公路橋梁施工中預應力技術的應用

王起龍

(中交一公局第三工程有限公司，北京 101102)

0 引 言

在公路橋梁結構中進行預應力工程施工，主要是指在原有橋梁基礎結構上，通過對其結構進行優化設計的方式，改進或完善橋梁結構的整體性能。在實際施工中，考慮到公路橋梁的承載性與負荷作用力完全取決于其結構偏差承載的數量，而預應力技術與此項工程的對接，可以通過優化建筑結構的方式，實現對橋梁建筑結構承載力與質量的提升[1]。為了提高橋梁結構在竣工后的承載力，保證整體結構在使用中的穩定性，本文將結合預應力技術在其中的應用，進行公路橋梁施工的研究。

1 預應力技術在公路橋梁施工中應用的優勢

預應力技術是我國公路橋梁工程施工中的常用技術，通常被應用在橋梁彎曲構件施工中、橋梁加固設計施工中、多跨度鋼筋混凝土結構施工中、結構裂縫施工中。下文將根據技術在對應方面中的應用，進行預應力施工特點的分析。

當此項技術在橋梁彎曲構件施工中應用時，技術的首要優勢為提高橋梁結構承載力，防止結構由于混凝土壓力過高出現極限應變的問題，進一步提升彎曲構件的極限承載能力與極限拉應力。

當此項技術在橋梁加固設計施工中應用時，技術的首要優勢為提高公路橋梁結構的使用年限[2]。通常情況下，施工方會通過對應變增量的調控，進行鋼筋強度的提升，確保結構中構件達到極限承載力時，可以實現對應力的分散，避免結構坍塌。

當此項技術在多跨度鋼筋混凝土結構施工中應用時，產生的作用力可以分為正彎受力與負彎矩受力，此時將預應力技術作為支撐，可以實現對工程中薄弱區域的穩定處理[3]。

當此項技術在結構裂縫施工中應用時，不僅可以實現對混凝土可塑性的提升，也可以避免結構受到環境影響再次出現裂縫。

通過上述分析可知，預應力技術在道路橋梁工程施工中應用，其優勢是十分明顯的。

2 公路橋梁施工中預應力技術設計

2.1 張拉施工

在確定應用預應力技術后公路橋梁的施工特點基礎上，首先針對其張拉施工進行設計。與傳統張拉施工相比，在引入預應力技術后，通過其各參數的變化可以更加準確地反映張拉力的伸長量，根據張拉力具體數值及時對誤差進行校核，從而實現快速補張。為提高工程施工質量，本文引入現代化技術完成張拉施工，圖1為張拉施工工作狀態示意圖。

圖1 張拉施工工作狀態示意圖

按照圖1所示的內容，將兩個預應力張拉儀連接在梁體的兩端，該結構相當于傳統張拉施工當中的千斤頂油泵。該裝置的安裝能夠為千斤頂提供更加可靠且穩定的動力，同時根據計算機傳輸的指令能夠實現對動作指令的實時執行，實現對張拉施工的精準控制。在具體施工過程中，應當采用施加張拉應力的方式完成張拉施工[4]。這種施工方式能夠實現鋼絞線的對稱施工，并確保兩個頂端的黏結長度相同。為了實現多個千斤頂的同步張拉，在上述設置的2個預應力張拉儀裝置上安裝功率相同的油泵裝置。在張拉的過程中，利用上位機發出張拉指令，并由預應力張拉儀接收后，控制2臺張拉儀設備同時啟動，并進入到相同的工作狀態當中。除此之外，在整個施工過程中，都需要利用計算機對各個傳感器裝置反饋的信息進行獲取并識別，確保其信息參數變化始終同步，以此達到保證2臺張拉儀能夠始終保持相同運行頻率的目的[5]。在實際開展張拉施工之前，還需要對箱梁結構的規格、形狀等進行檢查，確保預應力筋孔道當中沒有堵塞，保證孔道位置的合理性，以此進一步提高施工質量。

