预应力技术在公路桥梁施工中的常见问题及解决对策

张健

中铁十九局集团第二工程有限公司 辽宁辽阳 111000

随着这种转变，对中国公路桥梁施工工艺提出了新要求，一方面，需要在研发设计方面优化资源配置；另一方面，应该以公路桥梁施工项目为准，制订与其施工工艺配套的标准化管理方案。以预应力技术的应用为例，应该按照具体的立项项目，遵循施工建设产业链条的基本流程，严格设计施工方案、合理选用施工工艺、细致筛选施工材料、科学推进施工建设、配套实施施工质量控制等。下面以此为出发点对主题展开探讨。

1 预应力技术相关概述

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形式。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。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[1]。

2 预应力施工的常见问题分析

第一，预应力构件断裂。断裂的发生概率较高，此现象的出现与外力作用不合理有密切关联。随着外力的增加，当其超过预应力钢筋混凝土构件的极限强度时，构件将出现断裂现象，对桥梁的质量造成严重影响。第二，张拉力失控或预应力损失过大。施工人员未按照规范将相关工作落实到位，例如张拉力偏离设计要求、钢筋混凝土结构形成的稳固效应较差，加之外部因素的作用，极易出现结构崩塌等问题。例如，为加快工期，构件混凝土采用早强剂或提高混凝土配置比强度，一般3-4d混凝土强度即可达到设计强度的80%以上，有的甚至达到95%以上，在梁体混凝土浇筑3-4d后开始张拉。在此龄期内混凝土的收缩和徐变并未完成，随着龄期的增加，引起的预应力损失过大，且会导致张拉后梁体反拱度过大。第三，预应力管道堵塞。施工中未严格依据规划图纸进行钢筋管道的装置和定位，管道出现曲折、歪曲、松动等现象；波纹管质量问题或施工时波纹管接头未密封等原因将会导致桥梁预应力钢筋管道经常出现阻塞情况，使钢绞线穿索时不能顺利通过或勉强通过，严重影响钢绞线的张拉效果，使预应力钢筋的实际张拉长度与理论计算长度出现很大差距，进而影响工程质量，此现象在后张法构件中体现得更为明显。

3 预应力技术在公路桥梁施工中的要点分析

3.1 预应力钢绞线

根据施工现场需求，选用科学、合理的钢绞线类型，对钢绞线的位置、布局等进行合理地布置，以提高工程的施工质量。同时，还应当对钢绞线的锈蚀问题进行综合分析，制定防锈措施。同时，还应当根据工程施工状况对钢绞线下料长度进行精准的控制，对钢绞线进行切割的过程中，必须合理选择砂轮切割机型号。完成切割工作后，技术人员还要严格检查切割结果，判定其是否满足要求。预应力钢筋的施工过程中，施工人员应严格按照施工标准与规范进行施工，同时要重视钢筋安装工序，首先对钢筋进行焊接处理，然后在此基础之上搭接预应力钢筋，从而保证钢筋的整体强度[2]。

3.2 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。锚具可以分类账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适宜的锚具，保证施工进展有效进行。以设计图纸为准，由专员完成预应力钢筋管道的安装作业，保证位置的准确性和管道的通畅性，避免管道偏位或堵塞现象。因为锚具、管道均是公路桥梁中较为重要的装置，且各自的性能将对桥梁质量造成明显的影响。对此，需提前组织设计工作，保证所用锚具和管道均具有可行性。一是充分关注锚固连接问题，以实际建设条件和工程质量要求为准，从技术可行性、施工安全性、便捷性等角度展开对比分析，选择合适的平锚；二是加强对锚点的测量，掌握其位置和标高，若不满足要求则及时调整。

3.3 预应力钢筋张拉

从当前大数据分析结果和应用经验总结分析，公路桥梁施工中应用预应力技术，存在结构张拉不易控制的问题。导致该问题发生的原因，主要集中于预应力钢筋张拉技术施工应用方面。因此，作为关键施工部分，需要对预应力张拉技术加强分析。具体而言，该技术应用中需要做好方法区分，按照施工要求选择先张拉法或后张拉法；再根据施工工艺要求选用匹配的工具。以后张拉法为例，其中对锚具的选择，如机械锚固类锚具的选择就十分关键（或者选用摩阻锚固类锚具）。通常选择工具时应该遵循综合评估，如单根或多根钢绞线应用方面，宜以机械锚固类锚具为准。对于相对复杂的公路桥梁施工部分，根据实际需求。则宜选择施工操作难度相对较大的摩阻类锚具。由于当前公路桥梁施工中应用了“产业链思维”，在实际应用预应力钢筋张拉技术时，应该将张拉施工准备工作、施工安装工作、施工质量检测工作统一起来，实施系统性管理，化解应用难题[3]。

3.4 灌注浆液

将制备好的浆料倒入储浆罐并引至灌浆泵中，先从泵口打出小部分浆料，当浓度与泵内的浓度完全一致时，便可将泵关闭，然后将泵的高压橡胶管一端接至孔道灌浆管上，绑扎牢靠。开启灌浆阀门，启动灌浆泵向孔道进行灌浆，该过程若是无特殊原因，则应保持连续灌注且不得中断。在灌浆压力达到0.8MPa时，可持续2-3min，当水汽全部排出、浆液饱满密实后，便可停止灌注。拆除掉外接的管路，对灌浆泵、搅拌机等设备进行清洗。孔道压浆过程中，需注意以下事项：为确保灌浆施工有序进行，应对灌浆管进行优选，以高强度橡胶管为首选，抗压能力应在1.0MPa以上，确保在压力灌浆时，不会出现破裂的情况；管口绑扎应牢靠，以免灌浆时脱管；严格按照配合比对浆料进行制备，在引入灌浆泵前，对浆料进行过筛处理；从浆液制备好到灌注完毕的整个过程应控制在45min内完成；当灌注施工中途需要换管道时，应使灌浆泵保持运行状态，从而确保其中的浆料能够循环流动，避免凝固。当孔道灌浆结束后，应对锚具进行清理，并对其外围的混凝土表面进行凿毛处理，随后铺设钢筋网，对外透露的锚头进行封锚处理。在浇筑封锚混凝土时，应选择与箱梁标号相同的混凝土，严格按照施工规范的要求进行操作，保证封锚质量。

