公路橋梁施工中預應力技術研究

孫承軍

（煙臺市交通運輸執法監察支隊，山東 煙臺 264000）

0 引言

近些年，伴隨著我國社會經濟的發展，公路橋梁建設已進入全新階段，施工技術工藝愈發先進，工程建設質量與進度控制能力不斷提升。在當前公路橋梁建設施工中，預應力施工技術是一種較為先進工程技術手段，其多用于混凝土結構，技術人員需要在混凝土結構承受上層荷載前，對混凝土結構施加一定的壓力，而當混凝土結構在承受上層荷載時，荷載的壓力將會與原本已施加的壓力抵消，從而避免混凝土結構出現破損。以當前的行業發展態勢分析，預應力技術主要分為體外預應力結構與體內預應力結構，前者多用于混凝土結構維護與加固工作，而后者主要在施工期間采用。因此，針對工程橋梁施工環節，工程團隊需將技術控制要點放在體內預應力結構分析層面。

1 預應力技術在公路橋梁施工建設中的多種實施場景

1.1 橋梁受彎構件中預應力技術的應用

現階段，我國在開展公路橋梁建設時，多采用碳纖維作為結構加固材料，其整體強度很高，實施過程難度不大，技術效能顯著。工程建設經驗表明，采用碳纖維對原有鋼筋混凝土結構的公路橋梁受彎部件進行加固，可顯著提高橋梁的承載能力，避免橋梁受彎部件在使用環節因遭受反復碾壓而出現形變，尤其是極限拉應變方面，其提升效果十分理想。

1.2 預應力技術在公路橋梁加固環節施工中的應用

公路橋梁投入使用后，因交通運輸壓力增大，工程團隊需對橋梁原有構件進行加固，對構件性能進行提高，并對結構強度進行補充，以提高其承載能力與使用壽命，降低交通事故發生的可能性。公路橋梁加固施工環節，施工人員應結合混凝土初始應力進行具體分析，對不同構件預先施加預應力，這樣可讓原構件的受壓區域預先產生拉應力，而這些區域在受到上層荷載時，來自上層的壓應力將會與拉應力相互抵消，進而提高原有構件的極限承載能力。公路橋梁加固環節產生的應變增量主要體現為加固鋼筋的應力。因此，工程人員需對鋼筋的使用進行合理規劃，優化鋼筋結構布局，充分利用加固鋼筋提升結構強度。

1.3 預應力技術應用在鋼筋混凝土多跨連續公路橋梁中的應用

多跨連續公路橋梁的構件強度要求更高，而在對其進行加固時，技術人員應具體分析受力區的實際情況，依照正彎與負彎兩種不同受力區進行分別設置。多跨連續公路橋梁結構體系中，支座處通常為負彎矩，而跨中處為正彎矩，當橋梁連續極限抗彎承載力與極限抗剪承載力出現變化，結構現有參數已無法滿足橋梁應用需求時，工程團隊應采取預應力技術，對負彎矩與正彎矩位置進行加固。正彎矩加固環節主要處理極限抗彎承載力不足的問題，負彎矩加固工作主要處理極限抗剪承載力不足的問題，這兩種不同的區域均可使用預應力技術，工程人員可采用粘貼碳纖維的方式，對現有的薄弱位置進行強化。

1.4 預應力技術應用對橋梁鋼筋混凝土結構裂縫的預防應用

公路橋梁實施建設環節，混凝土結構裂縫是影響橋梁使用的主要病害，尤其是大型跨海、跨河橋梁，這些大型公路橋梁在施工時，混凝土結構所處的應力環境更為復雜，一旦工程技術手段存在缺陷，則很容易出現混凝土裂縫，而裂縫又會進一步影響橋梁結構剛度與強度。當其投入使用時，過往車輛的反復碾壓，會讓裂縫不斷擴張。結合當前國內公路橋梁建設實際，預應力技術在鋼筋混凝土防裂縫作業中較為常見，其展現了其在結構裂縫預防層面的應用價值。

2 公路橋梁施工環節預應力技術應用存在的主要問題

2.1 預應力張拉時間控制方面存在的隱患

施工團隊為改善公路橋梁混凝土預應力強度，通常會在混凝土中加入早強劑對其進行處理，隨后再進行混凝土澆筑與振搗工作。混凝土澆筑完成3 天后，工作人員就會開始張拉作業，其具體的張拉參數則要根據作業規范與標準進行控制。但預應力張拉環節需對彈性模量進行科學管控，如果彈性模量增加速度過慢，混凝土強度提升速度過快，則預應力會出現大量損失，預應力技術應用效果將被極大削弱，最終造成公路橋梁承載能力下滑，裂縫問題大規模出現。此外，在預應力技術應用環節，很多作業團隊在進行預應力參數計量時選擇1.5 級油壓，而這一指標與技術應用規范存在一定差距，加之部分施工人員自身技術水平不足，張拉控制環節存在很大誤差，最終影響到預應力混凝土結構。對此，施工單位應注重人員培訓工作，做好預應力張拉管控，并從管理層面進行調整優化。

