桥梁施工中预应力技术探讨

郑 箐

(贵州高速公路集团有限公司)



桥梁施工中预应力技术探讨

郑 箐

(贵州高速公路集团有限公司)

主要研究公路桥梁施工中的预应力技术，对预应力技术在公路桥梁建设中发挥的重要作用进行了分析，并总结了公路桥梁预应力施工中常见的质量问题，还对预应力技术在公路桥梁中的应用范围进行了分析，并以思南至剑河高速公路桥梁预应力施工为例，对公路桥梁预应力施工工艺进行了详细讨论。

公路桥梁；预应力技术

1 桥梁工程中的预应力技术

1.1 预应力技术在公路桥梁建设工程中发挥的重要作用

预应力技术是工程结构在承受外部负载之前，在受拉部位施加压力，提高工程结构承载力和抗裂能力的一种施工技术。公路桥梁施工实际中，预应力技术主要在混凝土工程中应用，通过钢筋束等对混凝土结构产生预应力，提高混凝土结构的抗拉性能，延长公路桥梁的使用寿命。预应力技术在公路桥梁中的应用能够明显提高建筑材料的性能，有效控制裂缝问题，桥梁的承载力更高。当前的公路桥梁建设中，预应力技术主要应用在受弯构件中，能够明显提高结构的抗负荷能力。

1.2 预应力技术在公路桥梁中应用存在的质量问题

(1)波纹管堵塞

波纹管堵塞主要是施工单位未按照施工规范施工导致的，波纹管安装操作不规范，可能会造成接头松动、弯曲扭折，影响预应力效果。

(2)一端张拉操作不规范

大跨度公路桥梁施工中，一端张拉工艺比较常用，但是这种预应力技术的操作技术要求较高，例如跨越箱梁横隔板数目过多，孔道过长和摩擦力过大等，要避免这些问题，就需要按照规定进行两端张拉，保证预应力施工质量的同时避免结构出现裂缝。

(3)张拉力控制不当

有一些施工单位操作不规范，预应力施工中没有对张拉力进行严格控制，对公路桥梁建设质量带来了不利影响，而且有些施工人员缺乏预应力施工相关的理论知识和操作经验，导致结构张拉力控制不合理。

1.3 应用范围

(1)桥梁受弯杆件

受弯杆件预应力施工技术主要通过粘贴碳纤维片的方式施加预应力，提高混凝土硬度。原始加固结构中存在内力，增加初始应变造成的构件碳纤维变化范围较小，影响了材料性能的发挥。碳纤维片的粘贴应用了预应力技术，产生了一定的初始拉应力，通过增加碳纤维片应力，能够对混凝土产生预应力的作用，在受弯杆件中有着较好的应用效果。

(2)混凝土箱梁

通过混凝土箱梁尺寸的调整，按照一定比例混凝土配比设计，提高混凝土承载力，保证混凝土力学指标。施工管理人员需要严格按照设计图纸进行钢筋焊接和下料操作，保证预应力质量。

(3)混凝土空心板

如果建筑工程的跨度超过了16～25 m范围，就需要采用预应力混凝土空心板材作为建材，该范围内，建材承载力会随着跨径增加而加大，工程跨径在30～35 m时刚性硬度会逐渐下降，所以，使用预应力空心板时应该将空心板跨径设置在25 m以内。

(4)加固工程

预应力技术同样可以用于既有公路桥梁工程的加固，能够明显提高构件的结构性能，延长公路桥梁的服役年限。预应力加固技术主要有体外预应力加固、外包钢、桥面补强等方法。如果需要进行混凝土初始应变调整，则需要首先对建筑构件做预应力处理，构件在一定预应力初始弯矩作用下，压应变和拉应变都会下降，从而全面提高建筑工程承载力应变增量。

2 思南至剑河高速公路桥梁预应力施工

2.1 项目概况

思南至剑河高速公路是《贵州省高速公路网规划》“678”网中的第2纵——沿河至榕江高速公路的中间段，起于思南，与杭瑞线思南至遵义高速公路相接；终于剑河，与沪昆线三穗至凯里高速公路相接，是贵州境内纵贯铜仁、黔东南自治州的南北向交通通道，是贵州东部地区北上重庆、南下珠江三角洲、北部湾经济区的重要南北向交通大动脉。本项目连接了思南、石阡、镇远、剑河四县，其建设对于带动沿线资源开发，促进区域经济发展，推进城镇化进程具有重要意义。

