預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在公路橋梁施工中應(yīng)用研究

謝昌添

（贛州市公路發(fā)展中心尋烏分中心，江西贛州342200）

0 引言

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)公路橋梁工程施加一定外力，以此提高公路橋梁安全性，保障工程質(zhì)量的。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用不僅能夠增強(qiáng)主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還能夠保障混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高公路橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，是當(dāng)前公路橋梁施工中的常用技術(shù)措施。為保障預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用效果，加強(qiáng)該技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用研究是十分有必要的。

1 工程概況

以某公路橋梁工程項(xiàng)目為例，針對(duì)其中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)展開(kāi)探討。案例項(xiàng)目全長(zhǎng)9.5km，其中包括2座中型橋梁，橋梁長(zhǎng)度為100m，隧道總長(zhǎng)度為427m。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況以及工程要求，決定采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)。預(yù)制箱梁為預(yù)應(yīng)力混凝土，底板位置設(shè)置排水孔，并在干箱梁腹板上設(shè)置直徑為8cm的通風(fēng)口，要求通風(fēng)口的孔間距為4m，與箱梁底部之間的距離為0.8m。橋梁跨度支撐點(diǎn)為45m，跨中間核心梁高度分別為2.6m和1.9m。

2 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 確定施工標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)案例工程實(shí)際情況以及施工方案要求，明確預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼位置，并按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選用預(yù)應(yīng)力技術(shù)鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)，案例項(xiàng)目中鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為160MPa。根據(jù)群錨支護(hù)方案科學(xué)選用預(yù)應(yīng)力錨栓，采用破孔注漿樁基礎(chǔ)，案例工程中橋樁數(shù)量為4根，長(zhǎng)度為1.8m。對(duì)于固定和不變墩則按照1.5m標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置樁基，要求施工過(guò)程中4根樁基同時(shí)下放。值得注意的是，由于案例工程中公路橋梁工程沿線存在既有公路、池塘、花園等設(shè)施和區(qū)域，整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，還存在陡坡等，因此在實(shí)際進(jìn)行公路橋梁施工的過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于地質(zhì)勘查報(bào)告的分析和研究，明確相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)的順利推進(jìn)奠定良好基礎(chǔ)[1]。

2.2 波紋管施工

結(jié)合案例工程預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用需求，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求合理選擇鋼絞線，此次施工中所選鋼絞線半徑為7.75mm，截面積為140.65mm2。波紋管安裝施工前，需要在適當(dāng)位置分別設(shè)置泌水孔和灌漿孔，其中泌水孔位于管道上端共計(jì)1個(gè)，主要用于排除管內(nèi)空氣，減少空氣殘留；灌漿孔位于管道中間部分共計(jì)3個(gè)，主要用于灌注混凝土漿液。然后根據(jù)相應(yīng)技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)要求，固定波紋管并將波紋管中心插入鋼絞線中，再按照前期坐標(biāo)嚴(yán)格控制實(shí)際操作過(guò)程，確保張拉性能符合實(shí)際工程要求。再以梁模為基準(zhǔn)，根據(jù)前期定位標(biāo)線，在箍筋上做好標(biāo)記。值得注意的是，波紋管下放過(guò)程中，為避免出現(xiàn)上浮情況，需要做好鋼筋綁扎施工，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)于波紋管的有效固定。此外，波紋管施工過(guò)程中，應(yīng)盡量減少?gòu)澱垲l率，以防管道出現(xiàn)斷裂情況。在完成波紋管施工后，為保障整體施工質(zhì)量效果，需要對(duì)施工情況展開(kāi)質(zhì)量檢查，以此確保波紋管施工符合工程標(biāo)準(zhǔn)要求。主要檢查內(nèi)容為橫縱偏差，要求橫向偏差應(yīng)不超過(guò)20mm，縱向偏差應(yīng)不超過(guò)10mm。為保障承載力效率，此次施工過(guò)程中選擇了后張法平衡兩股鋼絞線支撐點(diǎn)，避免開(kāi)卷問(wèn)題的出現(xiàn)。在采用后張法預(yù)應(yīng)力進(jìn)行公路橋梁施工的過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力管道安全允許偏差如表1所示。

