淺析公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力的施工技術(shù)

丁健

【摘要】隨著科技的大力發(fā)展，在我國當(dāng)前的公路橋梁施工過程中應(yīng)當(dāng)想方設(shè)法做好相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)管理。這不但會(huì)直接關(guān)系到預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量能否達(dá)到設(shè)計(jì)的規(guī)范要求，還在很大程度上直接影響到整個(gè)工程的施工質(zhì)量，更是關(guān)乎到安全問題。在公路橋梁施工的過程一定要把握好每一個(gè)細(xì)節(jié)，需要從預(yù)應(yīng)力施工的各個(gè)方面和各個(gè)角度重視對(duì)預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量控制，才能做好公路和橋梁的施工控制。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁；預(yù)應(yīng)力混凝土；處理方法

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速的進(jìn)步，城市化建設(shè)帶動(dòng)了相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展步伐，這對(duì)公路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量也不斷提高。公路橋梁建設(shè)工程的施工技術(shù)也應(yīng)該發(fā)展，才會(huì)符合時(shí)代發(fā)展的要求。然而，現(xiàn)階段我國公路橋梁工程施工質(zhì)量參差不齊，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在使用過程中存在著各種各樣的問題。比如常見的橋面裂縫，就是典型的預(yù)應(yīng)力技術(shù)不達(dá)標(biāo)，結(jié)果對(duì)橋梁產(chǎn)生了質(zhì)量和使用壽命方面的影響。為了保證公路橋梁的施工質(zhì)量，在完善相關(guān)施工法律法規(guī)的同時(shí)，還應(yīng)該從如何提升預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)著手，從根源上保證施工質(zhì)量。

1 公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

在公路橋梁的部分構(gòu)件中會(huì)采用預(yù)應(yīng)力，這樣做的目的是使得構(gòu)件的性能有所提高，更加穩(wěn)定，如圖 1 所示。 因?yàn)樵跇?gòu)建中采用預(yù)應(yīng)力能夠提高構(gòu)件之間的拉力， 降低裂縫出現(xiàn)的概率，同時(shí)出現(xiàn)裂縫的地方可以延緩其損壞程度。 在混凝土構(gòu)件的荷載卸去之后，預(yù)應(yīng)力能夠使得裂縫充分閉合，改善了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈性恢復(fù)能力，增強(qiáng)了整個(gè)構(gòu)件的穩(wěn)定性能，預(yù)應(yīng)力能夠降低鋼筋的疲勞程度，提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗疲勞程度。 在跨度較大的項(xiàng)目工程中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)非常普遍。 由于預(yù)應(yīng)力能夠充分緩解裂縫的損壞進(jìn)度，降低裂縫的惡化進(jìn)程，因此在使用高強(qiáng)度鋼材時(shí)，混凝土與高強(qiáng)度鋼材在預(yù)應(yīng)力的作用下能夠很好地減輕結(jié)構(gòu)的自重，充分利用了高強(qiáng)度鋼材的強(qiáng)度和混凝土的粘合力，因此在鋼材的利用效率上大大地提高，進(jìn)一步地減少了鋼材的使用量和混凝土的用量，提高了施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。 而對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的調(diào)節(jié)，預(yù)應(yīng)力也起到了非常重要的作用。 在大跨度、空間間隔較大的工程項(xiàng)目中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠非常好地保持整個(gè)項(xiàng)目建筑的整體結(jié)構(gòu)。 但是由于公路橋梁施工過程中存在著許多不穩(wěn)定因素，造成施工過程經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

圖 1 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖

2 公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土施工中的問題

雖然預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋工程的施工中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在具體的操作中仍然存在不少的問題，影響了預(yù)應(yīng)力技術(shù)功能的正常發(fā)揮。

2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土強(qiáng)度不足

為了提高預(yù)應(yīng)力混凝土的強(qiáng)度，在施工的過程中常常通過添加早強(qiáng)劑的辦法。 在澆筑混凝土之后將進(jìn)行拉張預(yù)應(yīng)力操作，但是由于混凝土的特殊性，它需要經(jīng)過一段時(shí)間才能有效地提高其強(qiáng)度， 并且其彈性模量和強(qiáng)度并不是同步增長的，如果提前進(jìn)行張拉預(yù)應(yīng)力操作會(huì)容易導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，最終公路橋梁的承載力下降而出現(xiàn)裂縫。 同時(shí)在施工的過程中通過采用同步養(yǎng)生試壓塊的辦法所得出的早期的混凝土的強(qiáng)度來替代施工過程中混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，影響了路橋的建設(shè)質(zhì)量。 根據(jù)實(shí)踐研究分析在發(fā)生路橋工程質(zhì)量事故時(shí)，發(fā)生事故的結(jié)構(gòu)在驗(yàn)算時(shí)其強(qiáng)度并沒有達(dá)到測(cè)試的強(qiáng)度。

