预应力混凝土在路桥施工中的应用

路光河

（盛德路桥建设有限公司，山东 高密 261500）

0 引言

近些年，预应力混凝土技术在路桥施工建设中得到了广泛的应用，在很大程度上弥补了传统混凝土施工技术中的不足，避免了混凝土出现开裂的问题，为路桥施工的质量和安全提供了重要的技术保障，同时也为路桥工程建设的发展提供了新的技术动力[1]。预应力混凝土技术在路桥施工中进行应用具有很好的抗裂性，并且预应力混凝土还有很强的承载能力、硬度、强度和耐久度等优势，对提高路桥工程的使用寿命也有着很高的价值，所以，对预应力混凝土技术在路桥施工中的运用进行研究有重要的现实意义。

1 预应力混凝土技术

一般情况下，传统的钢筋混凝土最大的拉伸应变非常小，在0.0015左右。这种钢筋混凝土会在拉伸区内出现开裂的问题，主要是因为构件的刚度和挠度都非常的小，为了避免出现混凝土开裂，抗拉钢筋的应力只能控制在30MPa以内。如果部件出现破裂，裂缝的宽度在0.2 mm～0.3 mm的时候，抗拉钢筋的应力要控制在200MPa以内。为了减少传统混凝土出现过早开裂的问题，对混凝土的使用进行不断地探索和研究，预应力和混凝土有效地结合，在混凝土结构或者是构件的拉伸区域中，用高强度的钢筋来进行拉伸，使钢筋的拉伸力作用于混凝土中，这样混凝土在预压缩应力的影响下，会产生压缩变形。构件在应力的作用下，通过压缩变形来抵消拉伸区域中混凝土的拉伸变形，然后在外力不断增加的情况下，混凝土被拉伸，这样就可以推迟开裂出现[2]。预应力混凝土技术对提高结构构件的抗裂性、结构刚度有着非常重要的作用和价值，所以，在路桥施工中的应用频率非常高。

2 预应力混凝土施工分析

2.1 钢材的选择

在路桥施工中预应力混凝土技术应用前，先要选择优质的钢材，首先，要选择合适的钢材型号，可以选择预应力混凝土专用的钢筋，钢丝和钢绞线；通常钢绞线是由6根钢丝围绕着1根芯丝顺着一个方向进行扭结形成的，芯丝的直径要比外围钢丝的直径大5%左右，扭矩需要控制在15d左右，使用频率比较多的钢绞线为7丝直径为4mm和7丝直径为5mm的[3]。因为钢绞线比较柔软、操作比较方便，所以，在先张法和后张法施工中比较常用。先在钢绞线的外层涂抹防腐油脂，并用塑料薄膜进行包裹，可以用于无黏结的预应力高强度钢筋。

高强钢丝是采用优质的碳素钢盘条在经过冷拔制作而成的，高强度钢丝的直径一般在3 mm～8 mm，在冷拔之后，高强度钢丝内部会形成很强的内应力，在使用500℃低温回火处理冷却到室温温度之后的刚强度钢丝，就成了消除应力钢丝。一般情况下，高强度钢丝回火处理需要300℃～400℃才可以消除应力，松弛损失降低到消除应力钢丝的1/3左右，这种钢丝称为是松弛钢丝。一般预应力混凝土技术中使用的钢丝均为高强度钢丝。路桥施工中预应力混凝土技术高强度钢材的选择需要综合考虑低成本和高性能的需求，并且还要便于人工施工操作，可以应用在各种不同的自然环境中，所以，预应力混凝土钢材的选择要根据不同钢材的应用范围来进行科学的选择。

2.2 预应力锚具的选择

在预应力混凝土技术应用的过程中，先张法和后张法是最为常用的2种类型，预应力锚杆的选择应参照2种张拉方法，也就是预张拉法和后张拉法。其中后张拉法要求张拉达到设计强度的75%以后，进行水泥混凝土的浇筑工作，形成预应力混凝土构件的方法。黏结预应力混凝土作业时，需要先进行混凝土浇筑工作，在达到75%以上后，进行钢筋张拉。而这种张拉的工艺流程为进行控制孔的埋设→混凝土浇筑施工→泵送管道→进行拉透筋的养护作业→锚固→进行注浆减少钢筋出现锈蚀问题。该模式中的传力方式是借助于锚杆来避免弹性回弹问题发生的，并且这样可以让混凝土的截面获取一定的预应力，让混凝土和钢筋真正地成为一个整体，形成黏结预应力混凝土。在黏结预应力混凝土黏结力的作用下，预应力钢筋的拉应力会有所降低，这样也就让混凝土的压应力降低，减少了黏结性。这种锚具方式可以不使用张拉支座，比较适合在大型的构件现场进行施工。

