論高速公路橋梁施工中預應力施工技術(shù)的應用

樊金虎

關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁施工;預應力技術(shù)應用

中圖分類號：U445.57 文獻標志碼：A

0引言

高速公路橋梁預應力施工是高速公路建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作為施工主體重要的結(jié)構(gòu)物，是高速公路施工工程性能的重要體現(xiàn)，對我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和人民生活質(zhì)量有重要意義。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進，在橋梁施工中的預應力施工技術(shù)也做出了一定的技術(shù)突破，目前需要總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗形成科學施工模式，為我國后續(xù)的高速公路和其他相關(guān)工程建設(shè)提供實踐經(jīng)驗。因此，此次研究的內(nèi)容和總結(jié)的經(jīng)驗對提升高速公路橋梁施工中的預應力施工技術(shù)具有理論性意義，對國家現(xiàn)代化交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有現(xiàn)實意義。

1高速公路橋梁施工中預應力施工技術(shù)應用現(xiàn)狀

1.1鋼筋管道通暢性不足

現(xiàn)階段由于我國高速公路建設(shè)起步時間較晚相關(guān)經(jīng)驗較為缺乏，在預應力的鋼筋管道施工技術(shù)還不完善，相應的專業(yè)施工團隊比較缺乏。這就導致在實際施工過程中對于鋼結(jié)構(gòu)管道的精細性控制不足，嚴重影響管道竣工后實際混凝土澆灌中的流暢性，且針對突發(fā)情況的預案相對不足，問題出現(xiàn)后的二次施工造成了成本浪費與工期拖延。

1.2混凝土張拉時間問題

混凝土材料的制作依賴于不同原料的配比，同時在凝固之前流動性與延展性較難控制，在現(xiàn)階段的施工中，對于混凝土材料的使用多依賴于經(jīng)驗主義，施工人員專業(yè)理論知識尚未形成。同時受限于項目中成本與工期的控制，混凝土凝固和靜置時間缺乏嚴格的管控，在混凝土拉張過程中部分單位為了節(jié)約時間成本，導致拉張時間不達標，對于整體預應力施工效果造成嚴重影響。

1.3張拉力計算控制不力

由于高速公路橋梁主要采用具有延展性的鋼筋與混凝土作為施工原料，其工程原料的特點決定了工程必須對材料拉張力進行相應的控制與利用。目前我國高速公路橋梁的施工團隊主要有外來務工人員與其他土木工程臨時工構(gòu)成，在實際工程建設(shè)開工前大多施工人員還未經(jīng)歷過專業(yè)的技術(shù)培訓，對高速公路橋梁施工的特性掌握不足。在施工人員控制拉張力的過程中由于經(jīng)驗缺乏所導致的拉張不平穩(wěn)和對多方拉張的統(tǒng)籌不足直接影響整體工程的美觀度和耐用性。

2高速公路橋梁施工中預應力施工技術(shù)應用案例

某湖區(qū)段工程位于某省，其區(qū)域跨度大，全長近47km，且施工范圍內(nèi)地形復雜，跨越多處水體。出于對其施工質(zhì)量、成本、效率與環(huán)境的綜合考量，主橋采用變截面混凝土預應力連續(xù)工藝，在橋梁上端采用掛籃施工，建立多個預制組合T型梁。

2.1公路橋梁施工前期準備

預應力施工作為一種綜合性施工技術(shù)，若想在復雜的高速公路橋梁施工中發(fā)揮預期效果就需要提前進行完備的施工準備。施工人員需要考慮到相應的施工設(shè)計圖紙，并嚴格按照其中的施工設(shè)計要求進行施工[1]。首先，選擇合適的預應力技術(shù)施工方案。鋼結(jié)構(gòu)和混凝土是高速公路橋梁施工的主要原材料，同時也是預應力技術(shù)發(fā)揮的基礎(chǔ)，在工程設(shè)計階段，要提前預判高速公路建成后的交通承載流量，以選擇合適的混凝土材料與配比，順應公路最大承載量，避免結(jié)構(gòu)變形。其次，高度重視高速公路橋梁地基方面的處理。由于高速公路工程跨度大，對于施工地質(zhì)的選擇往往缺乏靈活性，在面臨地質(zhì)較軟的施工條件，地基的穩(wěn)定性直接影響高速公路橋梁工程壽命與安全性，因此需要在施工前期對施工場地進行地質(zhì)勘察。針對天然地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在問題的地基，采用換填加固技術(shù)[2]，及時采用優(yōu)質(zhì)混合土層替換原有土層。

