公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)研究

朱啟海 謝盛華

摘 要：文章以體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)為研究背景。在分析體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)應(yīng)用機(jī)理和優(yōu)勢(shì)的同時(shí)。對(duì)該技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)分析，實(shí)踐可知，體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)具備施工簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量高等特點(diǎn)，在公路橋梁施工中可以推廣使用。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;體外預(yù)應(yīng)力;加固技術(shù);研究

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的作用原理

使用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可以恢復(fù)甚至提升橋梁的使用壽命和承載能力。在當(dāng)下的公路橋梁建設(shè)工程中，較為常見(jiàn)的預(yù)應(yīng)力加固方式主要分為以下三種：體外、粘結(jié)和高強(qiáng)度復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固體系，其中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的工作原理為：在橋梁的梁體外側(cè)設(shè)置具備腐蝕性質(zhì)的預(yù)應(yīng)力筋，在設(shè)置的同時(shí)向該梁體加載預(yù)應(yīng)力，使得梁體部分產(chǎn)生反彎矩，進(jìn)而提升該部分的外荷載力，并增強(qiáng)整個(gè)橋梁的承載能力和工作壽命[1]。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

2.1 對(duì)交通秩序影響較小

在使用一般的加固技術(shù)進(jìn)行公路橋梁的固化工作時(shí)，都需要將施工的部分路段作封閉處理，這樣就會(huì)使得原本正常的交通秩序受到極大程度上的干擾，也為百姓出行增添了不必要的麻煩。而體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)則能夠完全避免封閉交通的情況發(fā)生，因?yàn)檫@種加固技術(shù)的工期十分短暫，且對(duì)施工環(huán)境的要求不高，車(chē)輛通行對(duì)施工的干擾很小，實(shí)際操作時(shí)僅需進(jìn)行短時(shí)的交通限制。

2.2 工序簡(jiǎn)便，成果顯著

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的具體施工過(guò)程對(duì)人員和設(shè)備的要求不高，且操作工序較為簡(jiǎn)便，整個(gè)過(guò)程并不復(fù)雜，在施工時(shí)可以依照不同的現(xiàn)場(chǎng)和工程性質(zhì)進(jìn)行工序上的靈活調(diào)節(jié)，所有操作所耗費(fèi)的時(shí)間很短，成本較為低廉，其經(jīng)濟(jì)效益是其他加固技術(shù)所不能比擬的。從已施工的工程成果角度分析，該技術(shù)不會(huì)給橋梁主體附加過(guò)多的其他材料，橋梁自重也不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)行固化而出現(xiàn)較大程度的升高;若能科學(xué)地使用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，可以達(dá)到合理調(diào)節(jié)橋體承載應(yīng)力，提升其抗剪能力和承載能力的效果。截至目前，已實(shí)施的體外固化效果業(yè)已證實(shí)，這種加固技術(shù)能夠十分有效地降低橋梁結(jié)構(gòu)和表層出現(xiàn)裂縫的幾率，是一種極好的保護(hù)橋梁、加固橋梁的科學(xué)技術(shù)[2]。

2.3 后期的維護(hù)工作更易上手

在使用其他固化技術(shù)進(jìn)行加固作業(yè)時(shí)，工程基本完成之后要通過(guò)一定時(shí)間的試運(yùn)行對(duì)固化效果進(jìn)行檢驗(yàn)，然后根據(jù)效果對(duì)實(shí)施固化的橋梁本體進(jìn)行進(jìn)一步的加固工作，以確保該橋梁的安全和穩(wěn)定性能不會(huì)因出現(xiàn)問(wèn)題而降低。而體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)則不需要太過(guò)復(fù)雜的后期維護(hù)保養(yǎng)，且該技術(shù)在施工時(shí)就可以根據(jù)具體情況及時(shí)調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋的大小。后期僅需要通過(guò)必需的監(jiān)控對(duì)實(shí)施固化的橋梁所使用的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保預(yù)應(yīng)力筋沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕或裂痕。一旦在監(jiān)控時(shí)出現(xiàn)了上述問(wèn)題，那么僅需要對(duì)該預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行及時(shí)更換，這樣就足以進(jìn)一步保證所固化橋梁的結(jié)構(gòu)整體性能可以達(dá)到日常運(yùn)行的具體要求。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的工序構(gòu)成

3.1 放樣定位

首先要測(cè)量錨固點(diǎn)。如果在斜筋位置上的錨固點(diǎn)處于梁斷面或頂部，則需要在施工時(shí)將單梁的頂部作為縱軸線的擠出點(diǎn)，之后再進(jìn)行該點(diǎn)到橋梁末端的距離測(cè)量。在規(guī)劃好錨固點(diǎn)位置等計(jì)劃時(shí)，要盡可能地使錨固點(diǎn)處于兩端下側(cè)，還應(yīng)注意梁體的表面和底部需要保持垂直狀態(tài)，達(dá)到以上要求后才能夠以橫橋位置為依托進(jìn)行錨固點(diǎn)的橫向取點(diǎn)，并在該位置處做好標(biāo)記。

