浅谈路桥施工中预应力技术的应用

张志超

（中铁二十二局集团第三工程有限公司， 福建 厦门 361000）

1 预应力技术概述

路桥施工工程中，最常用的混凝土预应力技术是钢筋混凝土，这种混凝土结构轻度非常高，同时有着极强的抗裂性能和抗渗透能力，和传统的混凝土结构相比，除了结构强度优势以外，还能够降低施工过程中原材料的用料，例如钢材以及混凝土用量，同时通过降低结构面积尺寸能够有效的提升结构强度，所以总的来说，预应力技术一方面能够为路桥工程节省一部分的原材料消耗，另一方面还能够保证工程质量，提高路桥工程寿命。

2 预应力技术在路桥施工中的应用

2.1 工程介绍

民安大道与翔安大道立交工程，位于厦门市翔安区北部，马巷收费站以南，为民安大道、翔安大道以及旧G324形成的互通立交，其中桥梁工程主要为新建翔安大道接同翔大道A桥，新建翔安大道接同翔大道B桥、新建G324主线右幅C桥。设计为现浇连续箱梁，采用现浇支架法施工。

2.2 工程桥梁设计参数

2.2.1 以翔安大道接同翔大道 A桥为例：北接现状沈海高速马巷分离立交桥,南接翔安大道，跨民安大道。平面位于缓和曲线以及圆曲线上，纵断面位于i=4.0%、i=-3.5%及i=-5.0%坡段上。

孔跨布置为（3x29）+（33+2x35+32）+（29+31+24）+（30+2x36+32）+（25+2x35+26）+（2x26）+（32+30+31）m连续梁，桥梁全长为 708.7m，全桥宽 13.0m，共设 7联预应力砼连续箱梁。预应力钢束采用高强度低松弛Øs15.2钢绞线，张拉控制应力为1395MPa，锚具采用M15系列锚具及相应张拉设备。预应力管道采用塑料波纹管，K=0.0015，u=0.17，采用真空辅助压浆技术，压浆用水泥浆抗压强度不得低于50MPa。混凝土强度及弹性模量达到90%，且龄期必须不小于7天，方可进行张拉。张拉应力控制程序W1--初应力--σcom--（持荷2min）--σcom（锚固）

2.3 预留管道施工

预留管道施工是预应力张拉控制的第一道工序，管道定位的精确性，将影响管道的摩擦力和钢绞线的受力情况，预留管道施工一般采取三种方法：

1)采用抽拔橡胶管预留管道，胶管直径应符合设计要求，其极限抗拉力不得小于7.5KN，且弹性恢复性能好。胶管内应插入芯棒，芯棒可用钢丝、钢绞线等制作，芯棒与胶管内径之差不得大于 8mm。胶管接头要处理好，避免漏浆。浇筑混凝土过程中应用力窜动橡胶管，使其伸展。预埋胶管应在混凝土强度达到4～8Mpa时拔出。

2）采用金属波纹管，波纹管质量、规格及定位应符合设计要求，固定波纹管采用Ø8圆钢加工成“#”定位固定，对接时应采用大一号同形波纹管作接头，每端搭接长度不得小于15cm，接头位置应避开弯道处，搭接位置用密封胶封裹严密。管内应先穿入塑料管或预应力筋束，并在混凝土初凝前窜动。

3）采用塑料波纹管，塑料波纹管制作材料和管道性能应符合《预应力桥梁用塑料波纹管》要求。接头采用专门焊接机焊接。

预应力管道安装完成后，应进行加固措施，一般采用钢筋焊接到梁体箍筋定位，模板安装时应防止管道位移。混凝土浇筑前应对管道位置及完好情况进行检查，如有发现问题应及时整改。

2.4 锚端施工

锚端施工质量好坏决定着张拉能否成功，在实际施工中经常会遇到张拉时锚端混凝土被压碎的情况，分析其原因：其一，混凝土振捣不密实，有蜂窝、空洞；其二，锚端钢筋一般设计较为密集，施工不便，存在偷工减料的情况。锚端混凝土被压碎修复处理技术难度相当大，可能导致梁体报废。所以锚端施工质量应严格控制。

