公路橋梁項目施工階段預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用分析

任秋豪

摘要 為有效提升公路橋梁工程建設(shè)質(zhì)量，保證交通運輸安全，文章針對公路橋梁施工階段預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用展開綜合探究，闡述了預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工優(yōu)勢、原理及類型，分析了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用情況，總結(jié)了預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)要點，具體內(nèi)容包括施工準(zhǔn)備、模板施工、鋼筋安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、管道壓漿等，具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項目；預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)；橋梁加固措施

中圖分類號 U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0060-03

0 引言

近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，公路橋梁工程建設(shè)取得突出成就，各種新技術(shù)、新材料、新工藝相繼得以成功應(yīng)用，有效地推動了橋梁工程建設(shè)的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為當(dāng)前橋梁工程施工中常用的技術(shù)手段，具有造價低、質(zhì)量保證等優(yōu)點，能科學(xué)實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和完善，提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性、耐久性，保證橋梁運營能力和使用壽命，具有較高的經(jīng)濟和社會效益。為此，該文針對公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，對提高預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)水平，保證橋梁施工及運營安全具有重要意義。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工優(yōu)勢

1.1 提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

公路橋梁工程施工工序復(fù)雜、組成構(gòu)件較多，構(gòu)件質(zhì)量及連接穩(wěn)定性直接影響橋梁整體質(zhì)量。利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)能有效增大各構(gòu)件間的張力，實現(xiàn)構(gòu)件間的可靠連接。同時，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能顯著增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，特別對于大跨徑橋梁施工，其優(yōu)勢更加明顯。

1.2 提升結(jié)構(gòu)安全性

預(yù)應(yīng)力技術(shù)可有效改善結(jié)構(gòu)受力特征，使構(gòu)件受力更加合理，防止質(zhì)量問題產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)安全性能。

1.3 減輕結(jié)構(gòu)自重

保證施工材料符合標(biāo)準(zhǔn)要求是預(yù)應(yīng)力技術(shù)實施的前提，選擇性能優(yōu)良的施工材料有效提升工程建設(shè)質(zhì)量，并有效減輕結(jié)構(gòu)自重[1]。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的原理及類型

2.1 原理

預(yù)應(yīng)力技術(shù)原理為在構(gòu)件未施加外部荷載作用時，預(yù)先對構(gòu)件施加反向作用力，以有效消除其受到的外部荷載作用，增強構(gòu)件抗疲勞破壞能力，保證使用性能。同時，在實際工程施工中，混凝土構(gòu)件在多種因素作用下極易產(chǎn)生開裂，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)則可以有效降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力作用，防止裂縫產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性、耐久性。

2.2 類型

預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)：從預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工效果來看，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能顯著增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高工程建設(shè)的整體質(zhì)量，但預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制難度較大。經(jīng)綜合分析發(fā)現(xiàn)，其根本原因在于預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)選用不合理。因此，必須強化對預(yù)應(yīng)力筋張拉技術(shù)的研究，根據(jù)工程實際情況及具體施工標(biāo)準(zhǔn)要求，科學(xué)選擇張拉技術(shù)。采用后張法施工時，錨具選擇極為關(guān)鍵，實際選用前應(yīng)對其性能實施科學(xué)評估，通常采用單根或多根預(yù)應(yīng)力鋼絞線，并結(jié)合具體情況實施合理調(diào)整[2]。

預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)：預(yù)應(yīng)力施工時，預(yù)應(yīng)力筋穿束技術(shù)尤為重要，特別對于預(yù)防漏漿、控制混凝土施工質(zhì)量、規(guī)范施工工藝流程等各環(huán)節(jié)具有重要作用。使用該技術(shù)時，常選用嚴(yán)密性優(yōu)良的塑料波紋管，將預(yù)應(yīng)力筋完全穿入孔內(nèi)。穿束時通常選用后穿法，能顯著提高混凝土強度和剛度。目前，此技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，可有效防止混凝土漏漿，且能優(yōu)化施工工藝流程，實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。通過各環(huán)節(jié)的協(xié)同作業(yè)，能有效提高施工效率，縮短施工工期，降低工程建設(shè)成本?，F(xiàn)階段，公路橋梁工程施工技術(shù)日益成熟，實際施工時，應(yīng)科學(xué)做好施工準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)開展施工作業(yè)，切實保證施工質(zhì)量。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用

