預應力技術在道路橋梁工程施工中的質量管理研究

黎梓峰

（北京市政路橋股份有限公司，北京 101100）

0 引言

隨著人們的生活水平不斷提升，交通流量也在不斷增加。因此，建設道路橋梁已經成為當前城市發展的重要組成部分。在這種情況下，必須確保道路橋梁的施工質量，采用預應力技術可以大大改善當前道路橋梁的結構強度，不僅可以顯著增強其抗震、抗沖擊、抗彎、抗剪切等功能，還可以確保其在未來的使用中的安全可靠。為了確保我國道路橋梁建設安全，應該積極探索和研究預應力技術，并根據實際情況不斷改進施工流程，以保證施工質量。

1 道路橋梁施工中預應力技術的作用

1.1 提升承載力

通過預應力技術，在道路橋梁構件中引入預先施加的壓力，以產生對混凝土的壓縮應力，使混凝土的抗壓能力得到充分發揮。這種方法可以有效地抵消道路橋梁在使用過程中所受到的不同類型荷載所產生的應力，使道路橋梁的整體受力更加均衡。預應力技術通過引入內部的壓應力，使道路橋梁結構在承載車輛和其他荷載時更為穩固。這不僅提高道路橋梁的整體承載能力，還減輕了混凝土受拉的狀況，有助于抵御裂縫和變形的發生，從而延長道路橋梁的使用壽命[1]。

1.2 加強彎曲部位

道路橋梁在曲線或彎曲部位受到更大的力學壓力，預應力技術能夠有針對性地加固這些部位。通過在這些區域引入適當的預應力設計，可以有效地增加這些部位的抗壓能力，這種方式有助于提高道路橋梁在彎曲部位的抗彎能力，減少由于受力不均勻而產生的破壞或變形。通過預應力技術加固道路橋梁的彎曲部位，使其能更好地承受車輛荷載和外部環境因素的影響，減少因此引起的結構損壞，提高了道路橋梁的整體安全性。

1.3 加固施工

在道路橋梁施工過程中，預應力技術也被用于加固結構。通過在道路橋梁構件中施加預先確定的張力或壓力，這種技術有助于調整構件的內部應力狀態，增強道路橋梁結構的穩定性和強度。預應力技術可以有效地消除或減輕施工過程中可能出現的一些弱點或缺陷，保證道路橋梁的結構安全，這種技術不僅可以應用于新建道路橋梁工程，也可以用于修復和加固現有道路橋梁結構，提高其整體性能和承載能力[2]。

1.4 延長使用壽命

在設計和施工階段引入預應力，道路橋梁的整體性能得到提升。預應力技術可以減緩混凝土齡期內可能出現的裂縫和變形，降低結構疲勞和老化的速度。同時，通過預應力技術提高道路橋梁的承載能力和穩定性，道路橋梁在使用期間能更好地抵御不同荷載和自然環境的影響，減少維護和修復的需求，從而降低整體的維護成本并延長道路橋梁的使用壽命。

2 預應力技術應用過程中的常見問題

2.1 內部結構裂縫現象

如果預應力鋼筋的張力設置過大，可在混凝土中引起過度的應力集中，導致裂縫產生。這種情況可能是由于設計參數設置不當或施工時未能正確控制預應力鋼筋的張力引起的。同時，質量低劣的混凝土或預應力鋼筋可能存在缺陷，如氣孔、雜質或裂紋，這些缺陷會削弱材料的強度和耐久性，使結構更容易出現內部裂縫。溫度變化和濕度波動也可能導致混凝土膨脹和收縮，進一步加劇內部應力，從而促使裂縫的產生。

此外，化學腐蝕、鹽水侵蝕等環境因素也可能損害混凝土結構，導致內部裂縫。再加上施工過程中的不當操作、振動或混凝土澆筑技術不規范等問題也可能導致內部結構裂縫的形成。例如，混凝土澆筑不均勻或未能完全填充模板，可能在混凝土內部產生裂縫[3]。