2.2 封錨施工

在完成張拉施工后，還需要對公路橋梁的梁體進行封錨處理，完成澆筑施工過程。在這一過程中，需要對承壓板表面以及錨環內部雜物進行清理，確保其表面的潔凈。在各個結構的交縫、墊板位置上需要涂抹適量防水材料，以此保證各個結構都能夠具備良好的防水性，避免在后續公路橋梁投入使用過程中受到雨水或河水的侵蝕。在完成上述所有檢查，并確保各項指標都符合要求的基礎上，開展封錨施工工作。為了提高混凝土結構接縫質量，需要對結構進行鑿毛處理，并根據公路橋梁施工需要完成對鋼筋網片的焊接處理[6]。根據一般公路橋梁施工情況，在封錨的過程中，采用強度等級為C30的混凝土材料。在完成上述施工操作后，還需要對這一部分使用的混凝土材料進行養護，將聚氨酯材料涂抹在各個結構的連接縫上，以此達到防水的目的，進一步提高公路橋梁整體的防水性。

2.3 穿索與壓漿施工

由于不同公路橋梁的施工要求以及施工環境不同，在應用預應力技術時需要根據實際情況，從公路橋梁跨中轉向位置、墩頂導向槽等結構上完成穿索施工。在完成穿索施工后，開展對公路橋梁的壓漿施工，壓漿前需要按照工程實際需要，對施工設備進行選擇，并完成對壓漿方式和孔道結構的選擇，確定水泥漿的配合比[7]。根據公路橋梁施工規范標準，壓漿漿液應當滿足以下幾方面條件：第一，漿液在初始狀態下的流動度應當控制在12～15 s；第二，水膠比應當控制在0.25～0.29；第三，泌水率應為0。同時，水的用量精度應當控制在±1.0%范圍以內。在制備壓漿材料的過程中，壓漿料攪拌機械的最小轉速需要超過1 000 r/min。圖2為公路橋梁預應力管道壓漿施工流程示意圖。

圖2 公路橋梁預應力管道壓漿施工流程示意圖

在進行壓漿施工的過程中，按照圖2所示流程完成操作，能夠讓全部漿液在由預應力管道、連接管道以及壓漿儀等結構構成的回路中實現持續循環，以此達到排除管道內部空氣、水分和雜質的目的[8]。與以往施工不同，按照本文上述內容進行壓漿施工，在管道的進口處和出口處設置高精度的傳感器裝置，以此實現對進漿口和出漿口漿液流量、壓力等參數的實時監測，圖3為壓漿參數信息反饋示意圖。

圖3 壓漿參數信息反饋示意圖

根據圖3所示內容，實現對壓漿參數信息的實時反饋，從而根據監測數據實現對壓漿壓力和流量的調控，保證漿液質量、壓漿壓力。

2.4 鋼絞線施工

在預應力施工過程中，鋼絞線施工是其重要的施工環節，在具體實施時需要結合上述各個施工環節以及相關因素，在鋼絞線選型時確定其最大荷載量。在具體施工過程中根據導向槽結構、橫梁結構等，確定鋼絞線的安裝位置。若上述結構與設計圖紙要求之間出現偏差，則會直接影響到鋼絞線的施工質量，更會間接影響到公路橋梁整體施工的質量，進而使得其受到的擠壓強度增加，影響施工安全性。針對上述問題，在實際施工中，需要明確鋼絞線的具體預埋深度，并保證在橫肋結構平整的條件下，對鋼絞線進行安裝。在進行上述張拉施工的過程中，為了防止其表面的油脂以及其他雜物對施工效果造成影響，還需要對鋼絞線表面進行定期清理，以此提高鋼絞線安裝的穩定性。在對鋼絞線的黏結帶進行處理時，需要按照穿束施工的具體情況，對其長度進行選擇，避免由于受力影響而造成鋼絞線安裝垂度出現問題，以保證橋梁兩端黏結帶的黏握力能夠始終保持平衡狀態。

