试析预应力施工技术在桥梁工程施工中的应用

文／李伟 核工业长沙中南建设工程集团有限公司 湖南长沙 410000

引言：

在地区经济交流频率不断提升的情况下，对于道路交通工程的需求量也在增大，桥梁工程作为道路交通工程中的施工难点，做好设施建设管理，对于提高工程施工安全性有着积极意义。目前预应力技术在桥梁建设中的应用也越来越多，该技术可以有效提高桥梁工程的施工强度，在节省建筑材料使用量的同时提高桥梁的质量。通过整理该技术在应用中需要注意的内容，对于加快工程作业进度，提高工程作业质量有着积极的意义。

1、预应力施工技术基本内容论述

1.1 基本概念

预应力是指在桥梁建成之前对桥梁结构施加压力，使其可以存储相应负载，在受到较大外部荷载时，确保桥梁可以恢复初始状态，提升桥梁工程应用过程的稳定性。从实际应用情况来看，在桥梁施工中做好标准载荷分析，根据分析结果来改善内部结构，以此来增加混合能力的平衡性，确保桥梁工程处于稳定状态。且预应力技术在应用中也有着重要作用，即预应力技术的使用可以提高桥梁各部位的柔韧性，保证各部位受力平衡态的充分性。通知经过预应力处理后也可以提升结构的综合刚度和抗拉断性，减少同类材料的弹性变形和开裂时间延迟，以此来延长桥梁工程的服务周期，达到节约建桥成本的目的。

1.2 发展意义

从目前的使用情况来看，预应力在桥梁建设方面取得了长足进步，伴随着当前城市发展的快速增长，桥梁工程施工时的原材料价格也在增加。大预应力技术在使用中，具有综合应用成本较低的优点，结合当地的实际情况，使用优质钢材和混凝土来解决桥梁架空问题，对水土保持和增效具有重要意义。此外，现代桥梁在建设中，具备重量轻外形美观等特点，而预应力施工技术的应用，也可以满足现阶段行业的发展要求，以提高设计结果的可靠性。并且在技术应用过程中，也需要结合现场的实际情况，选择可靠的施工材料进行施工，以此来减少施工后裂纹的发生，有效改善桥梁工程的外观形象。除此之外，高性能材料的使用，还可以减少水和其他盐类杂质对桥梁结构耐久性的影响，从而延长桥梁的使用寿命，提高桥梁工程的施工质量。

1.3 应用优势

桥梁工程施工过程中，不可避免地会产生应力，因此需要对其进行控制和预防，减少与应力相关的结构稳固性波动，提高桥梁工程施工结果的完整性。预应力技术的使用，可以对桥梁工程产生的机械应力进行抵消，从而起到加强桥梁结构稳固性的作用。而且在桥梁结构的施工中，也会借助预应力施工技术来对结构间应力进行消除，从而提高桥梁结构的强度和完整性。同时在桥梁工程施工中，预应力技术的使用也可以提高桥梁结构的抗震能力，借助处理后结构存储的预应力，可以对地震产生部分抵消，从而降低地震问题带来的抗震性能影响，提高结构的耐久性和抗疲劳性。除此之外，预应力技术的使用也可以顺利减少工程施工时的成本支出，而且在施工时可以在确保强度的同时，减轻结构自重，尤其是一些较大的桥梁结构，该技术的使用可以减少混凝土材料的浇筑开支，提高桥梁工程施工过程的稳定性，满足相应的使用要求。

2、预应力施工技术在桥梁工程施工中的应用要点

2.1 做好前期准备工作

2.1.1 施工准备

在前期施工准备活动中应注意以下内容：

（1）预应力工程施工初期，专家应仔细检查本项目的桥梁设计图纸，并且利用“两审”制度（即自检+相关部门审核）来对其合理性进行评估，对于不合理的内容也需要及时做出更正，以此来确保设计图纸、施工技术和施工计划应用过程的合理性。

