高速公路路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用研究

薛有利

【摘 要】預(yù)應(yīng)力在各種施工技術(shù)中具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，對(duì)建設(shè)質(zhì)量和提高施工單位的施工水平及企業(yè)形象具有不可比擬的重要作用。將該項(xiàng)技術(shù)積極應(yīng)用于高速公路的路橋施工中不僅順應(yīng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步的趨勢(shì)，同時(shí)也對(duì)技術(shù)本身的改良、優(yōu)化有促進(jìn)和幫助作用。文章在簡(jiǎn)要介紹預(yù)應(yīng)力的概念和技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)高速公路的路橋建設(shè)工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。

【關(guān)鍵詞】高速公路 路橋施工 預(yù)應(yīng)力技術(shù)

高速公路建設(shè)是保障社會(huì)發(fā)展步伐的必要條件，其工程質(zhì)量不僅關(guān)乎經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也與交通順暢和生命安全緊密相關(guān)。將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到高速公路的路橋建設(shè)施工中，不僅能顯著提升施工水平和路橋建設(shè)質(zhì)量，也是提升施工單位企業(yè)形象和品牌影響力的強(qiáng)有力措施。在高速公路的路橋工程建設(shè)過程中運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，其技術(shù)控制的要點(diǎn)在于預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具、受彎構(gòu)件、現(xiàn)澆砼、箱梁鋼絞線預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用，筆者將從多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)進(jìn)行詳細(xì)論述。

1. 預(yù)應(yīng)力概念及技術(shù)特點(diǎn)

1.1基本概念

預(yù)應(yīng)力是對(duì)結(jié)構(gòu)中的受力情況加以改善，通過對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施預(yù)加壓應(yīng)力實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)中因外部荷載所產(chǎn)生的拉應(yīng)力的部分或者全部抵消，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)安全及穩(wěn)定性的有效維護(hù)，該技術(shù)多用于砼結(jié)構(gòu)中。在砼的受拉部位，在外部荷載作用以前預(yù)先施加一定的壓應(yīng)力，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部荷載引發(fā)的拉應(yīng)力的緩解或抵消，降低砼結(jié)構(gòu)中裂縫發(fā)生的幾率，或者使裂縫更晚一些出現(xiàn)[1]。

1.2技術(shù)特點(diǎn)

（1）提高鋼筋砼的性能。該項(xiàng)技術(shù)具有一定的先進(jìn)性并在高速公路的路橋建設(shè)中得到了大力推廣和使用。該項(xiàng)技術(shù)與鋼筋砼結(jié)構(gòu)的相互融合，不僅能在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下顯著減小砼構(gòu)件的截面面積和材料的使用量，進(jìn)而降低設(shè)計(jì)工作難度和施工周期，還能促使施工企業(yè)不斷改進(jìn)施工工藝和技術(shù)水平，降低路橋工程的自重力，避免砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，保障工程建設(shè)的質(zhì)量和外觀形象的良好，提高施工企業(yè)在建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）有利于路橋受力能力的提高。路橋建設(shè)工程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中必須綜合考量工程效能、外觀形象、具體的施工位置以及周邊環(huán)境，還要與城市規(guī)劃等其他領(lǐng)域相協(xié)調(diào)，所以在保障橋梁承載能力的基礎(chǔ)上，橋梁空間結(jié)構(gòu)要盡量降低。這就要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)路橋結(jié)構(gòu)的受力分析和計(jì)算必須精準(zhǔn)無(wú)誤，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的要求非常高。路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅有一定的容錯(cuò)率，降低了設(shè)計(jì)難度，同時(shí)也提高了工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

（3）延長(zhǎng)路橋的使用壽命，提高其耐久性。路橋工程建設(shè)所用材料對(duì)外界環(huán)境不良影響因素的抵抗能力直接關(guān)系著路橋工程使用壽命以及耐久性。砼結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境中風(fēng)吹日曬、溫度變化的影響以及汽車等移動(dòng)荷載的長(zhǎng)期持續(xù)作用下，橋梁的耐久性和使用壽命面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，該項(xiàng)技術(shù)與鋼筋砼的成功結(jié)合為路橋達(dá)到預(yù)設(shè)使用年限提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2 高速公路的路橋工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

