公路橋梁工程后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝研究

文 / 承德市交通運(yùn)輸局機(jī)械設(shè)備管理處 孟琦

引言

預(yù)應(yīng)力后張法是指在建筑工程中，在完成水泥混凝土的澆筑作后，重點(diǎn)觀察混凝土的凝固過(guò)程，待建筑體的強(qiáng)度至少達(dá)到預(yù)設(shè)值的75%之后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼材張拉作業(yè)，從而形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。此種施工方法在公路橋梁、大寬度建筑中的應(yīng)用范圍十分廣泛，且在施工質(zhì)量、成本控制、構(gòu)件使用壽命等方面相較于常規(guī)施工工藝均具備一定的優(yōu)勢(shì)?？傮w而言，后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可以解決包含公路橋梁在內(nèi)的很多施工難題，對(duì)我國(guó)公路橋梁工程的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

后張法預(yù)應(yīng)力施工的特點(diǎn)

具有良好的抗裂性

顧名思義，“后張法”按照字面意思理解，是指“牽拉作業(yè)”向后延伸，是指在混凝土凝固至結(jié)構(gòu)強(qiáng)度至少達(dá)到預(yù)設(shè)值的75%以上（在一些工程中，由于對(duì)結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的要求更高，故該數(shù)值可能會(huì)提升至85%以上）之后，才開(kāi)展鋼筋（束）牽拉作業(yè)經(jīng)過(guò)該過(guò)程之后，鋼筋混凝土構(gòu)件截面會(huì)產(chǎn)生一種預(yù)應(yīng)力，能夠抵消結(jié)構(gòu)件投入使用后，來(lái)自?xún)?nèi)外應(yīng)力的作用（可抵消公路橋梁承受的部分內(nèi)外荷載）。

如此一來(lái)，公路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的時(shí)間會(huì)延后，可視為后張法預(yù)應(yīng)力施工具有良好的抗裂性。

能夠有效提升公路橋梁的穩(wěn)定性和耐久性

公路橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)體承受的內(nèi)外荷載降低，除了提高結(jié)構(gòu)體的抗裂性能之外，還可以增加結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性和耐久性。

其中的原理為（以橋梁工程為例）：在橋梁施工期間，存在橋梁的長(zhǎng)度、細(xì)度值高于梁體的情況。如果采用常規(guī)施工工藝，則橋梁施工完成并投入使用之后，一旦長(zhǎng)時(shí)間承受外部壓力，則梁體會(huì)逐漸彎曲。當(dāng)橋梁梁體的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生形變之后，橋體的受力平衡會(huì)逐漸被打破，由此便會(huì)降低整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果在施工時(shí)采用后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝，則橋梁構(gòu)件會(huì)實(shí)現(xiàn)“預(yù)拱”。

如此一來(lái)，橋梁結(jié)構(gòu)即使長(zhǎng)時(shí)間承受較大的壓力，撓度也不會(huì)過(guò)度提升，橋梁整體不會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的形變，可以保證穩(wěn)定性和持久應(yīng)用。

可在一定程度上節(jié)省施工材料，降低施工成本

采用后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝時(shí)，使用的原材料（包含混凝土、鋼筋束等）本身即具備較高的強(qiáng)度。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，彼此之間融合的程度會(huì)更高，整體計(jì)算之下（仍然以橋梁工程為例），橋梁梁體處使用的鋼筋總量以及橋梁的截面尺寸均相較于常規(guī)施工工藝更低。最終結(jié)果是：鋼筋及混凝土的消耗量較少，橋梁整體強(qiáng)度不變的情況下，自重會(huì)更低。因此，除了橋梁的穩(wěn)定性、耐久性等性能得到提升之外，工程總體材料消耗量會(huì)降低，最終成本支出同樣會(huì)明顯降低。

公路橋梁工程中后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝的要素分析

公路橋梁后張法預(yù)應(yīng)力施工前的準(zhǔn)備工作

公路橋梁工程中，采用后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝之前，還需做好下列準(zhǔn)備工作：第一，實(shí)施張拉作業(yè)的混凝土構(gòu)件的幾何尺寸、齡期、強(qiáng)度等均需進(jìn)行反復(fù)多次計(jì)算，待確定數(shù)值無(wú)誤后方可進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

