后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工技術(shù)應(yīng)用研究

趙蓓蕾

摘要： 近年來，我國的公路工程得到了較多的建設(shè)，其中，預(yù)應(yīng)力混凝土是主要的結(jié)構(gòu)類型。在本文中，將就后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行一定的研究。

Abstract： In recent years， the highway engineering in China has got more construction， in which prestressed concrete structure is the main type. In this paper， the application of prestressed concrete bridge construction technology will be studied.

關(guān)鍵詞： 后張法預(yù)應(yīng)力；砼橋梁；施工技術(shù)；應(yīng)用

Key words： post tensioned prestressing；concrete bridge；construction technology；application

中圖分類號：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0109-03

0 引言

大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁在現(xiàn)代橋梁建筑領(lǐng)域越來越多見。后張法預(yù)應(yīng)力施工是大跨預(yù)應(yīng)力橋梁施工的常用工法。但是嚴(yán)格來講，后張法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，在模板、支架、鋼筋、混凝土方面會產(chǎn)生各種質(zhì)量問題，如堵管、管道腐蝕、張拉順序錯位等等。這些問題多發(fā)生在混凝土澆筑，預(yù)應(yīng)力穿束，預(yù)應(yīng)力張拉以及孔道注漿、封錨等工段，由于技術(shù)要求嚴(yán)格，在施工中如果不加強(qiáng)防治，就可能因?yàn)闃蛄汗こ藤|(zhì)量不達(dá)標(biāo)造成重大橋梁安全事故。對此，本文基于后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工要求首先介紹其基本施工流程，繼而從技術(shù)控制的角度圍繞施工中常見的質(zhì)量問題及正確的技術(shù)措施展開討論，旨在通過施工技術(shù)及質(zhì)量控制水平的提高，達(dá)到橋梁工程建設(shè)要求，防止安全事故發(fā)生。

1 預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)基本原理及分類

1.1 基本原理

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，即對構(gòu)件施加荷載之前，通過高強(qiáng)鋼筋材料的應(yīng)用對混凝土施加壓力，即通過提前對鋼筋混凝土以及混凝土材料壓應(yīng)力的施加使其形成人為的應(yīng)力狀態(tài)，該種應(yīng)力的分布規(guī)律以及大小，將有效實(shí)現(xiàn)荷載作用的開裂抵消，或者減少裂縫開裂程度，該種結(jié)構(gòu)就稱之為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)混凝土材料的抗拉強(qiáng)度不及鋼筋材料，這種設(shè)計缺陷截止到目前還沒有更好的改進(jìn)辦法。當(dāng)鋼混結(jié)構(gòu)承受荷載時，鋼筋的應(yīng)變能力比混凝土受拉極限應(yīng)變值高很多，這直接導(dǎo)致了混凝土開裂，并因此導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。而通過預(yù)應(yīng)力的施加，則能夠有效實(shí)現(xiàn)普通混凝土缺點(diǎn)的克服，即在提升結(jié)構(gòu)承載力、提升整體剛度的情況下實(shí)現(xiàn)裂縫的控制。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中，許多工程單位會采用機(jī)械張拉高強(qiáng)鋼筋對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施加張拉荷載，使混凝土材料偏心受壓，通過這種方式在混凝土結(jié)構(gòu)中形成張拉應(yīng)力。通過該種方式的應(yīng)用，兩種高強(qiáng)材料則都能夠在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)各自力學(xué)性能的充分發(fā)揮，且避免構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)，同普通混凝土材料相比，能夠在提升剛度的情況下使結(jié)構(gòu)具有更高的耐久性。

1.2 分類

1.2.1 體內(nèi)、體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

當(dāng)前工程領(lǐng)域比較常見的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，實(shí)際是將預(yù)應(yīng)力筋置于混凝土內(nèi)部的混凝土結(jié)構(gòu)。與之對應(yīng)的是體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是將預(yù)應(yīng)力筋放置在混凝土外部的結(jié)構(gòu)類型。通俗地講，體外預(yù)應(yīng)力混凝土就是在混凝土錨固塊之上錨固預(yù)應(yīng)力筋的結(jié)構(gòu)形式，它是由兩端錨固塊將預(yù)應(yīng)力傳遞給整個混凝土結(jié)構(gòu)。