2.2 波紋管堵塞現象

混凝土中可能存在雜質、顆粒或顆粒聚集，這些雜質可能進入波紋管內，導致堵塞。不充分篩選和過濾混凝土材料，或混凝土攪拌不均勻都可能導致混凝土中的顆粒堵塞波紋管。波紋管本身的質量問題，如內部污垢、腐蝕、生銹或不良制造工藝，也可能導致波紋管的內部表面不光滑，使顆粒更容易附著在內壁上，從而形成堵塞。此外，混凝土的澆筑方式和技術也會影響波紋管的堵塞。例如，混凝土澆筑時的振動不足或澆筑速度過快可能導致混凝土不充分填充波紋管，從而使波紋管容易堵塞。

2.3 預應力控制不合理

設計階段，設計參數的不合理可能導致結構受力分布不均勻，使得一些部位過度受力，而其他部位過輕，從而引發結構的問題，如不合理的預應力鋼筋布置、張力力值和錨固點的選擇等。不合理的預應力控制也可能是由施工階段的操作不當引起的，包括張拉過程中的錯誤操作、不適當的張拉速度、張拉機械的故障等。這些問題可能導致預應力鋼筋的張力控制不合理，從而影響結構的性能。此外，材料質量的差異可能導致預應力鋼筋的應力不穩定，使結構受力不均勻。例如，低質量的預應力鋼筋、不合格的錨固系統或混凝土材料可能導致控制不合理。除此之外，溫度、濕度和環境腐蝕等環境因素也可能影響預應力控制。溫度變化可能引發預應力鋼筋的熱應力，而腐蝕可能導致錨固系統的失效，都會對預應力控制產生不利影響[4]。

3 預應力技術在道路橋梁工程施工中的質量管理研究

3.1 原材料及設備管理

其一，預應力技術中，鋼材是一種關鍵的原材料，通常用于預應力鋼筋和錨固系統。因此，質量管理方面應選擇高質量、符合標準的鋼材供應商，確保材料符合設計要求。同時，對到貨的鋼材進行嚴格檢驗，包括外觀、尺寸、化學成分、機械性能等方面，以確保其質量和性能達到要求，并且對不合格材料的處理方式明確，如退貨、修復或報廢，并進行記錄。其二，混凝土材料質量管理應保證混凝土供應商符合相關標準和規范，保證混凝土配合比設計準確。定期采樣和試驗室測試，以驗證混凝土的質量和性能，包括強度、流動性、耐久性等。對不合格混凝土的處理方式進行管理，避免不合格混凝土被用于結構中。其三，設備管理方面，定期檢查和維護張拉設備，保持其性能穩定，以準確施加預應力。同時，標識和追蹤錨具的使用情況，以確保其合格、可追溯，并未達到壽命終點。其四，還應為施工人員配備適當的個人防護裝備，如安全帽、護目鏡、耳塞、手套等。同時，提供必要的安全設備，如安全圍欄、警示標志、滅火器等，以保障工地的安全。其五，為了保證質量管理的有效性，必須建立詳盡的文件記錄和追溯體系，包括記錄所有原材料的來源、質量檢驗結果、使用情況以及處理方式、記錄設備的維護和檢查歷史，包括維修記錄和性能測試以及追溯預應力工程的每個施工階段，以確保按照設計和規范進行施工[5]。

3.2 孔道施工管理

首先，在預應力施工前，必須根據設計要求和規范確定孔道的布置和尺寸。確保孔道的位置、間距和深度符合設計規范，以便在施工過程中預應力鋼筋能夠正確安裝和錨固。同時，制定嚴格的孔道質量標準，確保孔道的內部表面平整、清潔，并無明顯的損傷或腐蝕。任何不符合標準的孔道都需要進行修復或重新打孔。其次，在孔道施工中，采用適當的鉆孔設備和工藝，包括鉆頭的選擇、鉆孔速度、冷卻液的使用以及鉆孔深度的控制等。鉆孔應該按照設計要求的位置和深度進行，避免偏差和錯誤。再次，在完成鉆孔后，應充分清理孔道，以消除雜物、粉塵和切屑，并對孔道進行內部檢查，做到孔道內部沒有明顯的缺陷，如裂縫或松散的顆粒。此外，在孔道施工過程中，還應對孔道的位置、尺寸和深度進行測量，并進行記錄。最后，在孔道施工完成后，進行質量驗證，包括內部檢查、測量和驗收測試。這些步驟有助于確保孔道滿足設計規范，并可以安全用于預應力鋼筋的安裝和錨固。

