市政路橋工程建設(shè)中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用研究

楊欽南

廣州市第一市政工程有限公司 廣東 廣州 510000

隨著城市化進程的加速，市政路橋工程建設(shè)對于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和交通發(fā)展具有重要的意義。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)作為一種高效、經(jīng)濟、安全、耐久的施工方法，在市政路橋工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，目前在國內(nèi)尚缺乏對于預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政路橋工程建設(shè)中的系統(tǒng)研究和總結(jié)，也存在一些實際問題亟需解決。因此，本研究旨在深入探究預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政路橋工程建設(shè)中的應(yīng)用研究，分析其影響因素和質(zhì)量控制等問題，為進一步推動市政路橋工程的發(fā)展和提升施工質(zhì)量提供科學依據(jù)和參考。同時，本研究還將為國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域提供實用性的理論和實踐經(jīng)驗。

1 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)概述

1.1 預(yù)應(yīng)力概念與分類

預(yù)應(yīng)力是指在混凝土結(jié)構(gòu)中通過預(yù)先施加拉應(yīng)力來抵消該結(jié)構(gòu)在使用荷載下所產(chǎn)生的壓應(yīng)力，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命的一種技術(shù)。預(yù)應(yīng)力的作用可以增加混凝土的抗拉強度和剛度，同時也能夠減小混凝土的應(yīng)力和變形，從而提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性[1]。根據(jù)施工方式和施工時間的不同，預(yù)應(yīng)力可分為兩類：內(nèi)部預(yù)應(yīng)力和外部預(yù)應(yīng)力。內(nèi)部預(yù)應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼束置于混凝土的內(nèi)部，通過混凝土的自身粘結(jié)力將預(yù)應(yīng)力傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)。外部預(yù)應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼束置于混凝土表面，在混凝土凝固后通過錨固件將預(yù)應(yīng)力傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)。內(nèi)部預(yù)應(yīng)力主要適用于大型工程，外部預(yù)應(yīng)力則適用于小型工程和局部加固。根據(jù)預(yù)應(yīng)力的施加方式和施加時間，預(yù)應(yīng)力可分為靜態(tài)預(yù)應(yīng)力和動態(tài)預(yù)應(yīng)力。靜態(tài)預(yù)應(yīng)力是指在混凝土澆注前或固化后通過張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼束來施加的預(yù)應(yīng)力。動態(tài)預(yù)應(yīng)力是指在混凝土澆注后通過振動預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼束來施加的預(yù)應(yīng)力。靜態(tài)預(yù)應(yīng)力可以獲得較大的預(yù)應(yīng)力，但需要精密的設(shè)備和施工工藝；動態(tài)預(yù)應(yīng)力雖然施工簡單，但預(yù)應(yīng)力較小。

1.2 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)原理

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是通過對混凝土構(gòu)件施加預(yù)先設(shè)定的預(yù)應(yīng)力，使其在使用過程中能夠承受更大的荷載，提高其承載能力和抗震性能的一種技術(shù)。在預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)中，混凝土構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)被改變，從而提高了其抵抗外部荷載的能力[2]。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)主要包括張拉預(yù)應(yīng)力和壓縮預(yù)應(yīng)力兩種方式。

張拉預(yù)應(yīng)力是通過預(yù)先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋或束筋，將混凝土構(gòu)件拉向一定的應(yīng)力狀態(tài)，并在混凝土凝固后釋放張拉力，使得混凝土處于一種受壓狀態(tài)。通過張拉預(yù)應(yīng)力，可以提高混凝土的抗彎和抗剪能力，改善其整體性能。壓縮預(yù)應(yīng)力是在混凝土構(gòu)件內(nèi)設(shè)置壓應(yīng)力鋼筋或束筋，使混凝土在不受外力作用時就已經(jīng)處于一定的壓應(yīng)力狀態(tài)。這種方式可以增加混凝土的抗壓能力，提高其整體強度。表1列出了預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)和非預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在受力狀態(tài)下的應(yīng)變變化對比。從表格中可以看出，在預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)中，混凝土構(gòu)件的應(yīng)變能夠被減小，因此其受力狀態(tài)更加有利于承受外部荷載，提高了其抗震性能和承載能力。