體外預(yù)應(yīng)力通常有幾大特性：一是預(yù)應(yīng)力索安裝步驟簡單，可有效規(guī)避諸多細(xì)節(jié)上的誤操作，無需在混凝土內(nèi)部設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，在使普通鋼筋具有布置簡單特征的基礎(chǔ)上提升工作效率，對提高工程質(zhì)量大有裨益。二是無須在混凝土內(nèi)部布置預(yù)應(yīng)力索管道，體外索預(yù)應(yīng)力可直接低于腹板剪力，以此在實(shí)現(xiàn)工程量減少的情況下降低工程整體造價。三是在灌漿當(dāng)中不容易發(fā)生問題，即使發(fā)生問題情況也非常容易解決。

1.2.2 先張、后張混凝土結(jié)構(gòu)

根據(jù)混凝土澆筑以及鋼筋張拉順序的不同，可以將其分為后張以及先張兩種方式。其中，后張法即當(dāng)混凝土材料結(jié)硬后再進(jìn)行鋼筋的張拉，在具體施工中，需要先在梁體上打設(shè)預(yù)應(yīng)力孔，再進(jìn)行混凝土的澆筑，待混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋穿束，最后從兩端開始張拉，在梁端位置錨固。此時，梁體混凝土同鋼筋間還沒有徹底黏結(jié)，需要通過水泥漿的壓注實(shí)現(xiàn)孔道的填塞，以此使預(yù)應(yīng)力鋼筋同混凝土間能夠形成整體。

先張法方面，即先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉，之后再進(jìn)行混凝土材料的澆筑。在該種方式中，需要先做好張拉臺座的設(shè)置，之后將完成制作的鋼筋穿入到臺座當(dāng)中，通常情況下先在一端使用夾具夾牢，當(dāng)另一端使用機(jī)具張拉時在張拉臺座上臨時錨固，之后再進(jìn)行混凝土的澆筑，當(dāng)其達(dá)到一定強(qiáng)度之后再切斷鋼筋。此時，混凝土則能夠緊緊地實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼筋的握裹，預(yù)應(yīng)力鋼筋回彈力將通過混凝土同鋼筋間的黏結(jié)作用實(shí)現(xiàn)向混凝土材料的傳遞，以此使構(gòu)件受到預(yù)壓應(yīng)力。

2 后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工工藝

2.1 后張法工藝原理

首先對混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，以抵消結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉應(yīng)力，從而有效防止混凝土構(gòu)件在內(nèi)部拉應(yīng)力的作用下開裂，已經(jīng)開裂的部分在預(yù)應(yīng)力的作用下也能有一定程度的收斂。其原理是借助張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。張拉結(jié)束后盡快澆筑混凝土，使其與預(yù)應(yīng)力筋粘結(jié)成一個整體，以提高混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，避免其在拉應(yīng)力的作用下開裂。

2.2 工藝流程

在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中，雖然每個工程都有不同的參數(shù)要求和技術(shù)措施，但是都有一套最基本的工藝流程，如圖1所示。

除此以外，也有一套通用的工藝要點(diǎn)：

第一，構(gòu)件檢查清理。在預(yù)應(yīng)力施加之前，需要先做好混凝土構(gòu)件的全面檢查，保證其尺寸以及外觀能夠符合質(zhì)量要求，在張拉時，保證混凝土材料強(qiáng)度不會低于設(shè)計規(guī)定。

第二，張拉方式確定。通常情況下，會從兩端位置對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉，而根據(jù)施工方式以及現(xiàn)場條件方面的影響，也有單側(cè)張拉情況，需要充分聯(lián)系設(shè)計圖以及計算書確定，同時，為了保證預(yù)應(yīng)力分布的均勻性，則需要每一根做好張拉方向的把握。

第三，張拉順序確定。在具體施工中，需要嚴(yán)格按照設(shè)計圖以及計算書當(dāng)中要求確定張拉順序，如果沒有指定張拉順序，則需要按照偏心荷載小、均勻?qū)ΨQ的方式處理。

