預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用

張沁

（浙江路航環(huán)境工程有限公司，浙江嘉興 314001）

0 引言

近年來，道路橋梁施工技術(shù)日趨成熟完善，各地區(qū)交通事業(yè)均取得巨大發(fā)展。預(yù)應(yīng)力技術(shù)為道路橋梁施工中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，可顯著提高道路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少承擔(dān)荷載量，并可延長道路橋梁的使用壽命，降低裂縫等病害發(fā)生率?，F(xiàn)階段，部分道路橋梁施工人員對預(yù)應(yīng)力技術(shù)缺乏了解，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在諸多問題，為此需加強(qiáng)技術(shù)研究，以確保工程質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)及其作用分析

1.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

預(yù)應(yīng)力技術(shù)屬于道路橋梁施工中的常用技術(shù)，其基本原理是在道路橋梁工程施工前對部分結(jié)構(gòu)施加特定壓力，這一壓力可部分抵消道路橋梁投入使用后產(chǎn)生的壓力荷載，進(jìn)而提升道路橋梁工程的穩(wěn)定性與安全性（見圖1）?，F(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的主要應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)中，技術(shù)方案包括預(yù)應(yīng)力鋼絲技術(shù)、冷拔鋼絲技術(shù)、冷拉技術(shù)、鋼絞線技術(shù)、預(yù)應(yīng)力筋技術(shù)等，預(yù)應(yīng)力施工人員在混凝土施工前對部分結(jié)構(gòu)施加壓力，可在結(jié)構(gòu)內(nèi)部保存壓應(yīng)力，進(jìn)而提升混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，預(yù)防裂縫形成，延長其使用壽命[1]。

圖1 道路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)

1.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)作用分析

預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁工程中能很大程度地提高路面的整體抗裂性能，有效保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)，提升抗剪力及剛度，預(yù)防變形，延長其使用壽命。預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中可抵消局部內(nèi)應(yīng)力，提升混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)材料的剛度，有助于預(yù)防混凝土變形與裂縫等問題。同時(shí)，承重性是衡量道路橋梁工程質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可有效調(diào)整道路橋梁工程承重結(jié)構(gòu)的內(nèi)在應(yīng)力，顯著提升承重結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度及承載力。另外，道路橋梁工程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠在一定程度上提高混凝土構(gòu)件的抗剪力及整體強(qiáng)度，進(jìn)而工程使用壽命，確保使用安全[2]。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用分析

2.1 混凝土路面中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

混凝土路面施工是道路橋梁施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，如操作不當(dāng)可導(dǎo)致工程產(chǎn)生諸多質(zhì)量問題?；炷谅访媸┕ぶ袘?yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，施工人員通過合理配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，可實(shí)現(xiàn)對混凝土路面的有效約束，避免路面產(chǎn)生橫向收縮及開裂，進(jìn)而延緩裂縫形成[3]。混凝土路面施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)期間，施工人員需詳細(xì)分析道路橋梁工程的交通負(fù)荷，了解周邊溫度及濕度，通過對路面混凝土底板摩擦約束影響因素的分析，合理施加縱向預(yù)應(yīng)力，以減輕路面橫向收縮，進(jìn)而達(dá)到良好的施工效果。

2.2 路橋多跨連續(xù)施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

路橋多跨連續(xù)施工是路橋工程施工的難點(diǎn)，如操作不當(dāng)，可對路橋的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生較為嚴(yán)重的不良影響。路橋多跨連續(xù)施工中混凝土連續(xù)梁應(yīng)用廣泛，依據(jù)主筋配置方案存在的差異，可將其劃分為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、鋼筋混凝土連續(xù)梁，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁適用于跨徑為25m 以上的連續(xù)梁[4]?；炷吝B續(xù)梁包括正彎區(qū)域與負(fù)彎區(qū)域，其中跨中屬于正彎區(qū)域，支座屬于負(fù)彎區(qū)域，如橋梁抗彎承壓力或抗剪承壓力未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，則需采用加固處理技術(shù)。通常情況下，跨中正彎區(qū)域承載力未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，可通過碳纖維材料粘貼加固處理。多跨連續(xù)梁施工期間，施工人員可通過分階段懸臂對稱性施工方案或結(jié)構(gòu)體多次變換、跨中合龍等方案，構(gòu)建整體來和結(jié)構(gòu)，在施工期間需嚴(yán)格控制懸臂施工線形，采用預(yù)應(yīng)力加載技術(shù)處理支座豎向預(yù)拱度、水平預(yù)偏量，以達(dá)到最佳加固效果[5]。

2.3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于碳纖維片

道路橋梁工程普遍跨度較大，對構(gòu)件的受彎能要求偏高，因此大部分工程受彎構(gòu)件或結(jié)構(gòu)為大型鋼筋混凝土T 型梁或箱梁。道路橋梁工程投入使用后，鋼筋混凝土T 型梁受拉區(qū)域可產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，受壓區(qū)域混凝土構(gòu)件需承受較大壓力。為提升上述構(gòu)件的受彎能力，可采用粘貼炭纖維片的施工方案。碳纖維片強(qiáng)度較高，但應(yīng)力偏小，單純使用過碳纖維片極易產(chǎn)生損毀，為此需要合理施加預(yù)應(yīng)力，使碳纖維片發(fā)揮自身高強(qiáng)度的特性，并提高其應(yīng)力，進(jìn)而促進(jìn)鋼筋混凝土梁整體性能提升[6]。

