市政路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用研究

凌聰

廣州市第二市政工程有限公司 廣東 廣州 510030

隨著我國經(jīng)濟多元化發(fā)展，國家充分意識到市政路橋技術(shù)的重要性，并開始著力發(fā)展和完善我國的路橋工程施工技術(shù)。從這個時期開始，我國的路橋建設(shè)質(zhì)量迅速提高。高質(zhì)量路橋的建設(shè)離不開預(yù)應(yīng)力技術(shù)的具體應(yīng)用。隨著現(xiàn)代先進技術(shù)的發(fā)展，路橋建設(shè)中的許多短板已經(jīng)通過采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)而得到妥善的解決，并且預(yù)應(yīng)力技術(shù)對于路橋的建設(shè)而言是非常方便和安全的，不存在技術(shù)缺陷和運輸方面的風險，它已經(jīng)成為我國最可靠、最可行、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)資源之一。

1 市政路橋施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

工程結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力方法會產(chǎn)生應(yīng)力，因此應(yīng)提前采取相應(yīng)的措施，防止因外力改變而造成結(jié)構(gòu)變形或破壞。在道路橋梁的施工過程中，預(yù)應(yīng)力主要產(chǎn)生在外部荷載模塊的前面。這在一定程度上大大減少了由外部荷載引起的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，降低了混凝土開裂的程度，從而進一步提高城市道路和橋梁的建設(shè)質(zhì)量。

道路和橋梁的建設(shè)需要使用高強度鋼材和混凝土。正是由于高強度鋼材具有抗拉特性，構(gòu)件可以被壓縮，使得構(gòu)件所占空間減少。預(yù)張拉技術(shù)可以延長路橋的使用壽命，減少裂縫，使市政路橋更加經(jīng)濟，提高工程美觀度以及路橋施工質(zhì)量。

得益于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的諸多優(yōu)勢，它的應(yīng)用范圍正在逐步擴大。使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以克服許多傳統(tǒng)設(shè)計無法克服的障礙。例如，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在中緬輸氣管道建設(shè)中的應(yīng)用，不僅優(yōu)化了寬懸索錨結(jié)構(gòu)，而且豐富了這些結(jié)構(gòu)的類型。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在市政路橋施工中的作用

首先，在道路和橋梁的建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在：采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件利用預(yù)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力相互補償，形成良好的基礎(chǔ)，進而提高結(jié)構(gòu)的強度。這樣在一定程度上可以改善城市道路橋梁中可能會出現(xiàn)的缺陷，減緩鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的老化，從而大大增加城市道路橋梁的使用壽命。

此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)提高了城市道路和橋梁的抗疲勞性能，賦予了道路橋梁結(jié)構(gòu)高強度、高承載能力、抗穿透能力強、混凝土抗拉強度高、抗剪強度高等優(yōu)點，由此可提高城市路橋結(jié)構(gòu)的整體性能，滿足大型路橋建設(shè)的需要。

最后，預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以增加道路橋梁的經(jīng)濟效益。在路橋施工過程中，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工可以減少用鋼量和結(jié)構(gòu)截面大小，從而減輕公路橋梁的自重，防止結(jié)構(gòu)過早發(fā)生結(jié)構(gòu)開裂、表面開裂情況，同時采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，減少外部影響因素，允許分段拼接，使后續(xù)維護更加方便[1]。

3 市政路橋施工預(yù)應(yīng)力技術(shù)要點分析

3.1 選材要點

在選擇材料時，既要考慮到材料的特性和質(zhì)量，又要考慮成本。根據(jù)路橋建設(shè)的要求，通常使用以下鋼材： 1、預(yù)應(yīng)力鋼筋 。2、預(yù)應(yīng)力鋼絞線。其中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線成本性能優(yōu)點更加突出，應(yīng)用更加廣泛。與其他材料相比，在相同質(zhì)量條件下，預(yù)應(yīng)力材料具有密度高、重量輕、價格低、施工方便等優(yōu)點。因此，大型道路和橋梁工程多采用此類材料。在城市道路和橋梁的建設(shè)中，需要根據(jù)工程的要求和具體的施工條件使用材料，以保證尺寸和規(guī)格與實際工程相匹配，但同時，也應(yīng)該保證經(jīng)濟因素不受外部因素的影響。此外，不同預(yù)應(yīng)力技術(shù)的選用也對材料、機具的選用有著重要的影響，以城市道路和橋梁建設(shè)中不可缺少的工具錨桿、錨栓為例。道路和橋梁的結(jié)構(gòu)施工可以采用先張法，也可以采用后張法，但不同工藝使用的錨栓類型也不同。前者通常需要使用機械錨或摩擦錨，后者則使用墩頭錨或幫條錨以及錐形螺桿錨具。摩擦錨桿廣泛應(yīng)用于道路和橋梁項目，比較適合建筑的要求，但同時也受限于材料低回收率和產(chǎn)生大量廢物。

