桥梁施工中预应力技术的应用

陈丽超

（河北省交通建设监理咨询有限公司，河北 石家庄 050091）

0 引言

公路桥梁作为人们重要的出行方式之一，其施工质量会直接影响人们的出行体验，为提高施工质量，就必须重视路桥施工的每一道工序，而在路桥工程施工中，预应力施工技术在道路桥梁工程建设中发挥着至关重要的作用，要保证路桥工程整体结构的稳定性，必须加强对桥梁预应力施工技术的应用研究。

1 工程概况

某桥梁工程位于我国河北省境内，该桥梁设计全长368m，桥梁上部结构采用连续箱梁的结构形式，下部结构为钻孔灌注桩。该工程属于城市相互连接的主干路，建成后能有效地缓解城市内的交通压力，使城市交通实现更好的连接，因此，在桥梁建成通车后，其行车量较大，为有效保证梁体的承载力及稳定性，要求施工单位做好该工程桥梁预应力施工工作，确保梁体结构的使用安全。

2 桥梁预应力施工技术

2.1 预应力桥梁结构设计

（1）依据工程实际情况，本桥梁共设计有3联，其中桥梁第一联与第三联上部结构断面设计采用单箱双室预应力混凝土箱型连续梁，桥梁第二联上部结构断面设计采用单箱三室预应力混凝土箱型连续梁。各联的梁高均设计为1.6m，腹板高度相同，桥梁横坡利用箱梁旋转形成，桥梁腹板的厚度设计为40～60cm，箱梁的悬臂长度25m，梁体跨中顶板厚25cm，跨中底板厚22cm。

（2）针对连续箱梁的预应力体系，桥梁使用的预应力钢束分为腹板预应力钢束和顶板、底板预应力钢束2种，其中桥梁第一联与第三联腹板预应力钢束设计采用270A级低松弛的钢绞线，预应力张拉时其控制应力为1 350MPa，张拉后采用OVM15A-115锚具固定；顶板和底板预应力钢束设计采用270A级低松弛的钢绞线，预应力张拉时其控制应力为1 302MPa，张拉后采用OVMBM15A-5锚具固定[1]。

（3）桥梁第二联腹板预应力钢束设计采用270A级低松弛的钢绞线，预应力张拉时其控制应力为1 395MPa，张拉后采用OVM15A-12或OVM15A-15锚具固定；顶板和底板预应力钢束设计采用270A级低松弛的钢绞线，预应力张拉时其控制应力为1 350MPa，张拉后采用OVMBM15A-5锚具固定。

2.2 预应力管道成孔

（1）桥梁预应力施工时，要先根据施工图纸设计方案及采用的预应力筋形式，在梁体浇筑施工前将预应力管道固定于设计的位置。本次施工采用的预应力管道为波纹管，管道的安装位置与图纸位置保持一致，除管道本身的安装外，还要放置固定螺旋筋、锚垫板等其他预埋件。预应力管道之间相互连接时，可利用大一号的同类型波纹管，接头长度控制在20～40cm，接口处需采用密封胶封口，待波纹管全部设置完成后采用井字形限位网将其固定，以避免后续钢筋绑扎、混凝土浇筑中对波纹管造成破坏[2]。

（2）波纹管安装于梁体结构内部，预应力张拉后需要利用压浆的方式将管道密封，因此，为实现此密封效果，安装波纹管时，应在孔道的每个峰顶位置或低点处设置排水孔和排气孔，其中排气孔宜设置在管道的峰顶处，排水孔宜设置在管道的低点处，每个排气孔的间距控制在12～15m。开孔时先利用铁丝将带嘴钢接头板与管道绑扎在一起，再用钢管插至钢接头板的嘴上，并将其引出构件顶面，引出的高度不小于400mm。引出后，在接头板周围利用胶带缠绕密实，确保孔道的严密性。

2.3 预应力筋穿束

预应力管道安装就位后，在桥梁钢筋施工时进行预应力筋的穿束工作，本工程采用的预应力筋与设计要求一致，均为270A级低松弛的钢绞线。在预应力筋运送至场地后，施工单位需要分批检查验收，且每批均要选取样本进行检测，经检测合格后，在钢筋加工厂将预应力筋处理至设计的长度。加工时均采用砂轮锯切割完成，每束钢绞线经切割后的切口两侧5cm的位置利用钢丝绑扎，然后再将切口处焊接牢固，以避免预应力筋松散。待加工后将其编号存放，并根据设计的要求进行预应力筋的穿束工作，待全部穿束结束后即可进行混凝土浇筑，浇筑过程中，施工人员应时刻抽动预应力筋，保持孔道畅通[3]。

