预应力施工技术在公路桥梁施工中应用研究

谢昌添

（赣州市公路发展中心寻乌分中心，江西赣州342200）

0 引言

预应力施工技术主要是通过对公路桥梁工程施加一定外力，以此提高公路桥梁安全性，保障工程质量的。预应力施工技术的科学应用不仅能够增强主体结构稳定性，还能够保障混凝土结构稳定性，提高公路桥梁结构的耐久性，是当前公路桥梁施工中的常用技术措施。为保障预应力施工技术的应用效果，加强该技术在公路桥梁施工中的应用研究是十分有必要的。

1 工程概况

以某公路桥梁工程项目为例，针对其中预应力施工技术展开探讨。案例项目全长9.5km，其中包括2座中型桥梁，桥梁长度为100m，隧道总长度为427m。结合项目实际情况以及工程要求，决定采用预应力施工技术。预制箱梁为预应力混凝土，底板位置设置排水孔，并在干箱梁腹板上设置直径为8cm的通风口，要求通风口的孔间距为4m，与箱梁底部之间的距离为0.8m。桥梁跨度支撑点为45m，跨中间核心梁高度分别为2.6m和1.9m。

2 公路桥梁施工中预应力施工技术的应用要点

2.1 确定施工标准

根据案例工程实际情况以及施工方案要求，明确预应力结构钢位置，并按照相关技术标准选用预应力技术钢绞线标准，案例项目中钢绞线标准抗拉强度为160MPa。根据群锚支护方案科学选用预应力锚栓，采用破孔注浆桩基础，案例工程中桥桩数量为4根，长度为1.8m。对于固定和不变墩则按照1.5m标准设置桩基，要求施工过程中4根桩基同时下放。值得注意的是，由于案例工程中公路桥梁工程沿线存在既有公路、池塘、花园等设施和区域，整体地质结构相对复杂，还存在陡坡等，因此在实际进行公路桥梁施工的过程中，应加强对于地质勘查报告的分析和研究，明确相关施工标准，为后续预应力施工作业的顺利推进奠定良好基础[1]。

2.2 波纹管施工

结合案例工程预应力施工技术应用需求，根据行业标准要求合理选择钢绞线，此次施工中所选钢绞线半径为7.75mm，截面积为140.65mm2。波纹管安装施工前，需要在适当位置分别设置泌水孔和灌浆孔，其中泌水孔位于管道上端共计1个，主要用于排除管内空气，减少空气残留；灌浆孔位于管道中间部分共计3个，主要用于灌注混凝土浆液。然后根据相应技术操作标准要求，固定波纹管并将波纹管中心插入钢绞线中，再按照前期坐标严格控制实际操作过程，确保张拉性能符合实际工程要求。再以梁模为基准，根据前期定位标线，在箍筋上做好标记。值得注意的是，波纹管下放过程中，为避免出现上浮情况，需要做好钢筋绑扎施工，以此实现对于波纹管的有效固定。此外，波纹管施工过程中，应尽量减少弯折频率，以防管道出现断裂情况。在完成波纹管施工后，为保障整体施工质量效果，需要对施工情况展开质量检查，以此确保波纹管施工符合工程标准要求。主要检查内容为横纵偏差，要求横向偏差应不超过20mm，纵向偏差应不超过10mm。为保障承载力效率，此次施工过程中选择了后张法平衡两股钢绞线支撑点，避免开卷问题的出现。在采用后张法预应力进行公路桥梁施工的过程中，预应力管道安全允许偏差如表1所示。

表1 后张法预应力管道安全允许偏差

2.3 多跨连续梁施工

案例项目中包含2座中级公路桥，结合实际项目需求，采取多跨桁架结构梁方案。在实际施工过程中，需要针对抗弯承载力以及承载力进行详细分析，以此保障施工顺利推进。基于案例工程运营当中承载力水平存在问题，因此选择固定设施进行解决。对此，需要先在弯曲预制件的使用位置采用预应力技术，以此提高弯曲预制件的承载力，同时还应在现浇混凝土施工过程中采用预应力技术，以此保障桥梁整体结构的抗拉强度和承载能力。此外，为解决承载力施工偏差问题，需要采用碳纤维材料进行黏结工程加固，有助于进一步提高结构的屈服荷载与极限承载力，能够提高结构的抗冲击能力和耐腐蚀性能[2]。

