定性。如果在施工時采用后張法預應力施工工藝，則橋梁構件會實現“預拱”。

如此一來，橋梁結構即使長時間承受較大的壓力，撓度也不會過度提升，橋梁整體不會出現較為嚴重的形變，可以保證穩定性和持久應用。

可在一定程度上節省施工材料，降低施工成本

采用后張法預應力施工工藝時，使用的原材料（包含混凝土、鋼筋束等）本身即具備較高的強度。在實際應用時，彼此之間融合的程度會更高，整體計算之下（仍然以橋梁工程為例），橋梁梁體處使用的鋼筋總量以及橋梁的截面尺寸均相較于常規施工工藝更低。最終結果是：鋼筋及混凝土的消耗量較少，橋梁整體強度不變的情況下，自重會更低。因此，除了橋梁的穩定性、耐久性等性能得到提升之外，工程總體材料消耗量會降低，最終成本支出同樣會明顯降低。

公路橋梁工程中后張法預應力施工工藝的要素分析

公路橋梁后張法預應力施工前的準備工作

公路橋梁工程中，采用后張法預應力施工工藝之前，還需做好下列準備工作：第一，實施張拉作業的混凝土構件的幾何尺寸、齡期、強度等均需進行反復多次計算，待確定數值無誤后方可進行后續作業。

第二，上文提到，混凝土澆筑完成后，需等待凝固，且強度必須至少達到預設值的75%以上。在此基礎上，進行張拉作業的時間范圍最短必須達到7天，最長必須控制在21天（含）以下。

第三，施工人員需圍繞錨墊板下方區域以及周邊臨近的混凝土的密實程度進行全面檢測，具體要求為：不得存在任何“蜂窩”形狀以及其他有關的缺陷。一旦發現，必須在拆模后立刻加以處理。只有將上述隱患全部排除、上述要求全部達到，方可正式進入預應力張拉施工階段。

預應力筋張拉作業的一般流程

公路橋梁施工期間，若采用后張法預應力施工工藝，首先需要選擇合適的預應力筋。

具體包含：其一，鋼絞線束。對其進一步的分類，包括：1.具有自錨性能的錨具，主要張拉程序為：從低松弛預應力筋（預應力強度為0）開始，逐漸增加預應力，載荷持續作用時間應不少于5分鐘，直到錨固為止。或是從普通松弛力筋開始，后續載荷施加及持續時間同上，同樣達到錨固為止。2.其他錨具。選擇普通松弛力筋，預應力強度為0開始，其他施工順序同上。其二，精扎螺紋鋼筋。通常分為直線及曲線共計兩種配筋。第一種的張拉作業同上，從0開始，最終回歸于0，該過程可重復多次。第二種不必考慮最初狀態，可以直接施加觸及應力，載荷持續時間同樣需要達到5min，直到錨固為止。

波紋管相關施工

在公路橋梁工程中，采用后張法預應力施工工藝時，涉及到波紋管定位相關作業事項時，使用的材料之中必定包含波紋管。

除此之外，還需要使用固定用鋼筋、螺旋筋、綁絲、膠帶等物品。波紋管的重要性在于：此種材料是完成后張法預應力體系構建最主要的材料，作用在于：為預應力筋提供一個屏障，用于保護施工及后續應用期間產生的異常情況。在公路橋梁具體施工期間，波紋管的定位必須按照設計圖紙中所標注的“曲線要素”完成定位。

具體的要求為：其一，每間隔40cm～80cm，便需要橫向焊接一個U型鋼筋。其二，鋼筋設計圖紙之中一般般會標注出橋梁斷面坐標，一次實現對橋梁應力筋的定位。

其他相關注意事項為：使用定位尺對波紋管進行實際定位時，為了防止出現波紋管脫節的現象，需使用膠帶，在波紋管的接頭處進行多層嚴密的纏裹作業。完成波紋管的固定之后，不應立刻進行后續作業，而是需要對波紋管當前所處的位置進行進一步檢測，必須與設計圖中所標注的位置嚴絲合縫。

此外，施工人員還需對線性進行檢測，重點確認整體是否“順滑”，是否存在應用一段時間后便可能出現松動。其三，波紋管的安裝作業一般放置在箱梁腹板鋼筋安裝完成后的階段。在安裝波紋管時，最常見的問題在于，管道有一定概率會被破壞。因此，必須重視對波紋管進行保護，發現損壞處應即時處理，否則在后期澆筑混凝土時，很可能會通過管道裂縫將混凝土滲透到波紋管之內。

混凝土澆筑作業

后張法預應力施工期間，有關混凝土澆筑的施工要點為：

第一，混凝土的型號一般選擇42.5標號以上的普通硅酸鹽水泥。此外，需注意，混凝土中含有的泥沙量不能超過整體的1%。

第二，混凝土的澆筑與常規施工方式并無本質差異，同樣包含澆筑、振搗、養生三個環節。

具體的要求為：1.混凝土澆筑期間，便應注意后期振搗作業中的有關注意事項，必須確定振搗的距離達到安全標準，否則可能會與波紋管之間產生碰撞，進而損壞波紋管。2.混凝土必須完成均勻的攪拌之后，才能進行澆筑。3.針對橋梁、公路腹板區域進行混凝土澆筑時，應當將澆筑層的厚度控制在30cm～50cm之間。4.進行振搗作業之前，需將專用的振搗棒插入混凝土的前一層，插入深度需控制在5cm～10cm之間，目的在于令新澆筑的混凝土與后澆筑的混凝土相互之間更好地結合，否則會使混凝土澆筑體內部性能存在差異。

預應力穿筋施工作業

后張法預應力穿筋施工的主要對象為鋼筋束，施工要點為：1.預應力鋼筋束的一端應該對齊，之后按照編號，套在對應的穿束器之上。2.必須完成預應力筋孔道的檢測，并查看預應力筋的尺寸是否與孔道的尺寸互相對應。若發現位置存在偏差、有局部彎曲的情況，則必須對鋼筋束進行更換。3.還需進一步檢查位于孔道端部的預埋鋼板與孔道軸之間是否保持垂直關系。若發現接頭處存在漏漿現象，必須立刻進行處理。4.穿筋作業時，為保證構件安全，需要使用絲扣對瑞桿螺絲的預應力筋進行良好保護。可采用的方法為：將預應力筋的一端對齊，將另一端向孔道插入，最后從另一端穿出。如此一來，預應力穿筋作業質量必定較高。

結論

本文討論的公路橋梁工程中后張法預應力施工更準確的名稱應該為“有粘結后張法預應力施工”。如上文所述，混凝土澆筑后，待構件強度至少達到預設值的75%以上之后，方可進行鋼筋束的張拉作業。

主要流程：埋管置孔→混凝土澆筑→抽取埋管→養護穿筋張拉→錨固作業→灌漿作業（該環節的施工目的在于，避免鋼筋生銹）→錨頭處理。此種施工，建筑構件內部結構中，傳力途徑主要依靠錨具進行，能夠有效阻止鋼筋發生彈性回彈，使截面混凝土獲得一種“預壓應力”。

在此種力的作用下，結構體之中的鋼筋和混凝土會真正形成一個整體，抵抗開裂的能力會大幅度增強。公路橋梁工程中采用此種工藝完成對路面路基等結構體的澆筑施工，可以全面提高工程質量。