市政路橋施工中預應力技術的應用研究

凌聰

廣州市第二市政工程有限公司 廣東 廣州 510030

隨著我國經濟多元化發展，國家充分意識到市政路橋技術的重要性，并開始著力發展和完善我國的路橋工程施工技術。從這個時期開始，我國的路橋建設質量迅速提高。高質量路橋的建設離不開預應力技術的具體應用。隨著現代先進技術的發展，路橋建設中的許多短板已經通過采用預應力技術而得到妥善的解決，并且預應力技術對于路橋的建設而言是非常方便和安全的，不存在技術缺陷和運輸方面的風險，它已經成為我國最可靠、最可行、應用最廣泛的技術資源之一。

1 市政路橋施工預應力技術概述

工程結構中采用預應力方法會產生應力，因此應提前采取相應的措施，防止因外力改變而造成結構變形或破壞。在道路橋梁的施工過程中，預應力主要產生在外部荷載模塊的前面。這在一定程度上大大減少了由外部荷載引起的拉應力和壓應力，降低了混凝土開裂的程度，從而進一步提高城市道路和橋梁的建設質量。

道路和橋梁的建設需要使用高強度鋼材和混凝土。正是由于高強度鋼材具有抗拉特性，構件可以被壓縮，使得構件所占空間減少。預張拉技術可以延長路橋的使用壽命，減少裂縫，使市政路橋更加經濟，提高工程美觀度以及路橋施工質量。

得益于預應力技術的諸多優勢，它的應用范圍正在逐步擴大。使用預應力技術可以克服許多傳統設計無法克服的障礙。例如，預應力技術在中緬輸氣管道建設中的應用，不僅優化了寬懸索錨結構，而且豐富了這些結構的類型。

2 預應力技術在市政路橋施工中的作用

首先，在道路和橋梁的建設中，預應力技術的作用主要體現在：采用預應力混凝土結構的預應力構件利用預應力和結構應力相互補償，形成良好的基礎，進而提高結構的強度。這樣在一定程度上可以改善城市道路橋梁中可能會出現的缺陷，減緩鋼筋混凝土結構的老化，從而大大增加城市道路橋梁的使用壽命。

此外，預應力技術提高了城市道路和橋梁的抗疲勞性能，賦予了道路橋梁結構高強度、高承載能力、抗穿透能力強、混凝土抗拉強度高、抗剪強度高等優點，由此可提高城市路橋結構的整體性能，滿足大型路橋建設的需要。

最后，預應力技術可以增加道路橋梁的經濟效益。在路橋施工過程中，采用預應力技術施工可以減少用鋼量和結構截面大小，從而減輕公路橋梁的自重，防止結構過早發生結構開裂、表面開裂情況，同時采用體外預應力技術，減少外部影響因素，允許分段拼接，使后續維護更加方便[1]。

3 市政路橋施工預應力技術要點分析

3.1 選材要點

在選擇材料時，既要考慮到材料的特性和質量，又要考慮成本。根據路橋建設的要求，通常使用以下鋼材： 1、預應力鋼筋 。2、預應力鋼絞線。其中，預應力鋼絞線成本性能優點更加突出，應用更加廣泛。與其他材料相比，在相同質量條件下，預應力材料具有密度高、重量輕、價格低、施工方便等優點。因此，大型道路和橋梁工程多采用此類材料。在城市道路和橋梁的建設中，需要根據工程的要求和具體的施工條件使用材料，以保證尺寸和規格與實際工程相匹配，但同時，也應該保證經濟因素不受外部因素的影響。此外，不同預應力技術的選用也對材料、機具的選用有著重要的影響，以城市道路和橋梁建設中不可缺少的工具錨桿、錨栓為例。道路和橋梁的結構施工可以采用先張法，也可以采用后張法，但不同工藝使用的錨栓類型也不同。前者通常需要使用機械錨或摩擦錨，后者則使用墩頭錨或幫條錨以及錐形螺桿錨具。摩擦錨桿廣泛應用于道路和橋梁項目，比較適合建筑的要求，但同時也受限于材料低回收率和產生大量廢物。

3.2 預應力預制箱粱施工

預制箱梁的施工是市政道路橋梁建設中的一項非常重要的工程。箱梁建設工作量大，建筑要求多，對建設質量要求較高。如果任何一個環節的建設出現問題，對于市政道路和橋梁的整體建設質量都是有嚴重影響的。在箱梁施工過程中，要特別注意預應力張拉鋼絞線的張拉順序。一般來說，張拉的順序為:如果是橫向鋼絞線則自上而下張拉，如果是腹板鋼絞線則需要自下而上張拉。第一批鋼束先進行張拉，然后再對橫梁和縱梁的鋼束進行張拉，張拉工作完成后，需要開展預應力管道壓漿作業，如果施工過程中遇到雨天時，為了減弱雨水對箱梁鋼絞線造成一定程度的腐蝕，可以對鋼絞線的強度進行減弱，可提前進行灌漿工作。