3.1 多跨連續(xù)梁

正負(fù)彎矩區(qū)是多跨連續(xù)梁施工最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，實際施工時，通常采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)提高其抗壓能力，以確保結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，尤其對于預(yù)應(yīng)力混凝土多跨連續(xù)梁橋施工尤為重要。

工程施工中，應(yīng)根據(jù)橋梁實際力學(xué)特征采取針對性處置措施。針對受力較大部位，可通過略微彎曲鋼筋的措施提升其承載能力。如橋梁結(jié)構(gòu)中存在聯(lián)軸器，應(yīng)在首跨混凝土施工完成后實施科學(xué)調(diào)整，確保預(yù)應(yīng)力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并開始第二跨混凝土澆筑作業(yè)。同時，可通過聯(lián)軸器完成鋼筋連接，待第二跨混凝土質(zhì)量滿足要求后，再實施后續(xù)澆筑作業(yè)，從而有效確保各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量[3]。

3.2 受彎構(gòu)件

公路橋梁建設(shè)中存在較多受彎構(gòu)件，對橋梁結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量具有重要影響。采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可顯著提高構(gòu)件力學(xué)性能，防止產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞，保證橋梁工程整體質(zhì)量及使用性能。

裂縫是公路橋梁工程中極為普遍的質(zhì)量病害，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可有效防止裂縫病害。預(yù)應(yīng)力橋梁工程施工以輕質(zhì)、高強度碳纖維材料為主，有效降低結(jié)構(gòu)自重，提高承載性能。同時，預(yù)應(yīng)力施工時，應(yīng)對初加工的碳纖維材料實施補強處理，以有效防止因拉應(yīng)力造成的混凝土結(jié)構(gòu)變形現(xiàn)象，確保滿足實際施工需求，防止裂縫產(chǎn)生。實際施工時，應(yīng)根據(jù)工程具體情況合理確定施工方法，并科學(xué)選擇預(yù)應(yīng)力錨具，全面提高受彎構(gòu)件強度[4]。

3.3 公路橋梁加固

預(yù)應(yīng)力施工時，采用的材料均為新型建筑材料，因此應(yīng)科學(xué)提高鋼絞線數(shù)值特征。同時，應(yīng)合理確定鋼絞線設(shè)置形式，為后續(xù)混凝土施工提供有利條件，確保預(yù)應(yīng)力施工的順利實施。

公路橋梁加固施工，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)、水文、環(huán)境等各方面因素綜合確定加固方案，從而提高加固方案的可行性和有效性。同時，應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力孔道布設(shè)位置，科學(xué)完成穿束和錨具安裝工作，合理實施預(yù)應(yīng)力張拉，保證公路橋梁加固效果。

3.4 預(yù)應(yīng)力壓漿技術(shù)

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿作為公路橋梁施工中最重要的環(huán)節(jié)，其施工直接決定公路橋梁承載能力，對保證橋梁結(jié)構(gòu)使用性能具有重要作用。因此，實際施工中應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝要求開展壓漿作業(yè)，科學(xué)控制孔道內(nèi)漿液密實度，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而有效提升公路橋梁整體質(zhì)量。

3.5 空心板運用

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、造價低、施工簡便、損壞后易修復(fù)等優(yōu)點，在公路橋梁及建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段，常用的空心板結(jié)構(gòu)跨徑為30～35 m，其承載性能尤為顯著。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工要點