2.4 预应力张拉

预应力的张拉位于梁体混凝土浇筑结束后，待梁体混凝土强度养护至设计强度的90%，且养护周期大于10d即可开始张拉作业，本工程预应力张拉时采取两端对称张拉的方式，张拉的主要机械为千斤顶，张拉顺序为先外后内、先长后短，在预应力张拉前先安排人员对孔道进行摩阻测定，明确孔道的摩阻系数，以便于控制张拉力度，开始预应力张拉时采取双控法进行控制，张拉程序为0→初应力（0.15dk）→2倍初应力（0.30k）→1.0dk，每个张拉阶段持荷时间不得小于5min，张拉后的控制应力需满足上述设计要求。

2.5 孔道压浆

预应力张拉结束后应在24h内完成孔道压浆作业，孔道压浆时主要采用水泥浆，即由水泥和水混合形成的浆液，为有效提升浆液的强度，保证压浆的质量，可以向浆液中掺加适量的外加剂，如掺加0.5%～1%的减水剂增加浆液密度，掺加适量的膨胀剂等，任何外加剂的使用均要通过实验确定浆液性能的变化，且要在监理工程师批准的前提下进行，浆液配置完成后，采用UB3型灰浆泵将水泥浆压入孔道中，压浆压力控制在0.5～0.7MPa即可，待孔道另一侧存在浆液均匀冒出后即证明压浆完成，此时方可进行封锚施工[4]。

2.6 预应力质量控制措施

（1）为确保预应力的张拉效果，在预应力张拉前，应对桥梁混凝土构件进行检测，检测内容包括混凝土结构的外观是否存在裂缝、强度是否满足设计要求、养护周期是否足够等，如经检测不满足要求，则不得组织张拉作业。在预应力张拉前，要对施工所用机械设备进行检查，张拉施工采用的设备有千斤顶、百分表、张拉油泵等，所有的设备使用前必须保证其性能正常，百分表使用前需要进行标定，确保读数准确。张拉时，为保证施工安全，千斤顶后方严禁站人。

（2）预应力张拉施工是一个持续性的过程，每个张拉阶段均要持荷一段时间，观察预应力筋的变化情况。为确保预应力施工质量，应注意避免滑丝问题的发生，若张拉中出现滑丝现象，则应立即停止张拉并卸载张拉应力，然后分析产生滑丝问题的原因，制定解决办法后重新组织张拉施工。除滑丝问题外，每个持荷阶段均要对预应力筋的断丝问题进行检测，正常情况下断丝的数量不得超过总量的1%，且每束钢绞线不得超过1根，如断丝情况严重，必须停止施工并寻找原因，解决后再重新张拉[5]。

（3）张拉结束后的孔道压浆工作也是保证桥梁预应力施工质量的重要环节。在开展孔道压浆工作前，必须先将孔道清洗干净，若孔道内存在积水，则应利用吹风机将其排干。进行孔道压浆工作时，浆液必须满足设计要求，压浆工作可分2次进行，每次间隔时间应在30min以上，压浆稳定后，其压力控制在0.7MPa，待压浆结束后及时检查浆液的密实情况，经检验合格后才能组织封锚。此外，在张拉结束后，所有的锚具、钢绞线等均不得承受碰撞或其他外力，在多余的钢绞线切割时不得采用电焊、气割等方式，以避免钢绞线因受热而遭受损伤，从而保证预应力的张拉质量。

（4）桥梁预应力张拉施工阶段，应做好施工组织设计工作。在施工前应认真研究设计图纸，明确设计意图，然后根据施工质量目标及施工方案等组织施工人员开展技术交底工作，并编制施工作业指导书。在施工过程中应严格执行三检制度，落实签证原则，同时确保可以责任到人，一旦发生质量问题，可以直接找出责任人，明确事故原因。有关预应力张拉施工中的所有参数均要及时收集、整理、记录、归档，方便后续的查阅，同时，每个阶段任务完成后都要进行质量检验，确保施工效果[6]。