3.3 搭設支架

設置支架的第一步是測量放樣。其目的是確定支架搭設的具體位置，并仔細檢查支撐所需的組件。在道路、橋梁施工過程中，支架施工應按照以支架的一側為起點向支架的另一側實施推進的順序進行，或者也可以以支架的中間為起始點向兩側推進，調整支架時，確保支架支撐部分處于垂直位置，支架軸線位置正確穩定。支架組裝工作完成后，各方應嚴格按照制造工藝和預應力支架相關規范標準準備接收工作，以確保支架施工滿足規范要求。

3.4 注重張拉時間控制

拉張時間是影響受拉結構質量的重要因素。在預應力施工過程中，由施工單位進行張拉時間控制。如今，在混凝土中加入早強劑是路橋工程施工中預應力技術的常用方法，不僅操作方便，而且應用效果也很好，可以對混凝土后期強度變化進行控制。在預應力技術操作過程中，通過在混凝土中加入早強劑，靜置三天以后再進行張拉操作，可以精準控制混凝土變形，控制張拉時間，最大限度地提高預應力方法的效率，從而提高工程的整體施工質量。

3.5 注重穿索技術把控

預應力鋼絞線穿索是預應力技術的重要組成部分，也是影響預應力施工的重要因素，需要引起高度重視。在施工過程中，施工人員需要對預應力鋼絞線穿索技術要點進行把控，以確保有效利用預應力鋼絞線穿索技術并最大限度地提高其施工質量。其中包括： （1）對鋼絞線質量進行嚴格控制，即對鋼絞線在-165℃環境下進行檢測，檢測數據經過認證且經有關部門批準后方可使用鋼絞線。 （2）對鋼絞線和鋼箍的外觀質量進行測試，檢查材料的表面有沒有生銹、損壞或其他問題。 （3）科學使用空壓機，及時對波紋管里面的雜物進行清理，嚴格按施工規范進行預應力鋼絞線穿索技術的施工[2]。

4 預應力技術在市政路橋施工中的應用

4.1 應用于預應力筋部分

預應力技術在預應力筋中的應用主要體現在兩個方面。 （1）穿索預應力筋。由于路橋工程中使用的預應力筋通常很長，最長可達150m，因此，與其他類型的建筑工程相比，在進行預應力穿索過程中所需的跨中轉向裝置數量更多。為保證預應力筋穿索的施工質量，降低穿索施工的復雜程度，避免出現鋼絞線之間互相纏結的問題，需要在穿索時逐一進行施工，這樣才能發揮預應力技術的最好效果。（2）張拉預應力筋。張拉預應力筋施工過程中，應特別注意“預緊”和“張拉”兩個過程的施工。這兩個施工過程的主要作用是確保鋼絞線順直，施工過程中不會出現鋼絞線纏繞的情況。

4.2 應用于混凝土施工

4.2.1 施工前準備

澆筑混凝土前，應該確保模板安裝牢固。混凝土的攪拌必須在攪拌站進行，水泥、原料和骨料的工作參數和水的攪拌必須符合所有設計要求。混凝土攪拌好后，由混凝土運輸車進行運輸，用泵車灌注入模具。

4.2.2 混凝土澆筑

現如今大多數道路和橋梁都是大型混凝土結構。在混凝土鑄件施工中采用預應力技術，可以有效保證混凝土內部結構的應力平衡以及增加結構穩定性。施工時，首先要按照混凝土結構的規范和道路、橋梁的建議進行施工。混凝土攪拌振搗時，應該采用專用設備進行垂直作業，根據規定的施工原則控制城市道路橋梁建設中的地質、環境等實際因素。其次，混凝土澆筑在道路上時，必須確保混凝土內部的濕度處于適宜的水平，避免產生氣泡，并確保混凝土與預應力接頭更好地結合以產生牽引效果。最后，必須使用優質的混凝土原料，專業的混凝土攪拌、振動和澆注機械設備，以確保現場的混凝土材料符合設計要求。同時，需要制定合適的應急計劃，以應對施工過程中的各種突發問題狀況，并確保在現澆混凝土道路和橋梁建設中繼續使用預應力方法[3]。

4.2.3 模板拆除及混凝土養護

澆筑混凝土時，為保證混凝土抗拉、抗壓強度，必須對混凝土進行養護操作，并且確保混凝土不粘模、不留邊、外觀美觀、光滑、內外均勻。 混凝土澆筑完成后，必須先拆除側模板，在梁體砼養護過程中，由專人采取灌水養護的方式對腹板的內部進行養護工作。在混凝土養護期間，應保證至少 7 天的固化周期，并且應保持混凝土潤濕從而更好的進行固化。

