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

姚正鵬

（甘肅路橋第三公路工程有限公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

近年來，隨著城市交通壓力的日益增加，城市高架橋項目逐漸增多，當(dāng)前大部分公路橋梁主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)件，能夠有效提升公路橋梁的整體強(qiáng)度。然而，在實際施工過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實際應(yīng)用效果會受到施工現(xiàn)場各種復(fù)雜因素的影響，技術(shù)應(yīng)用過程需要面對一系列挑戰(zhàn)。為了更好地應(yīng)對公路橋梁建設(shè)中可能遇到的各種挑戰(zhàn)，需要總結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗，并不斷加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)化與質(zhì)量控制，為我國公路橋梁建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

當(dāng)前大部分公路橋梁是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或以鋼筋混凝土為主材料制造的結(jié)構(gòu)件，在施工階段或構(gòu)件生產(chǎn)階段對其施加壓力，使混凝土結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)件形成壓應(yīng)力，以抵消或部分抵消混凝土結(jié)構(gòu)在荷載時所受到拉應(yīng)力，能夠保證橋梁的整體施工質(zhì)量[1]。公路橋梁是保證民眾出行、運(yùn)輸需要的重要交通設(shè)施，且橋梁一般架設(shè)在水面、山澗或高空等地形條件下，若公路橋梁過早出現(xiàn)裂縫，會導(dǎo)致其整體強(qiáng)度大幅下降，威脅過往行人行車的安全。在公路橋梁施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠有效提升公路橋梁的荷載能力和使用壽命，減少因荷載問題而發(fā)生的公路橋梁裂縫問題，該技術(shù)也是我國當(dāng)前公路橋梁建設(shè)中的核心技術(shù)之一。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的意義

2.1 提升整體施工質(zhì)量

公路橋梁工程的整體強(qiáng)度包括公路橋梁結(jié)構(gòu)之間的連接強(qiáng)度、橋梁結(jié)構(gòu)件的自身強(qiáng)度以及橋梁基礎(chǔ)強(qiáng)度等三個方面。

第一，公路橋梁工程不同于其他建筑工程項目，公路橋梁的施工類似于裝配式結(jié)構(gòu)，部分結(jié)構(gòu)件在橋梁建設(shè)之前已生產(chǎn)成型，因此若公路橋梁工程施工期間混凝土澆筑部分和混凝土結(jié)構(gòu)件之間的連接效果差，會導(dǎo)致后期橋梁使用期間出現(xiàn)質(zhì)量問題，降低公路橋梁的整體使用壽命。

第二，公路橋梁在建成后需要具備極高的荷載標(biāo)準(zhǔn)，若橋梁結(jié)構(gòu)件在制造時始終處于未荷載狀態(tài)，結(jié)構(gòu)件自身的強(qiáng)度則難以滿足公路橋梁的荷載需求，導(dǎo)致公路橋梁過早產(chǎn)生橋體裂縫。

第三，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在公路橋梁施工中，能使橋梁整體結(jié)構(gòu)形成能夠消除荷載期間拉應(yīng)力的壓應(yīng)力，使橋梁的整體施工質(zhì)量得到保障，為其后續(xù)的長久使用提供基礎(chǔ)條件[2]。

2.2 保證施工現(xiàn)場安全

公路橋梁施工情況極為復(fù)雜，同時涉及地面和空中兩部分施工內(nèi)容，若施工期間空中的公路橋梁主體建設(shè)部分存在施工安全問題，混凝土澆筑結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)件的極大質(zhì)量會對地面施工人員的生命安全造成威脅，且會為施工單位帶來經(jīng)濟(jì)損失。

應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)開展橋梁項目施工，能夠保證橋梁結(jié)構(gòu)之間的連接性和整體穩(wěn)定性，減少因施工質(zhì)量不足而引發(fā)的施工安全事故，保證施工現(xiàn)場人員的生命財產(chǎn)安全。

3 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)常見問題

3.1 預(yù)應(yīng)力未達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)

在公路橋梁施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的目的是對結(jié)構(gòu)施加的壓力產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而抵消橋梁在建成使用期間的拉應(yīng)力，但在該技術(shù)的實際應(yīng)用中，存在預(yù)應(yīng)力未達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，原因主要包括以下兩點：

第一，壓力標(biāo)準(zhǔn)不符合施工需要。預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要是在公路橋梁結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)、未投入施工前對其施加壓力使其產(chǎn)生壓應(yīng)力，其間若技術(shù)人員分析錯誤或施工人員操作錯誤，導(dǎo)致對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)件施加的壓力過大或過小，都會影響施工效果。

一方面，若對結(jié)構(gòu)件施加的壓力過大，會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)件造成破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件整體性能下降。另一方面，若對結(jié)構(gòu)架施加的壓力過小，會導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)件所形成的壓應(yīng)力過小，不滿足公路橋梁施工需要。

