预应力技术在桥梁工程建设中的应用及质量控制研究

龙泓宇

四川省第十五建筑有限公司 四川 南充 637000

在桥梁工程建设过程中，预应力技术的应用广泛，且优势突出，有助于构建抗裂性能的提升，使构件的受力性能改善，并促进抗剪切、受压稳定性能的提升等，可以在一些特殊要求的桥梁中运用例如我司承建的西巷周边道路建设EPC项目中，拟建一座双向4车道的桥梁工程，全长约1607.291m，由于桥梁两侧道路有明显的高差，且建设单位要求不允许采用桥台抬高路面影响城市美观。同时，建设单位要求桥梁不允许有过大起拱。针对这些要求，我司作为牵头单位，与设计院达成一致，在总包方现有施工技术力量和条件下，拟采用现浇预应力箱梁技术结合拱式结构进行桥梁施工。在施工过程中，针对预应力技术在孔道压降环节存在质量问题、波纹管孔道存在漏浆问题等，我司为解决这些问题，提升桥梁工程建设质量及安全性，进行了策划。鉴于此，本文围绕“预应力技术在桥梁工程建设中的应用及质量控制”针对我司桥梁施工中的情况，展开分析研究价值意义显著。

1 预应力技术在桥梁工程建设中的应用要点分析

当前桥梁工程建设需要满足低碳、环保目标，就是要尽量延长桥梁的使用寿命，通过预应力技术的应用，能够有效促进。比如施工效率及节能环保效益的提升，道路桥梁工程安全性能的提升，工程自重减轻，桥梁应力的有效控制都是效益[2]。当然，值得注意的是，在桥梁工程建设期间应用预应力技术，需掌握具体应用要点。总结起来，具体应用要点如下：

1.1 锚固与锚具优化处理

基于桥梁工程建设施工期间，在钢绞线布置方面需利用好预应力技术，需应用到桥墩顶部导向槽、锚固端的横梁及横肋等，并利用张力与拉力代表负荷大小。对于锚垫板的布置，相关施工人员需以相关规划图纸设计要求为依据，规范调整锚固上的横梁方向及位置。基于施工期间，需确保弯曲部位的曲率半径准确无误，对于桥墩顶部导向槽及横肋，需确保控制在平滑的状态当中。

1.2 对路桥受弯结构进行加固处理

基于桥梁道路还是个过程中，对于相关施工工作人员，有必要定期检查桥梁结构，并定期进行维护、加固改造处理，从而促进桥梁承载力、使用性能的提升，进一步使道路桥梁的使用年限得到有效延长，使相关人员的人身安全得到有效保护。同时，为了使桥梁工程项目投入运行后的使用年限得到有效延长，需针对桥梁的主要结构进行重点加固处理，或对桥梁承重部分进行重点加固处理等。结合实践工作经验可知，合理应用预应力技术，有助于桥梁构件承载力的提升，使桥梁整体结构的稳定性及牢固性得到有效强化，进一步确保桥梁承载力、使用年限维持在相对稳定的状态当中。

需注意的是，预应力技术在操作上比较简单，有助于碳纤维材料应力的提升，因此在桥梁受弯曲结构当中应用效果显著。倘若桥梁工程受弯曲结构应力偏高，受到碳纤维预应力构件的影响，会使弯曲结构遭遇损坏[4]。因此，基于桥梁工程施工期间，需将适宜的预应力添加到碳纤维材料当中，从而确保受弯曲结构的碳纤维应力能够获得有效加固，并提升稳定性，在确保桥梁受弯曲结构强度可以发挥出最大效能的基础上，进一步使桥梁的使用年限得到有效延长。

1.3 合理应用混凝土箱梁

基于桥梁混凝土工程建设期间，混凝土箱梁应用广泛，作为一类重要的桥梁结构材料，混凝土箱梁里面通常为空心形状，且箱梁上面存在翼缘。基于箱梁制造过程中，通常有两种类型，即：其一，为单箱梁与多箱梁；其二，为混凝土箱梁与钢板箱梁[5-6]。因混凝土箱梁处于不同结构当中，应用效果、作用均有所不同，因此又进一步分成两类，即：预制箱梁与现浇箱梁。倘若混凝土箱梁之间的跨径范围在40m到60m之间，配制钢绞丝过程中，需从横向、纵向为出发点；倘若混凝土箱梁之间的跨径超过60m，则需采取变截面箱梁，以此确保混凝土箱梁的强度能够得到有效提升。

1.4 具体项目中合理采用施工工艺

工程设备机械的选用对现浇预应力桥箱梁桥有重大影响，例如本工程最大张拉力约为1800KN,因此选用YCW250B型千斤顶,数量4台,同时配备4台ZB4-500型电动油泵，千斤顶要求配好标定的压力表。YCW250B型千斤顶安装时搭设支架，用倒链吊起，套入钢绞线内张拉。压浆设备:活塞式压浆泵UB3型、真空压力控制器、抽真空机、浆液储缸、浆体控制阀门、配备集中搅拌站，采用符合要求的净浆搅拌机提前进行准备。