（2）在工程正式施工前也需做好宣传工作，确保施工人员对整个桥梁项目的设计目标、开发目标和施工目的进行清楚认知。而且在施工过程中也需要做好施工技术交底工作，明确不同环节施工时需注意的内容，以此来保证预应力施工质量，减少施工技术应用时的质量问题。

2.1.2 材料准备

在材料准备环节中，应注意以下内容：

（1）预应力施工技术正式应用前，必须准备好钢绞线、锚具和张拉设备的准备工作。其中钢绞线作为预应力施工时的重要载体，其作业质量将直接影响到后续工程项目的施工质量。在具体施工中会预选3-5种不同规格的钢绞线，然后对这些预选钢绞线进行测试，量化相应的实验参数，仔细对比性能和其他参数，最终决定使用经济效益较高的钢绞线材料，满足相应的使用需求。

（2）选好施工材料后，需要严格按照施工材料采购计划中的内容获取相应材料，并且在施工材料进场前进行试验。如果有不合格的材料也需要及时退场，以此来提高所选材料的合理性，满足工程项目顺利推进的相关要求。在对材料进行验收时，需要进行批次验收，每批次重量不得大于50t，每一个批次都会使用随机抽样的方法筛选样品进行测试以确保它们处于良好的应用状态，可以投入到使用当中。

（3）机械设备准备，施工前应定期安排专业人员对于机械设备工作状态进行检查、标定，以此来确保机械设备性能稳定性和可靠性，以确保预应力施工技术使用过程的安全性。

2.2 钢筋绑扎及预应力孔道施工

钢筋的制作在钢筋加工棚进行，所有钢筋在加工之前必须先做清污、除锈和调直处理。钢筋制作好后，在台座上现场绑扎，在钢筋骨架上安设足够的砂浆垫块，以确保钢筋在正确位置并有准确的保护层，保证既无露筋现象，又能使相邻钢筋空间足够，以利于预应力管道安装和砼的振动。钢筋制作与模板安装时，要注意预应力钢绞线的管道、通气孔、泄水管、支座钢板、护栏等预埋件的埋设。

在桥梁工程施工过程中，预应力孔道属于非常重要的工作，其作业质量也将直接影响到后续施工活动的安全开展。通常情况下，预应力施工环节多采用塑料或金属预应力波纹管参与施工（如图1），每节波纹管的长度为6m左右，在对其进行连接时，使用长度为30-40cm 同类型管道进行密封连接。为保证通道的气密性，连接处应使用透明胶带封堵处理，并且在对波纹管进行安装时，需要先安装施工结构的主要框架，随后按要求固定，然后将波纹管穿过横梁的两端，随后利用相应结构进行固定，并对不合理位置进行及时修复，以提高结构连接结构的合理性。除此之外，波纹管基础安装工作结束后，应及时调整位置，并在相应位置固定加固结构，防止施工过程中波纹管出现松动，营造更加安全的施工环境。

图1 波纹管施工示意图

2.3 开展混凝土施工

完成上述工作内容后，进入到混凝土浇筑施工环节，在具体的作业活动中，也需要注意以下内容：

（1）需要对所有的预应力管道、通气孔进行保护，为后期的穿钢绞线提供安全的工作环境。

（2）在混凝土浇筑过程中，由于单次浇筑的混凝土总体积较大，因此在浇筑过程中也会使用振捣技术进行加工，根据现场的实际情况采用调整振捣时间（单次30s以内）、振捣间距（辐射半径1.5 倍以内）等措施避免振捣过程中，距离波纹管过近或触碰波纹管带来的损坏问题。为保证振捣质量也可采用高频振动器等新型设备配合传统振捣器联合施工。

（3）在混凝土振捣过程中，所使用的振捣器需要与混凝土液面保持垂直的状态，在按要求完成一次振捣工作后，也需要及时展开二次振捣作业，目的是减少混凝土中的气泡，提升混凝土浇筑质量。

