市政路橋工程中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)重點研究

阮志峰

（安徽省公路工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230051）

引言

現(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力施工在我國城市道路工程與市政路橋工程中的應(yīng)用較為廣泛，相比其他工程技術(shù)，此項技術(shù)具有施工作業(yè)工序少、工程造價成本低等優(yōu)勢。目前，大部分路橋工程在開發(fā)與施工中都會將預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)作為首選技術(shù)。同時，采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中，還可以起到提高工程使用壽命的良好效果。

1 市政橋梁工程實例

所選的工程實例為某市政路橋工程，該工程施工路段主要采用三層預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，工程段全長約為2 578.05 m，整體結(jié)構(gòu)為20 m+39 m+20 m。此工程段是我市政路橋工程中的重點建設(shè)項目，根據(jù)設(shè)計方要求，整體采用預(yù)應(yīng)力法進(jìn)行施工，通過此種工程模式，確保工程在施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，保障行車安全。

本項目以三段式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁為基本框架，下部采用獨柱圓端型懸臂梁結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段，此工程已基本完成施工[1]。但在去年路橋工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量驗收與維修、檢修作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題，路橋工程結(jié)構(gòu)上的一些重要性構(gòu)件已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的破損，甚至部分混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生了裂縫病害與滲漏問題，整體破損程度較高[2]。為避免由于結(jié)構(gòu)破損影響路橋工程行車安全，使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行路橋工程施工。

2 市政路橋工程中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)重點

2.1 預(yù)應(yīng)力張拉施工

在進(jìn)行市政路橋工程施工時，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵在于預(yù)應(yīng)力筋的張拉。張拉時，應(yīng)保證混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計強(qiáng)度85%，并保證其齡期不少于7 d。在張拉的過程中需要用到的設(shè)備及性能要求，見表1。

表1 預(yù)應(yīng)力張拉施工設(shè)備及性能要求表

千斤頂、油表在使用之前，由國家指定的試驗單位在監(jiān)理工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行校準(zhǔn)，并確定油壓計的讀數(shù)和張拉力的關(guān)系，將張拉力轉(zhuǎn)換為油壓表的讀數(shù)。在實際施工中，張拉力與油壓表讀數(shù)之間通常存在一定線性關(guān)聯(lián)，因此可結(jié)合回歸方程，確定二者關(guān)系：

式中：y 代表張拉力，x 代表油壓表的讀數(shù)。錨具、夾片等進(jìn)入現(xiàn)場后，必須對其型號、規(guī)格進(jìn)行檢查，并按照檢驗批次的規(guī)定，將錨具、夾片等按規(guī)定的比例，送交有關(guān)部門進(jìn)行檢測，通過驗收后方可投入使用[3]。張拉前，設(shè)置與實際施工相同條件，對混凝土試塊的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，確保其強(qiáng)度達(dá)到85%以上后，才能夠?qū)⑵鋷氲綇埨┕がF(xiàn)場。由專用的千斤頂進(jìn)行張拉的均勻張拉。預(yù)張拉是在梁的混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到85%，并且混凝土齡期為7 d 時進(jìn)行終張拉，然后進(jìn)行張拉并壓漿，梁體才能從平臺上移動[4]。按照圖1 和圖2 中的順序完成對市政路橋預(yù)制小箱梁和預(yù)制T 梁腹板束的張拉施工。

圖1 預(yù)制小箱梁預(yù)應(yīng)力張拉順序

圖2 預(yù)制T 梁腹板束預(yù)應(yīng)力張拉順序

在張拉的過程中，張拉設(shè)備必須能同時測得預(yù)應(yīng)力張拉力和拉伸強(qiáng)度，并具有測力計和數(shù)字顯示兩種讀數(shù)模式，以便在張拉過程中對張拉應(yīng)力進(jìn)行隨意檢查[5]。測力傳感器或壓力計的范圍不得小于1.2 倍的標(biāo)稱壓力，前者的精度不能小于0.5，后者的準(zhǔn)確度不能小于1.0。

2.2 鋼筋預(yù)留管道施工

在預(yù)應(yīng)力施工中，要保證預(yù)留的孔徑大小、位置正確，并保證預(yù)留孔道的通暢，防止在施工中發(fā)生坍塌。孔道頂部的預(yù)埋式鋼板應(yīng)與孔道的中線相垂直。在具體的鋼筋預(yù)留管線施工中，應(yīng)嚴(yán)格按照工程質(zhì)量檢查的要求，對部位的偏差進(jìn)行嚴(yán)格控制[6]。為防止預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)留管線發(fā)生堵塞，需提前進(jìn)行管線定位，防止預(yù)留管線發(fā)生彎曲等問題。在實際操作中，施工工人必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，并嚴(yán)格控制抽芯的時機(jī)。在實際操作中，如果發(fā)現(xiàn)預(yù)留管線堵塞，必須根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋的坐標(biāo)曲線，確定堵塞部位，并適時進(jìn)行鉆孔。在開孔施工時必須避開主筋的部位。對波紋管內(nèi)殘余的混凝土灰渣進(jìn)行及時清除，防止受預(yù)應(yīng)力鋼筋阻礙[7]。張拉施工結(jié)束后，應(yīng)及時采用具有較高膨脹性的混凝土材料進(jìn)行鉆孔補(bǔ)強(qiáng)。一般采用波紋管作為預(yù)應(yīng)力孔道，因此在選用波紋管時，要將其與鋼繩連接起來，使二者成為一體。但在此期工程中，波紋管易受外力破壞，因此應(yīng)加強(qiáng)對其防護(hù)，特別是防止施工中出現(xiàn)的波紋管斷裂等問題。

