高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用分析

畢春杰

（云南交投集團(tuán)公路建設(shè)有限公司，云南昆明 650000）

0 引言

高速公路橋梁是公路建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到國家的基礎(chǔ)設(shè)施和人民的生活質(zhì)量。隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，高速公路橋梁工程的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)也取得了一些進(jìn)展。當(dāng)前，有必要對有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，采用科學(xué)的施工技術(shù)，以便為今后的高速公路橋梁及其他相關(guān)工程的施工提供一些有益的借鑒。

1 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的優(yōu)勢

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在工程實(shí)踐中有著廣闊的應(yīng)用前景。采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可以充分發(fā)揮自身的特點(diǎn)，有效地解決傳統(tǒng)的抗壓強(qiáng)度不足的問題。因此，結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和耐用性得到了改善。該技術(shù)既可應(yīng)用于高速公路橋梁大型工程，也可應(yīng)用于某些年久失修的橋段及斜坡的錨固，既節(jié)約了造價(jià)，又節(jié)約了材料，降低了施工成本，減輕了施工重量，改善了橋梁的抗裂性和抗?jié)B性[1]。由于預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，能夠有效地改善結(jié)構(gòu)的整體性能，確保結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和可靠性，能夠充分滿足目前的工程建設(shè)要求，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝迅速、重量輕等特點(diǎn)，可以縮短施工時(shí)間，確保高速公路橋梁的工期。

2 高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的價(jià)值分析

2.1 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的價(jià)值分析

為了保證高速公路橋梁的結(jié)構(gòu)性能，在構(gòu)件受拉區(qū)域遇到外力之前，應(yīng)對其進(jìn)行加載。在高速公路橋梁項(xiàng)目中，通常使用混凝土作為主體。預(yù)制壓實(shí)混凝土模組可消除外力所產(chǎn)生的壓力，進(jìn)而不斷地增大對應(yīng)構(gòu)件的抗壓能力。在一些部位采用預(yù)應(yīng)力部件，具有抗?jié)B性好、抗裂性好、強(qiáng)度等級較理想、抗疲勞性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在施工過程中能降低材料的用量。隨著結(jié)構(gòu)荷載的減小，裂縫的危險(xiǎn)性也隨之下降。從造價(jià)管理的觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為在高速公路橋梁工程中合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，能在一定程度上延長工程的使用壽命，并滿足工程結(jié)構(gòu)的使用要求。

2.2 高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用類別分析

2.2.1 混凝土路面施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是目前混凝土路面工程中的重要技術(shù)，能使混凝土結(jié)構(gòu)向更合理的方向發(fā)展，改善路面的施工質(zhì)量。采用適當(dāng)?shù)呐浣罘绞?，可以有效地避免由于拉?yīng)力引起的路面裂縫，達(dá)到良好的施工效果。在實(shí)際工程中，應(yīng)充分考慮預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)方案的前期準(zhǔn)備，并綜合各種數(shù)據(jù)，更好地進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。

2.2.2 鋼筋混凝土構(gòu)件施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

在高速公路橋梁施工中，混凝土結(jié)構(gòu)容易發(fā)生開裂，是目前我國高速公路建設(shè)中較為普遍的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)能很好地解決這一問題。在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)工程前，先對承重構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力作用。在結(jié)構(gòu)張拉結(jié)束后，通過部分壓力取值，得到對應(yīng)的壓強(qiáng)。當(dāng)外力作用和預(yù)應(yīng)力一樣時(shí)，二者能夠互相抵消，使混凝土不會出現(xiàn)過大的張緊性，從而有效地解決混凝土裂縫的質(zhì)量隱患。

2.2.3 承重構(gòu)件混凝土施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

大型的公路橋梁項(xiàng)目對承載力要求較高。在實(shí)際施工中，混凝土的配比必須合理，以使相應(yīng)的強(qiáng)度、剛度等指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。這種混凝土在投入使用后，可以承受較大的壓力。值得注意的是，大部分的鋼筋混凝土都是橫向的，其縱向承載能力很低。當(dāng)實(shí)際的縱向載荷超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，所產(chǎn)生的載荷效應(yīng)會繼續(xù)擴(kuò)散，并有可能發(fā)生變形，嚴(yán)重者還會產(chǎn)生裂縫[2]。因此，在實(shí)際工程中，若能應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，可以設(shè)置保護(hù)機(jī)制，提高其剛度、強(qiáng)度，而且在后期施工過程中，也不會發(fā)生裂縫、變形等問題。