3 預應力技術施工效果

為了證明上文設計的預應力技術應用方案在具體工程項目中的可行性，應在完成應用方案的具體設計后，參照提出的施工方法，進行預應力技術施工效果的檢驗。檢驗的最好辦法為將提出方法與某真實的工程項目實例進行對接，本文選擇的公路橋梁施工項目為該地區政府支持的項目。該工程項目在市政工程項目中屬于跨年類項目，公路橋梁的跨度為(80.0+80.0+48.0)m，此類結構屬于單相似類結構，橋梁主體結構的表現形式為變截面形式。在本次研究的施工項目中，橋梁箱頂部的寬度約為12.0 m，底部的寬度約為7.0 m，橋梁底板的厚度在35.0～95.0 cm。在對此工程項目的價值進行綜合評估時發現，此項目在該地區屬于重點建設項目，地方政府對此項目的關注度極高，因此要求工程在建設完成后需要達到較高的竣工水準。多個參與單位針對此工程項目的質量標準與施工需求進行集中商議，最終一致選擇將預應力技術作為此項目的主要施工技術。

按照本文設計的施工作業流程，在施工前，先進行鋼絞線空間的預設，并按照下料、穿束、張拉、封錨、穿索、壓漿等步驟進行現場作業施工。完成施工后，將檢驗工程項目質量的指標設定為預應力管道壓漿的密實度，明確壓漿密實度達標是保證公路橋梁工程質量的核心措施。

對密實度指標的描述為：通過觀察公路橋梁工程在施工中預應力管道壓漿斷面存在孔洞或空缺的情況，分析并綜合評定壓漿成果的密實情況。觀察的內容包括：透氣孔比例、孔洞面積(空洞面積)占壓漿面積的比例、施工中真實灌漿材料體積與理論灌漿材料的比值等。

施工中，按照正文中提出的施工流程，分別進行3次彎曲矩管的預應力壓漿模擬測試與3次豎向管道壓漿測試。完成壓漿處理后對成果進行養護，此次養護的時長為7個工作日。完成上述工作后，在豎向壓漿施工管道構件上隨機位置選擇6個斷面，在彎曲矩管壓漿施工構件上隨機位置選擇8個斷面，按照上述內容，對每個斷面的壓實度進行人工觀測。將觀測的結果作為預應力施工技術效果的評價指標，其中密實度指標與質量達標標準見表1。

表1 公路橋梁預應力技術施工密實度質量達標標準

完成對指標的描述后，進行2個管道構件截面的壓漿密實度結果的分析，見表2。

表2 壓漿施工管道構件壓漿密實度結果

上述表格中所有輸出的數據，即所有斷面密實度檢測結果，均為人工觀測后得出結果的均值。

對上述表2中的測試結果數據進行分析可知，所有斷面在進行壓漿密實度測試時，測試指標均達到了質量達標標準。可以說明本文此次研究設計的預應力技術應用方案，可以起到提高壓漿施工管道構件壓漿密實度的作用。

4 結束語

針對早期道路橋梁施工方案與施工技術中存在的缺陷，本文提出了將預應力技術作為施工中的關鍵技術，通過應用此項技術，進行原有施工方案的優化與改進。為了證明設計的施工方案在具體工程項目中的可行性，將設計的方案應用到某個具體的公路橋梁工程項目中，并設定壓漿密實度指標作為測試指標，證明了上文研究的技術應用方法，可以提高壓漿施工管道構件壓漿密實度，即提升公路橋梁工程的施工質量，提高整體橋梁的穩定性與使用安全性。當然，還需要在后期針對此方面的具體設計中，選擇多個設計指標作為驗證預應力技術在施工中應用的測試指標，對施工成果進行不同方面的質量檢驗。