公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)及質(zhì)量控制分析

韓廣輝

（煙臺市蓬萊公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，山東蓬萊 265600）

0 引言

以經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展為依托，公路交通體系變得越發(fā)完善，橋梁作為連接不同區(qū)域、跨越障礙物的重要設(shè)施，在公路交通體系中扮演了非常重要的角色，其施工質(zhì)量不僅關(guān)系著道路行車安全，也在一定程度上影響周邊區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。將預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用到公路橋梁施工中，能夠有效控制施工成本，改善橋梁性能，繼而促進(jìn)公路橋梁工程整體施工水平的提高。

1 公路橋梁中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)價值

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是結(jié)合結(jié)構(gòu)需要承受的外部應(yīng)力，在施工環(huán)節(jié)預(yù)先向其施加應(yīng)力，以此來改善結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)，提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在公路橋梁工程施工中有著十分廣泛的應(yīng)用，能夠促進(jìn)公路橋梁工程施工效率的提高。

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在公路橋梁工程施工中的價值體現(xiàn)在幾個方面：

一是能夠提高公路橋梁結(jié)構(gòu)的承載力。公路橋梁工程施工中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用能夠提升結(jié)構(gòu)的抗剪效果和抗裂性能，促進(jìn)結(jié)構(gòu)承載力的提高。大量的實踐研究表明，在合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的情況下，公路橋梁各個區(qū)域的抗荷載及抗剪能力可以得到提升，公路橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性也能得到保障。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以對橋梁彎曲截面位置的預(yù)應(yīng)力筋提供保護(hù)，強(qiáng)化橋梁各部分斜截面的承載能力，改善公路橋梁整體的性能。

二是可以保障公路橋梁施工質(zhì)量[1]。將預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用到公路橋梁工程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對于橋梁結(jié)構(gòu)變形風(fēng)險的有效控制。尤其是對于一些特大橋梁而言，因為橋梁本身的跨度較大，不同區(qū)域?qū)τ趹?yīng)力有著不同需求，通過合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的方式，能夠轉(zhuǎn)移路面和橋梁在運(yùn)營中承受的壓力，避免荷載過大引發(fā)的結(jié)構(gòu)開裂問題，切實保障公路橋梁工程的施工質(zhì)量。

三是保障公路橋梁承力安全。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的合理利用，可以改善橋梁整體的剛度，提升結(jié)構(gòu)的抗裂性能。在很多公路橋梁工程建設(shè)中，主梁都存在縱向剪力過大的情況，傳統(tǒng)的施工工藝對于鋼筋及混凝土材料的要求較高，會導(dǎo)致成本的增大。而在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的情況下，可以科學(xué)把控施工材料的用量，優(yōu)化腹板的厚度，提升主梁的抗剪能力以及橋梁整體的承載能力，保障公路橋梁的運(yùn)行安全[2]。

2 公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

以某公路橋梁為例，對預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用要點進(jìn)行分析。

2.1 工程概況

某公路橋梁全長1105m，共設(shè)置有樁基270個、柱式墩50個，預(yù)制T 梁360 個，T梁的長度有30m 和40m兩種，其中40m T 梁設(shè)置有相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力鋼束，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)進(jìn)行施工。

2.2 施工難點

結(jié)合該工程的實際情況，施工中存在的難點包括：

一是混凝土早強(qiáng)問題。在混凝土強(qiáng)度快速增長的情況下，彈性模量的增長相對緩慢，很容易引發(fā)結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失的問題，這會導(dǎo)致橋梁承載能力的下降，嚴(yán)重時甚至可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)開裂。早強(qiáng)劑的應(yīng)用，會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的壓實度和強(qiáng)度出現(xiàn)一定的下降，無法很好地滿足工程預(yù)期要求。

二是管道堵塞問題。預(yù)應(yīng)力施工中，混凝土澆筑是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果施工人員沒有嚴(yán)格依照規(guī)范化的流程進(jìn)行操作，或者后期養(yǎng)護(hù)出現(xiàn)問題，可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管道堵塞，從而影響鋼筋材料的布設(shè)。要想預(yù)防這一問題，需要切實做好施工質(zhì)量管控，對施工人員的施工行為進(jìn)行嚴(yán)格要求[3]，確定好預(yù)應(yīng)力管道的具體位置。