在寧高新通道湖區(qū)段工程中對于預應力施工方案，通過充分考慮工程預計荷載和橋梁形變限度，詳細設(shè)定了混凝土預制梁與鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中允許的誤差值，見表1所列。在地基處理過程中考量江蘇省溫帶季風氣候的降水特點和區(qū)域土壤類型，在項目開展前優(yōu)先完成了混合水泥、碎石和石灰的人造土壤置換，解決了區(qū)域土壤由于含水度過高造成的排水板結(jié)問題。

2.2混凝土空心板T梁技術(shù)

高速公路橋梁施工預應力工程中，混凝土梁板是整個施工結(jié)構(gòu)中的重要支撐組件，因此需要嚴格針對該處施工進行質(zhì)量管理。在施工現(xiàn)場中裂縫問題是混凝土空心板與T梁最為常見的問題。裂縫的出現(xiàn)一方面是由于在施工設(shè)計和材料采購階段質(zhì)量把控環(huán)節(jié)的缺乏。因此必須嚴格配比各種比例，達到各項標準，確保萬無一失[3]。另一方面則是由于現(xiàn)場施工設(shè)計的錯誤計算導致，由于混凝土材料是通過砂石泥漿與凝膠材料按照一定配比混合而成的，其強度和延展性存在著此消彼長的關(guān)系，當空心板在施工中跨境范圍過大時就會出現(xiàn)材料剛度失衡。

寧高新通道湖區(qū)段工程中的預應力施工，根據(jù)施工需要采用了高質(zhì)量的混凝土空心板和小箱梁，同時嚴格控制空心板與小箱梁的跨度在30～50m內(nèi)，同時規(guī)定工程中使用的小箱梁的距離不小于20m且不大于50m，以保證最佳的承重效果，并根據(jù)施工要求在梁支座負彎矩處設(shè)置預應力鋼絞線。

2.3混凝土預應力加固技術(shù)

高速公路橋梁預應力施工工程中，橋梁作為施工的主體和重點，為了在竣工投入使用后能具備較強的承壓能力和使用壽命，在施工過程中采用混凝土進行加固的技術(shù)環(huán)節(jié)必不可少。就項目施工全程來講，往往僅對橋梁主要承重部分展開補強處理，或是對橋梁上的關(guān)鍵構(gòu)件展開加固[4]。目前在項目工程中較為常見的橋梁加固技術(shù)主要包括鋼板粘貼加固法及橋面補強加固法，兩種方法的施工側(cè)重點各有不同。加固的方式主要有碳纖維結(jié)構(gòu)、預應力結(jié)構(gòu)以補強層加固等[5]。鋼板粘貼加固強調(diào)在混凝土工程的表面，使用工業(yè)用膠將加固鋼板直接固定在混凝土表面，在實際施工過程中需要對目標梁橋表面進行處理使原有混凝土工程暴露在外，以便進行后續(xù)施工。橋面補強加固則需要對目標橋梁表面進行開鑿，而后澆灌粘性高、延展性好、強度高的混凝土材料，提高目標整體的承重潛力。

寧高新通道湖區(qū)段工程中的預應力施工在進行混凝土加固工程時，充分考量了施工目標未來的交通流量壓力和大型運輸壓力，在橋梁結(jié)構(gòu)完工后主要采用了鋼板粘貼加固法。在實際加工過程中為了最大化保證鋼板與混凝土橋梁的切合性和兼容性，優(yōu)先對原結(jié)構(gòu)進行清潔施工，在保證施工環(huán)境質(zhì)量的前提下，保留了橋梁混凝土層一定的粗糙質(zhì)感，針對工程施工中關(guān)鍵節(jié)點的反復磨損采用鑿毛方式完成部分光滑混凝土的修補處理與二次清潔。而后使用千斤頂設(shè)備對施工橋梁的載重負荷進行臨時轉(zhuǎn)移，以保證混凝土凝固后的強度，同時在對預澆灌混凝土的加工中引入軸式攪拌機，以保證混凝土材料的美觀，綜合提升混凝土預應力加固的工程質(zhì)量。

2.4混凝土的澆筑應用技術(shù)

