浅谈预应力技术在公路桥梁施工中的应用及质量控制

杜江波 管秀洋 程宝康

(中国建筑土木建设有限公司，北京 100070)

道路交通在人们日常生活中扮演着举足轻重的角色。城市里面一座座的高架桥，郊外一条条的高速路，乡村里面一条条的山路，方便了人们的出行，也促进了经济的发展。伴随着交通运输的发展，公路桥梁的建设需求也日益增加，对质量的要求也日益提高。先进科学的施工技术，特别是预应力技术，在施工中广泛使用，并且形成了一套完整的体系。但是，实际施工中出现的多方面因素，或多或少的会影响预应力技术的发挥，对整个工程质量造成不良影响。所以，在此分析探讨预应力技术在公路桥梁施工中常见的问题，并对这些问题提出相应的解决方法和质控措施。

1 何为预应力技术

1.1 预应力技术原理

什么是预应力技术，在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结果使用的性能的结构型式。通俗一点的说法就是建筑中增加少量钢筋，大梁承载力翻倍，这就叫预应力。比如桥梁中的梁，由于梁所受的自重和外荷载绝大部分方向向下，所以梁在投入工作时，必然会产生上部收缩和下部拉伸的变形，即梁的上部受压下部受拉。预应力就是在梁投入使用之前，人为地在梁下部施加压力，使得梁下部受压，上部受拉。这样，梁在投入工作时，就能提高承载能力。

1.2 预应力技术优势

从20世纪50年代开始，预应力技术在建筑工程中开始使用，到20世纪80年代，该技术在路桥施工中开始被推广并得到广泛的应用。预应力技术不仅适用于新建道路桥梁施工，还可以适用于旧结构的加固、山体边坡等加强锚固、大型构件提升和顶推施工等多方面施工。而且该技术能够节省结构物的施工材料，结构物使用寿命长，抗渗能力和抗裂水平较强，并且施工工艺便捷、结构形式简单、设计安全可靠等优势。

2 预应力技术的具体应用

预应力技术在道桥施工中得到广泛的应用，主要表现在以下几个方面。

2.1 预应力钢绞线

预应力钢绞线是有2，3，7或者19根高强度钢丝构成的校核钢缆，并经过消除应力处理(稳定化处理),适合预应力混凝土或类似用途。预应力钢绞线的主要特点是强度高、松弛性能好，另外展开时较挺直。常见抗拉强度等级为1860MPa，而且这种钢材的屈服强度也很高，在多数后张预应力及先张预应力工程中，光面钢绞线是最广泛采用的预应力钢材，镀锌钢绞线和冷拔低碳钢绞线常用于桥梁的系杆、拉索及体外预应力工程。桥梁整体施工后的稳定性和钢绞线的张力具有直接的关系，很多桥梁施工使用后张法，在现浇大梁的时候，埋上空心波纹管道，然后把预应力筋穿进去，用千斤顶拉伸，然后用锚具固定，最后再往波纹管里面的空隙灌胶水泥浆。如图1所示。

图1 预应力图示

这种钢绞线成本较低，易于施工操作，强度高具有良好的物理性，并且便于运输。

2.2 预应力锚具

预应力锚具适用于工程建设过程中，混凝土预应力张拉用的锚具。一般在桥梁施工中经常用到，预先安装好定位，然后浇筑混凝土，埋在混凝土的两端，也就是波纹管的两个端头，是为了张拉时千斤顶的稳定作用而设置的端面。锚具可以分类张拉端锚具和固定高端锚具两类，需要针对现场施工的实际情况来选择事宜的锚具，保证施工进展有效进行。

2.3 预应力混凝土空心板

预应力混凝土空心板是桥梁的承重结构，是保证结构安全耐用的前提和基础。预应力混凝土空心在公路桥梁施工中较为常用，其利用高强度钢材和混凝土，提高抗裂都和刚度，减少构建截面，具有节省材料、耐久性等特点。在施工现场，通常采用先张法对钢绞线进行拉伸，然后再利用后张法进行施工，从而保证混凝土空心板的完好性。