目前路橋工程施工中以鋼筋砼結(jié)構(gòu)為主，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用體現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力鋼絞線的選用、施工加固、錨具選用、受彎構(gòu)件、現(xiàn)澆砼以及箱梁的鋼絞線等方面。

2.1預(yù)應(yīng)力鋼絞線的選用

預(yù)應(yīng)力鋼絞線選擇和使用的合理與否對(duì)該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮具有極端重要的影響，更加關(guān)系著路橋穩(wěn)定和安全。當(dāng)前施工實(shí)際中常用的鋼絞線種類繁多，其中松弛型鋼絞線以其成本造價(jià)低和優(yōu)良的耐用性在施工實(shí)際中使用最頻繁。將伸長(zhǎng)率、截面尺寸、極限荷載等技術(shù)參數(shù)與經(jīng)濟(jì)因素和施工要求等進(jìn)行綜合全面的考量，在保障強(qiáng)度需求和實(shí)用性能的同時(shí)，減小鋼材使用量，達(dá)到控制工程成本和造價(jià)的目的[2]。

2.2錨具的選擇

選擇錨具時(shí)，要從施工實(shí)際和預(yù)應(yīng)力需求等角度出發(fā)，通過論證和試驗(yàn)，選定合適的錨具。通常采用方法有先張法與后張法。先張法是澆筑砼之前對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)施張拉，并將其暫時(shí)錨固于鋼?；蛘吲_(tái)座上，然后再實(shí)施砼的澆筑作業(yè)，等砼固化凝結(jié)強(qiáng)度達(dá)其設(shè)計(jì)值約3/4且砼與預(yù)應(yīng)力鋼筋粘結(jié)達(dá)特定程度時(shí)，將預(yù)應(yīng)力鋼筋放松，在砼對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋的約束和粘結(jié)作用下，開展后續(xù)施工工序[3]。

后張法的工序有所不同，首先澆筑砼構(gòu)件，在此過程中預(yù)留出對(duì)應(yīng)孔道，等到砼固化凝結(jié)的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿進(jìn)預(yù)留孔道內(nèi)，然后對(duì)其實(shí)施張拉處理后錨固于構(gòu)件端部，進(jìn)而形成預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件。在該種方法下可供選擇的錨具有機(jī)械型和摩阻型兩類。當(dāng)選擇用機(jī)械型錨具時(shí)，其適用范圍廣，但需額外考慮是否對(duì)預(yù)應(yīng)力錨具的端部進(jìn)行機(jī)械加工和處理，該種類型的錨具在單根或者多根的鋼絞線組合中均適用，且連接方便、應(yīng)力損失小。而與機(jī)械型錨具相比，摩阻型錨具施工難度偏大，但具有可快速穿梭作業(yè)的優(yōu)勢(shì)[4]。

2.3受彎構(gòu)件

由于高速公路的路橋多需跨越河流或者田地以懸空高架的形式發(fā)揮其功能，所以受彎構(gòu)件在路橋結(jié)構(gòu)中居于特別重要的地位。受彎構(gòu)件多以碳纖維材質(zhì)為主，砼的應(yīng)變?cè)隽渴瞧涫軓潣?gòu)件首要的限制因素，當(dāng)砼初始應(yīng)力狀況發(fā)生改變時(shí)，就會(huì)立即對(duì)受彎構(gòu)件產(chǎn)生或大或小的損壞，碳纖維材質(zhì)的高強(qiáng)特點(diǎn)就難以全面發(fā)揮出來(lái)，出于對(duì)該問題解決途徑的探尋，考慮首先把對(duì)受彎構(gòu)件施加特定的預(yù)應(yīng)力和碳纖維貼片的粘貼同步進(jìn)行，由此，碳纖維就具備相應(yīng)程度的預(yù)加拉應(yīng)力，受彎構(gòu)件內(nèi)預(yù)應(yīng)力的存在使得路橋工程更具穩(wěn)固性[5]。

