阐述高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用

（山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500）

1 预应力技术应用现状

1.1 应用于混凝土结构中

在高速公路桥梁建设中，大部分结构为混凝土结构，在混凝土结构中应用预应力技术能够将预应力处理技术的主导作用充分发挥出来，优化处理高速公路桥梁的混凝土结构，严格按照国家建筑技术指标和施工工艺要求进行高速公路桥梁混凝土结构施工能够将变形问题发生的概率大大降低，对混凝土结构中常见的变形、裂痕等问题进行有效控制能够将高速公路桥梁的使用寿命延长，提高高速公路桥梁建设的社会效益、经济效益和生态效益。所以相关工作者应当高度重视高速公路桥梁钢筋混凝土结构中预应力技术的应用方法，尤其要注意合理地处理混凝土结构裂缝问题，避免裂缝扩大，及时进行预应力加固，合理控制钢筋混凝土主体结构的施工质量[1]。

1.2 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。

1.3 应用于公路桥梁加固中

预应力加固法是当前很多公路桥梁工程尤其是大型公路桥梁项目广泛应用的一种加固方法，预应力加固技术的应用功能需要提前综合处理桥梁支撑构建的各种预应力，从而保证桥梁两个承拉区（受力承拉区和受压应变区）能够承受相反的两个预应力，逐渐减小桥梁构件自身内部的受压应变力，将桥梁构件的整体承载力提升，确保桥梁结构的整体安全性。在传统的公路桥梁加固中常常采用预应力下撑式拉杆加固法（如图1所示），随着预应力技术的不断发展，当前在桥梁主体框架结构、路面层、增大桥梁体外补强加固层的补强加固方法也逐渐增多，体外锚喷预应力的补强加固、增大体外截面以及同时增大体外配筋等都是当前常见的高速公路桥梁体外预应力补强加固措施。比如我国某公路桥梁T 梁建设中采用体外锚喷钢筋混凝土的体外预应力加固技术处理了T 梁钢束，有效地粘合了桥梁钢束和梁体外层，达到了补强加固的效果，公路T 梁的主体抗弯能力得到大大提升，有效地减少了桥梁锈蚀、承载力不足等不良现象，工程整体质量水平得到提升，使用寿命也得到进一步延长[2]。

图1 预应力下撑式拉杆加固法

2 预应力施工技术工艺

2.1 施工前准备工作

传统的预应力施工中采用的是冷拉钢筋，现如今所用钢绞线比传统的钢筋有着更强的经济型和实用性，钢绞线施工成本比传统冷拉钢筋节省了1/3的成本，并且有着更高的质量参数，在节省成本以及提高施工质量方面都有着明显的优势，这得益于现代科技的发展。现代钢绞线类型也存在多种，在具体施工中要根据钢绞线的性能以及工程需求合理选择钢绞线。在选择锚具时要注意对机械锚固和模组锚固进行重点考虑，锚固类型不同适用范围也存在一定差异性，施工人员要根据工程质量要求合理选择锚具。

2.2 预应力技术施工工艺流程

2.2.1 钢绞线下料与穿束

在高速公路桥梁预应力施工中需要灌浆处理钢管和锚垫板，此时可能发生粘结段，所以工作人员要清洗干净粘结段钢绞线的PE 层和油脂，确保钢绞线表面干净整洁，同时要充分考虑穿束和钢绞线下垂过程中可能受到的影响，对张拉伸长影响进行深入分析，切实采取措施保证张拉两段有着一样的伸长部分，保证合理地粘结好两端的粘结段。在实际施工中，难以充分掌控钢绞线下料穿束的位置和长度，这主要是因为通常需要穿梭的钢绞线长度超过150m，有着较大的长度，加上受到墩顶导向槽、跨中转向等诸多因素的影响，导致难以一次性完成12 根钢绞线的穿束。此时可以调整穿索方式，采用逐根穿索的方式。为了避免发生缠绕，工作人员在具体施工中首先需要编号各种材料，比如密封盖小孔、钢绞线、工作锚板孔，然后按照编号顺序逐次完成穿索作业，保证12 根钢绞线能够形成一个紧密结合的整体，钢绞线位置再用橡胶垫进行约束。最后，还要再次检查确认，明确是否存在缠绕问题[3]。