表1 后張法預(yù)應(yīng)力管道安全允許偏差

2.3 多跨連續(xù)梁施工

案例項(xiàng)目中包含2座中級(jí)公路橋，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需求，采取多跨桁架結(jié)構(gòu)梁方案。在實(shí)際施工過(guò)程中，需要針對(duì)抗彎承載力以及承載力進(jìn)行詳細(xì)分析，以此保障施工順利推進(jìn)。基于案例工程運(yùn)營(yíng)當(dāng)中承載力水平存在問(wèn)題，因此選擇固定設(shè)施進(jìn)行解決。對(duì)此，需要先在彎曲預(yù)制件的使用位置采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，以此提高彎曲預(yù)制件的承載力，同時(shí)還應(yīng)在現(xiàn)澆混凝土施工過(guò)程中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，以此保障橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和承載能力。此外，為解決承載力施工偏差問(wèn)題，需要采用碳纖維材料進(jìn)行黏結(jié)工程加固，有助于進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的屈服荷載與極限承載力，能夠提高結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力和耐腐蝕性能[2]。

2.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉

張拉施工是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)當(dāng)中的關(guān)鍵步驟和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)于預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量效果有著直接影響。在實(shí)際施工過(guò)程中，需要加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的重視：第一，在橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)的75%以上時(shí)才可展開(kāi)張拉施工。對(duì)于跨度小的區(qū)域，采用單側(cè)張拉法；對(duì)于跨度大或者內(nèi)部鋼筋較多的區(qū)域，則需要采用雙側(cè)張拉法。第二，施工前應(yīng)做好預(yù)應(yīng)力標(biāo)號(hào)工作，并卸下模板，降低張拉阻力，為后續(xù)張拉施工做好充分準(zhǔn)備工作。第三，嚴(yán)格控制張拉過(guò)程，確保張拉施工能夠按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工流程有序展開(kāi)。根據(jù)澆筑情況進(jìn)行分層張拉，若采取雙側(cè)張拉，應(yīng)確保兩側(cè)張拉力相同。對(duì)于張拉截面較大的情況，可從軸的一側(cè)開(kāi)始逐漸向另一側(cè)推進(jìn)，以此縮短裝置運(yùn)行距離，提高施工效率。第四，為保障張拉力設(shè)置的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行張拉施工過(guò)程中可選取工程中10%的路段進(jìn)行試驗(yàn)，并在合理范圍內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行張拉力的調(diào)整，保障張拉施工質(zhì)量效果。第五，在張拉施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)鋼絞線斷裂情況，就需要立即停止施工，優(yōu)先解決問(wèn)題再開(kāi)啟施工。

2.5 預(yù)應(yīng)力穿索

就案例工程項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行分析，其預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度超過(guò)了150m，因此實(shí)際施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力筋需要穿過(guò)墩頂導(dǎo)向槽與跨中的轉(zhuǎn)向位置，而且箱梁內(nèi)部對(duì)穿索施工要求相對(duì)較高，因此施工難度較高，也會(huì)在一定程度上影響工程質(zhì)量。對(duì)此，為避免施工過(guò)程中出現(xiàn)鋼絞線纏繞等問(wèn)題影響工程質(zhì)量和進(jìn)度，需要嚴(yán)格控制施工操作步驟，確保操作流程的標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)采取編號(hào)方式，保障施工有序開(kāi)展，同時(shí)值得注意的是應(yīng)避免在電纜線路精確定位外展開(kāi)施工，科學(xué)控制鋼絞線數(shù)量。

2.6 預(yù)應(yīng)力筋下料

預(yù)應(yīng)力筋下料及制作施工主要包括無(wú)黏結(jié)筋進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收以及無(wú)黏結(jié)筋下料兩個(gè)關(guān)鍵步驟。

為保障預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，在無(wú)黏結(jié)筋進(jìn)場(chǎng)前需要展開(kāi)嚴(yán)密的驗(yàn)收工作，確保其具備出廠證明、合格證以及性能檢測(cè)報(bào)告等，確保外觀良好、無(wú)漏涂等不良情況。在進(jìn)行驗(yàn)收檢查時(shí)，主要抽檢的力學(xué)性能參數(shù)包括極限強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率等，確保性能合格方可投入使用。此外，還需要對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的油脂與塑料護(hù)套進(jìn)行檢查，每批材料抽檢3根，每根長(zhǎng)度為1m，先稱(chēng)取產(chǎn)品重量，再用刀將表面塑料保護(hù)套去除，使用柴油清洗干凈再進(jìn)行稱(chēng)重，得到油脂重量，要求每10m預(yù)應(yīng)力筋的油脂重量至少為0.5kg，塑料護(hù)套厚度應(yīng)在0.8m以上。

