高速公路橋梁施工中預應力施工技術的應用研究

鄧楨穎、章該勝

（江西省嘉和工程咨詢監理有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

在高速公路建設中，橋梁是最普遍的構件之一，在其建設過程中，采用了大量的預應力施工技術。在施工過程中，提前給結構施加一個預應力，在使用過程中，這種預應力可以抵消荷載引起的拉應力，從而防止結構出現損壞，提升結構的安全與穩定。因此，預應力施工技術可以提高橋梁工程的載荷力，增強其穩定性。由于受施工現場環境條件的影響，加之預應力施工過程比較復雜，因此對技術參數的要求也比較高，因此，要強化施工管理、強化工藝控制，才能保證施工的質量、進度、安全。

因此，在高速公路橋梁建設中，要在預應力施工技術的基礎上，進行合理規劃，使其能夠在整個高速公路橋梁建設過程中，更好地優化和提升其質量，從而使高速公路橋梁建設的質量能夠穩步提高、有序發展。

1 預應力施工技術的優缺點

1.1 預應力施工技術的優點

在高速公路橋梁建設中，預應力施工技術的應用具有明顯的優點，其中，較為顯著的優點是耐久性，它有利于降低橋梁結構載荷，保證高速公路橋梁工程的結構安全和建設質量，提高高速公路橋梁的使用效率，提升工程的耐久性，延長高速公路橋梁的使用壽命[1]。在高速公路橋梁工程建設中，預應力施工技術得到越來越廣泛的應用。

1.2 預應力施工技術的缺點

預應力施工需要經驗豐富的工程師和技術人員進行設計和施工，對施工團隊的要求較高，施工過程需要嚴格控制，否則可能導致施工質量問題。與傳統的鋼筋混凝土結構相比，預應力施工技術需要更長的施工周期。預應力構件需要在施工現場進行張拉和固定，這個過程比較耗時；預應力施工的材料和設備成本較高；同時施工人員的技術要求也較高；所以總體造價相對較高。如果預應力構件出現問題，例如預應力鋼筋腐蝕或者預應力損失，修復和維護工作會比較困難和復雜。

盡管有這些缺點，預應力施工技術仍然被廣泛應用在大型橋梁、高層建筑和重要基礎設施等工程中，因為它可以提供更好的結構性能和使用壽命[2]。

2 預應力施工技術的應用

2.1 預應力混凝土梁

預應力混凝土梁是高速公路橋梁中常用的結構形式。在施工過程中，首先進行梁的預應力設計，確定預應力鋼束的布置和張拉方案。然后，在梁的預制段中預留孔洞來安置預應力鋼束。接著，將預應力鋼束穿過孔洞，通過張拉設備進行預應力張拉，使鋼束產生預應力。最后，固定預應力鋼束的張拉力和錨固在梁端，形成預應力混凝土梁。預應力混凝土梁的優勢在于通過預應力張拉的方式，可以有效地將荷載傳遞到橋梁的基礎上，提高橋梁的承載能力。同時，預應力施工可以有效減小梁的截面尺寸和自重，實現橋梁的輕量化設計，降低橋梁的材料使用和施工成本。預應力混凝土梁還能夠提高橋梁的抗震性能，增加結構的穩定性和安全性。

2.2 預應力鋼纜斜拉索

預應力鋼纜斜拉索是在斜拉橋設計中常見的應用形式。預應力鋼纜通過錨固裝置與橋梁主梁相連。施工過程中，首先在橋梁主梁上預留鋼纜孔洞，并在適當位置安裝錨固裝置。然后，將預應力鋼纜穿過橋梁主梁上的鋼纜孔洞，通過張拉設備施加預應力，并將荷載傳遞到橋梁主梁上，提高橋梁的承載能力和穩定性。最后，將預應力鋼纜錨固在梁上，固定其張拉力。預應力鋼纜斜拉索的作用在于通過預應力張拉的方式，使斜拉索能夠承受橋梁自身重量和荷載產生的張力。預應力作用下的斜拉索能夠使橋梁產生一定的預應力，這樣可以提高橋梁的承載能力和穩定性，同時減小橋梁的撓度和變形，使橋梁結構更加穩固和安全[3]。