第四，張拉設(shè)備選用。根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)以及張拉力大小等因素做好張拉設(shè)備的選擇，主要包括有張拉設(shè)備行程、盾尾以及壓力表規(guī)格等。在選擇好張拉設(shè)備之后，需要做好配套校驗(yàn)工作，在具體校驗(yàn)中，需要做好超張拉力油壓表讀數(shù)的校驗(yàn)，以此便于張拉當(dāng)中的掌握。

第五，模板支架檢查。在預(yù)應(yīng)力施加的情況下，混凝土材料不可避免地會存在彈性變形情況，同時，在直軸偏心布置鋼束時，也將產(chǎn)生具有相反方向的撓曲。對此，在張拉時如果對撓曲以及軸向收縮進(jìn)行約束，則可能以此使混凝土出現(xiàn)裂縫。對此，在具體張拉時則可以做好彈性變形量以及方向的充分掌握，檢查支架同模板間是否存在對變形產(chǎn)生約束的區(qū)域。

3 后張法預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

我國南部某城市立交橋工程，橋跨布置分別為2×26m、3×29m、4×25m、2×21.8m、3×30m，12.99m 寬箱梁橫斷面為單箱雙室，斜腹板。8.99m 寬箱梁橫斷面為單箱單室，斜腹板。梁高 1.7m，箱梁翼緣板長為 2.0m，以混凝土連續(xù)箱梁整體現(xiàn)澆設(shè)計。

3.2 后張法技術(shù)措施

3.2.1 鋼筋工程

在將鋼筋運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，在經(jīng)過二次試驗(yàn)合格之后才能夠使用，并在具體下料之前做好調(diào)直除銹處理，保證其表面不存在水銹以及油污情況，并嚴(yán)格按照施工圖當(dāng)中尺寸加工，保證彎鉤制作能夠滿足規(guī)范要求。

3.2.2 模板工程

該工程模板為鋼模，保證混凝土表面間具有較高的光潔度、剛度以及穩(wěn)定性，在模板接縫位置做好膠皮條以及海綿的夾入，避免發(fā)生漏漿情況，并做好模板的支撐，通過對支架的穩(wěn)定拼裝保證結(jié)構(gòu)物各方面尺寸，并在完成處理后及時驗(yàn)?zāi)＃笤龠M(jìn)入到下一道工序。

3.2.3 鉆孔樁施工

骨架制作方面，在現(xiàn)場進(jìn)行鋼筋骨架的加工，在下放骨架時做好孔壁方面的控制，避免出現(xiàn)碰撞情況，如果在放置當(dāng)中存在困難，則需要及時做好問題存在原因的查明，避免出現(xiàn)強(qiáng)行插入其中的情況。在安放鋼筋骨架之后，要保證其底面以及頂面標(biāo)高能夠滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，保證誤差在5cm以內(nèi)。采用導(dǎo)管法水下澆筑混凝土，導(dǎo)管接頭必須牢固，在導(dǎo)管使用之前做好承壓、水密以及接頭抗拉試驗(yàn)。在首次灌注混凝土?xí)r，需要按設(shè)計要求嚴(yán)格控制導(dǎo)管下口與孔底的間距（設(shè)計間距為25-40cm），導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)部至少1m。在開始灌筑之后，則需要保證關(guān)注的連續(xù)性，拆導(dǎo)管時盡量縮短間隔時間，灌注混凝土?xí)r用探測錘隨時探測混凝土面，將導(dǎo)管埋深始終控制在3m左右。混凝土面澆筑到與骨架底部相距1m的位置時，需要在使導(dǎo)管具有稍大埋深的情況下減緩灌筑速度，以免骨架在混凝土沖擊力的作用下上浮?；炷撩鏉仓脚c骨架相距4m時上提導(dǎo)管，縮短導(dǎo)管埋深。