表1 混凝土構(gòu)件在受力狀態(tài)

2 市政路橋工程中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 市政路橋工程的特點和要求

市政路橋工程是指在城市和城市周邊區(qū)域中建造、改造、擴建道路、橋梁等交通設(shè)施的工程，其特點和要求包括以下幾個方面。① 復雜性：市政路橋工程的建設(shè)對象通常為城市內(nèi)部交通繁忙的地段，路面面積較大，建設(shè)工期緊，施工環(huán)境復雜，所以施工難度大；② 安全性：市政路橋工程的建設(shè)涉及到城市交通，一旦出現(xiàn)安全事故，將會給城市交通帶來嚴重的影響，因此，在市政路橋工程建設(shè)中，安全是第一位的；③ 可持續(xù)性：市政路橋工程的建設(shè)需要考慮到未來城市交通的發(fā)展和變化，必須考慮到城市規(guī)劃和環(huán)保要求等因素，保證市政路橋工程建設(shè)的可持續(xù)性；④ 經(jīng)濟性：市政路橋工程的建設(shè)需要合理控制成本，提高工程效益，因此，在市政路橋工程建設(shè)中，必須考慮如何優(yōu)化施工方案、降低建設(shè)成本等方面，提高經(jīng)濟效益。

2.2 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政路橋工程中的應(yīng)用

市政路橋工程作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，對道路交通的暢通與安全有著至關(guān)重要的影響[3]。因此，在市政路橋工程建設(shè)中采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是提高工程質(zhì)量和保證工程安全的一種有效手段。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可分為預(yù)應(yīng)力混凝土梁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁兩種類型。在市政路橋工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的應(yīng)用更為廣泛。預(yù)應(yīng)力混凝土梁的特點是具有較高的承載能力和較好的變形性能，同時還具有較好的耐久性和抗裂性能。在市政路橋工程中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用主要包括以下幾個方面：

（1）增加橋梁的承載能力。采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可以在混凝土梁內(nèi)部引入預(yù)應(yīng)力，增加混凝土梁的承載能力。這樣不僅可以減小梁的截面尺寸，降低自重，而且可以增大橋梁的跨度，達到節(jié)約建設(shè)成本的目的。

（2）提高橋梁的變形性能。預(yù)應(yīng)力混凝土梁可以通過控制預(yù)應(yīng)力的大小和施工方式，使其具有較好的變形性能。這可以有效地減小橋梁受力時的變形和振動，提高橋梁的使用壽命。

（3）改善橋梁的耐久性能。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可以有效地減小混凝土梁的應(yīng)力集中程度，從而減小混凝土的開裂和脫落現(xiàn)象。同時，在預(yù)應(yīng)力施工過程中，還可以引入一定的纜束張力，促進混凝土的早期強度發(fā)展，從而增強橋梁的耐久性。

（4）提高施工效率和工程質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)具有施工周期短、操作簡單等優(yōu)點，可以大大提高施工效率。此外，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的施工過程可通過張力監(jiān)測、應(yīng)力測試等手段進行實時監(jiān)測，有效保證工程質(zhì)量。

3 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)影響因素分析

3.1 施工材料的影響

施工材料是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)中重要的組成部分，其質(zhì)量和性能會對施工工藝、工期和工程質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響[4]。本章節(jié)將從預(yù)應(yīng)力混凝土材料和預(yù)應(yīng)力鋼材料兩個方面分別闡述它們對市政路橋工程建設(shè)中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的影響。預(yù)應(yīng)力混凝土是一種特殊的混凝土，其制作材料、配合比、施工工藝等方面均與普通混凝土存在較大差異。首先，制作預(yù)應(yīng)力混凝土的水泥要求抗裂性能好、早期強度高，同時還要滿足強度等級的要求。其次，混凝土的骨料應(yīng)該選用優(yōu)質(zhì)骨料，確保混凝土的抗壓強度和抗裂性能。此外，摻加的摻合料和外加劑也會影響預(yù)應(yīng)力混凝土的性能，需要根據(jù)具體工程情況進行選擇和搭配。