無(wú)黏結(jié)筋下料過(guò)程中的施工技術(shù)要點(diǎn)內(nèi)容如下：第一，下料場(chǎng)地應(yīng)光滑、平坦，并下墊鋼管或者方木等，避免鋼絞線與地面直接接觸，以免出現(xiàn)損壞、生銹等情況；第二，下料時(shí)采用砂輪機(jī)進(jìn)行切割，要求切口與鋼絞線垂直，長(zhǎng)度誤差范圍為±50mm；第三，下料長(zhǎng)度需要根據(jù)構(gòu)建內(nèi)曲線長(zhǎng)度以及張拉端外露長(zhǎng)度進(jìn)行合理計(jì)算，案例工程中采用了前卡千斤頂進(jìn)行張拉施工，墊板外露長(zhǎng)度約為300～400mm左右；第四，鋼絞線編束過(guò)程中使用20號(hào)鐵絲進(jìn)行綁扎，每個(gè)綁扎節(jié)之間相距1～1.5m，確保綁扎松緊一致。

2.7 灌漿施工

在完成張拉施工之后需要向波紋管當(dāng)中灌注混凝土漿液，為保障工程質(zhì)量效果，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于混凝土漿液配置的重視。結(jié)合案例工程實(shí)際要求，混凝土漿液參數(shù)情況如下：強(qiáng)度要求在20N/mm2以上，水灰比為0.4，攪拌時(shí)間控制在2～3h之間，漿液泌水率應(yīng)為2%。在開(kāi)始灌漿施工之前，需要對(duì)波紋管當(dāng)中的4個(gè)孔洞進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保孔洞通暢，表面干凈、無(wú)雜質(zhì)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，再展開(kāi)灌漿施工。灌漿時(shí)應(yīng)按照從上到下的順序進(jìn)行灌注，保障灌漿的連續(xù)性，以此確保整體結(jié)構(gòu)的完整性。此外，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于灌漿壓力的把控，案例工程中灌漿壓力控制在0.6MPa左右。

3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)質(zhì)量控制措施

3.1 預(yù)應(yīng)力筋定位

預(yù)應(yīng)力筋定位是預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)于預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量效果方面有著直接影響，為保障預(yù)應(yīng)力筋準(zhǔn)確，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋定位的控制，具體控制措施如下：第一，加強(qiáng)對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋位置的控制，確保預(yù)應(yīng)力筋與錨板互相垂直并設(shè)置承壓裝置，以免澆筑施工時(shí)預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)位移情況；第二，加強(qiáng)非預(yù)應(yīng)力筋與預(yù)應(yīng)力筋布設(shè)控制，確保坐標(biāo)明確，若出現(xiàn)沖突情況，應(yīng)以預(yù)應(yīng)力筋為主，確保其符合初始設(shè)計(jì)要求，合理調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)鋼筋位置；第三，加強(qiáng)綁扎施工控制，標(biāo)注清晰鋼筋、梁的具體位置，保障捆扎有序[3]。