2.2 張拉力失控

在施工的過程中還存在著預(yù)應(yīng)力技術(shù)不標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)控制不夠嚴(yán)格，也對(duì)路橋的質(zhì)量產(chǎn)生了比較重要的影響。 在進(jìn)行張拉作業(yè)時(shí)一般需要對(duì)預(yù)應(yīng)力和張拉力筋伸長量進(jìn)行控制，以張拉力為主，將拉伸的數(shù)值和張拉力進(jìn)行對(duì)比。 一般情況下張拉力在計(jì)量時(shí)采用的 1.5 級(jí)油壓導(dǎo)致其誤差比較大， 在施工的過程中還存在著千斤頂沒有進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定就已經(jīng)開始張拉的問題。 如果進(jìn)行張拉的施工人員沒有進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，在操作的時(shí)候不夠細(xì)致認(rèn)真，那么在施工的過程中就容易出現(xiàn)比較大的誤差，導(dǎo)致張拉力高低不均勻的現(xiàn)象。 這種情況在多束張拉的過程特別明顯，由于束受力的不均勻?qū)е铝祟A(yù)應(yīng)力筋的伸長量計(jì)算不夠準(zhǔn)確， 難以選擇適宜的彈性模量進(jìn)行有效的保護(hù)。 在實(shí)際的操作時(shí)很難將伸長量控制在合理的范圍內(nèi)，導(dǎo)致張拉力失控。

2.3 波紋管孔道缺陷

在預(yù)應(yīng)力混凝土施工過程中，波紋管是常見的施工材料之一，如圖 2 所示，其制作簡(jiǎn)單、施工方便，對(duì)各種不同形狀的預(yù)應(yīng)力筋束進(jìn)行張拉的時(shí)候，摩擦的阻力會(huì)變小，因此預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中多以其作為孔道。 但是目前所采用的波紋管會(huì)出現(xiàn)厚度不足和質(zhì)地不均勻，因此波紋管的強(qiáng)度會(huì)達(dá)不到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，在安裝和澆注的過程中容易出現(xiàn)變形、損壞，從而導(dǎo)致漏漿而造成預(yù)應(yīng)力鋼筋穿束困難，同時(shí)增加了張拉過程中的阻力，因?yàn)樯皾{的流入還會(huì)造成預(yù)應(yīng)力筋被鑄固在孔道內(nèi)部而無法達(dá)到張拉的效果。 波紋管在安裝的時(shí)候還會(huì)受到結(jié)構(gòu)鋼筋的影響，加上波紋管的剛度低，容易形成彎折角度或者軸向移位，在彎折角的位置就容易出現(xiàn)開裂而導(dǎo)致漏漿；軸向的位移則會(huì)導(dǎo)致彎角增加，而增加張拉時(shí)的摩擦阻力，波紋管與錨墊板相接處，二者的軸線不一致，彎折位置就容易漏漿。 另外，在澆筑的過程中振搗棒如果與波紋管接觸也會(huì)因?yàn)槠涓咚俚男D(zhuǎn)和振動(dòng)而導(dǎo)致波紋管的咬口開裂或者摩擦損壞，從而導(dǎo)致波紋管漏漿。

圖2 波紋管示意圖

2.4 預(yù)應(yīng)力鑄固

通常情況下，預(yù)應(yīng)力的鑄固可以按照拉動(dòng)時(shí)的應(yīng)力筋摩擦系數(shù)進(jìn)行分類，在千斤頂拉動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋的時(shí)候所遇到的摩擦阻力為預(yù)應(yīng)力筋的 1.3 倍以下，就稱之為輕度鑄固。此種鑄固的形成是應(yīng)為波紋管內(nèi)的漏洞較多，但是每一個(gè)漏洞的漏漿情況并不嚴(yán)重，預(yù)應(yīng)力筋與波紋管固結(jié)在一起，但是漏漿的體積相對(duì)于整個(gè)孔道而言很小，因此通過增加拉力就可以拉開，并可以使得預(yù)應(yīng)力筋在孔道內(nèi)反復(fù)移動(dòng)。 嚴(yán)重鑄固的情況是，無論怎樣增加拉力的作用，都不能將鑄固的預(yù)應(yīng)力筋拉開并使之回復(fù)正常。