4.3 對受彎結構環節的應用

城市現代路橋建設必須按照科學合理的模式進行，必須充分考慮具體情況對路橋施工的影響。例如，在某些區域道路或橋梁工程的運營過程中，雖然有明確禁止超載或超速，但在實際使用過程中，可能會因各種原因發生各種不可控的超載、超速現象，這會對工程的整體結構造成永久性破壞。而受彎結構可以起到良好的調節作用，如果對受彎結構的設計沒有做到充分完善，沒有掌握應用技術的要點，就有可能出現上述不良現象。受彎結構是城市道路橋梁建設防止結構永久性破壞的有效措施，不僅可以保證未來工程的良好發展，也可以為未來的工程提供更多的指導和參考。受彎結構是道路橋梁施工中常見的組件類型，受彎結構的穩定性將會影響路橋施工的整體質量。受彎結構中最重要的成分是碳纖維，因此，混凝土結構在施工初期所承受的應力也將受到碳纖維材料的性能影響，當應力超過碳纖維支撐極限時，會導致材料直接斷裂，從而使受彎結構無法正常使用，通過將預應力技術應用于受彎結構中，這不僅拓寬了碳纖維材料所承受應力的范圍，還防止了在施工前期由于混凝土所承受的應力過大造成碳纖維材料斷裂的情況發生。

4.4 應用于加固施工部分

路橋使用過程中車輛的重量的增加會加重對道路和橋梁結構的壓力。因此，施工負責人必須加強對路橋結構的加固，并采取適當的措施，確保路橋結構的承載能力可以得到提高，以提高路橋結構在使用過程中的整體性能，延長路橋的使用壽命。預應力技術在路橋加固施工中的應用主要有三種方式:首先，加固路橋結構的補強層，以此改善路橋結構的承載體系和對外應力的承受范圍。其次，通過卸載的形式在路橋施工過程中降低混凝土結構在加固中形成的初始應力。最后，增加施工構件的預應力達到加固的目的，或者也可以采取降低拉應變量以及初始彎矩壓應變量等方法。

4.5 應用于混凝土多跨連續梁中

在道路和橋梁的施工過程中，對比道路，橋梁對預應力技術的應用更加廣泛，特別是在研究彎矩中會用到預應力技術。彎矩一般包括正彎矩和負彎矩兩種。通常情況下，正彎矩應用于多跨梁中，而負彎矩通常應用于梁支座處。在城市道路橋梁建設中，如果梁的抗彎強度和抗剪強度不符合工程設計的相關要求，應采取適當措施來增加梁的強度，而預應力技術就可以有效提高梁的強度。雖然近年來預應力技術得到不斷地發展和應用，但是在應用過程中也會經常會出現一些問題。因此，相關施工人員必須不斷提高專業水平，有效提升路橋施工質量[5]。

4.6 孔道壓漿施工

4.6.1 設備及材料選擇

預應力管道采用智能再循環壓漿方式進行壓漿施工，壓漿操作過程中采用專用壓漿料，水泥漿通過40mm×40mm×160cm的立方體形式來進行強度試驗，抗壓強度應保持在50MPa以上。

4.6.2 孔道壓漿工藝

空腔的密封可以通過真空密封工藝來完成。在排空過程中，需要關閉排放閥和普通閥，打開真空閥，然后用真空泵將其清空，此時應該讀取真空計的值。在此過程中，應保持一分鐘的抽氣時間。如果在關閉泵時壓力沒有變化，這充分證明孔中可能存在真空。將提前計量好的水泥、水和膨脹水泥加入攪拌機中，連續攪拌2分鐘。加入減水劑后，攪拌3分鐘之后再進行灌漿。當水泥漿加入灌漿泵后，將泥漿從灌漿泵的出口打出。當濃度與泵中的濃度相匹配時，停止灌漿泵，添加并調整膠管和密封管，停止灌漿管后將啟動真空泵。當真空度為-0.06MPa至-0.09MPa時，應啟動螺桿泵一起工作。當懸浮液通過空氣過濾器時，需要關閉真空泵和出口閥門，同時打開出口閥門。在這個過程中，需要注意排氣懸架的狀況，當漿液的稠度和灌入前稠度一致時，必須關閉安全閥以將流動時間保持在2分鐘以內，這可以在孔道內形成一定的壓力。最后拆下各種墊圈和軟管并清潔斗式泵、混合器、閥門和空氣過濾器等設備[6]。

5 結束語

總的來說，在城市道路橋梁建設中運用先進技術，不僅促進了道路橋梁的建設，還提高了道路橋梁設計的技術質量和效率。道路和橋梁長期運行中會受到各種不良因素的影響而出現不同程度的變形，這在一定程度上大大縮短了道路和橋梁的使用壽命， 而先進的預應力技術不僅可以有效延長路橋工程的使用壽命，也為國家路橋產業的發展奠定了良好的基礎。