第二，施加壓力的時間不合理。施加壓力的時間是判斷壓應(yīng)力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，施加壓力的時間變化會影響預(yù)應(yīng)力技術(shù)所形成的壓應(yīng)力，若技術(shù)人員和施工人員未能夠按照標(biāo)準(zhǔn)確定施加壓力的時間，會導(dǎo)致所形成的壓應(yīng)力過小或?qū)Y(jié)構(gòu)件造成破壞等問題[3]。

在結(jié)構(gòu)件投入使用前施加壓力是預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)件施加壓力的大小與時長，都會影響最終的壓應(yīng)力效果，因此施工單位需要重點關(guān)注這兩個因素[4]。

3.2 波紋管堵塞

在預(yù)應(yīng)力施工中，波紋管（見圖1）是重要部分。波紋管在預(yù)應(yīng)力技術(shù)中可起到補(bǔ)償作用、限位作用、密封作用及防漏抗?jié)B作用，若波紋管道堵塞，會影響后續(xù)的穿束工作，同時波紋管堵塞說明結(jié)構(gòu)件的整體性能受到影響，因此實際施工中需要重視波紋管堵塞問題。

圖1 波紋管

在公路橋梁施工中，波紋管堵塞原因主要包括以下三點：

第一，套接長度不足。為確保波紋管在混凝土澆筑和振搗過程中保持穩(wěn)定，必須對其進(jìn)行套接處理。如果套接長度不足，可能導(dǎo)致波紋管在混凝土澆筑和振搗過程中脫開，進(jìn)而造成混凝土進(jìn)入波紋管內(nèi)部，引起堵塞問題。

第二，波紋管自身質(zhì)量問題。如果波紋管自身質(zhì)量不足，可能會導(dǎo)致在混凝土澆筑和振搗過程中發(fā)生形變，進(jìn)而引發(fā)管道堵塞問題。

第三，振搗不當(dāng)問題。振搗是混凝土澆筑施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果振搗過程中施工人員操作不當(dāng)，可能會使振搗棒擠壓或破壞波紋管，導(dǎo)致波紋管堵塞。

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

4.1 在橋梁箱梁施工中的應(yīng)用

在公路橋梁工程的施工中，混凝土箱梁（見圖2）是公路橋梁的重要組成部分，常見的公路橋梁箱梁結(jié)構(gòu)分為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁和鋼箱梁，在重要的公路橋梁項目中一般采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁。

圖2 預(yù)應(yīng)力橋梁箱梁實物圖

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在箱梁施工中的應(yīng)用主要分為箱梁制造、施加壓力兩部分。

第一，在箱梁制造階段，為保證預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁的施工質(zhì)量，必須保證箱梁的混凝土澆筑與振搗施工符合標(biāo)準(zhǔn)，在混凝土澆筑和振搗過程中，應(yīng)保證波紋管的連接長度符合標(biāo)準(zhǔn)，避免波紋管脫開，振搗時應(yīng)避免振搗設(shè)備直接作用于波紋管，避免對波紋管造成破壞[5]。

第二，在施加壓力的過程中，應(yīng)先進(jìn)行鋼筋穿束，將鋼絞線和鋼筋穿過箱梁預(yù)留的波紋管，為后續(xù)的張拉、連接提供基礎(chǔ)條件。施加壓力的過程中應(yīng)重點關(guān)注施壓時長和施壓強(qiáng)度，技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮公路橋梁規(guī)模、設(shè)定荷載需求、實際施工條件以及現(xiàn)場氣候環(huán)境等，科學(xué)地分析、確定施壓強(qiáng)度和施壓時長。

此外，在穿束工作中，應(yīng)先用通孔器檢測管道是否暢通，避免因管道堵塞或波紋管變形無法穿束的問題[6]。

4.2 在混凝土路面施工中的應(yīng)用

路面是公路橋梁承載行人行車的主要部分，因此預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中不僅應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件制造環(huán)節(jié)，還應(yīng)延伸至路面施工中，以進(jìn)一步提升公路橋梁的整體施工質(zhì)量。為了保證公路橋梁混凝土路面施工質(zhì)量，在混凝土路面澆筑完畢后，施工單位應(yīng)分析公路橋梁在后續(xù)使用過程中的車輛通行情況及地面摩擦等條件，對公路橋梁混凝土路面施加壓力，使?jié)仓访嬉材軌蛐纬梢欢ǖ膲簯?yīng)力，用以抵消路面使用期間的部分拉應(yīng)力[7]。

5 提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用效果的措施

5.1 做好施工材料質(zhì)量控制

在任何工程項目的施工中，施工材料的質(zhì)量都是影響整個項目施工質(zhì)量的重要因素。為了有效提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用效果，必須從以下兩個方面著手進(jìn)行施工材料質(zhì)量控制：

