公路桥梁施工中预应力技术的研究

曾磊

【摘要】公路桥梁施工中预应力技术虽然与传统的路桥施工技术相比起步相对较晚，但是其发展相当迅速，已经在材料、设备、工艺、技术等方面形成完整体系，现不仅应用于单纯的路桥结构，更推及路桥维修加固、山体锚固等多种施工方面，其前景和发展正处在日益上升期。因此预应力技术的探究具有极为重大的现实意义。

【关键词】公路桥梁施工；预应力技术；控制措施

公路桥梁施工中预应力技术虽然与传统的路桥施工技术相比起步相对较晚，但由于其能够充分利用材料的高强度性能增大桥梁跨径，有效防止混凝土发生裂缝等诸多优势，发展相当迅速，已在材料、设备、工艺、技术等方面形成完整体系，现不仅应用于单纯的路桥结构，更推及路桥维修加固、山体锚固等多种施工方面，其前景和发展正处在日益上升期，然而它也有一定的不足，如预应力桥梁易产生裂，尤其是箱梁桥，这些施工问题也会给工程带来一定的质量隐患。因此预应力技术的探究具有极为重大的现实意义。

1.预应力技术的广泛应用

目前预应力技术已经广泛应用于多方面：混凝土空心板、混凝土箱梁、受弯构件、加固施工和钢筋混凝土多跨连续梁等。由于在桥梁设计中预应力混凝土空心板跨径增加到一定程度时刚度会随之降低，因此当跨径在16~25m时可采用混凝土空心板；混凝土箱梁中的预应力应用则要求混凝土配合比实验、设计的合理优化；受弯构件中的预应力实施则相对施工简单，因为碳纤维强度较高，粘贴碳纤维片材中有效运用预应力技术则可以大大提高构件遭破坏时的碳纤维片材应力，但需要注意的是由于受弯构件在加固前已具备一定的初始内力，当混凝土受压区的压应变达到其极限压应变时，相应的受弯构件的承载力也达到极限；预应力在加固施工中的应用则可以通过在构件受压区产生拉应力来提高构建在极限承载力下的应变增量，可以有效的增强道路桥梁现有的承载能力并延长其使用寿命；预应力在在多跨连续梁中应用则可以有效的满足公路桥梁抗弯和抗剪承载力不足时的加固需求，施工方法也相对比较简单。[1]

2.预应力技术的现存问题

由于预应力技术的施工过程中操作专业性相对较强，施工工艺相对较为复杂，尽管预应力技术已经得到施工单位的广泛青睐，但在具体的施工操作过程中仍具有许多问题有待解决。以下将就一些施工过程中最常见的问题进行简单的论述：

2.1管道堵塞问题

这里的管道堵塞主要是指混凝土浇筑后出现的波纹管堵塞现象，它会导致后期预应力钢绞线实际伸张值与设计时计算的数值不符或钢绞线穿束无法穿过波纹管等问题，耗费不必要的人力和时间。这一问题主要是由施工过程中施工单位未严格遵照施工规范进行安装，导致波纹管安装时管套接头不精确或波纹管定位不准确，也可能是由于工作人员在混凝土的振捣过程中不熟练的人工操作或波纹管自身质量问题造成波纹管的局部破裂导致的混凝土水泥渗漏引起。

2.2一端张拉工艺问题

预应力筋的张拉是施工中的一个非常关键的程序，其张拉质量影响建筑整体的结构安全，我国现浇3~5跨的大跨度预应力连续箱梁底板大部分采用一端张拉的工艺，但是国外规定这样的情况下应当采用两端对称张拉以保证足够的跨中承载力，防止出现正截面裂缝，这也是我国公路桥梁中存在的一个常见的共有问题。

2.3结构张拉控制问题

由于张拉人员个人素质问题等各种原因引起的张拉力施工控制不严，在施工过程中本应同时控制的张拉力和预应力经伸长量往往出现误差，尤其在多束张拉的情况下，由于预应力筋伸长值计算不准确，在实际张拉时容易导致张拉力失控，此外关于张拉力控制还有其他几种情况：

2.3.1预应力结构张拉前出现裂隙

在实际操作情况中应该尽量避免荷载用下的裂隙出现，张拉前的这些裂缝大多是由于温差和干缩造成，它们具有一定的特点和规律，干缩造成的裂缝一般在表面，宽度细、分布不均；温度裂缝则既有表面的，也有深进和贯穿的，分布有一定规律性。