2.2.2 真空灌浆

高速公路桥梁中采用后张法预应力混凝土结构后期可能会受到外界环境影响腐蚀预应力钢筋束，一旦发生锈蚀会严重影响工程的质量安全，甚至发生坍塌。为此，可以用压力灌浆的放回寺将预应力筋预埋孔道与预应力筋之间的间隙填充密实，解决腐蚀问题的同时也提高了混凝土结构的整体性。预应力筋在高应力状态下很容易受到腐蚀，如果没有及时采取处理搓死很容易导致腐蚀加剧最终发生断面，对预应力混凝土结构的安全性和耐久性产生不良影响。真空灌浆条件下可以将预应力筋的抗腐蚀能力提高，有助于全面提升路桥的整体性能。

2.2.3 预应力筋张拉

预紧张拉和高应力张拉是预应力筋张拉施工的两个过程，如图2图3分别为锚具张拉端构造图和固定端挤压锚具构造图。工作人员在实际开展预应力张拉施工中需要按照编号张拉对应的钢绞线，从而避免在张拉过程中发生张拉交叉、缠绕等不良现象。张拉缠绕可以通过预紧张拉达到预防的目的，在正式开展高应力张拉前需要理顺钢绞线，确保张拉的效果，提升路桥的整体质量。钢绞线有着较长的长度和较大的下垂量，在预紧张拉过程中为了避免钢绞线两端粘结长度较大需要注意保证两端对称。在高应力张拉前还要检查是否存在错位、缠绕等不良现象。在完成预紧张拉施工后工作人员要根据设计要求对梁体结构构件几何尺寸、孔道位置进行仔细检查。同时，需要校验仪表、设备、机械，将预应力筋张拉的施工质量水平提高[4]。

图2 锚具张拉端构造

图3 固定端挤压锚具构造

2.2.4 压浆施工

可以采用局部粘结使用方法进行公路桥梁的体外锚索固定横梁，确保粘结度达标。一般在粘结路段粘结力控制过程中需要严格按照设计规定控制压浆密实度，做好张拉过程控制，保证按照施工规范进行压浆施工和锚具施工。在压浆前，应当通过1：1 的模型试验确定工程是否合格，当确认合格后方可正式压浆作业。在预应力张拉24h 后可以开展压浆施工作业。施工中要可以利用手动压浆机均匀地压浆。

2.2.5 混凝土施工

分层浇筑和分层振捣是预应力混凝土浇筑常用的两种方式。箱梁混凝土有着较大的体积，可以从一端开始分层浇筑振捣，可以按照插入式振捣器为主、插钎式振捣器为辅的方法完成混凝土振捣，将混凝土密度、质量提升[5]。

3 预应力施工技术在高速公路桥梁中的应用

3.1 工程概况

上三高速K15+860 顶板底板厚度和侧板厚度分别为29cm 和27cm。该公路受到施工工艺的限制受到了较为严重的风化，并且存在严重的超载现象，结构碳化深度达到了5cm，强度仅仅为10MPa 左右，并且顶板存在较多的裂缝。该工程箱涵顶板加固以及侧腹板碳化防护为加固维修的重点。

3.2 加固方法

加固方法选择粘结预应力体系。沿着道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。

3.3 加固效果

采用粘结预应力体系加固高速公路桥梁箱涵能够用镀锌软钢丝将截面部分拉应力分担，将桥体纵向钢筋荷载增加值有效减少，实现箱涵承载能力和安全性提升的效果。粘结预应力体系的应用不但提升了桥梁的安全性，也延长了其使用寿命，没有影响高速公路的社会形象。

4 结语

在高速公路桥梁施工中应当加强控制预应力技术的施工技术和流程，充分发挥预应力技术的优势。