道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工質(zhì)量管理探析

谷洪敏

摘 要：道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用日漸普遍，有效確保了大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。但在施工質(zhì)量管理中，通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)受力分析和計(jì)算獲得的各項(xiàng)工藝參數(shù)必須得到精確控制，才能夠達(dá)到消除因重力、行車(chē)荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力的目的，因此預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工的質(zhì)量管理是技術(shù)性極強(qiáng)的工作。本文首先闡釋了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的原理及應(yīng)用，進(jìn)而分析了其施工過(guò)程中的易發(fā)質(zhì)量缺陷及其成因，并且探討了如何采取科學(xué)的管理措施加以控制。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù);原理與應(yīng)用;質(zhì)量管理;道路橋梁

引言：

隨著道路橋梁工程中橋梁跨度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度以及抗震等級(jí)的不斷提高，僅僅依靠增加梁、柱等構(gòu)件的截面積與改進(jìn)原材料的性能，來(lái)滿足承載力、耐久性等設(shè)計(jì)要求，在經(jīng)濟(jì)或者技術(shù)上都越來(lái)越不可行。而基于對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋梁的構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)受力的分析和計(jì)算，在施工過(guò)程中精準(zhǔn)的施加預(yù)應(yīng)力，則可以達(dá)到抵消外力作用所產(chǎn)生的反向應(yīng)力的作用。因此預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用解決了道路橋梁施工中一個(gè)十分關(guān)鍵的技術(shù)難題，但同時(shí)也讓預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工質(zhì)量控制成為了項(xiàng)目管理中非常重要的環(huán)節(jié)。

一、預(yù)應(yīng)力技術(shù)原理及其在路橋工程中的應(yīng)用

由于橋梁整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜且受到重力與動(dòng)態(tài)變化的行車(chē)荷載作用，因此比較容易出現(xiàn)局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象，單純依靠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度來(lái)抵御外力作用并保障橋梁的承載力，不僅會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的體量過(guò)于龐大和造成工程建設(shè)成本過(guò)高，而且從施工技術(shù)的角度而言，難度也越來(lái)越大，而且也會(huì)拖慢施工進(jìn)程。正是在這一背景下引入了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，其原理是通過(guò)精確分析橋梁的結(jié)構(gòu)受力，掌握其應(yīng)力分布特點(diǎn)、大小，進(jìn)而利用鋼筋和混凝土互補(bǔ)的力學(xué)特性，通過(guò)在混凝土結(jié)構(gòu)中埋設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，將其兩端精確定位和錨固于橋梁結(jié)構(gòu)的指定點(diǎn)位。并且利用機(jī)械設(shè)備通過(guò)張拉而在混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生應(yīng)力作用，即向橋梁特定混凝土構(gòu)件施加一定大小與方向的預(yù)應(yīng)力。從而當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)在受到外力作用產(chǎn)生反向應(yīng)力時(shí)，經(jīng)過(guò)精確計(jì)算和控制的預(yù)應(yīng)力便恰好與其相互抵消，在實(shí)際效果上增加了橋梁構(gòu)件的承載力。達(dá)到預(yù)防和控制結(jié)構(gòu)裂縫、變形以及降低構(gòu)件斷面幾何尺寸等目的，目前在橋梁的局部加固、跨度大于30m或多跨連續(xù)梁以及預(yù)制板施工中，基本都涉及到這一技術(shù)的運(yùn)用。

二、預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工中的質(zhì)量缺陷與成因

（一）時(shí)間點(diǎn)選擇不當(dāng)帶來(lái)的問(wèn)題

防范混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力的目的之一，而裂縫是伴隨現(xiàn)澆構(gòu)件混凝土固化、強(qiáng)度逐步增加的過(guò)程而發(fā)生和發(fā)展的。鑒于橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑后要想達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，需要經(jīng)歷一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程，因此對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，只有確保其已經(jīng)可以抵御預(yù)應(yīng)力的作用，才能達(dá)到預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫的作用，并且不會(huì)因預(yù)應(yīng)力作用導(dǎo)致構(gòu)件的變形，因此施加預(yù)應(yīng)力的時(shí)機(jī)把握非常關(guān)鍵。如果張拉預(yù)應(yīng)力筋的時(shí)間點(diǎn)偏早，則混凝土結(jié)構(gòu)尚未達(dá)到理想的強(qiáng)度和變形量，所以在張拉機(jī)械力作用下必然造成結(jié)構(gòu)的變形甚至開(kāi)裂。反之如果錯(cuò)過(guò)了施加預(yù)應(yīng)力的最佳時(shí)機(jī)，則會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，無(wú)法達(dá)到抵消反向受力的目的。

（二）預(yù)應(yīng)力筋張拉施工不規(guī)范造成的質(zhì)量缺陷

為了確保預(yù)應(yīng)力的大小、作用方向達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使得橋梁結(jié)構(gòu)的整體預(yù)應(yīng)力分布得到優(yōu)化，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工需要嚴(yán)格執(zhí)行工藝設(shè)計(jì)方案，才能最終將各項(xiàng)工藝參數(shù)的誤差控制在允許范圍。而預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程是技術(shù)難度最高、要求最嚴(yán)苛的部分，伸長(zhǎng)量和應(yīng)力值達(dá)不到設(shè)計(jì)的精度要求或出現(xiàn)斷絲是比較常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷。這與張拉作業(yè)沒(méi)有按照要求檢查設(shè)備狀態(tài)、精確控制每一級(jí)的伸長(zhǎng)量與時(shí)間等工藝參數(shù)有關(guān)。