三是預(yù)應(yīng)力張拉控制問題。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)本身的起步相對較晚，存在著技術(shù)規(guī)范不完善的情況，施工中預(yù)應(yīng)力張拉控制難度較大，這就要求施工人員必須具備較高的專業(yè)性。對此，在施工前，需要加強(qiáng)對施工人員的教育和培訓(xùn)，優(yōu)化施工設(shè)備以及預(yù)應(yīng)力張拉的技術(shù)參數(shù)，以保障預(yù)應(yīng)力張拉的效果。

2.3 技術(shù)要點

2.3.1 準(zhǔn)備工作

在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，需要做好對預(yù)應(yīng)力鋼絞線以及錨具的合理選擇。鋼絞線的類型多種多樣，需要技術(shù)人員對照橋梁設(shè)計方案中的設(shè)計荷載以及結(jié)構(gòu)應(yīng)力需求等參數(shù)，選擇鋼絞線，確定好鋼絞線的規(guī)格和長度[4]。錨具選擇中，采用兩種錨具相互配合的方式，一種是機(jī)械錨具，主要是利用機(jī)械制造的方式，對預(yù)應(yīng)力材料、鋼絞線以及預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行組合，以此達(dá)到良好的錨固效果，這種錨具有連接便利、應(yīng)力損失相對較小的優(yōu)勢。另一種是摩阻錨具（見圖1），這種錨具需要在纏繞鋼筋后，通過錨具旋轉(zhuǎn)的方式來固定預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，具有便捷、高效的特點。

2.3.2 預(yù)應(yīng)力筋布設(shè)

一是需要在橋梁臺座上，對管道定位筋以及T 梁骨架鋼筋進(jìn)行布設(shè)。可以使用顏色鮮亮的油漆標(biāo)注出鋼筋的間距，數(shù)量依照梁板的數(shù)量設(shè)置。之后，需要繼續(xù)安裝主梁鋼筋和波紋管定位筋，確保梁段鋼筋能夠避開鋼筋骨架和波紋管，避免出現(xiàn)不安裝橫向鋼筋或者隨意切割橫向鋼筋的情況。二是在對波紋管進(jìn)行布置時，必須做好孔道的預(yù)留工作，為了確保波紋管在后續(xù)的混凝土澆筑環(huán)節(jié)不會出現(xiàn)位移的情況，還需要設(shè)置好定位筋，沿T 梁對波紋管進(jìn)行焊接固定[5]，確保其在水平方向和垂直方向的偏差不超過30mm 和10mm。三是需要結(jié)合相應(yīng)的T 梁模板，做好內(nèi)襯管的穿設(shè)工作。在混凝土澆筑前，需要在波紋管中穿設(shè)（波紋管內(nèi)徑減去1mm）軟管，這樣一方面能夠避免波紋管受擠壓出現(xiàn)變形漏漿問題，另一方面也能夠切實保障預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量。等到混凝土初凝完成后，可以將內(nèi)襯管去除。四是混凝土澆筑和拆模，應(yīng)該結(jié)合T 梁的尺寸來確定混凝土澆筑方案，在澆筑過程中，水平方向可以采用分層澆筑的方式，垂直方向則采用分段澆筑的方式。待確認(rèn)梁體端部混凝土達(dá)到設(shè)計要求后，可以從斜面的另一端進(jìn)行澆筑。當(dāng)梁體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的25%左右時，可以將模板拆除，并做好孔道的清洗工作，依照相應(yīng)的編號進(jìn)行鋼絞線穿束，確保鋼絞線走向能夠與孔道軸線保持一致。

2.3.3 預(yù)應(yīng)力張拉

公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工中，預(yù)應(yīng)力張拉是最為關(guān)鍵的內(nèi)容之一，要想對其施工進(jìn)行有效控制，需要確保施工技術(shù)參數(shù)科學(xué)合理[6]。預(yù)應(yīng)力張拉施工如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力張拉施工

一般情況下，預(yù)應(yīng)力的張拉應(yīng)該在混凝土澆筑結(jié)束后約10d 進(jìn)行，張拉前需要對混凝土的彈性模量進(jìn)行檢測。對于縱向預(yù)應(yīng)力的張拉，應(yīng)該從預(yù)應(yīng)力筋兩端同時進(jìn)行，施工人員可以對梁體頂板和腹板的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行同步張拉。水平方向預(yù)應(yīng)力的張拉需要放在縱向預(yù)應(yīng)力張拉之后，現(xiàn)場技術(shù)人員必須對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的伸長量、張拉力等進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，確保其能夠與設(shè)計施工方案要求的數(shù)值保持一致。在對公路橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行張拉的過程中，需要確保兩端張拉長度一致，要求張拉完成后，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的實際伸長量和設(shè)計值的誤差能夠被控制在5mm 以內(nèi)。預(yù)應(yīng)力的張拉應(yīng)該采用循序漸進(jìn)的方式，每次增加10%，避免拉力不均引發(fā)的預(yù)應(yīng)力損失。

