浅谈预应力混凝土结构在施工过程中存在的问题及控制措施

郑绍勇

摘 要：新世纪以来，随着我国经济的飞速发展，国家基础建设相关政策的扶持，以及相关惠民工程的持续深化，巨额的资金被投入到以公路、桥梁、铁路为主的公共设施建设中。目前纵观整个基建行业，预应力混凝土凭借其特有的各项优点和长处迅速得到了国内外相关领域专家的认可，并逐步成为了建筑材料界当仁不让的应用之王。文章通过广泛调查国内相关预应力混凝土结构的建筑项目的应用，总结并探讨预应力混凝土结构在实际应用中的优点及不足之处，并根据实际情况，提出了一定的控制补救措施。

关键词：预应力混凝土；施工；问题；控制措施

中图分类号：TU74 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0082-03

前言

迈入21世纪以来，我国在基建领域不断开拓进取：设计理念的与时俱进，研发技术的不断提高，应用材料的优化，这一切都预示着建筑行业迎来了蓬勃发展的最好时机。而在建筑材料研究中，预应力混凝土凭借其雄厚的科研实例、广泛的应用范围、远远优于同领域其他材料的强度，获得了业界一致的赞誉，并被广泛的应用到关乎国民经济的各项基础建设中，并带来了良好的经济效益与社会效益。

1 预应力混凝土的概况与优点

1.1 预应力混凝土结构的相关概念

现代预应力混凝土结构发展的时间并不长，其迅速发展也仅仅是在近几十年，其主要的材料为混凝土以及高强预应力钢材配筋。这种混凝土与钢筋相结合的结构具备许多其他材料并不具备的优质特点，比如强度高、施工速度快、投入产出比明显提高，于是在短短的几十年间，占据了基建领域近百分之八十的份额。总的来说，预应力混凝土结构有以下三种常见类型：（1）现浇无粘结预应力混凝土结构；（2）现浇有粘结预应力混凝土结构；（3）装配式预应力混凝土结构。其应用范围广发，比如在我国，三峡大坝工程、上海东方明珠电视塔、大亚湾核电站、中海油海上钻井平台等超大型工程都可见预应力混凝土结构的身影，这种结构在我国的社会主义现代化建设中发挥了无与伦比的作用。

1.2 有关预应力混凝土结构的优点归纳

预应力混凝土结构的主要优点和长处，可归纳为如下五点：

（1）有效节约建筑成本，减轻自身重量

预应力混凝土结构自从登上历史舞台以来，一直是各方研究的重点。21世纪以来，伴随着研发技术的不断提高，混凝土材料的强度越来越高，混凝土结构的优化也做的越来越好。由于这种高强度混凝土的出现，配置于其中的钢筋数量可以大量的减少；与此同时由于混凝土结构的优化，这明显体现在构件的截面尺寸较传统大为缩小，也因此在现代基建项目中，施工单位可以节省大量的钢筋与混凝土，在保证施工质量的同时不仅减少了材料成本，更大大的减少了构件自身的重量，有效的使建筑物或构筑物的安全隐患进一步降低。

（2）绝佳的抗裂属性与刚度

预应力混凝土结构的实际施工中，施工人员会利用施工机械对建筑结构施加一定程度的預应力，这种作业能够极大增强混凝土结构的韧性与抗压能力，并尽可能的避免或减少建筑裂缝的出现，同时可以有效的减缓裂缝出现的时间。这种作业满足现代施工要求，可以保障施工项目具有绝佳的抗裂属性，刚度适应荷载的限度，使结构具有非常理想的耐久性。

（3）一定程度上保障了构件的耐用属性

对钢筋混凝土施加预应力的过程，其实就是对整个结构打了一剂预防针。建筑施工完成后并投入使用后，钢筋混凝土结构要面临着巨大的荷载以及卸载的考验，结构所受的荷载是一种动态的行为，因而结构必须适应这种动态的荷载作用，并形成这种“弹性”的反应。而钢筋混凝土结构在施加预应力之后，能有效并高效的反馈出这种“弹性”反应，这在一定程度上使得构件更加结实、耐用。

（4）加强承受压力的构件的稳定性

当钢筋混凝土构件表面承受压力时，构件本身会表现为变形和弯曲，长期在这种情况下使用和服役，会使钢混构件的使用寿命大大减少。而利用预应力来对钢筋混凝土进行约束，这会给予纵向的钢筋较大的拉伸空间，这可以保障预应力混凝土结构有效抵抗压弯作用，大大的延长了构件的使用寿命和稳定性。

（5）提高构件的抗剪能力

在预应力钢混结构使用的头几十年，这一点并未被大众所了解。而最近十几年，在大量的工程实例中，许多科研人员伙同施工单位对预应力混凝土结构进行了细致的调查和测量分析，得出了一个结论，即纵向钢筋施加预应力之后，会被附加一个等同于锚栓的定位作用。这一作用能够有效地降低构件斜裂缝出现的可能，大大的加强了结构的安全性能。