預(yù)應(yīng)力鋼材料是施工中的另一個關(guān)鍵材料，其質(zhì)量直接影響到預(yù)應(yīng)力錨具和張拉設(shè)備的使用效果。預(yù)應(yīng)力鋼材料的品質(zhì)要求高，要求其材料的強度、韌性、延伸性能和腐蝕防護等方面都符合標準要求。在使用過程中，還需要注意鋼材的防腐措施，以確保其長期使用效果。

3.2 施工工藝的影響

首先，施工工藝的選擇應(yīng)該基于具體的工程條件和設(shè)計要求，確保施工過程中能夠滿足預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的設(shè)計要求和性能指標。例如，在張拉過程中，應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的尺寸、材料性質(zhì)、預(yù)應(yīng)力力值等參數(shù)來選擇張拉方式、張拉速度和張拉次數(shù)等。其次，施工工藝的操作也應(yīng)該符合標準和規(guī)范要求，避免施工過程中出現(xiàn)偏差或錯誤。例如，在混凝土澆筑過程中，應(yīng)該保證混凝土的均勻性和密實性，避免混凝土出現(xiàn)氣孔或者分層現(xiàn)象，導致構(gòu)件質(zhì)量下降。此外，施工工藝的控制也需要注意施工過程中的環(huán)境條件和操作規(guī)程，以避免因操作不當或施工環(huán)境不良等因素導致的施工質(zhì)量問題。例如，在潮濕或者高溫的環(huán)境中進行施工可能會影響混凝土的硬化速度和強度，需要采取相應(yīng)的措施進行調(diào)整和保證[5]。

3.3 設(shè)計參數(shù)的影響

首先，預(yù)應(yīng)力的初始張力值是設(shè)計參數(shù)中的重要指標之一。張力值的大小決定著預(yù)應(yīng)力的受力狀態(tài)和支撐結(jié)構(gòu)的強度，而過高或過低的張力值都會影響施工質(zhì)量和使用壽命。因此，必須根據(jù)工程的實際情況和設(shè)計要求來確定合適的張力值。其次，錨具的類型和布置方式也是設(shè)計參數(shù)中的重要內(nèi)容。不同類型的錨具有不同的受力特點和適用范圍，而合理的布置方式可以使預(yù)應(yīng)力分布更加均勻，提高施工質(zhì)量和使用壽命（如圖1所示）。另外，預(yù)應(yīng)力的施加方式和數(shù)量也是設(shè)計參數(shù)中需要考慮的因素。對于不同的工程類型和要求，應(yīng)選擇合適的施加方式和數(shù)量，以確保預(yù)應(yīng)力的受力狀態(tài)和支撐結(jié)構(gòu)的強度滿足要求。最后，預(yù)應(yīng)力的錨固長度和錨固部位也是設(shè)計參數(shù)中需要注意的問題。合理的錨固長度可以保證錨固效果和支撐結(jié)構(gòu)的強度，而錨固部位的選擇也應(yīng)考慮施工工藝和實際情況。

圖1 預(yù)應(yīng)力施工中錨具布置

3.4 外界因素的影響

市政路橋工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用受到許多外界因素的影響，這些因素包括氣候、地質(zhì)條件、交通狀況、環(huán)保要求等。首先，氣候條件是影響預(yù)應(yīng)力施工的一個重要因素。例如，溫度和濕度的變化會直接影響混凝土的強度和硬化時間。在夏季高溫季節(jié)，施工人員需要加強對混凝土的澆筑、養(yǎng)護和防止開裂的措施，以確保混凝土的質(zhì)量。其次，地質(zhì)條件也是影響預(yù)應(yīng)力施工的重要因素。例如，地質(zhì)條件不良的地區(qū)容易出現(xiàn)土層沉降、裂縫和滑動等問題，需要施工人員采取相應(yīng)的措施來避免這些問題的出現(xiàn)。此外，交通狀況也會影響預(yù)應(yīng)力施工的進展，施工人員需要在保證交通暢通的同時，盡可能地減少對交通的影響。最后，環(huán)保要求也是影響預(yù)應(yīng)力施工的一個重要因素。在施工過程中，需要采取相應(yīng)的環(huán)保措施，例如減少噪音、減少粉塵等，以確保施工過程對環(huán)境的影響最小化。