第二，上文提到，混凝土澆筑完成后，需等待凝固，且強(qiáng)度必須至少達(dá)到預(yù)設(shè)值的75%以上。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行張拉作業(yè)的時(shí)間范圍最短必須達(dá)到7天，最長(zhǎng)必須控制在21天（含）以下。

第三，施工人員需圍繞錨墊板下方區(qū)域以及周邊臨近的混凝土的密實(shí)程度進(jìn)行全面檢測(cè)，具體要求為：不得存在任何“蜂窩”形狀以及其他有關(guān)的缺陷。一旦發(fā)現(xiàn)，必須在拆模后立刻加以處理。只有將上述隱患全部排除、上述要求全部達(dá)到，方可正式進(jìn)入預(yù)應(yīng)力張拉施工階段。

預(yù)應(yīng)力筋張拉作業(yè)的一般流程

公路橋梁施工期間，若采用后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝，首先需要選擇合適的預(yù)應(yīng)力筋。

具體包含：其一，鋼絞線束。對(duì)其進(jìn)一步的分類(lèi)，包括：1.具有自錨性能的錨具，主要張拉程序?yàn)椋簭牡退沙陬A(yù)應(yīng)力筋（預(yù)應(yīng)力強(qiáng)度為0）開(kāi)始，逐漸增加預(yù)應(yīng)力，載荷持續(xù)作用時(shí)間應(yīng)不少于5分鐘，直到錨固為止?；蚴菑钠胀ㄋ沙诹铋_(kāi)始，后續(xù)載荷施加及持續(xù)時(shí)間同上，同樣達(dá)到錨固為止。2.其他錨具。選擇普通松弛力筋，預(yù)應(yīng)力強(qiáng)度為0開(kāi)始，其他施工順序同上。其二，精扎螺紋鋼筋。通常分為直線及曲線共計(jì)兩種配筋。第一種的張拉作業(yè)同上，從0開(kāi)始，最終回歸于0，該過(guò)程可重復(fù)多次。第二種不必考慮最初狀態(tài)，可以直接施加觸及應(yīng)力，載荷持續(xù)時(shí)間同樣需要達(dá)到5min，直到錨固為止。

波紋管相關(guān)施工

在公路橋梁工程中，采用后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝時(shí)，涉及到波紋管定位相關(guān)作業(yè)事項(xiàng)時(shí)，使用的材料之中必定包含波紋管。

除此之外，還需要使用固定用鋼筋、螺旋筋、綁絲、膠帶等物品。波紋管的重要性在于：此種材料是完成后張法預(yù)應(yīng)力體系構(gòu)建最主要的材料，作用在于：為預(yù)應(yīng)力筋提供一個(gè)屏障，用于保護(hù)施工及后續(xù)應(yīng)用期間產(chǎn)生的異常情況。在公路橋梁具體施工期間，波紋管的定位必須按照設(shè)計(jì)圖紙中所標(biāo)注的“曲線要素”完成定位。

具體的要求為：其一，每間隔40cm～80cm，便需要橫向焊接一個(gè)U型鋼筋。其二，鋼筋設(shè)計(jì)圖紙之中一般般會(huì)標(biāo)注出橋梁斷面坐標(biāo)，一次實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁應(yīng)力筋的定位。

其他相關(guān)注意事項(xiàng)為：使用定位尺對(duì)波紋管進(jìn)行實(shí)際定位時(shí)，為了防止出現(xiàn)波紋管脫節(jié)的現(xiàn)象，需使用膠帶，在波紋管的接頭處進(jìn)行多層嚴(yán)密的纏裹作業(yè)。完成波紋管的固定之后，不應(yīng)立刻進(jìn)行后續(xù)作業(yè)，而是需要對(duì)波紋管當(dāng)前所處的位置進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)，必須與設(shè)計(jì)圖中所標(biāo)注的位置嚴(yán)絲合縫。

此外，施工人員還需對(duì)線性進(jìn)行檢測(cè)，重點(diǎn)確認(rèn)整體是否“順滑”，是否存在應(yīng)用一段時(shí)間后便可能出現(xiàn)松動(dòng)。其三，波紋管的安裝作業(yè)一般放置在箱梁腹板鋼筋安裝完成后的階段。在安裝波紋管時(shí)，最常見(jiàn)的問(wèn)題在于，管道有一定概率會(huì)被破壞。因此，必須重視對(duì)波紋管進(jìn)行保護(hù)，發(fā)現(xiàn)損壞處應(yīng)即時(shí)處理，否則在后期澆筑混凝土?xí)r，很可能會(huì)通過(guò)管道裂縫將混凝土滲透到波紋管之內(nèi)。