3.2.4 墩臺柱施工

墩臺柱方面，按照設(shè)計要求設(shè)計鋼模，再分段吊裝到指定位置，用螺母連接各段，并且各段接頭處墊海綿或皮墊，四周做好撐拉處理，以掛線做好矯正測量，保證其具有準(zhǔn)確的垂直度。確認(rèn)模板工程和鋼筋工程符合設(shè)計要求后隨即進(jìn)入混凝土澆筑工序。在該環(huán)節(jié)中，先用專用車輛將混凝土運(yùn)抵施工現(xiàn)場，再分成澆筑到位。澆筑時保證混凝土面同串筒底部間的距離在2m以內(nèi)，以規(guī)避混凝土離析的問題。在澆筑當(dāng)中，要做好混凝土材料坍落度的檢查，為了避免出現(xiàn)漏振以及過振情況，則需要保證澆筑的連續(xù)性，如果因特殊情況需要中斷，則需要保證間斷時間小于前層混凝土材料重塑以及初凝時間，并在完成材料澆筑之后及時做好養(yǎng)生以及灑水處理，以此保證混凝土當(dāng)中水化熱水分不會散失。

3.2.5 箱梁施工

施作箱梁時，通過角模、竹膠板施作箱梁腹板外側(cè)和底模，采用2.5cm厚的木模施作箱梁頂端和腹板內(nèi)側(cè)。澆筑箱梁混凝土?xí)r如果技術(shù)控制不當(dāng)，極易出現(xiàn)支架變形或土基塑形變形的情況。該種不均勻情況的存在，則可能造成支點(diǎn)處的混凝土出現(xiàn)裂縫。有鑒于此，澆筑箱梁混凝土?xí)r，應(yīng)該先澆筑到腹板承托處，調(diào)整后再澆筑頂板混凝土。

待箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，盡快以組合的方式拼裝底模版，并在其上鋪設(shè)鋼板，以確保整個箱梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性全部達(dá)到承載力的設(shè)計要求，從而確保整個混凝土結(jié)構(gòu)尺寸精準(zhǔn)?；炷敛牧戏矫?，采用攪拌制，輸送泵入模，以一次性方式實(shí)現(xiàn)梁體混凝土材料的灌筑，由于梁體高度較高，則使用水平分層、斜向分段的方式處理，并在具體施工中對混凝土坍落度進(jìn)行有效的控制。采用側(cè)模振動及插入式振搗工法振搗梁體混凝土。振搗時，應(yīng)根據(jù)附著式振搗器的作用半徑按“品”字布置側(cè)模振搗器（間距為1.6m）。振搗中必須按照混凝土澆筑順序分組振搗。

3.3 竣工驗(yàn)收

本工程采用后張法預(yù)應(yīng)力張拉時，現(xiàn)場以張拉力為主，伸長量為校核控制，張拉伸長率按±6%的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制?？⒐ず竺總€班組至少抽查3件預(yù)應(yīng)力筋，即預(yù)應(yīng)力筋總數(shù)的3%，抽檢結(jié)果詳見表1。

本工程工后抽檢的張拉伸長率為±4%，符合±6%的控制標(biāo)準(zhǔn)；鋼絲斷絲和滑脫的數(shù)量約占構(gòu)件同一截面鋼絲總數(shù)的1%，達(dá)到了小于等于3%的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。鋼束斷面未超過鋼絲總數(shù)的1%，也符合質(zhì)量控制要求，并且施工中由于工藝和技術(shù)控制規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，整個施工過程未出現(xiàn)堵管、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)腐蝕等嚴(yán)重的質(zhì)量問題，總體來看，整個工程的施工質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計要求。

4 結(jié)論

通過本工程案例的竣工驗(yàn)收結(jié)果顯示該工程的張拉工藝、質(zhì)量控制都達(dá)到了設(shè)計要求，說明該工程所采取的施工工藝和技術(shù)措施切實(shí)可行，只要現(xiàn)場監(jiān)督控制到位，就能夠有效預(yù)防堵管問題的發(fā)生，并且有助于延緩預(yù)應(yīng)力腐蝕，提高橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性能。在實(shí)際工作中，建議施工單位嚴(yán)格把握施工要點(diǎn)，通過科學(xué)施工技術(shù)的應(yīng)用保障工程質(zhì)量。

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