以往數(shù)目巨大的已竣工橋梁工程業(yè)已證明，公路橋梁的頂板和腹板處往往會(huì)出現(xiàn)數(shù)量龐大的鋼筋，在一些受力較為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)位置處也會(huì)有大量鋼筋。因此在進(jìn)行放樣時(shí)，必須依據(jù)不同工程的具體工況對(duì)錨的固定位進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能出現(xiàn)因加固作業(yè)而破壞橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)的情況。對(duì)橋梁工程有關(guān)資料的詳細(xì)了解可以有效防止放樣時(shí)損害斷筋的問(wèn)題。

3.2 設(shè)置錨固點(diǎn)

以梁體的頂部或頂面出現(xiàn)錨固點(diǎn)為例：具體施工時(shí)需要對(duì)斜筋的位置格外關(guān)注，進(jìn)行面板和橋梁頂面的穿洞作業(yè)時(shí)，要預(yù)設(shè)兩個(gè)斜孔洞并保證其可以符合工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，這些都是進(jìn)一步確保加固工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。鑿除橋面鋪裝層和混凝土保護(hù)層使內(nèi)部的鋼筋暴露出來(lái)后，才能開(kāi)始錨固板位置的精確鑿除。制作鑿控架時(shí)需按照斜孔的設(shè)計(jì)角度進(jìn)行，并在架內(nèi)安裝上鑿巖機(jī)的鉆桿以保證鉆孔時(shí)中心瞄準(zhǔn)錨固點(diǎn)，準(zhǔn)備工作完成后再進(jìn)行鑿孔。鑿孔工作全程都要保證斜孔的位置和尺寸符合設(shè)計(jì)要求，只有這樣才能使鑿孔作業(yè)達(dá)到該工程所需要的要求。上部錨固孔的鑿孔工作全部結(jié)束之后，要在梁面將鑿孔時(shí)產(chǎn)生的所有混凝土碎渣進(jìn)行徹底的清除工作，清理干凈后要及時(shí)在開(kāi)鑿表面涂上液體狀的環(huán)氧膠進(jìn)行保護(hù)。后續(xù)的找平工作可用環(huán)氧水泥沙進(jìn)行。在完成梁頂位置上錨固定工作的全部工序時(shí)，務(wù)必要保證錨墊板和梁頂表面始終處于平行狀態(tài)，其中錨墊板稍低的情況是允許出現(xiàn)的;如此施工即可確保混凝土保護(hù)層的厚度足以完成錨固點(diǎn)的防護(hù)任務(wù)[3]。

3.3 安裝與張拉預(yù)應(yīng)力筋

安裝預(yù)應(yīng)力筋時(shí)需要格外關(guān)注預(yù)先的準(zhǔn)備工作，安裝所需的錨具要在使用之前進(jìn)行詳細(xì)的檢查，保證所有工具的使用狀態(tài)之后才能夠開(kāi)始安裝。例如在匹配粗筋螺母和螺桿時(shí)需要將所有螺母依次擰緊;若斜筋使用斜桿為型鋼、水平筋使用兩個(gè)粗鋼筋為型鋼時(shí)，要將斜筋及其上部的錨點(diǎn)和水平滑塊進(jìn)行充分固定。之后可用臨時(shí)支架把施工用到的全部滑塊放置在墊板的合適位置處，并穿入水平筋。在穿筋時(shí)要確保兩端的絲頭為同樣長(zhǎng)短，且需預(yù)留出合理的滑移量。為了防止在施工時(shí)張拉錨固或上螺母出現(xiàn)故障，要保證水平筋的中心和滑塊毛孔的正面相互對(duì)應(yīng)之后再上緊水平筋的螺母，并在橫向上收緊水平筋使預(yù)應(yīng)力形成力學(xué)體系;斜筋的斜度要想達(dá)到該工程的實(shí)際要求，則需要使用夾焊桿完成斜桿與u形錨固板、水平筋與斜筋的焊接任務(wù)。以二米至二點(diǎn)五米為間隔使用木塊將水平拉桿墊好后，再安裝鎖緊裝置，安裝時(shí)要注意需盡可能地降低垂度，為之后的張拉做好相應(yīng)準(zhǔn)備。張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)要首先將立柱安裝好，之后在預(yù)先設(shè)計(jì)的區(qū)域進(jìn)行收緊器和乘棍的安裝，一般使用體外預(yù)應(yīng)力筋張拉法，以斜筋和水平方向?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉。

3.4 加固壓漿技術(shù)

公路橋梁的體外預(yù)應(yīng)力加固施工在施工末端主要的工序?yàn)榧庸虊簼{，這同時(shí)也是整個(gè)加固施工過(guò)程中最為關(guān)鍵的步驟。開(kāi)始加固壓漿前，要在該工序的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)整體的檢查，防止施工時(shí)發(fā)生造成之前工作前功盡棄，甚至影響整個(gè)橋梁的固化質(zhì)量的故障問(wèn)題。還需注意的是，因?yàn)闃蛄航ㄔO(shè)的工況和體外預(yù)應(yīng)力加固施工的情形各有不同，壓漿密度和時(shí)間的要求也會(huì)隨之發(fā)生變化。所以為保證壓漿質(zhì)量，工序開(kāi)始之前要先建立模型進(jìn)行必要的試驗(yàn)工作，通過(guò)科學(xué)有效的試驗(yàn)來(lái)避免正式施工時(shí)出現(xiàn)意外。加固壓漿一般使用手動(dòng)方式進(jìn)行，期間需格外注意壓漿的密實(shí)情況、均勻程度和穩(wěn)定性，還要根據(jù)不同的實(shí)際狀況調(diào)節(jié)壓力直到符合有關(guān)要求，每次保質(zhì)保量的壓漿過(guò)程都會(huì)成為提升壓漿技術(shù)的關(guān)鍵。