2.3 橋面鋪裝板

在橋面鋪裝板的制作中，通過使用預應力鋼筋，可以使鋪裝板產生預應力。預應力鋼筋被安置在鋪裝板的混凝土中，并在張拉后固定。預應力作用可以增加鋪裝板的承載能力，使其能夠承受更大的荷載。預應力鋪裝板能夠承受較大的車輛荷載和交通運輸引起的振動。通過預應力施工技術，可以調整鋪裝板的剛度和強度，提高其承載能力，確保橋面的穩定性和安全性。通過應用預應力施工技術在橋面鋪裝板中，可以提高高速公路橋梁的承載能力、穩定性和耐久性，同時減輕結構的自重和材料使用量，實現更經濟和高效的橋梁設計和施工。預應力鋪裝板在提供平穩行駛表面的同時，也能滿足高速公路交通負荷的要求。

3 案例分析

某高速公路項目，線路長約120km。其中，T2 合同段的起始樁為YK47+400—YK56+640，整個工程全長9.24km，包括4 座箱梁橋。以互通立交A 號匝道橋為例，該橋全長108m，采用（28+45+28）m 的預應力混凝土現澆箱形梁橋為例。橋梁的設計荷載為一級公路，1×15.5m 的凈寬度；上部結構為預應力絮凝劑（后張拉法）連續箱梁，下部結構為帶肋平板橋臺，墩身為樁基。橋面橫向坡度為3%，縱向坡度為-4%。場區屬于亞熱帶季風區域，年均溫度為14.7℃，年均降水1037.3mm。

該工程中，現澆箱梁采取全張拉法，預應力施工工序為：預處理—安裝預應力管道—預應力鋼管下料—穿束—張拉—壓漿封縫。

3.1 預處理

預處理工作主要有：滿堂支架工程、鋼筋工程、混凝土工程，為進行預應力的施工打下良好基礎。

3.1.1 滿堂支架施工

遵循支架制造過程：基礎處理—支架安裝—底座安裝—底部模具安裝—施工預壓。其中，預應力主要用于檢查支撐件的安全性，排除基礎和支撐件非彈性變形造成的影響，其技術要點如下：根據梁體自重分布曲線的變化確定堆疊鋼筋的數量，使預應力載荷與梁體載荷分布一致；三個荷載水平分別為60%、80%和100%，當上支架控制點的12h 平均沉降值＜2mm 時，允許移到下一個水平；監測點分布在跨度、1/4、1/8、每個跨度的兩端、每個型材的底板邊線、底板中線和相應的基礎上；施加預壓縮載荷后，每24h 監測一次每個監測點，記錄其高程并計算其沉降；加載6h 后，重復測量每個控制點的高度，并計算其彈性變形。

3.1.2 鋼筋工程施工

鋼筋工程的施工程序：進場檢查—檢查品種、型號、數量—提供質保書或檢查合格證—取樣進行測試分析。在進行鋼筋加工時，應嚴格按照設計圖紙進行形狀和尺寸的控制，標準彎鉤應達到規范要求。鋼筋的安裝，應按“主筋—筋架—立筋”的順序，按圖紙位置和保護層厚度進行施工[3]。

3.1.3 混凝土工程施工

混凝土施工分為混合、運輸、澆筑和維護，其中澆筑最為重要。以面板混凝土為例，其主要技術要點是：面板兩側對稱均勻澆筑，層壓厚度為30～40cm，厚度過大會導致箱體兩側出現多個氣孔、內部模具偏移、色差或冷焊接等。嚴格控制注漿厚度，加快注漿速率，在炎熱的夏季注漿時，要將混凝土的坍落度提高到最大值；對于外側的混凝土，根據“致密”“短”“拉”“細”“振動”等方法進行澆筑；內部振動必須正確。

3.2 安裝預應力管道

采用塑料波紋管作為預應力管線的施工工藝，其關鍵技術是：在施工之前，先對波紋管進行注水測試，確定無滲漏后方可施工；安裝時，按設計曲線布置，每隔50～100cm 架設一根定位鋼筋，以便固定波紋管；鋼絲繩的坐標誤差小于5mm；在波紋管附近，禁止焊接；大的氣孔用海綿填充；利用定位鋼筋對鋼束管道進行固定，定位鋼筋和鋼筋骨架焊接在一起，定位鋼筋的間距≤0.6m，鋼束曲線段加密到0.3m；排氣口設置在風箱頂部，與風箱的連接處采用膠布進行封口處理，注意對成品進行保護。