混凝土澆筑作業(yè)

后張法預(yù)應(yīng)力施工期間，有關(guān)混凝土澆筑的施工要點(diǎn)為：

第一，混凝土的型號(hào)一般選擇42.5標(biāo)號(hào)以上的普通硅酸鹽水泥。此外，需注意，混凝土中含有的泥沙量不能超過(guò)整體的1%。

第二，混凝土的澆筑與常規(guī)施工方式并無(wú)本質(zhì)差異，同樣包含澆筑、振搗、養(yǎng)生三個(gè)環(huán)節(jié)。

具體的要求為：1.混凝土澆筑期間，便應(yīng)注意后期振搗作業(yè)中的有關(guān)注意事項(xiàng)，必須確定振搗的距離達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，否則可能會(huì)與波紋管之間產(chǎn)生碰撞，進(jìn)而損壞波紋管。2.混凝土必須完成均勻的攪拌之后，才能進(jìn)行澆筑。3.針對(duì)橋梁、公路腹板區(qū)域進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)將澆筑層的厚度控制在30cm～50cm之間。4.進(jìn)行振搗作業(yè)之前，需將專(zhuān)用的振搗棒插入混凝土的前一層，插入深度需控制在5cm～10cm之間，目的在于令新澆筑的混凝土與后澆筑的混凝土相互之間更好地結(jié)合，否則會(huì)使混凝土澆筑體內(nèi)部性能存在差異。

預(yù)應(yīng)力穿筋施工作業(yè)

后張法預(yù)應(yīng)力穿筋施工的主要對(duì)象為鋼筋束，施工要點(diǎn)為：1.預(yù)應(yīng)力鋼筋束的一端應(yīng)該對(duì)齊，之后按照編號(hào)，套在對(duì)應(yīng)的穿束器之上。2.必須完成預(yù)應(yīng)力筋孔道的檢測(cè)，并查看預(yù)應(yīng)力筋的尺寸是否與孔道的尺寸互相對(duì)應(yīng)。若發(fā)現(xiàn)位置存在偏差、有局部彎曲的情況，則必須對(duì)鋼筋束進(jìn)行更換。3.還需進(jìn)一步檢查位于孔道端部的預(yù)埋鋼板與孔道軸之間是否保持垂直關(guān)系。若發(fā)現(xiàn)接頭處存在漏漿現(xiàn)象，必須立刻進(jìn)行處理。4.穿筋作業(yè)時(shí)，為保證構(gòu)件安全，需要使用絲扣對(duì)瑞桿螺絲的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行良好保護(hù)。可采用的方法為：將預(yù)應(yīng)力筋的一端對(duì)齊，將另一端向孔道插入，最后從另一端穿出。如此一來(lái)，預(yù)應(yīng)力穿筋作業(yè)質(zhì)量必定較高。

結(jié)論

本文討論的公路橋梁工程中后張法預(yù)應(yīng)力施工更準(zhǔn)確的名稱(chēng)應(yīng)該為“有粘結(jié)后張法預(yù)應(yīng)力施工”。如上文所述，混凝土澆筑后，待構(gòu)件強(qiáng)度至少達(dá)到預(yù)設(shè)值的75%以上之后，方可進(jìn)行鋼筋束的張拉作業(yè)。

主要流程：埋管置孔→混凝土澆筑→抽取埋管→養(yǎng)護(hù)穿筋張拉→錨固作業(yè)→灌漿作業(yè)（該環(huán)節(jié)的施工目的在于，避免鋼筋生銹）→錨頭處理。此種施工，建筑構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，傳力途徑主要依靠錨具進(jìn)行，能夠有效阻止鋼筋發(fā)生彈性回彈，使截面混凝土獲得一種“預(yù)壓應(yīng)力”。

在此種力的作用下，結(jié)構(gòu)體之中的鋼筋和混凝土?xí)嬲纬梢粋€(gè)整體，抵抗開(kāi)裂的能力會(huì)大幅度增強(qiáng)。公路橋梁工程中采用此種工藝完成對(duì)路面路基等結(jié)構(gòu)體的澆筑施工，可以全面提高工程質(zhì)量。