2.2.4 鋼絞線施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

在高速公路橋梁施工中，鋼絞線箱梁的施工工藝較為復(fù)雜。為了充分利用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置嚴(yán)格的張拉程序。在張拉施工中，還要考慮到天氣的變化，盡量減少惡劣天氣對工程的影響，做好相應(yīng)的防護(hù)措施，使預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的作用得到最大程度的發(fā)揮。

2.2.5 混凝土空心磚中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

對于在25～26m 的高架橋上采用的混凝土空心磚，可選用經(jīng)預(yù)應(yīng)力加固的鋼板。當(dāng)跨度增大時(shí)，鋼板的剛度會有所降低，在實(shí)際工程中，可以更好地發(fā)揮其作用，進(jìn)而提高建筑系統(tǒng)的使用價(jià)值。

3 高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用存在的問題

3.1 波紋管堵塞問題

在高速公路橋梁施工中，經(jīng)常遇到波紋管阻塞，進(jìn)而影響到工程效益。這方面的問題主要表現(xiàn)在：在波紋管施工的過程中，施工人員沒有遵守規(guī)范，波紋管的安裝位置不合理，精度不高，導(dǎo)致實(shí)際松緊度和彎曲度出現(xiàn)問題。在以后的使用中，很可能發(fā)生阻塞。由于波紋管在安裝后沒有進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和驗(yàn)收，因此質(zhì)量問題很多，而且很容易發(fā)生堵塞。在模塑混凝土?xí)r，若不嚴(yán)格按照工藝要求操作，會對波紋管造成損害，使混凝土滲入管道，引起阻塞。

3.2 張拉工藝缺陷問題

在高速公路橋梁施工中，大部分預(yù)應(yīng)力箱梁會有3～5 個(gè)跨距，每跨距30～50m。橋面的摩擦力只有在試驗(yàn)之后才能決定。按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，為了保證承載力，對于30m 以上的承重橋，必須采取一些措施，把壓力和彎矩裝置調(diào)整到一個(gè)理想的位置。對預(yù)應(yīng)力筋的兩端都要保護(hù)起來，而且要保證狀況是相似的。

3.3 結(jié)構(gòu)在張拉前出現(xiàn)裂縫的質(zhì)量缺陷

對于高荷載的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裂縫問題是很難避免的。根據(jù)實(shí)際需求，切實(shí)地控制裂縫的數(shù)量和大小。根據(jù)這一領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，在張拉前，由于結(jié)構(gòu)的收縮和溫度的影響，導(dǎo)致了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)開裂。因此，在實(shí)際施工中，制定相應(yīng)的方案，以有效地降低預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的開裂概率。裂縫主要集中在地表，裂縫的寬度、深度各不相同。對于梁板結(jié)構(gòu)的裂紋，要從最短的開始，找出規(guī)律，開展施工。

3.4 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力控制的問題

在高速公路橋梁施工中，若不能嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，特別是對張拉力的控制，將會嚴(yán)重地影響高速公路橋梁的施工質(zhì)量。產(chǎn)生這一問題的原因是：一些施工單位沒有挑選具有相應(yīng)技術(shù)水平的施工人員，在施工中存在一些操作失誤，導(dǎo)致對張拉力的控制不到位，或計(jì)算張拉力不足，無法得到準(zhǔn)確的數(shù)值，從而嚴(yán)重地影響預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)效率的發(fā)揮。

