分析预应力施工技术在公路桥梁中的应用

2023-01-11孙云霞烟台市牟平区地方公路建设养护中心山东烟台264100

中国房地产业 2022年10期

文／孙云霞烟台市牟平区地方公路建设养护中心山东烟台 264100

引言：

预应力施工时当前公路桥梁建设中一种新技术，其有操作快捷、构造简单、造价低及安全环保等诸多特点，应用效果得到工程参建方的一致肯定。近些年中，预应力技术日益成熟，其在公路桥梁建设领域内应用范畴呈现出不断拓展趋势，有助于规避桥梁主体局部开裂、渗漏等问题，确保了项目施工质量，明显减少了施工费用支出。应结合工程建设实际情况，编制最完善的预应力技术应用方案，加强质量控制，使我国公共基础建设事业发展中获得更可靠的技术支持。

1、预应力技术的作用

1.1 增强桥梁的承载力

合理应用预应力技术能增加整个桥梁的承载力。工程建设中，可以将预应力技术看成是一种提升混凝土极限压力的手段，能够使其与受弯结构的受力维持一致，取得良好的加固成效，进而提升桥梁的实际承载水平。合理应用预应力技术也有助于提高桥梁钢筋的强度，进一步改善承载性能，进而更加显著的延长公路桥梁的使用寿命。

1.2 优化工程的建造质量

为了提升公路桥梁的施工质量，规范应用预应力工法，能降低桥梁局部坍塌、开裂等质量病害发生的概率，特别是在建造那些跨江、跨海公路桥梁时，伴随其投用年限的增加，在气候条件、机械压力等因素的作用下，容易出现裂缝问题，合理应用预应力技术能较好的防控钢筋混凝土裂缝问题，进而使工程建造质量得到更大保障，延长使用寿命。

2、预应力技术的实践应用

2.1 锚具与锚固的处理

锚具与锚固两者的处理始终是国内各大公路桥梁建造中面对的一大难题，并且其会和多个方面相关联，故而锚具与锚固的处理情况影响着项目的整体建设质量。现场施工时，通过合理应用预应力等技术工法，严格按照工程设计图纸内容，正确测算出铺筑锚垫板的位置及方向，确保各项施工操作均能和参数要求相吻合。此外，锚具与锚固之间要进行一定打磨处理，借此方式使各项参数的精准度得到更大的保障。

2.2 预应力筋下料

现代桥梁工程现场施工建设时，通常在张拉结束后进行灌浆，并且明确要求要在钢管与锚垫板内进行，其宗旨在于提高预应力筋的牢固性，为后期顺利生成粘结段奠定良好基础。为了提升现场施工成效，一定要仔细清洗钢绞线与粘结段，并且要密切关注两者表面的PE 层与油脂状况。为了使现场施工的精准度得到保障，要求不同工种、工人之间要加强沟通、合作，相互监督，及时消除缺陷问题，全面提升项目建设质量与工效。

2.3 穿索预应力筋

我国建筑行业内使用的预应力筋长度通常在150m 以上，在现场穿束施工中，不单单要穿过大量的跨中转向装置与墩顶导向槽，也要在箱梁内部进行整束穿锁，部分工程中使用的根钢绞线总数达到了12 根，以上这些客观情况会显著增加现场施工作业的难度。为了消除以上难题，使项目建设质量有所保障，可以尝试采用逐一穿锁的办法。为了穿锁操作质量得到保障，优化预应力技术应用效果，工人一定要对穿束进行编号，并采用适宜的方法规避钢绞线之间发生互相缠绕的问题[1]。

2.4 张拉预应力筋

在这道施工工序中，主要分高应力张拉与预紧张拉两大部分。为有效防控部分预应力筋发生互相缠绕的问题，先要指派工人进行预紧张拉，这一操作不仅能拉顺、拉直预应力筋，对缠绕问题还能起到良好的规避作用。在预紧张拉过程中，要严控施加力度的大小，以防局部发生变形、走位等异常状况。执行完以上工序后，要对，预应力筋进行质量检查，确认其符合工程施工标准以后，才允许进行高应力张拉的施工作业。现场张拉时为确保项目施工质量安全及工人生命安全，建议配置应用智能张拉装置，并严格检查相关仪器的性能，确定其符合工程设计要求后才可以用于施工活动中。

3、预应力施工技术的应用要点

某高速公路全长30km，路途中共计建设了6 座桥梁，其中有1 座是特大桥。本特大桥工程施工时应用了T 梁预应力技术，为确保其施工质量和相关规范要求相吻合，参建方应制定最佳施工技术方案，加强施工工艺的控制力度：

3.1 施工准备

（1）选用C30 混凝土，混凝土被运送到施工现场前要严格检测检验，确保其物理力学性能及质量均符合相关规范，及时淘汰掉不合格的材料。

（2）底部模具选用8mm 厚钢板，正式开工前要确保T梁的底部平整、顺滑，在桥梁侧面合理做出预孔洞。

（3）用龙门吊执行模板、混凝土料的运输任务，施工前要检查检测施工机械设备，并对操作人员开展详细的技术交底工作。

3.2 制作锚具

预应力筋下料时，要指派专人严控其长度大小，要确保其处在桥梁混凝土结构设计范畴中，科学规划出钢绞线。待下料完成后，结合施工要求安置与整理钢绞线，以防其在实际使用时发生交叉、缠绕等状况，以使钢绞线的张拉成效得到保障。