2.2 預應力鋼筋管道堵塞問題

進入21世紀以來，我國公路交通體系建設工作明顯加快，行業人力資源需求總量不斷攀升，這就讓很多施工單位在人力資源管理層面出現諸多不足與問題，多數施工人員在上崗前未經過嚴格且系統的培訓，對于技術應用存在諸多疑惑，技術經驗與專業素養明顯不足。在此條件下，預應力施工作業經常會出現各類難題，其中預應力鋼筋管道堵塞現象最為常見。預應力鋼筋管道堵塞后，鋼筋將無法順利通過管道，而這種問題將直接造成混凝土結構張拉效果嚴重下滑，預應力鋼筋的理論值與實際伸長值之間存在巨大誤差，而施工團隊則要依照堵塞的嚴重程度進行返工補充作業，作業進度拖慢，建設成本抬高。

2.3 體外預應力技術應用存在的不足之處

體外預應力技術模式可對鋼筋混凝土結構進行加固，而在實際作業環節，也要根據結構形態的不同，對鋼筋的線性進行科學管控。但很多施工單位在技術管理方面存在不足，管理人員對預應力技術了解不深，現場未配備專業技術人員進行指導，作施工人員對預應力技術掌握程度不足，這些問題都會造成鋼筋混凝土結構承載能力下滑，最終影響公路橋梁建設工作的良性發展。

3 預應力技術應用問題的解決對策

預應力技術在鋼筋混凝土結構安全保障以及抗裂性優化方面有著顯著優勢，因此，即便技術自身在應用時存在很多問題與阻礙，但各類施工團隊與技術人員依舊不斷加大技術應用范圍，預應力技術體系也得到改善與提升。

3.1 針對管道堵塞問題進行合理管控

預應力技術實施環節，混凝土結構管道堵塞問題十分常見，而導致這一問題頻頻出現的根源在于人員技術水平以及現場技術管控層面。例如，施工團隊采用的管材在質量層面存在問題、現場出現堵管或漏漿現象后未能及時進行處理等。因此，施工單位應從公路橋梁建設需求與規范標準角度出發，全面實施現場作業全過程監管工作，加強材料管控，任何存在質量問題的管材不能進入建設現場，提前制定堵管與漏漿問題的應對措施，確保問題發生時可及時落實處置方案，避免管道堵塞問題對預應力技術應用的影響。此外，工程技術人員也要提前計算好預應力筋的曲線坐標，并對管道進行開孔與處理，注意避開主筋，以免影響鋼筋混凝土原有結構的穩定性。若現場采用的多波預應力筋長度超過40m，施工單位需采用真空灌漿作業模式，對水泥砂漿的質量進行控制，將符合作業標準的水泥砂漿從一端灌入，并用真空泵在另一端引導水泥砂漿進入孔道內部，這樣可有效提高灌注水平，確保灌漿飽滿度，避免其內部存在氣泡現象。

3.2 針對預應力筋張拉伸長量問題進行管控

預應力筋張拉伸長量是決定鋼筋在施工作業后期質量的關鍵指標，因此，工程設計人員在對預應力筋的張拉幅度進行計算時，需提前做好試驗分析工作，必須采用工程所使用的鋼筋進行分析測算，保證最終計算結果滿足工程建設標準。此外，工程團隊在實施鋼筋管道預埋作業時，現場管理人員應做好監督與審查，確保管道預埋位置與設計方案保持一致，嚴格按照設計圖紙上的位置對其進行預埋固定，尤其是管道彎曲區域，應提前做好防堵塞保障工作。管道預埋完成后，施工人員應及時進行混凝土澆筑，并檢查澆筑環節管道是否出現偏差。

3.3 全力保障預應力技術中的張拉與灌漿

張拉與灌漿是決定預應力技術施工作業質量的關鍵所在。因此，施工單位應從實際建設方案角度入手，以保障張拉應力指標滿足設計參數為目標，對灌漿進行精準計量與控制，并同步實施專業的技術手段，確保孔道內部漿體可達到飽滿狀態。為提高灌漿作業水準，施工單位可使用真空泵進行輔助作業，明確使用規范，從而避免灌漿環節存在質量隱患。

3.4 針對工程建設材料進行合理選配

預應力技術應用環節，材料質量是決定技術質量落實的核心要點。雖然預應力技術應用簡便，但是其技術工藝自身卻十分復雜，其使用的工程材料也要依照實際情況進行分析與判斷。對此，施工單位的技術人員應加強梁體混凝土齡期控制工作，梁體位置實施預應力技術不僅對混凝土自身強度有著具體要求，而且，為避免出現梁體過早張拉問題，現場技術人員也要將作業建立在前期試驗與測算結果的基礎之上，嚴格按照設計圖紙與施工規范進行施工，嚴格管理預應力技術應用的每一個細節與工序，從而確保各項作業在質量層面不存在問題，避免出現預應力損失現象，最大限度發揮預應力技術的工程價值。