4 高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用

4.1 高速公路橋梁施工前期準(zhǔn)備

預(yù)應(yīng)力施工是一種綜合的工程技術(shù)，為了使其在復(fù)雜的高速公路橋梁施工中發(fā)揮應(yīng)有的作用，事先應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作。施工單位要認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)圖紙，并嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范。首先，確定預(yù)應(yīng)力混凝土的施工工藝。在高速公路橋梁施工中，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土是重要的原材料，同時(shí)也是承載技術(shù)的重要組成部分。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，對高速公路建成后的路面承載能力進(jìn)行預(yù)判，以便合理選用混凝土材料及配比，使其滿足最大承載要求，防止路面結(jié)構(gòu)發(fā)生變形[3]。其次，對高速公路路基的處理給予高度的關(guān)注。由于高速公路工程的規(guī)模很大，因此在選址工作中常常缺少彈性。在軟土地質(zhì)條件下，路基的穩(wěn)定性是影響高速公路橋梁的質(zhì)量與安全的重要因素。在施工前期進(jìn)行地質(zhì)勘查十分必要。針對地質(zhì)條件有問題的路基，采取更換補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，將原有的土層及時(shí)更換為高質(zhì)量的混合土。

4.2 混凝土空心板T 梁技術(shù)

在高速公路橋梁的預(yù)應(yīng)力工程中，混凝土梁板是整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的主要支承部件，需嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。在工程現(xiàn)場，對于混凝土孔板、T 梁等結(jié)構(gòu)，最普遍的問題就是開裂。裂縫的產(chǎn)生，一方面因?yàn)樵谑┕み^程中缺少施工設(shè)計(jì)與材料的質(zhì)量管理環(huán)節(jié)。所以，為了達(dá)到不同的標(biāo)準(zhǔn)，謹(jǐn)慎地將各種比率進(jìn)行配對，以避免風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，因?yàn)樵谑┕がF(xiàn)場的建筑計(jì)算失誤。混凝土材料的強(qiáng)度與韌性有某種程度的平衡點(diǎn)，在施工中，由于空心板跨距太大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剛性不均衡。

4.3 混凝土預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

在高速公路橋梁的一期工程中，橋梁是主要結(jié)構(gòu)，也是施工的關(guān)鍵。為了保證安裝后的承載力和使用壽命，采用鋼筋混凝土加固技術(shù)進(jìn)行連接是十分必要的。在工程整體上，通常只對主承力部位進(jìn)行加固，或者對關(guān)鍵部位進(jìn)行加固。目前，在項(xiàng)目工程中，橋梁接縫補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)主要有板連接加固和橋面補(bǔ)強(qiáng)。采用碳纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)、預(yù)壓結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)層等方式進(jìn)行加固。鋼板要用工業(yè)黏合劑直接黏結(jié)在水泥上。在工程中，對橋梁的表面進(jìn)行了處理，使得原來的混凝土工程得以繼續(xù)進(jìn)行。

4.4 混凝土的澆筑應(yīng)用技術(shù)

在高速公路橋梁施工中，混凝土澆筑技術(shù)是工程實(shí)踐中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，設(shè)計(jì)和美觀程度直接影響著工程質(zhì)量。在工程中，混凝土澆筑施工主要是通過橋梁下的管線完成，其位置需要預(yù)先用機(jī)械來確定。在混凝土澆筑時(shí)，保證進(jìn)口的純凈度和相對密封度，以免在其他施工期間，建筑垃圾造成混凝土孔洞及內(nèi)部的堵塞。

在振動作業(yè)時(shí)，盡量不要劃破壓力管道，否則會造成泥漿泄漏和延遲施工。在鉆孔、管線埋設(shè)時(shí)，應(yīng)事先對施工對象的地質(zhì)情況進(jìn)行檢測，并對鉆孔深度進(jìn)行嚴(yán)格的測量，以防止孔與管間的偏差，保證澆筑光滑、凝固的完整性。

4.5 鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

在預(yù)壓工程中，鋼結(jié)構(gòu)是除混凝土結(jié)構(gòu)外的一種主要構(gòu)件，其主要功能是承載結(jié)構(gòu)的框架。在工程施工中，鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施工主要包括鋼筋、鋼絞線、鋼筋張拉等。張拉施工分先張法與后張法，不同的是鋼筋拉力與混凝土澆筑過程的先后。先張法是指在邊坡施工前，先進(jìn)行鋼筋的拉伸，再通過黏結(jié)來完成加固。后張法在邊坡開挖完畢后，錨具能有效地進(jìn)行應(yīng)力轉(zhuǎn)移，因此必須借助鋼筋錨進(jìn)行加固。