2.4 进行钢绞线施工

进入到钢绞线施工环节中后，也需要注意以下内容：

（1）等待混凝土浇筑凝固模板拆除后，开始进入到钢绞线施工环节，一般情况下所使用钢绞线长度根据设计要求提前加工好，并且钢绞线施工过程中，应提前清洁表面，确保钢绞线表面无杂物附着，同时也需要对施工现场处理，营造良好的工程作业环境，减少锈蚀问题的出现。

（2）钢绞线在安装过程中，严禁将钢绞线放置在成型混凝土路面上进行拖曳，避免钢绞绳出现磨损问题，影响到结构的稳定性。需要注意的是，钢绞线本身具备良好弹性，在对其进行切割时严禁钢绞线使用氧气乙炔、电焊切割等不正确切断方式引起的安全隐患。对此在对钢绞线进行安装时，需要严格遵守相应要求操作，并且安装时不要出现钢绞线越过钢绞线的情况，确保钢绞线在使用中可以保持平行的装填，以提高安装的可靠性，满足相应的使用需求。

2.5 预应力张拉施工

目前常用的预应力张拉系统如图2所示，在进入到预应力张拉施工环节后，应注意以下作业内容：

图2 预应力张拉施工系统示意图

（1）把握好预应力张拉时间，一般情况下混凝土的养护时间不能少于7d，而且其强度也需超过设计强度80%以上。并且在工作开始前需要再次检查张拉设备的工作状态，确保设备可以正常工作后再进行后续作业活动。

（2）张拉施工前，需要对张拉孔道进行严格检查，要求孔道口满足通畅、清洁性要求，并且在应用中也需要做好锚具的安装工作，防止钢绞线在应用中出现松弛问题，营造良好的张拉施工环境。等待管道检查质量均达标后，即可开始张拉施工。

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（3）在张拉过程中，需要采取多次张拉和梯度张拉，每次拉伸完成后延迟15min 再进行下阶段张拉，而且在每阶段张拉工作结束后都需进行设备检查，不满足要求的设备也需要及时进行更换，以维持结构拉动效应处于稳定状态。

（4）工程张拉完成后，必须及时对预应力钢绞线进行锚固处理，而且在张拉工作结束后也需要连续观测48h，等待各项参数均满足质量要求后，可以进入到灌浆作业环节。

2.6 孔道压浆施工

完成上述工作后，进入到孔道压浆施工环节，在该环节的作业过程中应注意以下内容：（1）等待张拉工作结束，并且24h监测结果满足要求后，可以对孔道进行压浆处理，

以防止预应力钢筋的腐蚀或应力变形问题。目前经常会使用硅酸盐水泥来制作水泥浆。

（2）水泥浆制备完成后，开始进行注浆施工，在具体的作业过程中，需要将注浆压力

控制在0.5-0.6MPa，为确保最终的注浆质量，也需要对注浆速度进行控制，整个过程都需要保持持续注浆，直至孔内空气完全排空，至少能保证一根孔道压浆用量（一般至少为管道体积的1.5 倍）且注浆孔出现水泥浆流出时，可以结束注浆作业，进入到下一孔道作业。

3、预应力施工技术应用时的常见问题及处理措施

3.1 张拉力控制问题

3.1.1 问题概述

进行预应力施工时，很容易发生张拉力控制问题，导致此类问题出现的原因如下：

（2）在张拉过程中，存在监督质量较差的情况，如张拉时间较短、张拉梯度波动范围较大、张拉时线束张力不均衡等，导致张拉结果不合理，增加预应力构件裂缝问题的发生概率，并且在张拉力不均匀的作用下，也会扩散预应力裂缝方向，增加潜在问题的发生概率。

3.1.2 处理措施

针对上述问题，在对其进行处理时应注意以下内容：

（1）完善预应力工序的规范性，细化预应力工序中的相关内容，使其可以对张拉力控制过程给予科学监督，这样也降低张拉力过程中失衡问题的发生概率，防止预制构件裂缝问题，提高张拉结果的可靠性。

（2）在张拉过程中，也需要做好全过程监督工作，按要求将张拉时间间隔控制在15min 左右，张拉梯度会在前期比较临近，后期再增大张拉梯度，并监督张拉时线束张力波动情况，及时调整张拉线束的工作状态，以此来提高张拉结果合理性，降低预应力构件裂缝问题的发生几率。