3.3 鋼絞線施工管理

選擇合格的鋼絞線供應商，保證鋼絞線符合國家或國際的質量標準和規范。例如材料的強度、彈性模量、耐腐蝕性等方面的要求。采購的鋼絞線必須具有足夠的強度和耐久性，以滿足結構的設計壽命要求。在接收鋼絞線之前，接收人員應對其進行嚴格的檢驗和驗收程序，包括外觀檢查、尺寸測量、材料性能測試等。只有符合規范要求的鋼絞線才能被接收并用于施工。在鋼絞線的張拉過程中，要注意控制張拉速度、張拉力和張拉機械的性能，避免過度拉伸或不足的問題。一旦鋼絞線達到預定的預應力水平，必須立即進行保護，以防止腐蝕和損傷。這通常涉及應用腐蝕保護涂層或材料，并確保保護材料的質量和性能。此外，在鋼絞線施工完成后，進行質量驗證，包括驗收測試、張拉力的監測和結構的性能測試。并且建立詳盡的文件記錄，包括鋼絞線的來源、檢驗結果、張拉數據、保護措施和質量驗證報告[6]。

3.4 張拉施工管理

在施工前，對預應力設計方案進行仔細審查，確保符合相關規范和要求，包括對鋼束布置圖、張拉順序、張拉力值等設計參數的確認。在進行實際張拉之前，對張拉設備進行全面檢查和測試，包括液壓張拉機、張拉扳手、張拉錨具等設備，確保設備完好，無損壞或失效。進行張拉操作時，嚴格控制張拉力值、速度和張拉過程中的監測。張拉力嚴格按照設計要求穩定施加，避免過度或不足的張拉。同時，對張拉過程進行實時監測和記錄，包括張拉力、鋼束的變形和應變數據等。這些數據用于驗證張拉過程是否符合規范，并提供實時的質量控制。在完成張拉后，需要立即進行張拉繩的錨固和預應力錨具的封閉、保護和防腐蝕處理等工作，以確保鋼束受到良好的保護，防止腐蝕和損壞。

3.5 封錨施工管理

封錨施工中，首先是確保所使用的材料和設備的質量，這直接關系到結構的可靠性和安全性。管理人員應定期檢查和審核供應商提供的預應力鋼束、錨具、注漿材料等材料的質量，并要求提供相關的質量證明文件。同時，施工現場應保證所有材料的儲存和保管符合標準規定，防止受潮、腐蝕或其他損壞。

其次，施工過程中使用的設備也應進行定期檢查和維護，確保其正常運行，避免施工質量問題的發生。

再次，封錨施工過程需要精細地監控和記錄，以確保操作的準確性和合規性。管理人員應安排專業的監測團隊，對錨固點的位置、深度、角度等參數進行實時監測，可以通過使用先進的測量儀器和儀表來實現，如全站儀、傾斜儀等。此外，必須建立詳細的施工記錄，包括每個錨固點的施工日期、材料批次、施工人員等信息，以便在需要時進行追溯和審核。

最后，封錨施工結束后，必須進行嚴格的質量驗收，以確保錨固點的質量符合設計要求和相關標準。驗收人員應對每個錨固點進行全面的檢查，包括外觀、尺寸、預應力張力等方面，確保沒有缺陷或質量問題。如果發現任何問題，必須及時采取措施進行修復和整改。封錨施工如圖1 所示。

4 結語

該研究強調了道路橋梁工程施工中，預應力技術施工質量管理的重要性。在質量管理方面，材料控制、工藝控制、施工過程監測、質量驗收和安全管理都是不可或缺的環節。通過精心的管理和監控，可以有效降低結構的缺陷風險，確保預應力構件的性能和可靠性。這不僅有助于提高道路橋梁工程的長期可持續性，還有助于保障交通安全和經濟發展。未來的研究和實踐應繼續關注質量管理方法的創新，以滿足不斷發展的建筑需求。