另外，在完成縱向預(yù)應(yīng)力的張拉后，技術(shù)人員必須對結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失系數(shù)進(jìn)行計算分析，以確定后續(xù)壓漿施工作業(yè)的參數(shù)。

2.3.4 壓漿施工

一是在配置壓漿所需的漿液時，選擇高質(zhì)量粉煤灰作為拌和料，加入減水率不低于20%的添加劑，水泥材料占比在0.07%左右。漿液配置完成后，技術(shù)人員需要做好其抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度的檢測工作，兩者的數(shù)值分別大于50MPa 和10MPa。二是將預(yù)先配置好的漿液借助連接器，注入預(yù)應(yīng)力筋孔道中，要求漿液實際強(qiáng)度在30MPa 以上。壓漿完成后，漿液的滲水率不能超過3.5%，初凝時間通常在4h 以上，等到施工完成24h 后，漿液內(nèi)氧氣的含量不能超過3%。在壓漿施工中，也可以采用真空灌漿的施工方案，不過需要做好預(yù)應(yīng)力筋孔道的提前清理，同時開展清水試壓，確認(rèn)無誤后才能施工。壓漿期間，施工人員需要做好樣品留取，依照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間為28d，然后通過密實度分析來確定壓漿施工的質(zhì)量。三是在壓漿結(jié)束約48h 內(nèi)，必須將預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的溫度控制在5～35℃之間。漿液澆筑時，使用的是C50 混凝土，坍落度為100mm。等到混凝土凝結(jié)并且強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，可以將預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的預(yù)制構(gòu)件拆除，依照工程中記錄的預(yù)應(yīng)力參數(shù)，對施工質(zhì)量進(jìn)行分析[7]。

3 公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制

3.1 預(yù)應(yīng)力束質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力束的質(zhì)量會對預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用效果產(chǎn)生直接影響，必須得到工程技術(shù)人員的重視。在預(yù)應(yīng)力張拉施工前，需要做好預(yù)應(yīng)力束的防銹處理，避免其在自然環(huán)境下出現(xiàn)氧化銹蝕的情況。施工階段，要對預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行有效管理，選擇恰當(dāng)?shù)拇鎯Ψ椒▉肀苊忸A(yù)應(yīng)力束出現(xiàn)彎折、斷裂、銹蝕等問題。如果預(yù)應(yīng)力束已經(jīng)出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，需要及時做好清理，防止出現(xiàn)斷絲的情況。

3.2 灌漿張拉質(zhì)量控制

一是應(yīng)該切實做好鋼筋材料尺寸的檢查工作，確保其能夠滿足設(shè)計施工方案的要求。二是應(yīng)該在施工現(xiàn)場，檢測預(yù)應(yīng)力筋的張拉性能，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，避免使用不合格的材料。三是在灌漿施工中，需要計算好具體的灌漿量，確保所有預(yù)應(yīng)力筋孔道內(nèi)的漿體都能夠達(dá)到較高的飽和度。在完成灌漿作業(yè)后，必須落實質(zhì)量檢測及驗收工作。

3.3 預(yù)應(yīng)力筋孔道質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力張拉環(huán)節(jié)，必須對連接部位和孔道進(jìn)行全面清理，使其保持暢通，這樣才能最大限度地保障施工質(zhì)量。在安裝鋼筋時，應(yīng)該做好預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)工作，避免出現(xiàn)損壞的情況。普通鋼筋焊接作業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)防護(hù)，確?？椎赖耐暾砸约笆┕さ陌踩?。另外，施工中如果出現(xiàn)孔道變形堵塞的情況，應(yīng)該做好有效處理，避免對其他孔道造成影響[8]。

4 結(jié)語

總而言之，公路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢，而要想將其優(yōu)勢發(fā)揮出來，需要確定好預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的要點，做好關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，切實保障預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，延長公路橋梁的使用壽命，推動交通運(yùn)輸事業(yè)的健康發(fā)展。