（3）在对张拉力方案进行设计时，也需要提前做好张拉钢筋位置的合理控制，按要求分阶段拆除模板结构，等待其张拉强度超过75%之后，按要求进行后续张拉作业，提高张拉结果的合理性。

3.2 波纹管堵塞问题

3.2.1 问题概述

在预应力施工技术的应用中，也容易的出现波纹管堵塞问题，导致此类问题出现的原因如下：

（1）在对波纹管进行安装时，施工人员没有遵循相应操作规范来展开作业，如没有按要求将波纹管安装在合适位置，或者管道固定质量较差，对此在浇筑混凝土时，也会对波纹管产生冲击，引起管道破损问题，从而导致混凝土混入到管道中。导致管道堵塞问题。

（2）在波纹管完成安装后，没有按要求对波纹管端口进行封堵，这样也使得混凝土在浇筑时很容易有残渣渗漏到端口当中，从而引起管道堵塞问题，干扰后续作业活动的有序展开。

3.2.2 处理措施

针对此类问题，在对其进行处理时，应注意以下内容：

（1）在对波纹管进行安装时，施工人员需要严格遵循相应操作规程来展开作业，按要求将波纹管安装在合适位置，即预应力位置需保持平顺，所使用预应力结构的锚板需要和预应力钢绞线保持垂直，并且按要求做好钢筋结构捆扎、波纹管固定等工作，这样在浇筑混凝土时，可以避免施工时对波纹管产生冲击，从而防止管道破损问题。

（2）在波纹管完成安装后，需要严格按要求对波纹管端口进行封堵，并且做好混凝土浇筑环节的监督工作，及时清洗掉落在波纹管端口的混凝土，确保后续作业活动的有序展开。

（3）在对钢筋网片间距进行合理控制，通常情况下钢筋网片的铺设间距应控制在3mm 以内，所使用波纹管曲线段也需控制在0.5m 以内，并采取焊接的方式来提高预应力钢筋焊接结果的合理性，从而提高预应力施工结果的安全性与合理性。

3.3 混凝土裂缝问题

3.3.1 问题概述

在施工技术的应用中，也存在混凝土裂缝问题，导致此类问题出现的主要原因如下：

（1）所使用混凝土原材料质量较差，如强度等级较小、含泥量较高、粒度较大等，初始质量不满足作业要求，从而引起混凝土浇筑质量问题。

（2）在对混凝土进行拌和处理时，没有对拌和过程进行监管，如拌和材料添加误差较大、拌和时间不足或较长等，从而影响到混凝土拌和质量的合理性，增加混凝土裂缝问题的发生概率。

（3）在混凝土浇筑活动中，没有对浇筑顺序、养护时间、振捣方式、振捣时间、浇筑速度、浇筑高度等参数进行控制，从而影响到混凝土浇筑结果的合理性，导致混凝土裂缝问题。

3.3.2 处理措施

针对上述问题，在具体的处理活动中可采取以下处理措施：

（1）做好混凝土原材料质量控制，结合工程的具体要求，筛选合适强度等级、含泥量、粒度的混凝土原材料，做好初始材料质量的检查与控制工作，从而为后续施工活动的展开奠定基础。

（2）在对混凝土进行拌和处理时，需要做好拌和材料添加误差、拌和时间等参数的控制工作，如材料添加误差不应超过2%，干拌时间在40s，湿拌时间不超过2min 等，以此来提高混凝土拌和质量的合理性。

（3）在混凝土浇筑活动中，需要做好混凝土浇筑过程的控制工作，及时纠正其中存在的隐患问题，提高混凝土施工结果的合理性。

结语：

综上所述，在桥梁工程施工过程中，预应力技术具备良好应用价值，通过整理该技术在应用中需注意的相关内容，不仅可以加快桥梁工程的施工进度，提高工程作业结果的可靠性，而且能够减少工程施工成本支出，提高工程带来的经济效益。