5 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在高速公路橋梁施工應(yīng)用范圍

5.1 多跨連續(xù)橋梁施工中的應(yīng)用

多跨連續(xù)橋梁的工作區(qū)可劃分為正彎矩區(qū)和負(fù)彎矩區(qū)，其中負(fù)彎矩區(qū)主要是指橋墩的支撐區(qū)，而正彎矩區(qū)是位于橋面的中部。因此，在實(shí)際施工中，當(dāng)橋梁的抗剪承載力和抗彎承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須采用相應(yīng)的加固方法；跨中正彎曲抗彎承載力無法有效符合施工要求，可采用粘貼碳纖維進(jìn)行加固。

5.2 橋梁加固施工中的應(yīng)用

高速公路橋梁建成后，在長時(shí)間的作用下，很可能受到多種因素的影響，所以橋梁加固是一項(xiàng)非常重要的工作，即通過對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸?，以保持橋梁結(jié)構(gòu)的正常完整，以保證橋梁的承載能力，達(dá)到高速公路橋梁的各項(xiàng)規(guī)范，延長高速公路橋梁的壽命。另外，對橋梁的個(gè)別構(gòu)件進(jìn)行卸載，必須采取適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，提高預(yù)應(yīng)力，使受壓區(qū)的張應(yīng)力增大，在有效的拉應(yīng)力下，可以防止結(jié)構(gòu)的壓應(yīng)變和拉應(yīng)變，即采取預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，以避免對鋼筋的破壞。

5.3 受彎構(gòu)件中的應(yīng)用

針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受彎性，通常使用碳纖維作為加固材料，強(qiáng)度高、施工工藝簡單。在進(jìn)行加固之前，其內(nèi)部可能存在內(nèi)力，混凝土本身也會出現(xiàn)拉、壓應(yīng)變，從而使其承受能力顯著提高，甚至出現(xiàn)峰值[4]。

6 高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用問題的解決策略

6.1 制定完善的高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部根據(jù)高速公路橋梁施工的實(shí)際情況，總結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的一些經(jīng)驗(yàn)，邀請有關(guān)專家進(jìn)行分析，借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，制定我國的高速公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)規(guī)范。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)在各個(gè)模塊中的應(yīng)用寫入規(guī)范，包括在各個(gè)模塊中的節(jié)點(diǎn)、技術(shù)條件、技術(shù)實(shí)施步驟，以便真正地發(fā)揮出預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用。在制定高速公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，堅(jiān)持分層原則，確立國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并建立健全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。在實(shí)際的高速公路橋梁施工中，清楚地標(biāo)注出具體的標(biāo)準(zhǔn)，使施工人員嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)施工，從而讓施工工作變得更加的細(xì)致。在建設(shè)過程中，積極建立健全預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)規(guī)范修訂機(jī)制。在應(yīng)用新技術(shù)的時(shí)候，必須根據(jù)實(shí)際情況，對現(xiàn)有的技術(shù)和方案進(jìn)行調(diào)整，以保證能夠跟上時(shí)代的步伐，從而達(dá)到預(yù)期的效果。

6.2 保證高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)持續(xù)提高

在這一階段，要注意以下幾點(diǎn)：首先，在施工團(tuán)隊(duì)中建立師帶徒機(jī)制。在實(shí)際工作中，由師傅來監(jiān)督和指導(dǎo)，保證施工人員能夠迅速掌握施工技術(shù)，提高技術(shù)水平；其次，要有針對性地進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的培訓(xùn)，使所有的施工人員都參加，積累相應(yīng)的專業(yè)知識，從而保證施工技能能夠達(dá)到預(yù)期的效果。

7 結(jié)語

綜上所述，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，高速公路的建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)張，但在施工過程中出現(xiàn)了許多問題，對橋梁的使用壽命產(chǎn)生很大影響，并對人民的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。為了提升高速公路橋梁的技術(shù)品質(zhì)，必須從施工技術(shù)著手。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)已成為一項(xiàng)廣泛應(yīng)用的施工技術(shù)，可以合理控制施工材料，造價(jià)低廉。因此，在高速公路橋梁施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，能有效地防止安全事故。