2.4 预应力筋张拉

张拉施工是预应力施工技术当中的关键步骤和基础环节，对于预应力施工技术应用质量效果有着直接影响。在实际施工过程中，需要加强以下几个方面的重视：第一，在桥梁结构强度达到要求标准的75%以上时才可展开张拉施工。对于跨度小的区域，采用单侧张拉法；对于跨度大或者内部钢筋较多的区域，则需要采用双侧张拉法。第二，施工前应做好预应力标号工作，并卸下模板，降低张拉阻力，为后续张拉施工做好充分准备工作。第三，严格控制张拉过程，确保张拉施工能够按照相关技术标准和施工流程有序展开。根据浇筑情况进行分层张拉，若采取双侧张拉，应确保两侧张拉力相同。对于张拉截面较大的情况，可从轴的一侧开始逐渐向另一侧推进，以此缩短装置运行距离，提高施工效率。第四，为保障张拉力设置的准确性，在进行张拉施工过程中可选取工程中10%的路段进行试验，并在合理范围内适当进行张拉力的调整，保障张拉施工质量效果。第五，在张拉施工过程中一旦出现钢绞线断裂情况，就需要立即停止施工，优先解决问题再开启施工。

2.5 预应力穿索

就案例工程项目实际情况进行分析，其预应力筋长度超过了150m，因此实际施工过程中，预应力筋需要穿过墩顶导向槽与跨中的转向位置，而且箱梁内部对穿索施工要求相对较高，因此施工难度较高，也会在一定程度上影响工程质量。对此，为避免施工过程中出现钢绞线缠绕等问题影响工程质量和进度，需要严格控制施工操作步骤，确保操作流程的标准化，对各个施工环节采取编号方式，保障施工有序开展，同时值得注意的是应避免在电缆线路精确定位外展开施工，科学控制钢绞线数量。

2.6 预应力筋下料

预应力筋下料及制作施工主要包括无黏结筋进场验收以及无黏结筋下料两个关键步骤。

为保障预应力施工质量，在无黏结筋进场前需要展开严密的验收工作，确保其具备出厂证明、合格证以及性能检测报告等，确保外观良好、无漏涂等不良情况。在进行验收检查时，主要抽检的力学性能参数包括极限强度、屈服强度以及伸长率等，确保性能合格方可投入使用。此外，还需要对预应力筋的油脂与塑料护套进行检查，每批材料抽检3根，每根长度为1m，先称取产品重量，再用刀将表面塑料保护套去除，使用柴油清洗干净再进行称重，得到油脂重量，要求每10m预应力筋的油脂重量至少为0.5kg，塑料护套厚度应在0.8m以上。

无黏结筋下料过程中的施工技术要点内容如下：第一，下料场地应光滑、平坦，并下垫钢管或者方木等，避免钢绞线与地面直接接触，以免出现损坏、生锈等情况；第二，下料时采用砂轮机进行切割，要求切口与钢绞线垂直，长度误差范围为±50mm；第三，下料长度需要根据构建内曲线长度以及张拉端外露长度进行合理计算，案例工程中采用了前卡千斤顶进行张拉施工，垫板外露长度约为300～400mm左右；第四，钢绞线编束过程中使用20号铁丝进行绑扎，每个绑扎节之间相距1～1.5m，确保绑扎松紧一致。

2.7 灌浆施工

在完成张拉施工之后需要向波纹管当中灌注混凝土浆液，为保障工程质量效果，应加强对于混凝土浆液配置的重视。结合案例工程实际要求，混凝土浆液参数情况如下：强度要求在20N/mm2以上，水灰比为0.4，搅拌时间控制在2～3h之间，浆液泌水率应为2%。在开始灌浆施工之前，需要对波纹管当中的4个孔洞进行仔细检查，确保孔洞通畅，表面干净、无杂质，一旦发现问题，应及时进行处理，再展开灌浆施工。灌浆时应按照从上到下的顺序进行灌注，保障灌浆的连续性，以此确保整体结构的完整性。此外，应加强对于灌浆压力的把控，案例工程中灌浆压力控制在0.6MPa左右。