锚具的制作会涉及到多方面内容，故而需要注意的问题也较多，为了能在规定时间内制作出锚具，要求工作人员一定要认真执行有关规定标准，以防导致项目施工进度延迟。制作好后，要用专门的运输车辆将其运送至工程现场，有序安放。

3.3 制作与定位预应力孔道

（1）在本工程内，用波纹管加工制造孔道，在孔壁外部布置高度达到5mm 的环肋。为了能有效控制T 形梁的现场施工质量，可以尝试应用热弯法执行孔道施工过程。

（2）结合现行工程设计规范，合理设定预应力筋方位，设定好波纹管的施工后，配合使用定位筋进行固定，紧固绳索，确保在混凝土浇筑过程其位置不会发生偏移。

（3）为确保波纹管自身具有较强的刚度，可以将单根橡胶管穿进波纹管内，以防混凝土浇筑工序中波纹管局部发生缩径情况，有益于优化预应力施工质量[2]。

3.4 钢筋施工

（1）钢筋是公路桥梁工程的结构主体与重要支撑，督导参建工人严格按照既有规范要求安装钢筋，规避发生违规操作的情况。

（2）钢筋现场施工时，工人要加大对预应力钢筋的保护力度，防控部分预应力钢筋施工操作时局部出现裂缝、断裂等异常状况。

（3）参建工人严格按照设计的工序流程科学操作，指派专门的建立人员严格监管现场施工过程，及时有效的进行指挥疏导。安装钢筋构件时，桥面预应力钢筋的绑扎操作在前，板内钢筋在后，不可以打乱以上操作顺序。

（4）钢筋安装结束后及时进行质量，整体验收合格后再浇筑混凝土。

3.5 混凝土浇筑

（1）混凝土浇筑情况是影响预应力施工效果的一项主要因素，浇筑施工前，要逐一核查预应力筋的安装方位、型号、规格以及数量等，全面检查波纹管，确保其表层不存在破损、开裂等问题，力求从基本环节使混凝土浇筑质量得到保障。

（2）因为本工程混凝土厚度＞300mm，故而建议用垂直分层法浇筑混凝土，及时进行振捣，严格控制振捣时间、振捣间距等指标，以防振捣操作损坏波纹管。本工程应用内插式振捣法进行振捣，这种工法能使混凝土浇筑的密实度得到一定保障。现场施工时要开启附着式振捣器，以提升振捣操作的充分性[3]。

（3）振捣梁体底板处的混凝土时，需要配合使用专用型振捣器，确保振捣施工过程有序推进，梁板密实度符合工程设计要求。结合现场施工情况决定是否进行二次振捣，以防混凝土内存在气泡。

（4）混凝土浇筑结束后要尽早养护，在确定构件强度抵达规范要求后进行张拉。

3.6 预应力张拉

（1）工程混凝土强度抵达设计要求后就可以进行张拉，本工程运用YCW250 型千斤顶执行预应力张拉过程，张拉方式选择两端对称张拉。

（2）具体张拉流程是：初步张拉抵达设计的初步张拉值，随后维持该张拉力水平大概5min，最后张拉打破工程设计的锚固张拉值。

（3）预应力钢筋张拉施工时，要维持预应力钢筋与桥梁轴线的一致性，使现场施工效果得到一定保障，在确定预应力钢筋张拉力稳定以后，就可以进行锚固。

3.7 灌浆与封锚

灌浆前，施工单位要派遣作业人员调试对压泵机的作业状态，确保机械能正常运行使用，随后可进行灌浆作业，力争对预应力筋能起到良好的加固作用。利用525 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制纯水泥浆，水灰比设计0.4 ～0.45，添加适量减水剂（约5%）。具体灌浆操作时，可能会遇到泌水率较低的水泥浆，为了使孔道灌浆的饱和度有所保障，最好采用一次注浆施工法进行。压浆过程及自压浆工序结束的两天之内，应将桥梁结构混凝土温度维持在5℃以上，一旦低于这一温度就要对采用有效的升温措施。另外，公路桥梁施工场地温度高于35℃时，压浆施工应该在夜间进行[4]。灌浆结束后，为确保锚固状态的稳定性，应尽早对其进行有效养护，养护过程中科学应用钢筋防腐方法，力争将腐蚀等质量问题的发生率降到最低，进一步优化预应力技术的施工质量。

灌浆、压浆作业均完成后，一定要彻底清理掉锚具周边的杂质，随后进行凿毛，按照设计图纸组装钢筋网，浇筑适量混凝土，执行完封锚工作。

3.8 现场施工时应注意的问题

3.8.1 材料质量

本工程预应力施作时会使用到钢绞线、碳纤维等预应力建材，若预应力施工运用的材料不符合工程质量设计要求，则就会滋生出十分严重的质量缺陷、故而，为了使用预应力施工质量安全得到保障，具体建设时要严格检查材料质量，特别是要确保其力学性能符合设计要求，而后才可以开展施工活动。