2 预应力混凝土结构在施工中的共性问题

2.1 施工造成的铸固问题时有发生

在大体积预应力钢筋混凝土施工中，部分构件的状态是以弯曲或者迂回形态呈现的，而实际在桥梁施工中，如果要求多跨在一次浇筑中完成，则需要采用波纹管贯穿桥板，同时在波纹管中进行预应力钢筋的设置。波纹管在我国桥梁施工中的广泛应用在于其在施工中摩擦阻力较小、操作方便、施工迅速以及性价比较高。但是对于波纹管自身，其实也有很大的缺陷，这同样会在施工中产生一定的影响。例如，波纹管这种产品在我国是量产产品，这就不可避免的在生产过程中会出现一部分的残次品。这些残次品有的是厚度不足，有的则是质地并不均匀，这些质量上的确实，必然会影响施工的工艺，同时很有可能埋下安全隐患。如果不能妥善处理这种疑难问题，则很有可能在施工完成后，短时间内就会出现波纹管振漏、波纹管爆浆、残损或者变形，以及堵管、漏管现象。当发生以上问题时，预应力筋进行穿束则会遭遇极大的阻力，这会导致施工效率低下，并极大的影响预应力的铸固状态。

2.2 预应力钢筋张拉伸长量不能满足构件实际工作量

实际施工操作中，预应力钢筋张拉伸长量不能满足构件的实际工作量，也是一个很棘手的问题。通过与多次合作的施工单位相关负责人进行沟通与探讨，笔者认为造成这样一个问题屡屡出现的原因有以下三点：endprint

（1）浇筑预应力钢混构件时，对于钢筋管道空间，并没有按照规范及设计图纸预留出足够的管道空间，或者钢筋管道空间预留充足，但在施工控制中操作失误，导致管道弯曲或表面粗糙。因而当把预应力钢筋送进管道时，钢筋会与这种粗糙弯曲的管道形成摩擦作用，作用形成的极大摩擦力会极大的降低钢筋的平均张拉应力，并显著降低钢筋张拉伸长量。

（2）部分有经验的施工单位为了避免以上问题的产生，会采用先将预应力钢筋送入管道，然后再向其中加入混凝土的做法。这种施工顺序表面上避免了由于管道内壁不够平滑顺直造成的摩擦问题，但在实际操作中，却很容易造成管道由于质量不均匀而产生的混凝土漏浆问题。漏浆作用可以简单地阐释为一种强力胶水，它会把预应力钢筋粘牢固的稳定于管道内，于是在进行预应力张拉时，被漏浆牢牢索固住的钢筋无法进行有效的预应力施加，其预应力作用几乎没有，这会造成设计预应力的缺失，使得钢筋张拉伸长量几乎没有。

（3）第三种情况则是人为所致。部分施工单位为了其利益，疏忽或者故意采购不合设计标准的预应力钢筋，这种钢筋往往质量差，不能满足设计相关参数的要求。因而在施工中施加同等预应力时，并不能满足设计所要求的钢筋张拉伸长量。

2.3 预应力混凝土结构在使用中易出现裂缝

预应力混凝土本身服役过程中，都是带有裂缝作业的。因而在预应力混凝土结构的设计与施工过程中，对于裂缝的控制至关重要。笔者通过对全国范围内的多项桥梁与建筑进行实地调研，发现在施工过程中，几乎所有的施工项目都出现了超过规范要求的裂缝。导致这一问题出现的原因主要由两点：

（1）本身问题造成了过大的裂缝

混凝土并不是自然界天然存在的某种土壤，而是由于技术的提高，有人类通过多种材料、多种物质进行复杂的混合及调匀后形成的混合物质。由于其混合物的本质，内部不同组分的物质与材料的分子结构有着本质上的不同，对温度、湿度、承压能力都会呈现出截然不同的反应，因而在相同的条件下，各种组分的延展度会不同，这就造成了过大裂缝的出现。

（2）人为原因造成了过大的裂缝

在实际的施工操作中，为了使预应力钢筋混凝土结构能呈现更为理想的使用效果，施工人员会根据自身经验改编混凝土的水灰比。这往往会导致混凝土中被封存住很多的“水泡”，水分在一段时间后会慢慢蒸发殆尽，但水泡这个空间是不可能凭空消失的，因而在水分蒸发后，这些水泡会以大大小小的孔洞形式留存于混凝土中，这些空洞加剧了水泥内部在荷载作用下的应力集中，因而在混凝土的使用过程中，极易形成超过规范要求的大裂缝。

3 预应力混凝土结构在施工中的控制措施

随着预应力混凝土结构在基建行业的各个领域内大显神通，预应力混凝土结构越发成为关注的焦点。但是，在这种风光背后，我们也要注意到上文所提到的一些安全问题。我们不仅要利用这种结构，更要找到相应的措施来控制负面影响，因而笔者结合自身的经验，给出了一些行而有效的防控措施。