2.5 张拉与锚固作业

1）张拉顺序：按设计图要求张拉；若设计无要求按先纵后横，对称张拉，纵向按腹板—底板—顶板张拉。

2）张拉要求：保证千斤顶、锚具和孔道位于同一轴线上，两端张拉应同时进行，保持千斤顶加压速度相近，使两端同时达到同一荷载值。

3）张拉程序：0－初应力（终张拉控制应力10%，测钢绞线伸长值并做记录，静停 3分钟，使钢绞线受力调整均匀）－张拉控制应力（测测钢绞线伸长值并做记录）-持荷5分钟，校核张拉控制应力-主油缸回油锚固（油压回零，测总回缩量，测量工具锚）-副油缸供油卸千斤顶。

4）张拉完成后，应在锚圈口处钢绞线上做记号，便于观察是否滑丝。24h复查合格后，用机械切割钢绞线头，切断处距锚具外不宜小于30mm。

2.6 张拉质量控制

1）伸长值计算

张拉端控制张拉力计算：P=бk×Ay×n×超张拉系数

Бk-张拉控制应力

理论伸长值计算： L＝ PpL/AyEg

△ L—理论伸长值

Pp—平均张拉力（N）

L— 预应力钢材长度（cm）

Eg—预应力钢材弹性模量（N/mm2）

Ay—预应力钢材截面面积（mm2）

平均张拉力Pp的计算公式Pp=P[1-e-（kx+μθ）]/（kx+μθ）

式中： P—预应力钢材张拉端张拉力

x—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）

θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）

μ—预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数

k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数

实际伸长值＝（0－10%бk）理论伸长值＋（10%бk－100%бk）测量伸长值伸长值校核＝（实际伸长值－理论伸长值）/理论伸长值×100%≤6%

2）张拉采用伸长量与张拉应力双控措施，实测伸长值与计算伸长值的差值不应超过6%。

3）张拉完成后应实测梁体弹性上拱，实测值不宜大于1.05倍设计值。

4）每片梁断丝及滑丝数量不应超过预应力钢绞线总丝数 0.5%，并且不应位于梁体的同一侧，且一束内断丝不应超过一丝。

2.7 压浆

1）压浆方式

A、一次压浆，从一端向另一端压浆，当另一端冒出浓浆时，关闭出口阀门继续压浆。压浆最大压力不宜超过0.6MPa，关闭出浆口后，应在不小于0.5Mpa的压力下保压5分钟，然后关闭进浆口阀门，确保管道浆体饱满。

B、二次分端压浆，第一次由甲端压入，待另一端（乙端）阀门流出的浆液与压入端一致时，关闭乙端阀门。当压力达到0.6Mpa后，关闭甲端阀门。30min后，打开甲端阀门，从乙端压浆，要求同第一次。

C、真空辅助压浆，压浆前将管道内真空度抽到-0.06～-0.1Mpa之间，稳定后，开启进浆口阀门压浆，待排气管流出的浆液与压入端一致时，关闭排气阀，按一次压浆的要求进行压浆。

2）同一管道压浆应连续进行，一次完成。同一管道压浆因故中断时，应立即用水将孔道冲洗干净。

2.8 封锚

1）锚具端应进行防锈处理。

2）封端处混凝土应凿毛和清理干净。

3）封端混凝土强度应符合设计要求，宜采用微膨胀细石混凝土。封端混凝土填充应分两个步骤，首先用较干硬的混凝土填充至距锚穴顶2cm左右，捣固密实，然后用正常硬度混凝土填平，并在填充混凝土周围做好防水处理。

3 结论

预应力技术在民安大道与翔安大道立交工程中的成功运用，进一步说明了预应力技术不但能有效地提升路桥工程的结构强度、刚度和稳定性，而且能延长路桥工程使用寿命，同时还能降低工程的成本，因此预应力技术将在更多的路桥工程施工中得到更广泛地应用和推广。

[1]马俊杰.浅析路桥施工中预应力技术的应用[J]科技展望.2015

[2]李海洋.路桥施工中预应力技术应用[J]江西建材.2015