4.1 施工準(zhǔn)備工作

優(yōu)化流程：①公路橋梁工程施工前，應(yīng)科學(xué)做好各項準(zhǔn)備工作，如根據(jù)工程實際需要組織機械、材料人員進(jìn)場；檢查混凝土配比是否合理，鋼筋強度是否達(dá)標(biāo)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)類型是否滿足要求等；②加強預(yù)應(yīng)力筋質(zhì)量控制，保證橋梁施工質(zhì)量；③科學(xué)優(yōu)化施工流程，綜合運用多種施工技術(shù)提高公路橋梁施工質(zhì)量及運營年限；④結(jié)合公路橋梁具體情況，科學(xué)確定加固方案，合理選用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，保證工程建設(shè)的順利完成[5]。

加強項目前期的施工準(zhǔn)備工作：預(yù)應(yīng)力施工前，應(yīng)科學(xué)做好施工準(zhǔn)備工作，具體包含對施工現(xiàn)場實施全面勘查，詳細(xì)了解施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求，并根據(jù)具體施工情況，科學(xué)確定預(yù)應(yīng)力張拉方式。目前，主要采用單側(cè)或雙側(cè)張拉法。

嚴(yán)謹(jǐn)原材料質(zhì)量控制：①原材料是工程建設(shè)的重要保障，主要材料有鋼筋、混凝土等；②鋼筋選材時，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)定的鋼筋種類、規(guī)格、型號進(jìn)行科學(xué)選擇，并根據(jù)施工規(guī)范要求實施安裝施工。鋼筋質(zhì)量直接決定橋梁工程建設(shè)的整體質(zhì)量，因此，應(yīng)對其質(zhì)量實施嚴(yán)格把控，防止產(chǎn)生質(zhì)量問題；③應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行原材料質(zhì)量檢測，選擇質(zhì)量好、價格低、實力強的材料供貨商，并訂立長期供貨合同；④原材料進(jìn)場時，應(yīng)嚴(yán)格檢查合格證、試驗檢測報告等質(zhì)量證明文件，并按照試驗檢測標(biāo)準(zhǔn)，實施抽樣檢測，檢查合格后方可予以進(jìn)場，從根本上保證工程建設(shè)質(zhì)量[6]。

4.2 模板與鋼筋

公路橋梁工程模板和鋼筋施工時，應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求進(jìn)行施工，確保安裝質(zhì)量滿足要求。預(yù)應(yīng)力張拉完成后，應(yīng)對預(yù)應(yīng)力筋及錨具實施全面檢查，確認(rèn)鋼絞線、錨具是否完好，若質(zhì)量滿足要求，則可實施后續(xù)鋼筋安裝施工；安裝鋼筋時，要嚴(yán)格控制鋼筋布設(shè)間距、綁扎方式、搭接長度等各項指標(biāo)，確保符合施工規(guī)范要求。針對橋面、人行道等部位的預(yù)埋件，應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求實施預(yù)埋，并嚴(yán)格控制好位置，待鋼筋和預(yù)埋件安裝完成后，隨即進(jìn)行模板施工，嚴(yán)格控制模板拼縫和平整度，防止產(chǎn)生漏漿。模板安裝到位，應(yīng)采用對拉螺桿進(jìn)行加固處理，確保牢固和可靠，避免混凝土澆筑產(chǎn)生移動[7]。

4.3 澆筑混凝土

鋼筋、模板安裝完成并驗收通過后，即可進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑過程中應(yīng)由一端向另一端逐步推進(jìn)，并一次性澆筑成型?；炷琳駬v時，應(yīng)采取兩側(cè)對稱振搗的方式實施振搗，避免充氣膠囊產(chǎn)生移動，同時應(yīng)防止因變形造成的穿孔漏氣問題，以免引發(fā)施工安全事故[8]。

