高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用

薛翔

山西路桥第八工程有限公司 山西运城 044000

预应力混凝土管桩是近年来公路桥梁工程的新型应用基础，它具有较高的承载力和较强的可靠性，而且施工简易快速，在当前公路桥梁建筑工程中应用广泛。近年来，随着工程技术水平的提高，静压预应力混凝土管桩施工技术得到了快速发展。但是，在技术提升过程中会出现某些问题，如高层建筑地表堆土高低差及侧压力过大导致的基础整体折断问题等[1]。但相对而言，该技术的基础支撑能力还是拥有一定安全保障的，目前其成为国内许多公路桥梁采用的重要施工技术。

1 概述

1.1 预应力技术原理

什么是预应力技术，在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结果使用的性能的结构型式。通俗一点的说法就是建筑中增加少量钢筋，大梁承载力翻倍，这就叫预应力。比如桥梁中的梁，由于梁所受的自重和外荷载绝大部分方向向下，所以梁在投入工作时，必然会产生上部收缩和下部拉伸的变形，即梁的上部受压下部受拉。预应力就是在梁投入使用之前，人为地在梁下部施加压力，使得梁下部受压，上部受拉。这样，梁在投入工作时，就能提高承载能力。

1.2 桥梁工程中应用预应力技术的必要性

在公路桥梁工程中应用预应力技术，能够提高桥梁工程的结构强度，且出现混凝土裂缝病害的几率也会大大降低，使得桥梁的局部结构更加完善，整体设计比例更加合理，从而提升桥梁的施工质量，延长桥梁的使用寿命[2]。在桥梁工程中应用预应力技术，可以根据需要调整构件的摆放位置，使其布置更加合理，还可以采用分段施工的方式，对施工的各个阶段进行合理调整，使工程施工的各个环节紧密联系，相互之间的衔接更加科学，最终提高工程的施工效率和质量。

2 预应力技术在桥梁工程施工中的应用环节

2.1 在多跨型桥梁工程中的应用

预应力技术在多跨型桥梁工程中，可以有效实现良好的加固处理效果，可以全面提高多跨型桥梁结构的整体稳定性、抗剪能力及抗形变的能力。针对多跨型桥梁工程结构，通过预应力技术的应用，可以全面提高整个调整结构的稳定性。在多跨型桥梁工程建设施工过程中，桥梁工程需根据自身结构层面进行层次划分，通过正弯矩和负弯矩2种形式来加以体现，可以充分保证多跨型桥梁结构的核载能力和稳定性，因此需有效运用预应力技术对桥梁结构进行整体加固。

2.2 应用于受弯构件中

整条高速公路桥梁的使用寿命以及施工质量都受到受弯主体构建质量的影响，为此，需要科学合理地控制高速公路桥梁结构中的受弯构件，工作人员要注意正确科学地使用各种预应力施工材料和技术，保证严格按照操作规范开展高速公路桥梁受弯构件的应用和施工，将受弯构件的整体强度提升，保证高效地发挥出受弯构件的价值。在实际高速公路桥梁工程建设中国，加固整个受弯后构件主体的材料主要为高强度的新型碳纤维构件，这种碳纤维构件的受弯抗拉强度极强，整个受弯主体构件压力差生的损坏可以最大限度地降低，有效避免严重的事故，所以整个受弯主体构件及时在承受最大的压力时也不会发生损坏等特殊情况，这种受弯构件在高速公路桥梁稳定性提升方面发挥着十分重要的作用，有效地保障了交通运行的安全。

2.3 在碳纤维片中的应用

在公路桥梁的加固、改造过程中，炭纤维片是一种性能优良的施工材料。针对施工中的薄弱部位，采用粘贴炭纤维片的方式，能够实现该部位的加固处理，延长公路桥梁的使用寿命。一般情况下，箱梁的桥梁属于大型钢筋混凝土T型梁常见的构件。在桥梁构建跨度施工中，往往会存在着较大的施工难度，对于技术的使用要求也相对较高。在实际施工过程中，融入碳纤维片，能够起到简化施工工艺、节省成本的效果。