3.3 鋼絞線下料

根據設計圖紙確定每根鋼絞線的長度和孔位，使用切割機對鋼絞線進行下料。

完成下料后，根據不同長度和孔位對鋼絞線進行編號，編號用數字標記每根鋼絞線的特定長度和孔位信息，以便后續搬運和穿束操作時能夠準確識別。通過正確下料和編號，可以確保鋼絞線在施工中的準確使用和安裝，提高了工作效率并降低了人為錯誤的風險[4]。

3.4 穿束

穿束的關鍵技術是：檢驗錨墊及孔道，確保錨墊的水平面滿足設計要求，保證孔道的清潔、暢通；接頭處易松動，在穿束時要格外小心，前端要扎緊，并用膠帶包好，以便孔道的順暢，在安裝完畢后要仔細檢查；澆筑混凝土時，要安排專門人員在兩端拉緊鋼筋，以避免漏漿堵塞冷通道。

3.5 張拉

張拉的關鍵是：在張拉前，要對錨口摩阻、管道摩阻和鋼絞線的回縮進行準確測量；在張拉時，主要是控制應力，其次是檢查延伸；實際延伸率與理論值的偏差必須保持在不超過理論值6%的范圍內。如果偏差太大，必須找出原因并加以處理；在各連桿張拉時，應遵守“三同心，兩同步”的原則，以避免各桿件的變形、扭轉；錨環出現裂縫、鋼絲被割斷、鋼絲在灌漿過程中出現滑絲等現象，要及時更換鋼絲，再次進行張拉。

3.6 壓漿封料

在施工前，對錨桿和預應力筋進行防腐處理；將絮凝劑的表面進行削毛處理，用高壓水洗凈、干燥；在錨固區，按設計要求設置鋼筋網片，并進行檢查；對用于錨固的混凝土種類、強度和保護層厚度進行檢驗，確定其符合設計要求；在張拉結束24h 后，排出管線中的異物、水，一次性注漿完畢；將防銹劑、減水劑等添加到漿料中，并通過試驗確定其用量；對于漿料的要求是，水泥的抗壓強度大于50，流動性好；礦漿溫度應控制在30℃以下；初凝結時間大于5h，終凝結時間小于24h 等；按現場需要配制水泥漿，從攪拌到入孔的時間控制在40min 之內，按自下而上的次序進行壓漿，一條通道要一次性壓漿；在進行壓漿時，從一頭開始注漿，注意出漿的狀態，當出漿順暢、穩定并濃度與裝漿筒漿體的濃度相同時，就可以關掉閥門和壓漿泵。在錨固結束后，應對混凝土進行養護，在保證一定溫、濕度的前提下，做好表面防水工作；最后留下測試用的樣品，保留資料，以備工程驗收之用[5]。

4 高速公路橋梁施工中預應力施工技術的有效應用

4.1 不斷強化預應力技術施工的質量控制

首先，施工人員要精準確定控制點的位置，并在施工期間加強對波紋管的防護和檢查，發生突發情況時，對波紋管進行修補，防止發生嚴重的后果，影響工程的建設。

其次，在進行預應力施工時，為防止鋼筋管線出現堵塞，還需要對接頭、洞口進行封閉，這樣既可以防止外來物質的侵入，又可以減小裂縫的發生率，為施工的順利進行打下堅實的基礎[6]。

最后，對已成形的預應力鋼筋，應加大防護措施，做好鋼筋周邊的焊接，以保證混凝土結構的穩定。

4.2 保證工程技術人員合理應用預應力施工技術

提高工程技術人員的技術水平，推動科技研發人員開展預應力施工技術的應用研發工作，確保對高速公路橋梁基礎項目產生更大的經濟效益。在此基礎上，提出一種新的設計方法，即通過設計、施工、控制等方法，來提高設計質量和施工質量。與此同時，還需要對工程施工人員開展定期的技術培訓，確保其對工程技術有一定的了解，熟練操作，以便避免高速公路橋梁基礎施工中存在的質量不足等問題。

5 結語

綜上所述，在高速公路橋梁施工中，采用預應力施工技術有著非常重要的意義，不僅可以提升高速公路橋梁工程的整體質量，還可以延長其使用年限，從而更好地滿足人們的出行需求。為了保證高速公路橋梁工程施工的順利進行，需要在實際工作中對預應力施工技術進行優化，充分利用其優點，提高高速公路橋梁的施工質量。在未來預應力施工技術的應用方向將更加注重智能化、材料創新、數字化和可持續性發展，以提高橋梁的性能和使用壽命。