3.1 严把质量关，加强施工过程中的监测与检验

对于在施工过程中，预应力混凝土结构所凸显出来各种疑难杂症，相关部门在其中的监管力度不够是首要问题。建筑材料的采购、施工过程中的工程检测、质监部门后期的验收与修复等方面，都有存在问题的可能。“千里之堤，溃于蚁穴”，一个工程项目要想真正的做到多快好省，首当其冲就是要解决这些可能滋生蛀虫的问题。要想建设出符合国家标准乃至国际前列的工程项目，国家、社会、企业都都不仅要在全局上进行把控，更要着眼于细节，落实施工质量。政府与企业的相关部门，有必要各自成立相关项目的监督小组，在施工环节上跟踪整个流程，力图每一个细节都做到细致，每一个施工环节可追溯。唯有抓住这些细节，才能完成一个高质量的工程项目。

3.2 培训上岗，提升整体团队的专业技能与知识

我国大部分施工队并不是专业的施工队伍，其组成人員基本都是农闲时节进城务工赚钱的农民工。这些农民工虽然踏实肯干，任劳任怨，但大部分都不具备任何的上岗资质，为了上工都去购买假证，对施工项目的并不了解明细也无任何经验可言，仅仅只会服从队长的命令，其实本身对所做的工作是否符合项目的要求也模棱两可一知半解。

施工单位为了节约成本雇佣农民工，与此同时国家也提倡农民工进城打工赚钱贴补家用，但这些都应该是有节制的。相较于专业的建筑工人，经验不足的农民工的工作效率低下，工作质量也不能满足项目要求。如果企业一味在成本上盲目节约，那么在工程未来的安全上则可能会造成几倍的损失。

笔者建议企业可以聘请专业的建筑专家或者技术人员为建筑工人进行相关的上岗培训。最根本的一项是要给建筑工人确立安全第一的意识，与此同时不断提升农民工的专业技能，使他们能早日胜任建筑工人这一岗位。

3.3 有关预应力混凝土结构在施工中出现的问题的相关解决办法

上文中曾提及了有关预应力钢筋存在的三大问题，即钢筋铸固问题，张拉伸长量不足问题以及预应力混凝土结构大裂缝问题。因而在本节，笔者针对以上三大问题给予一些相关的建议。

（1）针对轻度铸固，应在对预应力钢筋进行张拉之前，应采用交替张拉千斤顶的方式，从钢筋两端同时进行，直到孔道内的预应力钢筋能够伸缩自如，自由活动。针对严重铸固，应采用人工开凿方式，在开凿完成后，及时清理及修复，继而在此进行补张拉施工。

（2）针对预应力钢筋张拉伸长量不足的问题，需要从两个情况进行探讨。其一，对于预埋钢筋管道，要进行精准定位，并及时记录；其而，对于钢筋先入管道，则对于浇筑混凝土和振捣的施工工艺要严格控制，做到管道不出现破裂漏浆。与此同时，在固定的时间段内，要对预应力钢筋进行推拉与检测，保证万无一失。

（3）混凝土出现裂缝后，修补与养护是必不可少的。裂缝较小，影响较弱时，则只需要用沥青、水泥等进行一些小规模的补救工作即可，保证裂缝与空气绝缘。如果出现了对构件整体的承载力有影响的裂缝，那么加固措施则要慎重考虑，常见做法是加设钢筋箍与钢板，以此来提高构件的各方面能力。

4 结束语

工程项目的安全，是与全社会的稳定，国家的发展，以及人民生活的长治久安息息相关的，把工程做到耐用和安全，是每一个工程人不断追求的目标。预应力混凝土结构是目前国内最为常见和常用的结构。故而，研究其性能，不断发现其弊端，确实的提高预应力混凝土的施工技术与工艺，是重中之重。笔者在文中详细阐述了有关预应力混凝土的铸固问题、张拉伸长量不足、混凝土本身易出现裂缝等问题，并给出了如何控制这些问题不再出现的建议。受知识储备与实践尚浅的影响，文中所列仅为个人观点，或存有不足之处，望有识之士加以指正。

参考文献：

[1]袁铜森.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝成因分析与维修加固[D].湖南大学，2011.

[2]汪劲丰.预应力混凝土斜拉桥施工控制的关键技术研究[D].浙江大学，2013.

[3]陈兆栓.预应力混凝土斜拉桥施工监控概率方法研究[D].华南理工大学，2012.

[4]高延奎.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制[D].长安大学，2010.

[5]余明.某预应力混凝土连续刚构箱梁桥腹板开裂机理研究[D].长沙理工大学，2013.

[6]乔朋.预应力混凝土连续梁桥的温度效应研究[D].长安大学，2012.

[7]陈舜东.高墩大跨度连续刚构桥的施工控制及高墩的稳定分析[D].西南交通大学，2010.

[8]沈典栋.大跨径预应力混凝土连续梁桥施工预拱度控制研究[D].武汉理工大学，2013.

[9]王定一，王宇红，胡长.简明预应力混凝土施工手册[M].北京：中国环境科学出版社，2013.endprint