2.2 建设规模及主要技术指标

全线采用双向四车道高速公路标准，路线全长156.568 km，路基宽度21.5 m，设计时速80 km，最小平曲线半径500 m，最大直线长度2 107 m，最大纵坡5%，凸型竖曲线最小半径1 200 m，凹型竖曲线最小半径1 000 m，桥涵设计荷载公路Ⅰ级，概算金额：134.91亿元，平均桥隧比35%。全线占地约13 070.9亩，主线用地6.272公顷/km。主要工程数量如下。

(1)路基土石方：挖方2962万m3、路基填筑2711万m3;

(2)排水、防护工程砌体：98.36万m3；

(3)涵洞及通道： 涵洞121道，通道200道；

(4)特大桥：5 660 m/6座，大桥：25 779 m/72座，中桥：1 242 m/17座，小桥：511 m/19座，连接线及匝道桥梁1 228 m/14座，渡槽及天桥：25座；

(5)长隧道：10 958 m/7座，中短隧道：10 684 m/17座，连接线隧道888 m/1座，过水隧道500 m/2座；

(6)路面工程量材料用量：碎石269万方，玄武岩10万方，沥青5.4万t，燃油6 800 t，料场11处，碎石加工设备12套。其中：路面级配碎石底基层：2712 953 m2;

(7)路面水泥碎石基层：2 242 737 m2;

(8)路面中粒式沥青混凝土面层：3 557 271 m2;

(9)路面粗粒式沥青混凝土面层：2 190 902 m2;

全线互通立交11处(其中思南西枢纽纳入杭瑞高速)，分离式立体交叉30处，在思南双塘、腾龙、塘头；石阡新场、石阡南；镇远大地、羊场、镇远、金堡设收费站9处；互通连接线长13.651 km。

在石阡、镇远设隧道管理救营站：2处；

在邵家桥、坪山、设停车区2处；

在大沙坝、羊场、报京、白杨坪设服务项目服务区4处；

在腾龙、大地、金堡设养护工区：3处。

2.3 施工工艺

(1)预应力构件制备

张拉结束之前，在锚垫板和钢管中做灌浆处理，通过形成的粘结段固定预应力筋。预应力筋下料时首先清洗粘接段位置的钢绞线，清理PE层和油脂，同时施工人员需要严格控制粘接段的长度和位置，防治出现错位问题。穿钢筋束时需要充分考虑钢绞线的下垂问题，并将张拉伸长造成的影响充分考虑进来，保证整个预应力筋粘接段的粘接力大致相等。

(2)穿索工艺

控制桥梁预应力施工中预应力筋的长度，至少要达到150 m。通常桥梁预应力施工都通过墩顶导向槽和跨中转向位置进行穿索操作，但是在箱梁中穿过全部钢绞线却比较困难，为了保证全部预应力筋都能够穿入，可采用逐根穿索的方式进行操作，穿索过程中要格外注意避免桥梁范围内钢绞线出现纠缠，按照预应力施工规范进行操作。开始穿索之前，首先进行钢绞线、锚板孔和密封盖小孔编号，之后采用单束穿索方式进行施工，通过必要的限制措施避免出现钢绞线缠绕。

(3)压降施工

采用预应力技术施工的公路桥梁结构，进行体外索锚横梁固定施工时，可采用预应力局部粘接的方式进行操作，通过严格控制施工设计和操作过程来保证其粘接度。正常情况下，要在满足压降密实度要求的基础上，提高粘接路段粘接力，使其超过设计规定张力，保证其能够满足锚固施工标准规定。桥梁预应力施工过程中，压降施工是非常关键的。在施工之前需要进行试验，制作一比一模型进行验证，符合技术规程要求才能够进行施工。通常，压降施工都在预应力张拉施工结束后的一天内进行，通过对压降机的准确控制，保证压降均匀和压降压力适中，这样才能保证公路桥梁的施工效果。

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2015-03-26

郑箐(1986-)，男，贵州晴隆人，助理工程师，主要从事公路工程建设管理。

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1008-3383(2015)11-0104-02