如果选择无黏结预应力混凝土锚杆，需要先在预应力钢筋张拉时，涂抹具有润滑沥青作用的防腐材料，然后再在表面上涂有纸或者是塑料管套，以此来减少预应力钢筋和混凝土之间的结合力；然后，进行混凝土的养护作业，利用钢筋的张拉作用，最后进行锚定。在施工的过程中，钢筋会进入原来设计的位置中，这时可以进行混凝土浇筑工作，不需要预留孔洞，只需要进行钢筋灌浆即可，这样不仅让施工的工序更加简单，同时因为无黏结预应力混凝土还有着很强的预应力增强效果，所以，在无形中就降低了施工成本，所以，这种施工方式更加适合在跨度比较大的曲线配筋梁体工程中采用。

2.3 预应力混凝土配置和浇筑

在记性预应力混凝土配置和浇筑的过程中有一些需要注意的事项：首先，在进行混凝土配置时，要先采用硅酸盐水泥进行配置，不能使用矿渣硅盐酸水泥，也不能使用粉煤灰硅盐酸水泥和火山灰质硅酸水泥[4]。如果使用粗骨料，那么骨料颗粒的直径在5 mm～25 mm的碎石。其次，水泥在混凝土中的占比不能超过550kg/m3。另外，在配置混凝土时严禁使用含有氯化物的外加剂和引气剂、引气型碱水剂。此外，所有材料引入混凝土中的氯离子总含量不能高于水泥用量的0.06%，如果超过0.06%的时候，需要掺加一些阻锈剂来防止生锈，增强混凝土的密实度。

在进行混凝土浇筑的过程中，必须对预应力锚固位置和筋密位置进行振捣作业。此外，还要避免振捣过程中对预张拉构件产生影响；而在进行后张拉构件振捣的过程中，不能出现和预应力管的碰撞，减少对预应力管的影响。

2.4 预应力张拉施工

在进行预应力张拉施工的过程中，如果预应力筋采用的是应力控制方法张拉，需要根据伸长值来进行校对和核验。实际的伸长值和理论伸长值之间的差距要控制在6%以内，如果出现不符合的情况需要暂停张拉，在找到原因进行解决之后，继续进行张拉作业。另外，在进行预应力张拉的过程中，还要对初应力进行调整，初应力需要控制在张拉应力的10%～15%，伸长值需要从初应力开始的时候进行测量。此外，在预应力张拉控制应力达到稳定后，进行预应力筋的锚固，在进行锚固时需要控制锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量，一般情况下内缩量需要控制在规定的范围以内。

3 路桥施工中预应力混凝土技术的应用

3.1 加固施工和路桥受弯结构中的运用

预应力混凝土技术在路桥工程中的应用，在很大程度上可以提高路桥稳固性，在施工的过程中要按照以下流程来施工：卸荷架搭设→确定预应力钢筋的位置→人工剔凿找出预应力钢筋→对预应力钢筋进行临时固定并放张卸锚→在指定范围进行商品混凝土切除→预应力钢筋重新张拉、封头。

另外，在加固混凝土的时候可以采用黏贴钢板。这种加固方式具有见效快，操作简单的优势，并且不需要对原有的桥梁结构进行很大的调整和改动。但是在采用该方式的过程中，需要注意以下几点问题：要在混凝土桥梁结构拉伸零件和薄弱区域中进行，并且要采用黏合剂或者是钢铁等方式来进行结构固定，这样其抗弯矩和抗剪能力才可以得到有效的提升，同时还可以提高桥梁的刚度，避免混凝土结构中裂缝延伸问题。具体的加固操作如图1所示。