2.3.2后张法构建中发生钢筋孔道堵塞

无论抽芯过早（水泥砼尚未凝固强度不足）或过晚（水泥砼强度太大橡胶抽拔管可能被拔断）都有可能引起预留孔道的堵塞或塌陷，[2]这样会导致预应力筋无法顺利穿过，因此影响灌注工程的张拉效果和工程质量。

3.预应力技术保证质量的有效措施

3.1遵守国家相关政策法规等规定

在预应力管理过程中首先应当严格遵守国家的相关法律法规规定，以及相关的标准规范等，如《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D60－2004）等，有效控制和应用公路桥梁施工中的预应力技术。

3.2施工各阶段的预应力技术管理

3.2.1预埋、张拉、灌浆阶段

预埋阶段是通过对预应力曲线形状的控制来保证精确、牢固的控制点定位和正确的曲线形状；张拉阶段则是将预应力筋的伸长值变化保持在规定范围内以保证张拉应力能够满足设计、规范的要求；灌浆阶段主要是保证预留孔道的浆体计量准确、饱满。

3.2.2钢筋安装

在钢筋绑扎、焊接过程中都应当避免对预应力筋的破坏：在绑扎过程中应当遵循梁内——板内预应力筋的先后铺设顺序便于其穿筋定位，并防止钢筋绑扎对预应力筋外皮的破坏；在焊接过程中也要采取相应的保护措施，尤其禁止将预应力筋作为搭接线进行焊接。

3.2.3混凝土浇筑

混凝土浇筑前首先要严格注意浆体的控制：严禁通过加水来提高未能及时使用导致的流动性变差的水泥浆；在浆体搅拌时要保证搅拌机里的浆体是整体进料和卸出的，并对水泥、水和各种外加剂等材料的用量严格控制；压浆前要用空压机及时清理水分或脏物来保证管道内的清洁，在压降过程中，如果孔道过长导致第一次压降状态不理想，则可以在第一次压降初凝后实施第二次压浆。在具体的浇筑前还要注意严密封堵各孔道孔端和接口处，如外露的灌浆孔、排气孔、预留应力孔到等，防止漏浆或异物堵塞孔管，特别是下层孔道的灌浆孔和排气孔。浇筑过程中则要注意搅拌是的振动棒不得碰触预应力锚具、孔道，浇筑完毕后应当及时清理孔道并封堵灌浆孔和排气孔管口以防止异物的进入堵塞管控。[3]

3.3常见预应力技术管理问题对策

3.3.1管道堵塞问题

管道堵塞的情况下应当首先由专业技术人员根据预应力筋坐标曲线来确定漏浆管道堵塞的准确位置，然后使用冲击钻在避开梁主筋位置的前提下缓慢开孔，利用工具清除波纹管中的内容物（水泥浆）保证钢绞线能顺利通过波纹管并自由伸缩，并在张拉完毕后以高等级微膨胀混凝土将洞孔封堵好。

3.3.2预应力过大

针对工程项目中的预应力过大问题应当首先加强对各施工工序和预应力材料的质量把关，另外，在梁体结构张拉前除了保证混凝土的强度符合要求，还应对混凝土龄期进行严格的控制。由于混凝土的渐变和收缩会影响预应力的大小以及梁体的反拱度大小，因此最好在之前就强制规定龄期（一般要求10天以上），在符合龄期的情况下才能开展张拉行为。

综上所述，随着我国道路桥梁建设事业的蒸蒸日上，建筑规模日渐扩大，公路桥梁施工建设中的预应力应用也在人们的创新和研究中日渐成熟，被施工单位普遍应用。对于预应力应用管理中还不完善的部分，相关工作人员无论是设计人员、管理人员亦或是施工人员都应当予以相当的重视，在建筑过程中不断反思总结，对其加以完善。

【参考文献】

[1]郭益安．桥梁工程质量控制的重要性及其控制方法研究[J]．价值工程．2011(21)

[2]邓军．桥梁的后张法预应力控制的探讨[J]．科技创新导报． 2010(11)

[3]王旭明．公路桥梁高墩台施工技术浅析[J]．中国城市经济．2011(12)

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。