2.3 智能壓漿施工

市政路橋工程施工采用的智能壓漿施工在整個施工過程都是依靠計算機(jī)實現(xiàn)自動化控制。當(dāng)泥漿通過管道循環(huán)時，就能將雜質(zhì)和氣體排出，這也讓工人們省下了力氣，無需手動切換泥漿泵，還能實現(xiàn)自動加壓州，精確控制[8]。圖3 為智能壓漿構(gòu)成及工作原理。

圖3 智能壓漿構(gòu)成及工作原理

由于循環(huán)系統(tǒng)的影響，漿液在管道中流過，因此，即使出現(xiàn)了阻塞，也可以利用系統(tǒng)內(nèi)部的加壓系統(tǒng)來增加壓力，消除堵塞和其它障礙，在壓漿時達(dá)到致密，確保工程的壽命。通過電腦接收到的信息，調(diào)整壓力的大小、穩(wěn)定時間等參數(shù)，并由安裝在管子上的精密傳感器實時監(jiān)控漿料的壓力，并將其傳遞給電腦進(jìn)行判斷，以保證壓漿的充分、致密。而這一點，就是根據(jù)兩個傳感器檢測到的泥漿壓差的穩(wěn)定性。在壓漿過程中，根據(jù)施工質(zhì)量要求，穩(wěn)壓時間應(yīng)當(dāng)控制在大于0.5 MPa 的壓力范圍內(nèi)，并保持這一狀態(tài)的持續(xù)時間超過3 min。

3 實證分析

與傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力張拉施工法和壓漿施工法相比，采用上文設(shè)計的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)進(jìn)行工程施工，可以有效地改善預(yù)應(yīng)力、壓漿的施工質(zhì)量，并確保工程的生產(chǎn)效率、進(jìn)度。為了進(jìn)一步檢驗此項技術(shù)在工程中應(yīng)用的實際意義，本研究采用將施工技術(shù)運用于實際工程，并對其進(jìn)行了后期性能測試的方式，以評估設(shè)計方法的施工效果。

3.1 張拉力驗收

依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》文件，本研究通過對鋼筋張拉力、總長等資料的分析，檢驗和評估市政路橋工程在預(yù)應(yīng)力施工后鋼絞線的張拉效果，并在不同長度箱梁中選擇數(shù)據(jù)作為質(zhì)量驗收成果數(shù)據(jù)。

本項目在預(yù)應(yīng)力施工工程中，其張拉理論延伸率的計算，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程實施，施工中，整體采用預(yù)應(yīng)力張拉法進(jìn)行施工，并按以下公式進(jìn)行延伸長度的計算。

式中：△L 代表延伸長度，F(xiàn) 代表張拉力，L 代表拉力筋長度，A 代表拉筋截面面積，E 代表彈性模量。

預(yù)應(yīng)力鋼筋的安裝必須嚴(yán)格按規(guī)范程序進(jìn)行。同時，張拉施工中張拉的設(shè)計也有明確的規(guī)定，注意張拉的設(shè)計與張拉的設(shè)計強(qiáng)度也是不同的。為了提高施工中結(jié)構(gòu)充填的密實性，必須嚴(yán)格按照張拉力設(shè)計參數(shù)選取相應(yīng)的張拉設(shè)計作用力進(jìn)行施工。同時，還應(yīng)在施工中將注漿孔洞與通風(fēng)孔的施工設(shè)計原則相結(jié)合，對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度優(yōu)化，提高其施工質(zhì)量。

記錄箱梁鋼絞線在完成施工后不同張拉力條件下的伸長量，見表2。

表2 箱梁鋼絞線在完成施工后不同張拉力條件下的伸長量

統(tǒng)計在不同絞線長度下的伸長率偏差，其結(jié)果，見圖4。

圖4 不同絞線長度下的伸長率偏差

3.2 壓漿檢驗

對不間斷壓漿施工質(zhì)量進(jìn)行驗收，統(tǒng)計實驗結(jié)果，見表3。

表3 壓漿記錄表

統(tǒng)計不同孔道穩(wěn)壓所需時間，見圖5。

圖5 不同孔道穩(wěn)壓所需時間

統(tǒng)計入孔與出孔漿液濃度，見圖6。

圖6 入孔與出孔漿液濃度

4 結(jié)論

通過上述研究，得到以下幾個方面的結(jié)論。

（1） 通過圖3 不同絞線長度下的伸長率偏差可知，鋼絞線最大伸長率偏差未超過2%，即伸長率偏差較小，不會對工程施工整體質(zhì)量造成影響。

（2） 通過表3 壓漿記錄表圖5、圖6，漿體壓力在施工過程中控制情況良好，穩(wěn)定在0.6 MPa，基本無偏差，不同孔道穩(wěn)壓所需時間也相對穩(wěn)定，正在3 min～4 min 范圍內(nèi)。冒出的漿液均為濃漿，即漿體質(zhì)量較高，未出現(xiàn)冒漿前后漿體濃度差異過大的問題。