4 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)質(zhì)量控制

4.1 施工前的準備工作

在市政路橋工程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)前，必須進行充分的施工前準備工作，以保證施工順利進行并達到預(yù)期效果。首先，施工前需要進行現(xiàn)場勘察，確定施工地點的地質(zhì)、地貌、環(huán)境、交通等情況，以便進行施工方案設(shè)計。其次，需要對施工材料進行檢查和測試，包括鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼束、混凝土、錨具等材料的檢驗、試驗，以保證材料質(zhì)量符合要求[6]。此外，還需根據(jù)設(shè)計要求進行預(yù)應(yīng)力錨固點、張拉點等施工設(shè)施的布置，并編制詳細的施工工藝和質(zhì)量控制方案。最后，施工前還需要做好安全措施和環(huán)保措施，確保施工過程中不會對周圍環(huán)境和人員造成傷害和污染?？傊┕で皽蕚涔ぷ魇穷A(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用中非常重要的一環(huán)，只有做好充分的準備工作，才能保證施工質(zhì)量和施工效果。

4.2 施工過程中的質(zhì)量控制

在市政路橋工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的質(zhì)量控制至關(guān)重要。施工過程中，應(yīng)對預(yù)應(yīng)力工程的材料、設(shè)備、工藝等進行全面的質(zhì)量控制，確保其滿足設(shè)計要求和工程質(zhì)量要求。具體而言，質(zhì)量控制應(yīng)包括：對預(yù)應(yīng)力鋼筋的檢查和驗收、對錨具和張拉設(shè)備的檢查和維護、對混凝土配合比、強度等性能指標的檢測和控制、對施工過程中的質(zhì)量控制點進行把關(guān)和監(jiān)控等。同時，施工現(xiàn)場應(yīng)定期進行自檢、交叉檢查和第三方檢測，并建立質(zhì)量檔案，及時記錄施工過程中的質(zhì)量問題和處理措施。通過對施工過程的全面質(zhì)量控制，可以有效保障市政路橋工程預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的質(zhì)量和可靠性，降低工程質(zhì)量風險，提高市政路橋工程的工程質(zhì)量。

4.3 施工后的檢測和驗收

在市政路橋工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的質(zhì)量控制不僅限于施工過程中，還需要對施工后的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進行檢測和驗收。首先需要進行外觀檢查，確保構(gòu)件表面無裂縫、無變形等表面缺陷。其次，進行超聲波檢測和動態(tài)加載試驗，以檢測預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的內(nèi)部質(zhì)量，以及其承載力、撓度等力學性能。最后，進行整體性能檢驗，如靜載試驗、振動試驗等，以檢測預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在實際工況下的實際性能。通過以上的檢測和驗收，可以全面了解預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的質(zhì)量情況，確保市政路橋工程建設(shè)的安全和穩(wěn)定性。同時，在驗收過程中還需要記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)和報告，以備未來的維護和管理。

5 結(jié)語

本文研究了預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政路橋工程建設(shè)中的應(yīng)用，并對其影響因素和質(zhì)量控制進行了分析。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政路橋工程中具有顯著的優(yōu)勢和應(yīng)用前景，可以提高工程的承載能力和耐久性，降低維護成本和工期。然而，由于市政路橋工程的特殊性，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在實際應(yīng)用中仍存在一些問題，需要進一步探索和解決。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在市政路橋工程建設(shè)中的應(yīng)用前景廣闊，需要不斷探索和創(chuàng)新，為城市交通和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出更大的貢獻。