3 公路桥梁工程施工过程中预应力技术应用重点分析

3.1 施工准备

首先，通过分析施工方案和施工工艺，确定应用预应力钢筋束及其设置位置后，选择了标准强度为1860MPa的Φs15-15.2钢绞线，制孔以塑料波纹管为准；其中的锚具选择了与群锚张拉体系相一致的类型；采用了钻孔灌柱桩基础，桥墩桩基为1.8m，共用4根；固定墩的设置以1.5m桩基为准，共用4根。其次，由于该项目沿线地表存在公路、池塘、花圃、村道、果园、村庄、农田，地貌类型相对复杂，包括了坡残积台地、冲海积洼地、冲洪积台地、台间坳谷等[3]。因此，在对地面不同公路里程的地面高程进行测量后，根据勘查结果分析，认为在该项目中应用预应力技术，对于材料的选择极为关键，而且，需要做好各项资源配置。所以，按照当前施工产业链条，确定了按施工设计方案，严格选择材料、实施材料进场检验与堆放后的随机抽检制度。同时在材料堆放区域进行了环境设置，以此预防外部环境接触预应力材料后产生的损伤问题。

3.2 模板施工要点分析

在公路桥梁建设施工过程中，模板的制作和使用是后续预应力施工质量保障的重要基础，因此，在具体施工过程中须保证施工模板的整体质量。在本次桥梁工程施工过程中，选择定型钢模板结构，施工人员对定型钢模板的质量进行全面检查和分析，有效保证模板的质量符合工程施工要求，为后续预应力施工技术的应用打下重要基础。在安装模板和拆除模板过程中，须严格依照工程设计标准来加以执行，有效提高模板施工的规范性。

3.3 钢绞线安装施工

根据施工现场需求，选用科学、合理的钢绞线类型，对钢绞线的位置、布局等进行合理的布置，以提高工程的施工质量。同时，还应当对钢绞线的锈蚀问题进行综合分析，制定防锈措施。同时，还应当根据工程施工状况对钢绞线下料长度进行精准的控制，对钢绞线进行切割的过程中，必须合理选择砂轮切割机型号。完成切割工作后，技术人员还要严格检查切割结果，判定其是否满足要求。预应力筋的施工过程中，施工人员应严格按照施工标准与规范进行施工，同时要重视钢筋安装工序，首先对钢筋进行焊接处理，然后在此基础之上搭接预应力钢筋，从而保证钢筋的整体强度。

3.4 桥梁施工中混凝土技术施工质量控制

在混凝土施工中，要针对预应力混凝土结果的整体指标进行检测，确保与施工设计要求相符合。并且施工完成后，还要对整理工程进行预评估。控制好混凝土施工质量，适当提升稳定性，同时还要对混凝土进行养护，降低混凝土结构裂缝机率，确保施工质量。

3.5 预应力孔道施工要点分析

在桥梁预应力技术使用过程中需要具备对应的施工孔道，须对孔道的施工位置及施工质量控制要点加以明确，并且在用地施工过程中经常需使用金属波纹管预留相应的拉孔道和压浆孔道。相关施工人员须对金属波纹管的施工操作流程进行准确把控，要保证金属波纹管在后续的使用过程中，可控制预应力的大小。除此之外，在施工当中需对金属波纹管材料性能进行有效测试，须保证波纹管的性能符合工程的施工规范要求，同时要保证金属波纹管表面不存在明显的损伤，如果发现存在质量问题，须及时进行调换。