3 公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土施工問題的處理措施

3.1 混凝土質(zhì)量控制

混凝土質(zhì)量控制要求對(duì)影響混凝土質(zhì)量的配合比、 攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行全面而嚴(yán)格的控制。其中混凝土的配合比是最為關(guān)鍵的因素，通常是在滿足要求的基礎(chǔ)上盡量降低混凝土的用水量，這主要是為了降低溫度應(yīng)力對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，也有助于改善混凝土的徐變和收縮引起的應(yīng)力損失和施加預(yù)應(yīng)力前出現(xiàn)裂縫等情況。

3.2 張拉力控制

受到現(xiàn)實(shí)條件的影響， 實(shí)際情況往往與設(shè)計(jì)并不相符，應(yīng)該在相應(yīng)的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)際的相應(yīng)參數(shù)，如表 1 所示。 如果預(yù)應(yīng)力超過設(shè)計(jì)太多，那構(gòu)件的抗裂性就會(huì)減弱，預(yù)應(yīng)力筋承受過高的負(fù)載，在時(shí)間流逝下，容易產(chǎn)生裂紋，影響結(jié)構(gòu)的使用安全。 張拉的時(shí)候，既要控制張力，又要對(duì)伸長值進(jìn)行校對(duì)，與理論伸長值相比，實(shí)際伸長值的偏差允許值為±6%。 在實(shí)施過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。 如果設(shè)計(jì)時(shí)沒有具體要求，主要先縱向、再上下，最后橫向的順序進(jìn)行，在張拉過程中，要防止混凝土敷設(shè)彈性模量不足， 阻止公路橋梁內(nèi)應(yīng)力的增加，保證張拉之后縱向預(yù)應(yīng)力。

表 1 張拉控制應(yīng)力限值

預(yù)應(yīng)力筋種類

允許的張拉控制應(yīng)力

一般 超張拉時(shí)

預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線 0.75 fpk 0.80 fpk

精軋螺紋鋼 0.90 fpk 0.95 fpk

3.3 波紋管孔道缺陷的處理措施

要想很好地解決波紋管孔道缺陷的相關(guān)問題，就需要根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的坐標(biāo)線標(biāo)注漏漿的位置，然后再堵孔，避開結(jié)構(gòu)件的主筋位置，再進(jìn)行開孔，利用沖擊鉆緩慢進(jìn)行，清除波紋管中的水泥塊，以此使得鋼絞線順利的穿過波紋管并可以自由地移動(dòng)；完成張拉后應(yīng)當(dāng)利用較高等級(jí)的混凝土進(jìn)行回填孔洞。 預(yù)防漏管的措施：在施工前重點(diǎn)對(duì)波紋管的質(zhì)量進(jìn)行控制，檢查其是否存在缺陷，并及時(shí)處理；在澆注的過程中也應(yīng)當(dāng)對(duì)波紋管的位置和穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，并保證其穩(wěn)固，然后對(duì)接頭的情況進(jìn)行檢查并保證其密閉性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；在澆注和振搗的過程中應(yīng)注意保護(hù)波紋管，避免對(duì)其產(chǎn)生沖擊。

3.4 預(yù)應(yīng)力鑄固問題的處理措施

在施工過程中如果遇到了預(yù)應(yīng)力鑄固，就需要采取相關(guān)的解決措施進(jìn)行處理。 常常采用的方式就是在預(yù)應(yīng)力筋實(shí)施張拉作業(yè)前，不進(jìn)行工作錨夾片的安裝，而是用張拉千斤頂從兩端分別交替對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉，直至達(dá)到預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)松動(dòng)并可以在波紋管內(nèi)自由移動(dòng)為止。 而面對(duì)嚴(yán)重鑄固則必須采用開鑿的方式進(jìn)行清理，即找到鑄固部位，采用合理的方式對(duì)進(jìn)行開鑿，對(duì)波紋管進(jìn)行清理或者是修復(fù)，完成后再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉作業(yè)。

4 結(jié)束語

目前在我國公路橋梁進(jìn)行施工的過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)開始得到了較好的使用，同時(shí)也取得了非常好的效果，它能夠大大提高工程質(zhì)量，隨著社會(huì)的發(fā)展，公路橋梁工程越來越多，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的要求也會(huì)越來越高，因此要不斷的改進(jìn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，對(duì)于施工中的問題要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)，更好地促進(jìn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展，提高公路橋梁工程建設(shè)質(zhì)量。

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