3.5 注重預應力孔道預留以及錨具設備的應用

預應力技術實施環節，技術人員也要按照設計圖紙的具體參數，精準把控預應力筋孔道位置，避免因孔道偏差而影響技術實施質量。此外，工作人員在進行孔道預埋時，應注意鋼墊板與孔道中心線垂直，管道固定安裝時，使用的材料也要進行參數對比。通常情況下，鋼管長度不能超過1m，波紋管長度不能超過0.8m，膠管長度不能超過0.5m，而曲線管則要注意密封管理，這樣可確保管道預埋后不會出現位置偏移。對于公路橋梁建設施工而言，錨具設備多用于結構截面受限的情況之下，此時，錨具設備性能就成為決定預應力技術應用水平的關鍵所在。因此，施工單位在對錨具進行選擇時，應注重錨具供應商的能力與市場口碑調研，嚴格檢查并記錄錨具合格證書與出場批次，并在現場做好質量分析工作，依照設計圖紙的具體說明，選擇最佳錨具進行作業。

4 預應力技術在公路橋梁實施環節的應用要點

4.1 重點實施預應力鋼筋張拉伸長量不足問題的防治工作

預應力鋼筋伸長量不足是預應力技術在公路橋梁建設應用期間的常見問題，對此，施工單位應對管道對應的每一個坐標位置進行精準計算，并確保管道預埋期間的固定效果，確保管道整體線形的圓滑與順直。此外，施工管理人員應重點預防管道在施工期間出現局部彎曲現象，尤其是混凝土澆筑作業開始，應對每一條管道進行檢查，并做好記錄。

4.2 重點預防預應力鋼筋管道堵塞問題

預應力鋼筋管道堵塞問題也是影響預應力技術發展的關鍵因素，對此，施工單位在明確作業規范與標準的前提下，也要同步做好現場技術管理，做好管道內部定位工作，避免管道在作業期間出現彎折或扭曲。此外，現場管理應注重每一位施工人員作業習慣的管控，避免野蠻施工，避免盲目操作，組織專業技術人員對一線施工人員進行技術指導，并做好跟班檢查。

4.3 做好預應力過大問題的防控

預應力技術實施環節，工程團隊不僅要做好預應力損失問題處理工作，也要避免出現預應力鋼筋預應力過大問題。對此，施工單位應建立嚴格的材料采購與質量檢測工作體系，加強預應力材料質量檢驗，并對材料應用的每一個環節進行管理，建立嚴格的作業管理制度，提高作業質量管理能力。此外，在橋梁梁體施工環節，也要加強梁體混凝土養護齡期的控制，在實施梁體張拉作業之前，應對梁體的具體強度進行判斷，從而避免出現過早張拉作業現象，以免預應力技術應用而影響混凝土養護工作的有序進行。

4.4 科學開展真空灌漿作業

預應力筋長期處于高應力狀態之下，其材料本身對腐蝕問題十分敏感，一旦作業管控不力，材料性能下滑，則預應力技術對橋梁結構的保障能力也將迅速下滑。為避免預應力筋出現腐蝕現象，工作人員應保證孔道內部水泥砂漿的飽滿度。對此，施工團隊可用真空灌漿作業模式。對公路橋梁作業期間常見的預應力筋腐蝕問題及預應力筋與混凝土結構相互影響問題，施工單位可采取提高灌漿作業水平的方式來預防。

4.5 全面實施更為科學的混凝土質量控制手段

公路橋梁建設環節，混凝土質量是決定橋梁使用壽命與應用安全性的關鍵指標，而混凝土質量控制工作對應著工程的諸多方面，任何一個環節出現不規范行為或隱患，都會造成混凝土結構強度出現變化。因此，施工單位應建立嚴格且系統的混凝土質量檢查機制，對可能存在質量問題的環節進行嚴格管理，細致實施質量控制工作。混凝土攪拌環節，管理人員需對混凝土配合比以及各類材料的填放順序進行管理，盡可能實施就近攪拌，避免出現混凝土長距離輸送現象，且混凝土攪拌完成后應及時進行澆筑。混凝土澆筑環節，管理工作也要將重點放在振搗控制以及澆筑連續性管理層面，依照澆筑結構的不同，選擇合適的振搗工具，從而保證混凝土最終澆筑質量與工程建設標準相符。此外，為避免混凝土凝固階段出現較為劇烈的水化反應，施工團隊應選擇合適的水泥類別與標號，并盡量減少水泥與水的使用量，合理運用各類輔助添加劑，避免混凝土凝固期間出現較大幅度的體積改變，減少干縮裂縫與溫度裂縫出現的可能性。

5 結語

綜上所述，預應力技術在公路橋梁建設領域有著極高的應用價值，其可有效改善橋梁承載能力，優化橋梁建設模式，提高橋梁安全運行系數與使用年限。針對預應力技術實施環節的各類常見問題，施工單位應嚴格實施技術管理，精準實施前期設計與規劃，全面實施作業質量管控，確保每一項作業行為均與設計標準相符，抓好每道施工工序的管理，并以此推動我國公路橋梁建設工作的可持續健康發展。