第一，做好施工材料進(jìn)場檢測。為了防止材料供應(yīng)單位以次充好或優(yōu)劣混供的情況，施工單位必須對進(jìn)場的施工材料進(jìn)行嚴(yán)格檢測。施工材料進(jìn)場時，應(yīng)由專項負(fù)責(zé)人進(jìn)行對接并抽取材料樣本進(jìn)行檢測。需要注意的是，檢測不能只對每車或每批材料進(jìn)行單個抽檢，應(yīng)在每車或每批材料入場時，抽取8～10 個材料樣本進(jìn)行檢測，檢測合格后才能進(jìn)行材料入場確認(rèn)，從而全面保證施工材料的入場階段質(zhì)量。

第二，加強(qiáng)施工材料的入場后管理。公路橋梁施工材料主要包括鋼材和混凝土材料等，其中應(yīng)重點關(guān)注對混凝土材料中的水泥的管理。水泥具有觸水后快速硬化的特點，因此水泥入場后必須直接送至避雨、通風(fēng)的環(huán)境中，同時，在水泥與地面之間應(yīng)以木板墊空或設(shè)置防潮墊，以避免地面返潮對水泥造成影響[8]。

5.2 保證施工人員專業(yè)技能

施工人員的專業(yè)技術(shù)能力是影響預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用效果的重要因素。因此，為確保施工人員的專業(yè)技術(shù)能力達(dá)標(biāo)，施工單位在正式進(jìn)行公路橋梁施工前，應(yīng)對施工人員進(jìn)行技術(shù)能力考核。針對每個施工人員所負(fù)責(zé)的工作，進(jìn)行焊接、電力和砌筑等專業(yè)技能考核，以檢測其技術(shù)是否滿足橋梁工程施工需求。如果發(fā)現(xiàn)有施工人員的專業(yè)技術(shù)能力不足，應(yīng)及時為他們繼續(xù)提供補(bǔ)充培訓(xùn)，確保他們具備足夠的技術(shù)水平。

進(jìn)行技術(shù)能力培訓(xùn)時，應(yīng)采用鼓勵式培訓(xùn)方法。例如，如果工人A 在施工期間通過自身努力學(xué)習(xí)和單位的技術(shù)培訓(xùn)，取得了更高層級的認(rèn)證，單位應(yīng)該給予一定的物質(zhì)獎勵[9]。通過這種鼓勵式培訓(xùn)，可以讓施工人員在工作中始終保持積極的工作態(tài)度，優(yōu)化整體工作環(huán)境，從而保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定。

5.3 加大施工現(xiàn)場質(zhì)量控制力度

加強(qiáng)施工現(xiàn)場質(zhì)量控制是提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁中整體應(yīng)用效果的重要保證。施工現(xiàn)場質(zhì)量控制由監(jiān)理單位和施工單位共同負(fù)責(zé)，但當(dāng)前的施工現(xiàn)場質(zhì)量控制存在一些不足。為了加大施工現(xiàn)場質(zhì)量控制力度，施工單位在現(xiàn)場施工管理工作中應(yīng)從以下兩方面著手：

第一，制訂完善的施工質(zhì)量控制制度。在過去的公路橋梁施工中，焊工、電工等專業(yè)性強(qiáng)的施工人員的工作范圍比較明確，而水泥工、鋼筋工等工人的工作范圍則比較模糊。在完成自己的工作后，隨時可能被現(xiàn)場管理人員安排新的工作。這種管理模式雖然能夠最大化利用施工現(xiàn)場的人力資源，但也會導(dǎo)致責(zé)任不清晰等問題，影響施工現(xiàn)場的質(zhì)量控制效果。因此，應(yīng)完善施工現(xiàn)場管理模式，明確每個工人的工作目標(biāo)。這種分配方式下，每個工人對自己的責(zé)任工作負(fù)責(zé)，當(dāng)發(fā)生施工質(zhì)量問題時能夠及時追責(zé)處理，且可以增強(qiáng)施工人員的責(zé)任感。

第二，實施績效機(jī)制。為激發(fā)工作人員高質(zhì)量完成工作的積極性，施工單位應(yīng)對每個施工人員的日常工作表現(xiàn)進(jìn)行評價。例如，如果工作人員能夠連續(xù)一個月保持高標(biāo)準(zhǔn)地完成工作，施工單位應(yīng)給予適當(dāng)?shù)莫剟?。在績效機(jī)制的管理下，工程項目的所有施工人員能在獎勵的刺激下為工程整體施工質(zhì)量負(fù)責(zé)，從而降低施工現(xiàn)場質(zhì)量管理工作難度[10]。

6 結(jié)語

在公路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有廣泛的適用性和顯著的實用性，能有效保證公路橋梁的施工質(zhì)量和使用壽命。為更好地發(fā)揮該技術(shù)在公路橋梁施工中的作用，在未來的研究和實踐中，應(yīng)結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)的原理和特點，以及公路橋梁工程的實際特點，進(jìn)一步優(yōu)化預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用方案，同時加大施工現(xiàn)場質(zhì)量控制力度，以推動公路橋梁施工的進(jìn)步和發(fā)展。