2.4 道路橋梁鋼筋混凝土架構(gòu)中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在投入使用后極易產(chǎn)生裂縫，如未能及時(shí)有效處理可影響交通安全，并可導(dǎo)致道路橋梁使用壽命縮短。道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中加入預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可有效延緩裂縫形成，進(jìn)而增加工程使用壽命。具體操作中，施工人員需在道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)與構(gòu)件加載前對受拉區(qū)域?qū)嵤╀摻顝埨?，利用鋼筋自身具備的回縮能力，使受拉區(qū)域預(yù)先承擔(dān)鋼筋賦予的壓力，此時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在承擔(dān)外界載荷拉力期間需優(yōu)先抵消受拉區(qū)域已經(jīng)形成的預(yù)壓力，其承受的外界拉力作用顯著減少，進(jìn)而有效抑制混凝土結(jié)構(gòu)伸長，延緩裂縫形成[7]。

2.5 道路橋梁加固中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

道路橋梁加固是延長其使用壽命，確保交通安全的重要措施?，F(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁加固中應(yīng)用廣泛，其主要措施包括強(qiáng)化薄弱構(gòu)件及改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過此類措施的合理應(yīng)用可提升道路橋梁的受壓能力，并可延長相關(guān)構(gòu)件的使用壽命，確保道路交通安全[8]。具體加固操作中，施工人員可將預(yù)應(yīng)力施加于特定構(gòu)件，誘導(dǎo)構(gòu)件受壓位置形成拉應(yīng)力，受拉位置形成壓應(yīng)力，可顯著增加構(gòu)件的應(yīng)變與應(yīng)力增強(qiáng)，構(gòu)件承受外界載荷期間，其承載的拉應(yīng)力與壓應(yīng)力均不同程度減少，可實(shí)現(xiàn)良好的加固效果?，F(xiàn)階段，道路橋梁加固的措施主要包括粘貼碳纖維布、粘貼鋼板、路面層加固、改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)加固、體外預(yù)應(yīng)力加固、配筋加固、增加截面積、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固等，施工人員可結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況合理選擇。

2.6 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁工程中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

道路橋梁工程應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)期間，設(shè)計(jì)人員需結(jié)合工程實(shí)際情況及施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求合理設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，在保證預(yù)應(yīng)力效果的基礎(chǔ)上需確保其外形美觀度。在設(shè)計(jì)過程中需充分考慮道路橋梁工程中最大混凝土拉應(yīng)力與壓應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力拉筋應(yīng)力及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)是否處于合理范圍內(nèi)，明確施工操作流程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以確保預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有作用。同時(shí)，施工期間需加強(qiáng)質(zhì)量管理，安排專人負(fù)責(zé)施工材料的保存與管理，嚴(yán)格檢查各個(gè)構(gòu)件，規(guī)范施工人員的操作行為，以確保施工質(zhì)量[9]。另外，施工人員在預(yù)應(yīng)力施工期間需嚴(yán)格控制灌漿速度，合理設(shè)定灌漿水泥漿配比，灌漿施工前確?？椎纼?nèi)部濕潤且潔凈，封錨操作中嚴(yán)格管控質(zhì)量，以避免預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)損壞。

3 道路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的常見問題與解決方案

3.1 波紋管堵塞

波紋管主要優(yōu)勢為制作簡便，施工操作難度較低，且預(yù)應(yīng)力張拉期間產(chǎn)生的摩擦阻力較小，因此道路橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工期間普遍將其作為預(yù)應(yīng)力筋孔道。部分施工單位制作波紋管期間未嚴(yán)格把控鋼材質(zhì)量，導(dǎo)致波紋管剛度與強(qiáng)度無法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，厚度不均勻，施工期間極易損壞，且混凝土澆筑過程中泥漿進(jìn)入孔道內(nèi)部，可導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋無法穿透波紋管，使得施工難度顯著增加，施工進(jìn)入無法保證。為有效解決此類問題，施工單位需選用優(yōu)質(zhì)鋼材制作波紋管，嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范完成制作?；炷翝仓陂g需妥善保護(hù)波紋管，如發(fā)現(xiàn)波紋管堵塞，需依據(jù)設(shè)計(jì)方案中預(yù)應(yīng)力筋曲線坐標(biāo)及時(shí)確定堵塞部位，并采用沖擊鉆鉆孔，徹底清除引發(fā)堵塞的雜物，以便于鋼筋順利穿過波紋管。