（5）预应力张拉施工是一项危险性较大的工程，如在施工中因失误导致超张拉或其他问题，极易发生安全事故，因此，在本工程预应力张拉作业中，施工单位的安全保障工作如下：

①安排全职安全管理人员，时刻对施工中的安全问题进行检验、排除，以保证施工安全。

②编制详细的安全事故应对守则，如施工中出现类似的安全事故，能及时采取行之有效的解决措施[7]。

③在存在危险的区域设置安全警示标志，提升施工人员的安全意识，从而保证预应力施工过程的安全。

2.7 预应力张拉中常见问题及防治措施

2.7.1 预应力筋伸长量不足

（1）问题成因

桥梁预应力张拉结束后经常会出现预应力筋伸长量不足的问题，导致此现象的原因主要分为3种：①在预应力管道安装时，管道未能保持顺直，导致预应力筋与管道之间的摩擦力增大，张拉时损耗部分张拉应力，最终造成伸长量不足；②预应力管道安装后密封性存在问题，在混凝土浇筑阶段存在漏浆现象，使预应力筋和管道黏结在一起，在张拉时就会造成张拉应力损失，形成预应力筋伸长量不足的问题；③张拉的设备标定或预应力材料本身存在问题，与设计要求不相符，从而使伸长量存在差异。

（2）防治措施

为避免出现预应力筋伸长量不足的问题，根据上述问题成因应采取针对性的处理措施：①在预埋预应力管道时，必须对管道的每个坐标位置进行准确的测量计算，在安装时必须保持整个管道的圆滑顺直，以避免预应力筋与管道之间的摩擦；②管道安装后，应检查其密封性，同时在混凝土浇筑阶段使预应力管道与振捣棒保持30～50cm的距离，避免振捣时造成管道移位或受损，浇筑过程中还要时刻抽动预应力筋，避免出现黏结问题；③预应力钢绞线及施工采用的设备入场后，要落实其质量检测工作，不合格的材料设备严禁使用[8]。

2.7.2 管道堵塞

（1）问题成因：管道堵塞是桥梁预应力施工的常见问题，发生此问题的主要原因有：①管道安装时的接头处理不当，或在后续混凝土浇筑过程中因振捣距离、力度等问题造成管道受损，从而导致混凝土向管道中渗漏，当渗漏达到一定量后就会造成管道堵塞问题；②施工人员在管道及预应力筋截取时存在误差，造成孔道的实际尺寸与设计要求不符，导致管道堵塞。

（2）防治措施：针对预应力管道堵塞的问题，在施工前应做好预防措施，即在安装波纹管之前，施工人员要仔细检查波纹管的小孔，同时确保波纹管接头的安装质量，保证波纹管接头牢固、光滑，且不得出现卷曲、变形问题。接头位置还可以采取胶带密封处理，以避免出现漏浆问题；如因上述原因导致管道堵塞问题的发生，若堵塞现象较轻，可从梁外切开定位管进行清理，若堵塞严重则需拉出预应力筋从另一侧穿入[9]。

2.7.3 张拉拱度偏差

预应力桥梁张拉过程中，梁体会在张拉应力的作用下向上产生一定的拱度，针对拱度的大小设计中并未作出明确的要求，但若向上产生的拱度过大，则会使梁体各项指标出现差异。因此，为避免张拉拱度的偏差，在预应力张拉过程中需要认真测量拱度的偏差数据并做好记录，如梁体的拱度偏差过大时，则可以采取降低张拉应力的方法解决此类问题，以确保梁体的基本性能。

3 结语

综上所述，本文以某桥梁工程为例，对桥梁预应力施工技术的应用进行研究，阐述了该桥梁预应力结构的具体设计内容，对预应力孔道成孔、预应力筋穿束、张拉、压浆等技术环节进行了分项研究，提出了相应的质量控制措施，并对预应力桥梁施工中可能出现的问题及相应处置措施进行了分析。随着道路桥梁施工技术的进一步提高和完善，预应力施工技术的应用越来越普遍。在预应力施工过程中应不断积累经验、总结不足，同时加强对施工过程的监督管理，保证桥梁的施工质量。