施工为保证砼施工时不破坏波纹管，施工中采用两端张拉的钢束在波纹管内穿放内径稍小于波纹管的硬塑料管，以保证波纹管的畅通。同时波纹管安装严格按照设计曲线布设，并计算出每隔50cm～100cm处的坐标，用“井”字形定位筋架立，波纹管穿设后，在定位筋处固定牢靠，避免在砼浇筑时发生移位。

1.5 支撑架体对预应力桥梁的作用

支撑架体对预应力桥梁成型会产生有良好的辅助效益，特别是在具有一定起拱度的现浇预应力连续箱梁桥中更是如此。

我们在混凝土箱梁施工前期，根据情况对地基进行换填加固预压和对支架展开预压操作，减少支架体系的非弹性变形和地基沉降。按照要求进行五级加载，在前一级荷载稳定的基础上，施加下一级荷载。同时在箱梁每跨底模纵向支点、四分之一跨、二分之一跨、四分之三跨位置进行沉降观测点的设置。在预压过程中展开地基沉降量、排架沉降量等监测作业，持续观测直至与规范要求相符之后，可进一步展开卸载作业。也加密了盘扣式支撑架，使预应力桥梁形态更为优美，质量更佳。

2 预应力技术在桥梁工程建设中应用潜在问题分析

在掌握预应力技术在桥梁工程建设中的应用要点的基础上，有助于桥梁工程建设作业顺利有序进行。但是，在国内部分地区的相关桥梁工程建设项目当中，应用预应力技术仍潜在一些有待解决的问题，具体体现在以下方面：

2.1 基于孔道压浆过程潜在的质量问题

在施工策划中，大家通常做到重视读数表控制，但常常忽略在张拉前应测定下列数据：锚具的锚口摩阻、管道摩阻、锚具锚固后的钢绞线回缩量，特别是做好引伸量控制。

桥梁工程建设施工过程中，处于孔道压浆环节采取预应力技术，易出现一些较为明显的质量隐患问题，即：其一，在压浆过程中，浆体配制、预留孔质量不达标，进而导致漏罐、不结实等质量隐患问题；其二，配制的浆体水灰比比规定的数值高，使孔道难以达到饱和状态，或内部浆体存在比较大的空隙情况；其三，相关施工技术人员基于孔道压浆过程中，对施工工艺缺乏足够的重视，导致质量不符合标准[7-8]。为了预防控制这些问题，将预应力技术应用到孔道压浆施工期间，需注意：一方面，避免预应力钢筋出现生锈的情况；另一方面，需保证各部件能够进行协调作业。

2.2 波纹管孔道漏浆问题

在应用后张法过程中，因波纹管制作流程比较简单，且安装比较便利，所以在预应力钢筋孔道方面，一般会利用波纹管。然而，对于目前波纹管的质量来说，难以符合相关标准要求。基于波纹管安装过程中，易发生管轴线偏移、弯折等情况，究其原因，主要是因为预应力钢筋布置点准确度不足，刚度与相关标准不符，锚垫板上铺设的轴线和波纹管难以保持一致性，在波纹管管道弯折处密封性差的情况下，进而易发生渗漏浆液质量隐患问题。由此可见，在实际施工过程中，做好波纹管孔道漏浆预防处理工作显得至关重要。

2.3 构件张力与拉力失控问题

在实际施工过程中，部分施工工作人员在构件张拉过程中，可能出现控制不当的情况，或者施工过程中操作缺乏规范性，导致预应力构件张力与拉力失去控制。因此，基于道路桥梁施工建设期间，相关施工技术人员需对张力与拉力进行严格控制。

3 预应力技术在桥梁工程建设中应用的质量控制策略分析

在上述分析中，不难发现将预应力技术应用到桥梁工程建设中尚且存在一些有待解决的问题。为解决上述问题，提高桥梁工程建设质量，则需落实有效的质量控制策略。具体而言，主要质量控制策略包括：

3.1 加强管道注浆质量控制

在桥梁工程建设施工过程中，预应力技术应用期间，需加强管道注浆质量控制，即：

（1）在应用压力表前期，需展开校准处理。基于灌浆期间，定期对设备进行清洗处理，在施工完成之后，再进行清洗作业，孔道用高压水冲洗，后用高压气体吹干。压浆时观察出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆筒浆体基本一样时，关闭压浆泵，关闭另一端阀门。

（2）再次启动压浆泵，使灌浆压力达到0.5-0.7MPa下持压2min左右，当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0MPa。最后关掉压浆泵，关闭灌浆端的阀门。