3.2 灌漿作業(yè)控制

在預(yù)應(yīng)力施工當(dāng)中，灌漿施工的主要目的在于保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼材，避免其遭受腐蝕，同時(shí)確保截面均勻，保障結(jié)構(gòu)的整體性，提高構(gòu)件的抗破壞能力。灌漿作業(yè)質(zhì)量控制要點(diǎn)包括以下內(nèi)容：第一，在預(yù)應(yīng)力錨固施工后48h之內(nèi)需展開(kāi)灌漿施工；第二，漿液進(jìn)入灰漿泵之前需要進(jìn)行過(guò)篩操作，避免堵塞通路，造成灰漿泵故障，灌漿時(shí)應(yīng)徐徐啟動(dòng)灰漿泵，并關(guān)注排出漿液的濃度，要求排出口關(guān)閉后灰漿泵的壓力處于4～6kg/cm2；第三，灌漿過(guò)程中應(yīng)控制好漿液壓入孔道的時(shí)間，在灰漿濃度變化不大時(shí)，確保壓漿施工在漿液拌制后40min內(nèi)完成；第四，加強(qiáng)灌漿壓力控制，在進(jìn)行橫向或者曲線孔道灌漿施工時(shí)，灌漿壓力范圍為0.5～0.7MPa；第五，計(jì)算壓漿飽和度，確保其在100%以上，若不足100%需要展開(kāi)詳細(xì)分析，并采取有效優(yōu)化措施進(jìn)行補(bǔ)漿處理，直至壓漿飽和度達(dá)到100%為止，壓漿飽和度是由灌入孔道內(nèi)漿液總量與排出孔道漿液總量之差，與孔道體積總量之比求得。

在實(shí)際進(jìn)行灌漿施工過(guò)程中，若出現(xiàn)無(wú)法灌注的情況，主要原因包括以下四個(gè)方面：第一，混凝土澆筑時(shí)，振搗器與套管發(fā)生碰撞，造成套管損壞，使得混凝土進(jìn)入管內(nèi)，導(dǎo)致灌漿空間受到擠壓；第二，由于預(yù)應(yīng)力鋼絞線、套管等出現(xiàn)生銹或者其他情況，造成管內(nèi)堵塞，阻礙灰漿通過(guò)，導(dǎo)致無(wú)法灌注；第三，灌注施工前并未對(duì)套管進(jìn)行清洗，或者清理不干凈等；第四，灰漿內(nèi)部存在大顆粒異物或者硬塊，導(dǎo)致通道堵塞。針對(duì)上述問(wèn)題引發(fā)的灌漿失敗情況，應(yīng)立即中止灌漿施工并由管路相反一側(cè)灌注壓力水，以此排出管內(nèi)灰漿和雜物，待套管清理干凈之后再繼續(xù)進(jìn)行灌漿施工。

3.3 波紋管漏漿堵管防治

波紋管是預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中的重要材料，其本身有著較強(qiáng)的剛度和硬度，是保障施工質(zhì)量、順利的重要因素，因此一旦管道外部出現(xiàn)損傷問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換處理，并確保與其他管道連接緊密，防止出現(xiàn)漏漿情況。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的過(guò)程中，混凝土澆筑時(shí)和初凝前通過(guò)抽動(dòng)鋼絞線的方式，預(yù)防凝堵；待澆筑完成，則需要對(duì)波紋管孔洞進(jìn)行檢查，若出現(xiàn)堵塞或者嚴(yán)密性不足等異常情況，需要及時(shí)采取有效處理措施，以保障后續(xù)施工順利。

在預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中，若出現(xiàn)波紋管堵塞情況，需要先對(duì)堵塞的位置和長(zhǎng)度進(jìn)行判斷，可通過(guò)軌跡敲打法判斷是否存在凝堵情況，也可通過(guò)將應(yīng)力、伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力和伸長(zhǎng)值進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)鋼絞線伸長(zhǎng)率計(jì)算凝堵位置和長(zhǎng)度。針對(duì)凝堵問(wèn)題，可采取穿鑿混凝土的方式進(jìn)行處理，增設(shè)排氣孔，同時(shí)避免對(duì)鋼絞線造成破壞，然后再展開(kāi)支模操作，使用弧形波紋管或者鐵皮等保護(hù)鋼絞線，確保波紋管密封良好、管內(nèi)暢通，再進(jìn)行混凝土澆筑密封。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)作為公路橋梁施工中的關(guān)鍵性技術(shù)措施，直接影響著工程質(zhì)量和施工效率。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理制定施工方案，選擇施工標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制波紋管施工，預(yù)應(yīng)力筋張拉、穿索、下料，以及多跨連續(xù)梁施工和灌漿施工技術(shù)措施，明確施工參數(shù)控制要點(diǎn)，并采取有效措施，強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力筋定位控制、灌漿作業(yè)質(zhì)量，提升波紋管漏漿堵管防治效果，促使預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用效果得到充分發(fā)揮，保障公路橋梁施工質(zhì)量。