3.6 孔道压浆施工

张拉施工完成后24小时内进行孔道压浆施工。在施工之前，要用割丝将锚头封住，确保孔道无杂物。将水泥浆液按照规定的比例配置好后，向孔道中压入。如果出浆孔中溢出的浆体浓度与注浆孔中注入的浆体浓度相同，则说明孔道压浆已经完成，此时要用圆木塞将浆孔封堵好，确保浆液不会渗出。当这项工作完成后，还需要进行加压作业，将压力控制在0.5兆帕至0.6兆帕之间，持续加压至少2分钟，完成后将压浆泵关闭，然后对下一个孔道进行压浆施工。

3.7 做好监督质检工作

（1）为保证公路桥梁施工质量，必须配有专业的监理队伍，对施工的各个环节进行严格把关。在桥面施工前，技术人员应仔细查看设计图纸，掌握有关资料，反复检查施工材料，仔细检查施工设备是否存在异常，规范施工程序，严格把关。

（2）每一步施工结束后，都要进行严格检查，发现问题立即采取措施进行处理。每道工序的连接过程必须及时进行科学的质量评定，并根据客观数据判断预应力过程的处理效果，后续工序的处理必须在预应力达到工艺要求后再进行。

（3）监理组应及时与施工单位沟通，全面掌握现场情况。不定期抽查施工过程中的各个环节，对不符合要求的及时提出并解决问题，为公路桥梁的整体质量打下基础。

（4）项目竣工验收时，必须严格按照验收标准和程序进行验收。

3.8 加固方法

加固方法选择粘结预应力体系。沿着公路中心向方向在箱涵顶板底面按照20cm的间距布置预应力钢筋，固定方式为锚固方式，张拉方式为螺旋扣环拉紧器。在张拉预应力钢筋后，为了保证预应力钢筋能够牢固地粘结在加固梁体上，需要用3cm的氧化铝聚糖树脂喷涂，钢丝为两股钢绞线、高强螺旋肋钢丝材料。裂缝灌浆处理方法如下：第一，清理干净混凝土表面的灰浆、沙粒等杂物；第二，拌和灌缝用胶，将配好的灌浆胶及时注入裂缝；第三，配置化学灌浆；第四，接通管道然后将所有灌浆嘴阀门打开，用0.2MPa以上气压吹干净管道及裂缝；第五，灌浆完成后将灌浆嘴拆除并且修整表面，封闭处理小于0.15mm宽度的裂缝。预应力体系加固方法如下：第一，凿除缺损部位表层劣质混凝土将表面浮石清理干净，人工清除干净外露钢筋的锈蚀痕迹，在钢筋表面上涂刷防腐材料。第二，将结合面清洗干净。第三，按照20cm的间距布置预应力钢筋，固定方式为锚固方式，用角钢固定镀锌软钢丝束。当预应力钢筋张拉达到960MP后，用EC聚合物砂浆浇筑3cm厚度，保证钢筋束能够和梁体牢固地形成整体，然后开展为期2-3天的养护作业。第四，修补混凝土结构。

3.9 人员管理

（1）对公路桥梁施工技术人员进行专业素质培训，加强施工技术人员的理论提高和技术培训，要求施工技术人员在培训结束后，能够熟练掌握相关技术，从而使预应力技术准确应用于公路桥梁施工。

（2）根据本工程施工现场的实际情况，制定完整、科学的施工人员管理办法，详细落实各施工人员的岗位职责和工作内容，科学规划工期、进度、成果，制定质量管理措施，对施工人员进行奖惩，如采取激励措施，实行绩效工资，提高施工人员的责任心，调动他们的工作积极性。

4 结语

目前公路桥梁施工中对预应力技术的应用需求较大，由于现阶段公路桥梁施工中，存在“遇山开洞，过水架桥”的实际需要。因此，为了节约材料、优化施工工艺、增强公路桥梁安全性能、延长使用寿命、提升项目产品整体质量，有必要运用“产业链思维”，加强对预应力技术的研发设计投入。从而借助提高公路桥梁预应力技术研发能力，间接促进中国在公路桥梁工程项目方面的“工业设计能力”，为中国在全球同行业市场的业务拓展提供生产要素方面的优势，进而提升核心竞争力。