（三）預(yù)埋孔道及錨固件的位置精度不達(dá)標(biāo)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工中，需要在混凝土澆筑前預(yù)埋預(yù)應(yīng)力筋的錨固件和管道，為后續(xù)穿插、張拉與固定工序做好準(zhǔn)備。而由于測(cè)量定位精度不足或澆筑和振搗帶來(lái)的位移、變形，時(shí)常造成預(yù)埋孔道的方向、曲率或者錨固件的位置與設(shè)計(jì)要求不符。使得在張拉過(guò)程中預(yù)應(yīng)力筋和孔道之間形成過(guò)大的摩擦阻力，按照既定的張拉工藝流程難以達(dá)到預(yù)期的伸長(zhǎng)量。而如果為了滿足伸長(zhǎng)量的要求盲目加大應(yīng)力值或延長(zhǎng)張拉時(shí)間，不僅容易出現(xiàn)斷絲、偏絲問(wèn)題，而且預(yù)應(yīng)力的作用方向也會(huì)隨之出現(xiàn)偏差，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的抵消外力并強(qiáng)化結(jié)構(gòu)承載力的作用。

（四）預(yù)應(yīng)力施工前出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫或孔道堵塞

由于目前橋梁施工中混凝土結(jié)構(gòu)的體積偏大，因此在預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工前的結(jié)構(gòu)固化過(guò)程中，由于溫度應(yīng)力以及重力的作用，時(shí)常在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足張拉工序施工要求前便出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，失去了運(yùn)用預(yù)應(yīng)力防范這一質(zhì)量缺陷的意義。首先原則上必須待結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的95%時(shí)，才能夠進(jìn)行張拉作業(yè)[1]。但在此之前混凝土結(jié)構(gòu)在干縮和溫度應(yīng)力的作用下，極有可能出現(xiàn)表面裂縫。目前這一問(wèn)題的解決，需要基于科學(xué)的工藝評(píng)定和分析并進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化混凝土的配方、澆筑工藝以及養(yǎng)護(hù)措施，防范其過(guò)早出現(xiàn)裂縫。而孔道堵塞是由于混凝土澆筑工序中操作不夠規(guī)范或者沒(méi)有采取必要的防護(hù)措施，導(dǎo)致雜質(zhì)或者混凝土進(jìn)入孔道，而且沒(méi)有按照要求及時(shí)檢查和清理。

三、質(zhì)量管理策略

（一）確保施工過(guò)程的規(guī)范性

施工過(guò)程的規(guī)范性是保障施工質(zhì)量的根本，所以鑒于預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的復(fù)雜性，首先需要對(duì)參與施工的單位及其人員的資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行考察，確保其能夠勝任應(yīng)力橋梁的預(yù)應(yīng)力施工。其次在施工過(guò)程中做好現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)管理工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對(duì)張拉、計(jì)量等設(shè)備和儀表的精度進(jìn)行校核，并且確保壓力表的測(cè)量精度不低于±1.5%，測(cè)力計(jì)的測(cè)量精度不低于±2%。此外在預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中，嚴(yán)格監(jiān)督張拉次序和作業(yè)程序的規(guī)范性，確保其對(duì)稱(chēng)、分級(jí)且按照要求的伸長(zhǎng)量等參數(shù)順次完成。

（二）嚴(yán)密監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形并精確控制各項(xiàng)工藝參數(shù)

預(yù)應(yīng)力大小等關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定和精確控制，對(duì)于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期的強(qiáng)化橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目標(biāo)至關(guān)重要。因此在施工質(zhì)量管理中，首先必須對(duì)每一次、每一級(jí)張拉的伸長(zhǎng)量、壓力表指數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量和讀取，確保其與工藝設(shè)計(jì)要求相符[2]。其次當(dāng)因管道摩擦力過(guò)大而出現(xiàn)伸長(zhǎng)量達(dá)不到預(yù)期、斷絲等問(wèn)題時(shí)，應(yīng)會(huì)同工程技術(shù)人員商討補(bǔ)救措施，而不能自行調(diào)整工藝參數(shù)或工藝流程。最后在施工過(guò)程中需要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)橋梁構(gòu)件的拱度等參數(shù)的變化，當(dāng)其超出許可范圍時(shí)采取措施，防范出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫或造成構(gòu)件的扭曲變形。此外在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，應(yīng)關(guān)注預(yù)埋孔道和錨固件的狀態(tài)，控制因澆筑和振搗的機(jī)械震動(dòng)造成的位移量，盡量避免混凝土等雜物落入孔道，并且在澆筑完成后及時(shí)檢查孔道是否通暢，對(duì)其中的雜質(zhì)進(jìn)行及時(shí)清理。

四、結(jié)束語(yǔ)

在預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工中做好各類(lèi)質(zhì)量缺陷的監(jiān)測(cè)和預(yù)防，是達(dá)到提升橋梁結(jié)構(gòu)承載力和耐久性目的的基礎(chǔ)，因此深入分析質(zhì)量問(wèn)題成因并探尋有效的控制措施，是科學(xué)的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]周廣洲.公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工工藝與質(zhì)量控制探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017（36）.

[2]胡志文.道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工質(zhì)量管理探析[J].門(mén)窗，2018（1）：182-182.