2.4現(xiàn)澆砼

路橋工程砼施工多采用現(xiàn)澆的形式，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)主要有：（1）砼澆筑后，在振搗時(shí)振搗棒在砼中的插入要快速及時(shí)，同時(shí)要充分考慮砼原材料的具體特性，對(duì)振搗時(shí)間進(jìn)行確認(rèn)和嚴(yán)格把控，振搗結(jié)束以后在拔除振搗棒時(shí)要注意緩慢進(jìn)行，以免砼在沒有凝結(jié)的情況下產(chǎn)生過震或者側(cè)震現(xiàn)象。尤其是在砼澆筑時(shí)對(duì)其實(shí)施必要的二次振搗或者二次抹面處理，以幫助其中多余水分及時(shí)排除。所以，為保障砼澆筑成果的質(zhì)量，就要對(duì)施工技術(shù)和工藝進(jìn)行優(yōu)化和嚴(yán)格細(xì)致的管控。（2）砼固化成型以后要及時(shí)對(duì)其采取蓄水保溫等養(yǎng)護(hù)措施利用麻袋等材料優(yōu)良的保水性能，將浸濕的麻袋鋪蓋在砼表面以實(shí)現(xiàn)保溫及養(yǎng)護(hù)的功效。另外需要加強(qiáng)注意的是地基基礎(chǔ)受砼模板剛度的影響作用十分明顯，模板施工中必須通過專業(yè)化的方法和手段對(duì)模板進(jìn)行必要且到位的處理，充分保障在砼凝固、后續(xù)施工以至路橋投用以后地基和結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)固。（3）在對(duì)砼多余水分進(jìn)行排除時(shí)，要注意處理方法的科學(xué)性和可行性，要全面保證不對(duì)已澆筑的砼外觀及質(zhì)量帶來(lái)負(fù)面影響，一般是借助木屑抹面的操作方法就砼水分富余的部位展開壓實(shí)及抹平[6]。

2.5箱梁鋼絞線中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用

高速公路的路橋建設(shè)施工中箱梁結(jié)構(gòu)占了相當(dāng)程度的比例，在對(duì)箱梁實(shí)施張拉鋼絞線的作業(yè)時(shí)，重點(diǎn)需要對(duì)絞線延伸量以及張拉應(yīng)力的大小兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)控制，不同絞線的張拉順序和各自的張拉強(qiáng)度必須得到嚴(yán)格精準(zhǔn)的控制和管理。特別是在雨季施工時(shí)，要提早掌握天氣的變化情況，對(duì)絞線的穿行通道實(shí)施預(yù)先壓漿等必要處理，壓漿過程一般借助于活塞式的壓漿泵實(shí)施作業(yè)，其操作的關(guān)鍵點(diǎn)在于對(duì)漿體的控制和處理，必須根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定實(shí)施細(xì)化、精確的把控。

3結(jié)語(yǔ)

在對(duì)高速公路的路橋工程進(jìn)行設(shè)計(jì)之初，建設(shè)單位應(yīng)該組織設(shè)計(jì)單位對(duì)工程擬建地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地踏勘，使設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確、全面地掌握路橋工程的總體建設(shè)思路和大致情況，對(duì)施工建設(shè)中可能存在的難點(diǎn)和問題進(jìn)行系統(tǒng)、細(xì)致的論證和分析，探尋有效解決途徑，把預(yù)應(yīng)力技術(shù)合理、高效地運(yùn)用到工程設(shè)計(jì)中，充分發(fā)揮其應(yīng)有的功能和優(yōu)勢(shì)，使結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力的保護(hù)作用下對(duì)外界荷載造成的內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行消化和抵抗，降低構(gòu)件產(chǎn)生裂縫或者其他質(zhì)量缺陷的可能性，為路橋投用后工程效能的正常發(fā)揮提供更加有力的保障，也使路橋耐久性及壽命得到提高，使路橋整體效益最大化。并且，在路橋工程后期的加固施工環(huán)節(jié)運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)路橋薄弱部位加以鞏固和強(qiáng)化，可最大程度地實(shí)現(xiàn)預(yù)定使用年限，增強(qiáng)路橋運(yùn)營(yíng)的耐久性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在大力的推廣和使用過程中，也會(huì)促進(jìn)自身的改良和完善，該項(xiàng)技術(shù)必將迎來(lái)更廣闊的應(yīng)用空間。

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