4 工程實(shí)踐

4.1 工程概況

本文所引述的案例是一處連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的橋梁，其主要是在預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)造條件下形成。其中橋梁的主體是75+130+75米規(guī)格的三跨一聯(lián)結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度達(dá)到280米。主墩采用的是雙薄壁柔性，兩岸與橋體之間則設(shè)有交接墩。總的來(lái)看，主橋是以雙向六車(chē)道的規(guī)格設(shè)計(jì)，分左右兩幅橋，寬度各為16.50米。大橋的主梁是以單箱單室的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，同時(shí)在預(yù)應(yīng)力砼的構(gòu)造下完成。

4.2 施工過(guò)程分析

（1）體外預(yù)應(yīng)力管道以及轉(zhuǎn)向器的預(yù)埋，具體操作務(wù)必要與既定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。轉(zhuǎn)向器務(wù)必要關(guān)注其的固定，通?？山柚趧判怨羌芫唧w實(shí)施，這樣后續(xù)的預(yù)埋也會(huì)更為便捷。

（2）體外索下料。具體的操作務(wù)必要與張拉工藝等保持一致，通常在對(duì)鋼絞線做出處理以后，即可實(shí)施穿索，同時(shí)還應(yīng)做好下料的準(zhǔn)備。下料的鋼絞線務(wù)必要預(yù)先做好標(biāo)識(shí)，以免對(duì)后續(xù)的穿束操作造成不良影響。另外，正式穿索之前還應(yīng)認(rèn)真檢查護(hù)套，如有損壞應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）套管的下料和焊接。具體的操作務(wù)必要與既定設(shè)計(jì)尺寸保持一致，存在套管長(zhǎng)度不足的情況應(yīng)對(duì)其兩端實(shí)施削平，進(jìn)而在對(duì)焊接長(zhǎng)的條件下達(dá)到增長(zhǎng)的效果。需要注意的是，焊接的質(zhì)量務(wù)必要切實(shí)保障，這樣才能切實(shí)保障套管下料等相關(guān)操作的穩(wěn)定高效。

（4）體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿索。①放索。在將環(huán)氧鋼絞線運(yùn)送到施工場(chǎng)地以后，就應(yīng)將其放出并布置到橋面上。需要注意的是，橋面上應(yīng)事先做出一定的處理，以免對(duì)PE套造成損壞;②安裝輔助索。進(jìn)行這方面操作之前，應(yīng)首先完成錨固區(qū)轉(zhuǎn)向器的安裝，而后是輔助鎖的穿入，整個(gè)的操作務(wù)必須保證穩(wěn)定有序，隨后的張拉固定也應(yīng)高度重視，以切實(shí)保障該環(huán)節(jié)操作的穩(wěn)定;③穿索和預(yù)張拉。對(duì)于體外索來(lái)說(shuō)，通常應(yīng)采用人工的方式進(jìn)行單根穿束，正式進(jìn)行之前通常應(yīng)對(duì)孔道位置實(shí)施編號(hào)，這樣鋼絞線的布置才會(huì)更為穩(wěn)定有序。在從錨墊板穿入以及進(jìn)入到錨固區(qū)預(yù)埋管的過(guò)程中，務(wù)必要保證整個(gè)操作的精細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)，且各個(gè)階段的長(zhǎng)度控制都應(yīng)達(dá)到既定的要求。錨具和張拉支座安裝完成的基礎(chǔ)上，即可對(duì)其實(shí)施張拉和預(yù)緊，一般完成第一根的預(yù)緊操作以后即可去除輔助鎖。后續(xù)的重復(fù)操作按照以上既定的程序進(jìn)行即可，但應(yīng)保證具體操作的嚴(yán)謹(jǐn)精細(xì)。

5 結(jié)語(yǔ)

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)與其他加固技術(shù)相比，其工序過(guò)程更加簡(jiǎn)便，應(yīng)用時(shí)適用性也更為廣泛，各項(xiàng)功能更加可靠，在一些強(qiáng)度已達(dá)到最高水準(zhǔn)的公路橋梁上可以發(fā)揮出更加優(yōu)異的作用。因此，公路橋梁工程的體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)必然會(huì)得到更加寬泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭杰.公路橋梁施工中的軟土地基施工技術(shù)研究[J].科技資訊，2017，15（29）：82+84.

[2]楊燦宇.淺析公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固的施工技術(shù)[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2011，11（06）：206-207.

[3]張艷軍.高速公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代國(guó)企研究，2016，39（08）：137.