（3）在压降期间，需确保水泥强度控制在＞30MPa，水灰比维持在0.4-0.45之间。在添加入减水剂的情况下，需合理调整水灰比，通常不能＞0.35。搅拌期间，需加强泌水率控制，通常大概控制在2%，1天之后需确保初浆完全吸收。基于调浆期间，需将时间大概控制在20秒。考虑到水泥浆与相关施工要求相符，需将适量的膨胀剂添加其中，确保水泥浆的膨胀率＞15%，将拌和时间控制在5分钟左右，以此确保能够得到粘稠度均匀的水泥浆。对于水泥浆拌和到压浆的时间间隔，需以环境温度为依据，一般不超过40min。

（4）在压浆过程中，压浆时浆体温度应在5℃～30℃之间。孔道压浆应自下而上进行。孔道压浆工艺应符合设计要求，同一孔道应连续压浆一次完成。

需应用到活塞式压浆泵，其压力值需控制在0.5MPa到0.7MPa之间，压浆期间需缓慢连续进行，并不断关闭、开放排气孔，确保孔道内空气的通畅性。同时，基于孔道集中区域当中，需确保压浆持续进行。在压浆完成之后，考虑到管道内充满灰浆，还需经过稳压期，需将稳压期的时间大概控制在5min。

3.2 加强预应力筋张拉质量控制

在桥梁工程建设施工过程中，为了控制预应力筋张拉质量，需从以下方面加强控制，即：

（1）合理控制张拉顺序。对于预应力筋张拉，需以图纸设计要求为依据，保证左右对称，然后进行分级张拉，并均匀进行。

（2）张拉过程质量控制。在张拉过程当中，需采取双控方式，将伸长值当作校核标准，将张力作为主要的控制指标。对于伸长量误差，控制在5%为宜。一般，对于滑丝、钢绞线断丝数量不宜＞1根。倘若伸长值难以符合设计值要求，可将适量的肥皂水灌入，使摩擦力得到有效减小。基于张拉期间，需以钢绞线的具体情况为依据，对千斤顶限位板尺寸进行合理调整，避免相关工作人员受到钢绞线刮伤。此外，张拉期间，还需采取油泵进行维稳处理，并对张拉速度、油压值进行合理控制。

（3）张拉后质量控制。在张拉作业完成之后的8小时，需采取角磨机，针对多余的钢绞线，进行完全割除处理，针对锚具周围的钢绞线间隙与孔洞，均需展开密封处理，不能采取电气切割设备对钢绞线进行处理，预防控制风险问题的发生。

3.3 加强钢绞线与锚具质量控制

将预应力技术应用到桥梁工程建设施工过程中，处于施工现场，锚具、钢绞线均需具备相关质量合格证明，并且质量验收工作人员需展开相对应的性能测试。针对规格、型号不同的钢绞线以及锚具，需进行分类存放处理，并逐一做好标记。此外，基于施工期间，需仔细核对相关钢绞线、锚具的型号与规格等，严格落实岗位责任制，将责任落实到个人，确保钢绞线与锚具管理质量得到全面提升。

3.4 加强预应力设备及预应力张拉质量控制

在桥梁工程建设施工过程中，应用预应力技术还需加强预应力设备质量控制。以相关要求为依据，在预应力张拉前期，需选用质量、性能良好的张拉机具，对千斤顶、压力表配套情况进行严格检查，应用期间避免对压力表或千斤顶进行更换处理，压力表刻度需＞15级[10]。做好施工策划，提高预应力张拉质量，测定各类数据，确保数据符合规范、企业标准。

对夹片、锚孔进行严格检查，判断有无杂物存在，若存在需及时进行清理处理。一般条件下，需确保预应力钢丝各张拉点可以进行自由地移动，保证钢绞线松紧程度维持一致性，以相关要求为依据，对于初始应力需＜总应力的5%。此外，倘若张拉力与设计值接近，需及时将主拉杆螺母旋紧，以确保锚具与钢绞线束不会受到振动影响的条件下，按照相关规范要求，对千斤顶进行拆除处理。

4 结语

综上所述，预应力技术在桥梁工程建设中的作用显著，既能够促进施工效率的提升，达到节能环保的效果，又能够促进桥梁工程安全性能的提升。但结合相关实际工程项目发现，在预应力技术应用过程中，仍存在一些有待解决的问题，集中体现在孔道压浆质量不达标、波纹管孔道漏浆、构件张力与拉力失控等方面。因此，需做好管道注浆、预应力筋张拉、钢绞线与锚具、预应力设备、预应力张拉等质量控制加强工作，以此确保预应力技术在桥梁工程建设中能够发挥出最大显得作用，促进桥梁工程建设质量及安全性的协同提升，进一步为我国桥梁工程建设事业的稳步、可持续发展奠定坚实的基础。