3.8.2 预应力张拉时间

要在混凝土强度符合设计要求后再张拉预应力。具体张拉操作时，要严控张拉时间长度，以使，预应力张拉过程中，要严格控制预应力张拉时间，预应力混凝土能抵达最优的质量性能，确保预应力现场施工安全及桥梁建设效果[5]。

3.8.3 施工安全

首先，严格按照工程质量管理与控制要求执行预应力施工过程，严禁无关人员进入到施工场区。开工前要检查和分析张拉装置，明确要求所有参建工人佩戴安全防护器具，严格按照设计要求执行张拉过程。加强高空作业的安全管理力度。施工时若突发异常状况。则要快速暂停施工。

其次，张拉预应力筋前，要按照规范规定内容逐一检查分析台座、横梁等重要位置的承载能力，确保其符合张拉施工设计要求。压浆施工时，要对孔道进行抗压检查，在施加压力之前，精准调整安全阀；所有工人严格按照规范要求操作。

最后，预应力张拉完毕后，要认真做好相应安全防护工作，确保施工张拉力的合理性。并且要按照设计要求布置围护与挡板，规避发生危险事故。

4、预应力施工技术应用时常见的问题与处理方法

4.1 张拉结构的问题

这是公路桥梁建设时采用预应力技术时一种常见问题，若张拉结构出现问题时，会直接影响桥梁内钢筋结构的伸长量大小，因为项目参建人员操作不规范，可能会引起张拉结构张力严重不够的情况。张拉结构的张力明显不够时，将会造成预应力钢筋的伸长量不符合设计要求，给公路桥梁工程埋下较多的安全隐患因素。另外，张拉结构异常时，也会造成现场张拉时间出现较大改变，也还会对公路桥梁工程安全性构成一定威胁。

合理、规范控制预应力钢筋的张拉过程。针对预应力钢筋的切割方法，应结合工程实际情况合理应用电割或气割办法，将切割操作给钢筋带来的损害降到最低。也要积极采取相应的防护手段，严格按照设计要求控制张拉时间及力度，综合应用以上方法使钢筋张拉效果得到保障[6]。

4.2 钢筋管道局部发生堵塞

这同样是预应力施工中一种常见问题，引起堵塞现象的因素较多，其中以现场工人施工操作不合格较为多见。一旦钢筋管道局部堵塞后，将会直接影响钢筋结构的张拉效果，不仅会影响工程的整体施工质量，也会浪费掉大量建设材料，部分情境下可能会延误工期，以致施工方难以取得理想的工程效益。

严格检查、控制预应力钢筋的质量，以使公路桥梁预应力施工质量。工程建设中应用的管道材料一定要符合相关标准，不达标者坚决不用。针对工程现场部分管道破损、渗漏等情况，尽早编制出相应的处理方案。规范管道的现场安装过程，以防部分工人质量责任意识不强违规操作，而引起工程质量问题[7]。可以指派一些专人加强现场监督管理，力争将预应力钢筋管道堵塞现象的发生率降到最低。

4.3 预应力混凝土裂缝问题

成因主要包括如下几点：一是预应力构件设计截面尺寸不够合理。截面较大的混凝土构件硬化过程中，若截面大小设计的不够合格将会引起较大的拉应力，容易引起干缩裂缝或温度裂缝。二是施工过程中没有合理应用支撑体系引起裂缝，主要是因为混凝土构件硬化前预应力结构跨度偏大，截面尺寸偏大，施工荷载较高，导致支撑体系的承载能力不够，脚手架发生不均匀沉降而形成裂缝。当保留的支撑承载力不够时也容易形成裂缝，这种裂缝多出现在跨中垂直梁底面，上窄下宽。三是混凝土材料自身引起的收缩裂缝，混凝土是水泥、砂、水等构成的混合料，以上原材料的理化性质不同，混凝土硬化时如果混入气体与水，容易使混凝土在早期出现微观裂缝与微孔。

预防混凝土裂缝问题可以采用如下办法：首先，完善结构设计。混凝土的构造钢筋一定要满足相关规范要求的最小配筋率，尽量应用小截面的构造钢筋，采用小距离排布的方法，以防混凝土局部收缩引起应力集中的问题。其次，加强原材料的控制。在不影响混凝土强度与现场施工进度的基础上，尽量选用低水化热水泥材料，可以通过掺拌适量粉煤灰去减少水泥用量。最后，加强混凝土现场施工过程的控制，建议将各盘混凝土的拌合时间控制在2 ～3min 左右；混凝土浇筑时以插入式振捣器为主，附着式振动器为辅（主要被用在梁端10min 位置）[8]。附着式振动器应运用间歇法震动，控制各次开启的时间约30s，规避浇筑操作时发生过震情况，导致混凝土发生离析情况。做好混凝土的养护工作，一定要尽早对预应力构件进行洒水养生，每间隔2h洒水1次，特殊时可以减短到1.5h进行1次。