3.2 預(yù)應(yīng)力預(yù)制箱粱施工

預(yù)制箱梁的施工是市政道路橋梁建設(shè)中的一項非常重要的工程。箱梁建設(shè)工作量大，建筑要求多，對建設(shè)質(zhì)量要求較高。如果任何一個環(huán)節(jié)的建設(shè)出現(xiàn)問題，對于市政道路和橋梁的整體建設(shè)質(zhì)量都是有嚴重影響的。在箱梁施工過程中，要特別注意預(yù)應(yīng)力張拉鋼絞線的張拉順序。一般來說，張拉的順序為:如果是橫向鋼絞線則自上而下張拉，如果是腹板鋼絞線則需要自下而上張拉。第一批鋼束先進行張拉，然后再對橫梁和縱梁的鋼束進行張拉，張拉工作完成后，需要開展預(yù)應(yīng)力管道壓漿作業(yè)，如果施工過程中遇到雨天時，為了減弱雨水對箱梁鋼絞線造成一定程度的腐蝕，可以對鋼絞線的強度進行減弱，可提前進行灌漿工作。

3.3 搭設(shè)支架

設(shè)置支架的第一步是測量放樣。其目的是確定支架搭設(shè)的具體位置，并仔細檢查支撐所需的組件。在道路、橋梁施工過程中，支架施工應(yīng)按照以支架的一側(cè)為起點向支架的另一側(cè)實施推進的順序進行，或者也可以以支架的中間為起始點向兩側(cè)推進，調(diào)整支架時，確保支架支撐部分處于垂直位置，支架軸線位置正確穩(wěn)定。支架組裝工作完成后，各方應(yīng)嚴格按照制造工藝和預(yù)應(yīng)力支架相關(guān)規(guī)范標準準備接收工作，以確保支架施工滿足規(guī)范要求。

3.4 注重張拉時間控制

拉張時間是影響受拉結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要因素。在預(yù)應(yīng)力施工過程中，由施工單位進行張拉時間控制。如今，在混凝土中加入早強劑是路橋工程施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的常用方法，不僅操作方便，而且應(yīng)用效果也很好，可以對混凝土后期強度變化進行控制。在預(yù)應(yīng)力技術(shù)操作過程中，通過在混凝土中加入早強劑，靜置三天以后再進行張拉操作，可以精準控制混凝土變形，控制張拉時間，最大限度地提高預(yù)應(yīng)力方法的效率，從而提高工程的整體施工質(zhì)量。

3.5 注重穿索技術(shù)把控

預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿索是預(yù)應(yīng)力技術(shù)的重要組成部分，也是影響預(yù)應(yīng)力施工的重要因素，需要引起高度重視。在施工過程中，施工人員需要對預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿索技術(shù)要點進行把控，以確保有效利用預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿索技術(shù)并最大限度地提高其施工質(zhì)量。其中包括： （1）對鋼絞線質(zhì)量進行嚴格控制，即對鋼絞線在-165℃環(huán)境下進行檢測，檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過認證且經(jīng)有關(guān)部門批準后方可使用鋼絞線。 （2）對鋼絞線和鋼箍的外觀質(zhì)量進行測試，檢查材料的表面有沒有生銹、損壞或其他問題。 （3）科學(xué)使用空壓機，及時對波紋管里面的雜物進行清理，嚴格按施工規(guī)范進行預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿索技術(shù)的施工[2]。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力筋部分

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面。 （1）穿索預(yù)應(yīng)力筋。由于路橋工程中使用的預(yù)應(yīng)力筋通常很長，最長可達150m，因此，與其他類型的建筑工程相比，在進行預(yù)應(yīng)力穿索過程中所需的跨中轉(zhuǎn)向裝置數(shù)量更多。為保證預(yù)應(yīng)力筋穿索的施工質(zhì)量，降低穿索施工的復(fù)雜程度，避免出現(xiàn)鋼絞線之間互相纏結(jié)的問題，需要在穿索時逐一進行施工，這樣才能發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)的最好效果。（2）張拉預(yù)應(yīng)力筋。張拉預(yù)應(yīng)力筋施工過程中，應(yīng)特別注意“預(yù)緊”和“張拉”兩個過程的施工。這兩個施工過程的主要作用是確保鋼絞線順直，施工過程中不會出現(xiàn)鋼絞線纏繞的情況。