3 预应力施工技术质量控制措施

3.1 预应力筋定位

预应力筋定位是预应力施工过程中的基础环节，对于预应力施工质量效果方面有着直接影响，为保障预应力筋准确，应加强对于预应力筋定位的控制，具体控制措施如下：第一，加强对于预应力筋位置的控制，确保预应力筋与锚板互相垂直并设置承压装置，以免浇筑施工时预应力筋出现位移情况；第二，加强非预应力筋与预应力筋布设控制，确保坐标明确，若出现冲突情况，应以预应力筋为主，确保其符合初始设计要求，合理调整现场钢筋位置；第三，加强绑扎施工控制，标注清晰钢筋、梁的具体位置，保障捆扎有序[3]。

3.2 灌浆作业控制

在预应力施工当中，灌浆施工的主要目的在于保护预应力钢材，避免其遭受腐蚀，同时确保截面均匀，保障结构的整体性，提高构件的抗破坏能力。灌浆作业质量控制要点包括以下内容：第一，在预应力锚固施工后48h之内需展开灌浆施工；第二，浆液进入灰浆泵之前需要进行过筛操作，避免堵塞通路，造成灰浆泵故障，灌浆时应徐徐启动灰浆泵，并关注排出浆液的浓度，要求排出口关闭后灰浆泵的压力处于4～6kg/cm2；第三，灌浆过程中应控制好浆液压入孔道的时间，在灰浆浓度变化不大时，确保压浆施工在浆液拌制后40min内完成；第四，加强灌浆压力控制，在进行横向或者曲线孔道灌浆施工时，灌浆压力范围为0.5～0.7MPa；第五，计算压浆饱和度，确保其在100%以上，若不足100%需要展开详细分析，并采取有效优化措施进行补浆处理，直至压浆饱和度达到100%为止，压浆饱和度是由灌入孔道内浆液总量与排出孔道浆液总量之差，与孔道体积总量之比求得。

在实际进行灌浆施工过程中，若出现无法灌注的情况，主要原因包括以下四个方面：第一，混凝土浇筑时，振捣器与套管发生碰撞，造成套管损坏，使得混凝土进入管内，导致灌浆空间受到挤压；第二，由于预应力钢绞线、套管等出现生锈或者其他情况，造成管内堵塞，阻碍灰浆通过，导致无法灌注；第三，灌注施工前并未对套管进行清洗，或者清理不干净等；第四，灰浆内部存在大颗粒异物或者硬块，导致通道堵塞。针对上述问题引发的灌浆失败情况，应立即中止灌浆施工并由管路相反一侧灌注压力水，以此排出管内灰浆和杂物，待套管清理干净之后再继续进行灌浆施工。

3.3 波纹管漏浆堵管防治

波纹管是预应力施工过程中的重要材料，其本身有着较强的刚度和硬度，是保障施工质量、顺利的重要因素，因此一旦管道外部出现损伤问题，应及时进行更换处理，并确保与其他管道连接紧密，防止出现漏浆情况。在应用预应力技术的过程中，混凝土浇筑时和初凝前通过抽动钢绞线的方式，预防凝堵；待浇筑完成，则需要对波纹管孔洞进行检查，若出现堵塞或者严密性不足等异常情况，需要及时采取有效处理措施，以保障后续施工顺利。

在预应力施工过程中，若出现波纹管堵塞情况，需要先对堵塞的位置和长度进行判断，可通过轨迹敲打法判断是否存在凝堵情况，也可通过将应力、伸长值与设计张拉控制应力和伸长值进行对比，并根据钢绞线伸长率计算凝堵位置和长度。针对凝堵问题，可采取穿凿混凝土的方式进行处理，增设排气孔，同时避免对钢绞线造成破坏，然后再展开支模操作，使用弧形波纹管或者铁皮等保护钢绞线，确保波纹管密封良好、管内畅通，再进行混凝土浇筑密封。

4 结语

综上所述，预应力施工技术作为公路桥梁施工中的关键性技术措施，直接影响着工程质量和施工效率。在实际应用的过程中，应根据施工现场实际情况，合理制定施工方案，选择施工标准，严格控制波纹管施工，预应力筋张拉、穿索、下料，以及多跨连续梁施工和灌浆施工技术措施，明确施工参数控制要点，并采取有效措施，强化预应力筋定位控制、灌浆作业质量，提升波纹管漏浆堵管防治效果，促使预应力技术应用效果得到充分发挥，保障公路桥梁施工质量。