4.4 張拉準(zhǔn)備

預(yù)制箱梁混凝土澆筑完成后，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于7 d，待混凝土強度超過設(shè)計強度90%時，方可開展預(yù)應(yīng)力張拉施工。預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)前，應(yīng)科學(xué)做好以下工作：①嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求對施工人員實施安全教育及技術(shù)交底，保證施工人員全面掌握張拉施工技術(shù)要點；②錨夾具安裝完成，且已緊固牢固；③張拉施工區(qū)域內(nèi)各種安全防護措施已完成；④張拉設(shè)備安裝、調(diào)試到位，且已標(biāo)定完成[9]。

4.5 張拉施工

預(yù)應(yīng)力張拉前，應(yīng)按順序?qū)⒐ぷ麇^、夾片、限位板、千斤頂、工作錨依次穿入鋼絞線。穿束時利用橡皮錘不斷敲擊鋼絞線和錨具，確保緊密接觸，并根據(jù)具體情況科學(xué)調(diào)節(jié)千斤頂和錨墊板位置，確保千斤頂、錨具和鋼絞線處于統(tǒng)一軸線上，且與錨墊板垂直。

按照標(biāo)定文件載明的線形回歸方程，準(zhǔn)確計算出各階段油表讀數(shù)，對張拉設(shè)備性能實施檢驗，確保滿足使用要求。檢驗合格后，啟動張拉設(shè)備，根據(jù)各項技術(shù)指標(biāo)實施張拉參數(shù)設(shè)定，并進(jìn)行張拉作業(yè)。張拉過程中，應(yīng)科學(xué)施加預(yù)應(yīng)力，保證箱梁兩端預(yù)應(yīng)力大小相同，且偏差不超過±5%。預(yù)應(yīng)力施加順序為“0→初應(yīng)力→1.03σcon（錨固）”。嚴(yán)格控制張拉速率，確保緩慢、勻速張拉，最大速率不得超過30 MPa/min。張拉實施過程中，一旦監(jiān)控到異常情況，應(yīng)立即暫停施工，及時查找原因，待恢復(fù)正常后方可繼續(xù)實施張拉作業(yè)。張拉完畢，應(yīng)繼續(xù)持荷一段時間，并及時進(jìn)行錨固處理；若出現(xiàn)錨下預(yù)應(yīng)力損失過大，應(yīng)實施二次張拉施工[10]。

4.6 管道壓漿

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿，常采用真空輔助壓漿。其施工質(zhì)量控制要點如下：

（1）預(yù)應(yīng)力孔道壓漿時，應(yīng)科學(xué)掌控壓漿時機，通常在張拉作業(yè)完成48 h內(nèi)進(jìn)行，若超出規(guī)定時間，應(yīng)及時實施補救處理，防止水分侵入管道腐蝕預(yù)應(yīng)力筋。

（2）壓漿完成后，應(yīng)對壓漿密實度進(jìn)行全面檢查，保證孔道內(nèi)無氣體殘留，當(dāng)存在氣體時，應(yīng)持續(xù)進(jìn)行壓漿。

（3）孔道壓漿施工時，應(yīng)科學(xué)控制灌漿壓力，以5～7 kPa為宜；為有效確保壓漿密實度，應(yīng)以500 kPa壓力持續(xù)加壓180～300 s。

（4）孔道壓漿漿液采用水泥漿，漿液配比應(yīng)根據(jù)孔徑、施工工藝等各方面因素綜合確定，并通過試驗進(jìn)行驗證，同時應(yīng)嚴(yán)格控制漿液內(nèi)氯離子含量，以確保不超過0.06%。真空輔助壓漿工作程序圖如圖1所示：

5 結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為當(dāng)前橋梁工程施工中常用的技術(shù)手段，能有效提升橋梁結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性，減輕結(jié)構(gòu)自重，保證橋梁運營能力和使用壽命。預(yù)應(yīng)力橋梁施工時，應(yīng)科學(xué)做好施工準(zhǔn)備工作，科學(xué)優(yōu)化施工流程，加強模板施工、鋼筋安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、管道壓漿等各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量控制，全面提升橋梁工程建設(shè)質(zhì)量，以有效保證橋梁工程建設(shè)的綜合效益。

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