3.2 預(yù)應(yīng)力筋束斷絲

道路橋梁工程施工期間，預(yù)應(yīng)力筋束斷絲問題多發(fā)，引發(fā)的斷絲的誘因主要包括預(yù)應(yīng)力筋束如沾有水泥或油污則極易生銹，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋束斷絲；工作夾片尺寸不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求、工作夾片絲生銹也可導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋束斷絲；預(yù)應(yīng)力筋束處于交織狀態(tài)，可導(dǎo)致鋼絞絲產(chǎn)生過大張力，進(jìn)而引發(fā)預(yù)應(yīng)力筋束斷絲。如施工人員發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋束斷絲，需結(jié)合斷絲的實(shí)際情況，及時(shí)采取適宜的處理方案。斷絲筋束總量較少且處于限定范圍內(nèi)，可實(shí)施二次張拉處理。如斷絲筋束總量較多，需更換鋼絞絲后進(jìn)行張拉[10]。

3.3 張拉應(yīng)力控制不佳

道路橋梁工程開展預(yù)應(yīng)力施工期間，如未能準(zhǔn)確控制預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉力，可對工程整體質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。張拉力控制不佳的原因較為復(fù)雜，道路橋梁預(yù)應(yīng)力施工期間需嚴(yán)格控制張拉力筋與預(yù)應(yīng)力筋伸長量，其中張拉力的確定需采用精確的計(jì)量方式，但部分施工單位未對千斤頂進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量便實(shí)施張力，導(dǎo)致張力應(yīng)力產(chǎn)生較大誤差。同時(shí)，部分張拉施工人員專業(yè)技術(shù)水平偏低，施工操作不規(guī)范，進(jìn)而導(dǎo)致施工期間產(chǎn)生較大誤差。另外，張拉預(yù)應(yīng)力筋束期間，每束張拉力存在差異，張拉力大小極易產(chǎn)生變化，導(dǎo)致施工技術(shù)人員無法準(zhǔn)確計(jì)算預(yù)應(yīng)力伸長值。為解決此類問題，施工單位需對張拉施工人員開展教育培訓(xùn)，聘請專家為其講解張拉施工技術(shù)操作規(guī)范。施工人員使用千斤頂前需預(yù)先標(biāo)注計(jì)量，張拉預(yù)應(yīng)力筋束期間需確定每束張拉力值，以降低測量難度。

3.4 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)裂隙

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力偏大，部分構(gòu)件術(shù)在應(yīng)力長期作用下產(chǎn)生裂隙。另外，受溫度差及干縮等因素影響，部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉前也可產(chǎn)生裂隙。為解決此類問題，開展預(yù)應(yīng)力施工期間需妥善保護(hù)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可通過適量灑水等方式保持表面濕潤，并通過增加覆蓋物等措施控制預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)溫度，以避免裂隙形成。

4 道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)質(zhì)量管理措施

4.1 控制張拉時(shí)間，合理使用過鋼絞線

預(yù)應(yīng)力技術(shù)涉及多個(gè)操作環(huán)節(jié)，可對道路橋梁工程整體質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，為此需切實(shí)加強(qiáng)質(zhì)量管理。預(yù)應(yīng)力施工期間，預(yù)應(yīng)力錨桿屬于重點(diǎn)設(shè)備，可影響結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的實(shí)際效果及效果持續(xù)總時(shí)間。為確保預(yù)應(yīng)力早強(qiáng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，施工人員可在制作施工材料的過程中加入適量早強(qiáng)劑，待早強(qiáng)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行拉伸施工操作。同時(shí)，部分道路橋梁工程鋼絞線使用不規(guī)范，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土截面積未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，使用期間極易產(chǎn)生鋼絞線斷裂等問題。為此，施工人員需嚴(yán)格依據(jù)操作規(guī)范使用鋼絞線，確保波紋管處于正常形態(tài)，精確固定各個(gè)控制點(diǎn)，嚴(yán)格預(yù)防砂漿等進(jìn)入管道內(nèi)部，以確保施工順利完成。

4.2 其他質(zhì)量管理措施

為確保預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，施工單位需制定嚴(yán)格的質(zhì)量管理措施，明確施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及操作流程，并對施工人員進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo)，以提高其施工操作能力。同時(shí)，需重點(diǎn)加強(qiáng)施工現(xiàn)場監(jiān)督管理，重點(diǎn)檢查預(yù)應(yīng)力通道，及時(shí)清理通道內(nèi)部阻塞物。焊接施工期間，嚴(yán)格禁止鋼絲搭接預(yù)應(yīng)力筋，并能并對預(yù)應(yīng)力筋采取有效的保護(hù)措施。為提升水泥漿的整體流動性，提升施工材料利用率，施工人員需嚴(yán)格控制水泥、外加劑與水的配比，灌漿前妥善清除管道內(nèi)的雜物與積水，以確保施工質(zhì)量。另外，施工管理人員需切實(shí)轉(zhuǎn)變管理理念，提高對預(yù)應(yīng)力施工的重視程度，積極建立責(zé)任明晰的管理體系，加強(qiáng)施工各環(huán)節(jié)的監(jiān)督管理，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改與處罰，使全體人員樹立質(zhì)量控制意識，以確保工程質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語

道路橋梁施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可延緩裂縫形成，提升道路橋梁穩(wěn)固性，確保交通安全。施工人員在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)期間需準(zhǔn)確掌握相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，規(guī)范完成各環(huán)節(jié)施工操作，以確保預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有作用。