4.2 應(yīng)用于混凝土施工

4.2.1 施工前準備

澆筑混凝土前，應(yīng)該確保模板安裝牢固。混凝土的攪拌必須在攪拌站進行，水泥、原料和骨料的工作參數(shù)和水的攪拌必須符合所有設(shè)計要求?；炷翑嚢韬煤?，由混凝土運輸車進行運輸，用泵車灌注入模具。

4.2.2 混凝土澆筑

現(xiàn)如今大多數(shù)道路和橋梁都是大型混凝土結(jié)構(gòu)。在混凝土鑄件施工中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可以有效保證混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力平衡以及增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。施工時，首先要按照混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)范和道路、橋梁的建議進行施工?；炷翑嚢枵駬v時，應(yīng)該采用專用設(shè)備進行垂直作業(yè)，根據(jù)規(guī)定的施工原則控制城市道路橋梁建設(shè)中的地質(zhì)、環(huán)境等實際因素。其次，混凝土澆筑在道路上時，必須確?；炷羶?nèi)部的濕度處于適宜的水平，避免產(chǎn)生氣泡，并確保混凝土與預(yù)應(yīng)力接頭更好地結(jié)合以產(chǎn)生牽引效果。最后，必須使用優(yōu)質(zhì)的混凝土原料，專業(yè)的混凝土攪拌、振動和澆注機械設(shè)備，以確?，F(xiàn)場的混凝土材料符合設(shè)計要求。同時，需要制定合適的應(yīng)急計劃，以應(yīng)對施工過程中的各種突發(fā)問題狀況，并確保在現(xiàn)澆混凝土道路和橋梁建設(shè)中繼續(xù)使用預(yù)應(yīng)力方法[3]。

4.2.3 模板拆除及混凝土養(yǎng)護

澆筑混凝土時，為保證混凝土抗拉、抗壓強度，必須對混凝土進行養(yǎng)護操作，并且確?；炷敛徽衬?、不留邊、外觀美觀、光滑、內(nèi)外均勻。 混凝土澆筑完成后，必須先拆除側(cè)模板，在梁體砼養(yǎng)護過程中，由專人采取灌水養(yǎng)護的方式對腹板的內(nèi)部進行養(yǎng)護工作。在混凝土養(yǎng)護期間，應(yīng)保證至少 7 天的固化周期，并且應(yīng)保持混凝土潤濕從而更好的進行固化。

4.3 對受彎結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

城市現(xiàn)代路橋建設(shè)必須按照科學(xué)合理的模式進行，必須充分考慮具體情況對路橋施工的影響。例如，在某些區(qū)域道路或橋梁工程的運營過程中，雖然有明確禁止超載或超速，但在實際使用過程中，可能會因各種原因發(fā)生各種不可控的超載、超速現(xiàn)象，這會對工程的整體結(jié)構(gòu)造成永久性破壞。而受彎結(jié)構(gòu)可以起到良好的調(diào)節(jié)作用，如果對受彎結(jié)構(gòu)的設(shè)計沒有做到充分完善，沒有掌握應(yīng)用技術(shù)的要點，就有可能出現(xiàn)上述不良現(xiàn)象。受彎結(jié)構(gòu)是城市道路橋梁建設(shè)防止結(jié)構(gòu)永久性破壞的有效措施，不僅可以保證未來工程的良好發(fā)展，也可以為未來的工程提供更多的指導(dǎo)和參考。受彎結(jié)構(gòu)是道路橋梁施工中常見的組件類型，受彎結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性將會影響路橋施工的整體質(zhì)量。受彎結(jié)構(gòu)中最重要的成分是碳纖維，因此，混凝土結(jié)構(gòu)在施工初期所承受的應(yīng)力也將受到碳纖維材料的性能影響，當應(yīng)力超過碳纖維支撐極限時，會導(dǎo)致材料直接斷裂，從而使受彎結(jié)構(gòu)無法正常使用，通過將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于受彎結(jié)構(gòu)中，這不僅拓寬了碳纖維材料所承受應(yīng)力的范圍，還防止了在施工前期由于混凝土所承受的應(yīng)力過大造成碳纖維材料斷裂的情況發(fā)生。