3.5 应力控制

公路桥梁工程应力控制主要包括应力监测和应力监测布置两大方面内容。在应力监控监测过程中，施工团队应对预应力公路桥梁工程箱梁控制截面混凝土正应力值进行实时监测，密切关注截面正应力值大小在公路桥梁工程施工工序完成后的变化情况，确保预应力混凝土公路桥梁结构箱梁截面正应力变化值符合设计要求。同时，由于钢筋混凝土材料具备非均匀性和复杂性，且容易受到混凝土结构模型材料选取、施工工序调换甚至外界环境条件影响，导致混凝土结构分析中箱梁控制截面混凝土正应力值与设计应力值很难吻合，因此，应借助精确度较高的传感元件，通过实时监测、误差分析和误差处理等手段，使预应力混凝土公路桥梁结构测试应力值尽可能接近结构应力值真实状态，准确把握结构应力变化过程，以保证各施工阶段桥梁梁体应力结构安全[4]。

4 预应力技术在公路桥梁施工质量控制措施

4.1 材料、设计管理

预应力技术的应用与公路工程中材料的质量状况是否良好密切相关，而预应力技术的应用又与结构的可靠性密切相关。所以要实现公路桥梁建设目标，提高预应力技术施工质量水平，必须对材料进行质量管理。如采取下列措施：建立切实可行的材料质量管理机制并落实到位，选用性能可靠的钢绞丝，以提高预应力技术施工应用的质量，为预应力技术施工应用提供专业支持，充分发挥其在公路桥梁施工中的实际作用，保证其结构应用状况良好，更好地体现其使用价值。全面检查有关材料，以提供专业保证，提高预应力技术施工的质量并发挥加固作用，使公路桥梁结构施工保持在较高水平。梁端布筋设计中，应充分考虑张拉过程中产生的局部应力集中，增加横向分布的钢筋数或螺纹筋，适当增加封锚端混凝土和梁端混凝土的几何尺寸，预应力钢筋张拉顺序应符合设计要求，从而为公路桥梁按期施工，提高其使用质量等提供依据。

4.2 做好监督质检工作

首先，为保证公路桥梁施工质量，必须配有专业的监理队伍，对施工的各个环节进行严格把关。在桥面施工前，技术人员应仔细察看设计图纸，掌握有关资料，反复检查施工材料，仔细检查施工设备是否存在异常，规范施工程序，严格把关。其次，每一步施工结束后，都要进行严格检查，发现问题立即采取措施进行处理。每道工序的连接过程必须及时进行科学的质量评定，并根据客观数据判断预应力过程的处理效果，后续工序的处理必须在预应力达到工艺要求后再进行。另外，监理组应及时与施工单位沟通，全面掌握现场情况。不定期抽查施工过程中的各个环节，对不符合要求的及时提出并解决问题，为公路桥梁的整体质量打下基础。项目竣工验收时，必须严格按照验收标准和程序进行验收。

4.3 注意施工安全

预应力施工要按照质量管理与控制的相关要求，避免无关人员进入施工现场，施工前要对张拉设备进行检查与分析，施工人员按要求佩戴施工护具，按要求进行张拉，同时做好高空作业安全管理工作，在施工过程中如果出现异常情况，应立即停止施工。预应力张拉前，要按施工规范要求对台座、横梁等关键部位的承受力进行检测分析，确保符合张拉要求，压浆时，按要求对孔道进行抗压检测，在施加压力前，调整安全阀；施工人员要按照相关规范要求操作。张拉工作完成后，做好张拉后的安全防护，保证施工的张拉力合理，同时，按要求设置围护和挡板，避免出现意外事故。

4.4 多跨连续梁应用

连续梁属于多余约束结构，某工程中有2座中桥，根据实际施工需要配套设计了多跨连续梁方案，具体施工中关联到“抗弯承载力”和“抗剪承载力”问题，由于施工中存在承载力方面的不达标问题，配套应用了加固处理方案，具体如下。首先，在受弯构件应用部位，使用了预应力技术，加强了受弯构件的承载力。其次，通过预应用力混凝土浇筑施工，确保了结构方面的抗剪承载力；为了化解施工承载力偏差问题，同时采用碳纤维材料进行了粘贴加固，从而保障了正弯矩区和负弯矩区的承载力。另外，由于多跨连续梁方面的预应力应用相对复杂，因此，应该做好技术配套应用。比如，对于混凝土连续梁施工关键技术的指标化管理，以及在总结构上安装钢束时的张拉次序等。以某施工为例，其中就严格按照工艺要求采用了如下张拉次序，分别通过“第一批钢束—纵梁钢束—横梁剩余钢束”完成了安装施工。再如，施工挂篮的选型、应用。

5 结语

综上所述，高速公路作为交通运输业的基础设施，其施工质量直接关系到人们的生产生活，因此，应研究更先进、更科学的施工技术。在高速公路桥梁工程中，预应力施工是一项较先进的技术，不仅能提高桥梁施工效率，而且能提高桥梁工程后期使用的安全性。在路桥工程建设中，还需要关注不同环节预应力技术的应用，保证公路桥梁结构质量安全，以提高公路桥梁整体水平。