高速公路橋梁預應力施工工程中，混凝土澆灌技術(shù)是混凝土材料實際應用的主要技術(shù)，其施工效果和美感直接展現(xiàn)了高速公路橋梁的施工水平。實際施工過程中混凝土澆灌主要通過高速公路橋梁下方的管道進行，其位置需要施工人員提前安排固定。具體澆灌過程中要保證管道入口處的清潔和相對封閉性，避免在其他施工流程中建筑垃圾在混凝土孔口處與內(nèi)部發(fā)生阻塞。振搗工作中，避免對預應力管道進行劃傷，導致管道漏漿，延誤工程進度[6]。打孔埋管過程中需要對施工目標的地質(zhì)條件提前勘探，并嚴格測量打孔位置的深度，避免孔管不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象發(fā)生，保證混凝土澆灌的流暢度和凝結(jié)的一體性。

寧高新通道湖區(qū)段工程中的預應力施工在進行混凝土澆筑技術(shù)應用時，考慮目標施工現(xiàn)場情況制定了五個混凝土樁孔的施工計劃，在打孔下管設(shè)備上調(diào)用了鉆機、懸吊車以及砂泵機械，為準備泥漿護壁機械鉆孔澆筑工程做準備，同時在混凝土配制澆灌設(shè)備上啟用了專業(yè)吊車翻斗、灌漿支架、以及混凝土澆筑機械等機械工具。實際灌漿過程中用鋼板卷成護筒，以防止頂部出現(xiàn)溢漿，同時采用正循環(huán)換漿法，在鉆孔結(jié)束后實現(xiàn)對孔道內(nèi)的兩次徹底清潔。

2.5鋼結(jié)構(gòu)預應力施工技術(shù)

高速公路橋梁預應力施工過程中的鋼結(jié)構(gòu)施工是除了混凝施工的另一個重要組成部分，起到輔助支撐混凝土結(jié)構(gòu)的骨架作用。在施工現(xiàn)場的實際應用中較為常見的鋼結(jié)構(gòu)預應力施工有鋼筋、鋼絞線和鋼筋張力施工，其中張力施工又可以細分為先張法與后張法，二者的區(qū)別在于鋼筋拉張與混凝土澆灌過程的先后，先張法強調(diào)在混凝土澆灌之前對鋼筋進行拉伸，而后利用混凝土的粘性實現(xiàn)對鋼筋延伸形變的固定。至于后張法則需要在混凝土澆灌完成后，錨具可以實現(xiàn)對預應力的高效傳遞[7]，需要依靠鋼筋錨具對硬結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土實現(xiàn)拉伸。

寧高新通道湖區(qū)段工程中的預應力鋼結(jié)構(gòu)施工嚴格依照工程項目標準，在鋼筋安裝施工現(xiàn)場委派專業(yè)監(jiān)理人員實現(xiàn)對施工人員的實時監(jiān)督與管理，在鋼結(jié)構(gòu)搬運過程中嚴格避免鋼筋的磕碰磨損，根據(jù)既定程序在安全監(jiān)督管理人員的監(jiān)工中完成焊接，并在扎綁作業(yè)中更加注重結(jié)構(gòu)的整體性與完整性。鋼絞線施工過程中，對鋼絞線在應用之前進行統(tǒng)一抽檢與測量，嚴格把控材料品質(zhì)，有關(guān)構(gòu)件的尺寸參數(shù)要符合建筑要求[8]。面對施工過程中出現(xiàn)的導向槽與鋼絞線偏移問題，有針對性地采用鋼結(jié)構(gòu)頂端固定加工技術(shù)，避免鋼絞線在施工現(xiàn)場由于材料管理不力造成的擠壓、打結(jié)等問題。張力施工中，根據(jù)工程要求采用依據(jù)公式基礎(chǔ)進行數(shù)據(jù)計算，合理配比先張與后張的技術(shù)比例，并提前預判摩擦力導致的錨點滑移現(xiàn)象，全面提升工程預應力施工水準。

3結(jié)束語

通過研究得知高速公路橋梁施工中預應力施工技術(shù)應用目前面臨著鋼筋管道通暢、混凝土張拉時間問題、張拉力計算控制不力的問題。基于寧高新通道湖區(qū)段工程預應力施工的應用經(jīng)驗，本論述就公路橋梁施工前期準備與細節(jié)技術(shù)進行了相應的分析與總結(jié)。