4.4 應(yīng)用于加固施工部分

路橋使用過程中車輛的重量的增加會加重對道路和橋梁結(jié)構(gòu)的壓力。因此，施工負責人必須加強對路橋結(jié)構(gòu)的加固，并采取適當?shù)拇胧?，確保路橋結(jié)構(gòu)的承載能力可以得到提高，以提高路橋結(jié)構(gòu)在使用過程中的整體性能，延長路橋的使用壽命。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋加固施工中的應(yīng)用主要有三種方式:首先，加固路橋結(jié)構(gòu)的補強層，以此改善路橋結(jié)構(gòu)的承載體系和對外應(yīng)力的承受范圍。其次，通過卸載的形式在路橋施工過程中降低混凝土結(jié)構(gòu)在加固中形成的初始應(yīng)力。最后，增加施工構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力達到加固的目的，或者也可以采取降低拉應(yīng)變量以及初始彎矩壓應(yīng)變量等方法。

4.5 應(yīng)用于混凝土多跨連續(xù)梁中

在道路和橋梁的施工過程中，對比道路，橋梁對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，特別是在研究彎矩中會用到預(yù)應(yīng)力技術(shù)。彎矩一般包括正彎矩和負彎矩兩種。通常情況下，正彎矩應(yīng)用于多跨梁中，而負彎矩通常應(yīng)用于梁支座處。在城市道路橋梁建設(shè)中，如果梁的抗彎強度和抗剪強度不符合工程設(shè)計的相關(guān)要求，應(yīng)采取適當措施來增加梁的強度，而預(yù)應(yīng)力技術(shù)就可以有效提高梁的強度。雖然近年來預(yù)應(yīng)力技術(shù)得到不斷地發(fā)展和應(yīng)用，但是在應(yīng)用過程中也會經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題。因此，相關(guān)施工人員必須不斷提高專業(yè)水平，有效提升路橋施工質(zhì)量[5]。

4.6 孔道壓漿施工

4.6.1 設(shè)備及材料選擇

預(yù)應(yīng)力管道采用智能再循環(huán)壓漿方式進行壓漿施工，壓漿操作過程中采用專用壓漿料，水泥漿通過40mm×40mm×160cm的立方體形式來進行強度試驗，抗壓強度應(yīng)保持在50MPa以上。

4.6.2 孔道壓漿工藝

空腔的密封可以通過真空密封工藝來完成。在排空過程中，需要關(guān)閉排放閥和普通閥，打開真空閥，然后用真空泵將其清空，此時應(yīng)該讀取真空計的值。在此過程中，應(yīng)保持一分鐘的抽氣時間。如果在關(guān)閉泵時壓力沒有變化，這充分證明孔中可能存在真空。將提前計量好的水泥、水和膨脹水泥加入攪拌機中，連續(xù)攪拌2分鐘。加入減水劑后，攪拌3分鐘之后再進行灌漿。當水泥漿加入灌漿泵后，將泥漿從灌漿泵的出口打出。當濃度與泵中的濃度相匹配時，停止灌漿泵，添加并調(diào)整膠管和密封管，停止灌漿管后將啟動真空泵。當真空度為-0.06MPa至-0.09MPa時，應(yīng)啟動螺桿泵一起工作。當懸浮液通過空氣過濾器時，需要關(guān)閉真空泵和出口閥門，同時打開出口閥門。在這個過程中，需要注意排氣懸架的狀況，當漿液的稠度和灌入前稠度一致時，必須關(guān)閉安全閥以將流動時間保持在2分鐘以內(nèi)，這可以在孔道內(nèi)形成一定的壓力。最后拆下各種墊圈和軟管并清潔斗式泵、混合器、閥門和空氣過濾器等設(shè)備[6]。

5 結(jié)束語

總的來說，在城市道路橋梁建設(shè)中運用先進技術(shù)，不僅促進了道路橋梁的建設(shè)，還提高了道路橋梁設(shè)計的技術(shù)質(zhì)量和效率。道路和橋梁長期運行中會受到各種不良因素的影響而出現(xiàn)不同程度的變形，這在一定程度上大大縮短了道路和橋梁的使用壽命， 而先進的預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅可以有效延長路橋工程的使用壽命，也為國家路橋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。