2.4 预应力混泥土结构梁

目前，预应力主要运用在工字梁、T型梁和箱梁等结果梁部件上。针对不同类型的结果梁需要做好不同的施工设计。比如，工字梁施工，需要采取分次逐级对称张拉，防止桥梁的局部地带受压过大，出现梁底混凝土破碎现象。T型梁需要注意其翼缘才是外力负荷的主要承受区域，可采用与空心板相同的手法。

3 预应力技术的常见问题

尽管预应力技术在国内建筑行业起步较晚，但随着我国经济发展，科学进步，公路桥梁工程遍地开花，这项技术迅猛发展，并且广泛运用。但是在实际施工中，仍然普遍存在这以下几点问题。

3.1 波纹管堵塞

波纹管堵塞主要是指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞现象，会导致后期预应力钢绞线无法穿束通过，或者张拉预应力时钢绞线实际拉伸值与设计计算值出现偏差，给后续施工带来不必要的困扰，不仅影响工期，还耗费人力。这个问题出现通常有三个因素，一个是波纹管本身存在缺陷，现场验收时没能发现；二是在现场安装波纹管时，定位不准确导致管道变形和套管接头松动；三是在现成混凝土浇筑时，操作人员操作失误，引发管道局部破裂。

3.2 预应力张拉不合适

一般来说，国内现浇大跨度预应力连续箱梁底部预应力束，通常使用一端张拉的工艺。从理论上讲，采用该工艺将一束钢绞线拉直，往往需要一定的拉力，普通的现浇大跨度是3～5跨，每跨约30～50m。跨越箱梁隔板较多，并且孔道比较的长，它的摩擦阻力必须通过试验才能确定下来。但是国外相关规定，跨度大于等于30m以上的，为了避免截面裂缝的产生，张拉工艺上都采用两端对称的工艺。

3.3 结构张拉力控制问题

如果，预应力施工没有严格按照标准进行施工，作业不规范，对张拉力标准控制不严格，就会严重影响建设质量。预应力张拉的原理是采用两端对称同时张拉、张拉力和伸长量双控法，两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作一起进行。这一些工作，如果张拉人员专业水平较低，就会在施工现场发生较大偏差，导致张拉力失控。除此之外，还有些常见的问题，比如预应力结构张拉之前出现裂隙现象，钢筋孔道出现堵塞现象等等。

4 预应力技术质量控制方法

针对上面出现的各种问题，结合项目工程的施工现场情况，建议从以下几点做好技术质量控制。

4.1 做好预制场处理工作

预制场处理工作在预应力技术手段的应用中是比较重要的方面。首先，提供清洁和干燥的良好处理场地，确保能够满足后续预应力现场施工需要；其次，施工过程中需要的标识、各类施工下料、施工机械设备进行有效管理，合理布置和堆放，并且制定相关制度，避免施工现场出现混乱问题。最后，施工预制场中的办公室和相关配套设施，如配电房等，进行有效管理，不能对后续施工造成干扰。

4.2 预应力钢筋铺设灌浆阶段施工质量控制

在预应力钢筋铺设中，要做好钢筋的捆绑工作，对预应力筋外皮进行保护，整体堆放，防止刺破。同时，管道要保持正立，保护好预埋管道的控制点，避免波纹管受到损害。具体施工时，预应力钢筋伸缩长度要计量精准，符合设计中的长度要求。灌浆时需要对设备提前检查，灌浆中要保证水泥质量，完成后要核查施工效果。

4.3 桥梁施工中混凝土技术施工质量控制

在混凝土施工中，要针对预应力混凝土结果的整体指标进行检测，确保与施工设计要求相符合。并且施工完成后，还要对整理工程进行预评估。控制好混凝土施工质量，适当提升稳定性，同时还要对混凝土进行养护，降低混凝土结构裂缝机率，确保施工质量。

5 结 语

公路桥梁和人们生活息息相关，在国家经济建设中也发扮演着重要的角色，保证路桥工程的质量，不能出现豆腐渣工程，每个道桥施工者都必须铭记在心，时刻敲响警钟。预应力技术的高性能和经济性，随着公路桥梁建设规模的扩大得到了普遍的应用。我们道桥建设者应该总结工程中出现的不足，改进工作，提高预应力技术的使用效率，更好高质量的完成施工工程。