图1 粘贴钢板加固示意图

3.2 预制小箱梁的施工

通常情况下，路桥施工中的预制小箱梁需要采用现场制梁的方式，这样可以有效地节约施工的成本，提高施工质量。在进行制作时，首先，需要在胎膜上把成形的钢筋骨架进行绑扎，对预应力筋孔道的波纹管进行设置；其次，进行专用钢模板梁体的安装，并浇筑混凝土，在混凝土达到一定的强度之后，拆除模板，再一次进行养护处理，在混凝土强度达到设计需要的标准后，进行预应力穿索；然后，按照顺序对预应力钢筋进行张拉、锚固；最后，进行灌浆和封锚处理作业，结束小箱梁体的预制，如图2所示[5]。

图2 预制小箱梁现场浇筑流程

3.3 混凝土盖梁跨路道路中的应用

通常情况下，现场浇筑混凝土盖梁跨路道路在道路或者桥梁16 m～20 m，所以预制混凝土技术在混凝土盖梁跨路道路中的应用需要对钢绞线松弛单根钢绞线使用过程和预制安装的过程进行重点关注，根据施工标准图来进行施工，并对实际的刚度大小和材料的增加量进行控制，一般情况下跨径可以在25 m～45 m的路桥中。

3.4 在路桥面结构中的应用

路桥面是路桥工程中直接承受荷载力的位置，受压的强度是最为重要的指标，会给路桥上行驶车辆的安全性和舒适性带来很大的影响。在路桥路面的预应力混凝土技术应用之前，需要对其应用的数据参数进行准确计算，例如，行车荷载的参数、气候影响参数、施工环境影响参数等会对路桥路面混凝土变形产生影响的因素参数，通过计算来获取最准确的预应力施工参考依据，合理地施加预应力，避免路桥路面出现裂缝的问题。

因无法对预应力路面板厚和板端的预应力值进行估测，所以需要通过定量计算的方式来获取，在进行计算时，首先，需要对当地的交通情况进行相关资料和数据的搜集；标准轴载在设计和车道使用年限累计数+Ne，基层顶面的综合回弹模量+Es、地基反应模置+K+及基层顶面的摩擦系数+μ、混凝土设计强度+fcm和混凝土面板最大温度梯度计算值+Tg时，按照传统混凝土路面设计参数的方式来进行方法的选择。

其次，以实际环境情况为参考，选择合适长度的预应力路面板，一般情况下板长在90 m～210 m。普通的公路预应力路面的厚度是普通混凝土路面厚度的0.65倍。但是因为我国的超载问题比较严重，在选择板厚的时候，可以选择厚度大于普通板面厚度的0.7～0.75倍。

在进行混凝土浇筑前，需要确定标高；可以选择冒顶底板进行小钢筋焊接。对墩体内预埋钢筋进行测量的时候，要选择去全站仪，并用水清理承台底面的泥土，保证其湿润[6]。在进行作业时需要采用步进的方式。在底层混凝土初凝之前，不能中断该项作业施工。同时还要确保每一层的厚度在30 cm左右，避免分层问题发生。振动作业可以选择插入式振动器，并进行分层作业，振动混凝土间隔距离也要控制在30 cm，下一层要插入8 cm～10 cm。避免出现预埋件、测温元件、钢筋和振杆的接触。一般混凝土教育需要2 d～3 d。在进行帽上施工时，需要覆盖冷却管，可以采用地浇筑混凝土的水化热，达到降温的目的。

4 结语

目前，预应力混凝土技术在路桥施工中的应用频率非常高，已经成为路桥施工中重要的一部分，预应力混凝土技术的应用不仅提高了路桥施工的质量，延长了路桥施工的使用寿命，同时，在很大的程度上还降低了路桥施工的成本，提高了工程施工的经济效益。但是，预应力混凝土技术在施工过程中的应用仍然会受到一些外在因素的影响，出现一些问题。所以，还需要不断地对预应力混凝土技术进行深入的研究和探讨，规范预应力混凝土技术在路桥施工中的应用，在提高路桥施工质量的同时，实现预应力混凝土技术的优化和创新，为我国路桥工程质量的提升提供重要的技术保障，促进我国路桥施工领域的发展。