公路桥梁预应力施工技术及质量控制分析

2023-12-04韩广辉

运输经理世界 2023年27期

韩广辉

（烟台市蓬莱公路建设养护中心，山东蓬莱 265600）

0 引言

以经济的快速发展为依托，公路交通体系变得越发完善，桥梁作为连接不同区域、跨越障碍物的重要设施，在公路交通体系中扮演了非常重要的角色，其施工质量不仅关系着道路行车安全，也在一定程度上影响周边区域的经济发展。将预应力施工技术应用到公路桥梁施工中，能够有效控制施工成本，改善桥梁性能，继而促进公路桥梁工程整体施工水平的提高。

1 公路桥梁中预应力施工技术价值

预应力施工技术是结合结构需要承受的外部应力，在施工环节预先向其施加应力，以此来改善结构在实际应用中的表现，提升结构的稳定性和耐久性。预应力施工技术在公路桥梁工程施工中有着十分广泛的应用，能够促进公路桥梁工程施工效率的提高。

预应力施工技术在公路桥梁工程施工中的价值体现在几个方面：

一是能够提高公路桥梁结构的承载力。公路桥梁工程施工中，预应力施工技术的应用能够提升结构的抗剪效果和抗裂性能，促进结构承载力的提高。大量的实践研究表明，在合理应用预应力施工技术的情况下，公路桥梁各个区域的抗荷载及抗剪能力可以得到提升，公路桥梁工程的稳定性和安全性也能得到保障。预应力结构可以对桥梁弯曲截面位置的预应力筋提供保护，强化桥梁各部分斜截面的承载能力，改善公路桥梁整体的性能。

二是可以保障公路桥梁施工质量[1]。将预应力施工技术应用到公路桥梁工程中，能够实现对于桥梁结构变形风险的有效控制。尤其是对于一些特大桥梁而言，因为桥梁本身的跨度较大，不同区域对于应力有着不同需求，通过合理应用预应力施工技术的方式，能够转移路面和桥梁在运营中承受的压力，避免荷载过大引发的结构开裂问题，切实保障公路桥梁工程的施工质量。

三是保障公路桥梁承力安全。预应力施工技术的合理利用，可以改善桥梁整体的刚度，提升结构的抗裂性能。在很多公路桥梁工程建设中，主梁都存在纵向剪力过大的情况，传统的施工工艺对于钢筋及混凝土材料的要求较高，会导致成本的增大。而在应用预应力施工技术的情况下，可以科学把控施工材料的用量，优化腹板的厚度，提升主梁的抗剪能力以及桥梁整体的承载能力，保障公路桥梁的运行安全[2]。

2 公路桥梁预应力施工技术

以某公路桥梁为例，对预应力施工技术的应用要点进行分析。

2.1 工程概况

某公路桥梁全长1105m，共设置有桩基270个、柱式墩50个，预制T 梁360 个，T梁的长度有30m 和40m两种，其中40m T 梁设置有相应的预应力钢束，应用预应力施工技术进行施工。

2.2 施工难点

结合该工程的实际情况，施工中存在的难点包括：

一是混凝土早强问题。在混凝土强度快速增长的情况下，弹性模量的增长相对缓慢，很容易引发结构预应力损失的问题，这会导致桥梁承载能力的下降，严重时甚至可能导致桥梁结构开裂。早强剂的应用，会导致混凝土结构的压实度和强度出现一定的下降，无法很好地满足工程预期要求。

二是管道堵塞问题。预应力施工中，混凝土浇筑是一个关键环节，如果施工人员没有严格依照规范化的流程进行操作，或者后期养护出现问题，可能导致预应力管道堵塞，从而影响钢筋材料的布设。要想预防这一问题，需要切实做好施工质量管控，对施工人员的施工行为进行严格要求[3]，确定好预应力管道的具体位置。

三是预应力张拉控制问题。预应力施工技术本身的起步相对较晚，存在着技术规范不完善的情况，施工中预应力张拉控制难度较大，这就要求施工人员必须具备较高的专业性。对此，在施工前，需要加强对施工人员的教育和培训，优化施工设备以及预应力张拉的技术参数，以保障预应力张拉的效果。

2.3 技术要点

2.3.1 准备工作

在准备环节，需要做好对预应力钢绞线以及锚具的合理选择。钢绞线的类型多种多样，需要技术人员对照桥梁设计方案中的设计荷载以及结构应力需求等参数，选择钢绞线，确定好钢绞线的规格和长度[4]。锚具选择中，采用两种锚具相互配合的方式，一种是机械锚具，主要是利用机械制造的方式，对预应力材料、钢绞线以及预应力筋进行组合，以此达到良好的锚固效果，这种锚具有连接便利、应力损失相对较小的优势。另一种是摩阻锚具（见图1），这种锚具需要在缠绕钢筋后，通过锚具旋转的方式来固定预应力结构，具有便捷、高效的特点。

2.3.2 预应力筋布设

一是需要在桥梁台座上，对管道定位筋以及T 梁骨架钢筋进行布设。可以使用颜色鲜亮的油漆标注出钢筋的间距，数量依照梁板的数量设置。之后，需要继续安装主梁钢筋和波纹管定位筋，确保梁段钢筋能够避开钢筋骨架和波纹管，避免出现不安装横向钢筋或者随意切割横向钢筋的情况。二是在对波纹管进行布置时，必须做好孔道的预留工作，为了确保波纹管在后续的混凝土浇筑环节不会出现位移的情况，还需要设置好定位筋，沿T 梁对波纹管进行焊接固定[5]，确保其在水平方向和垂直方向的偏差不超过30mm 和10mm。三是需要结合相应的T 梁模板，做好内衬管的穿设工作。在混凝土浇筑前，需要在波纹管中穿设（波纹管内径减去1mm）软管，这样一方面能够避免波纹管受挤压出现变形漏浆问题，另一方面也能够切实保障预应力施工的质量。等到混凝土初凝完成后，可以将内衬管去除。四是混凝土浇筑和拆模，应该结合T 梁的尺寸来确定混凝土浇筑方案，在浇筑过程中，水平方向可以采用分层浇筑的方式，垂直方向则采用分段浇筑的方式。待确认梁体端部混凝土达到设计要求后，可以从斜面的另一端进行浇筑。当梁体结构混凝土强度达到设计值的25%左右时，可以将模板拆除，并做好孔道的清洗工作，依照相应的编号进行钢绞线穿束，确保钢绞线走向能够与孔道轴线保持一致。

2.3.3 预应力张拉

公路桥梁预应力施工中，预应力张拉是最为关键的内容之一，要想对其施工进行有效控制，需要确保施工技术参数科学合理[6]。预应力张拉施工如图2所示。

图2 预应力张拉施工

一般情况下，预应力的张拉应该在混凝土浇筑结束后约10d 进行，张拉前需要对混凝土的弹性模量进行检测。对于纵向预应力的张拉，应该从预应力筋两端同时进行，施工人员可以对梁体顶板和腹板的预应力筋进行同步张拉。水平方向预应力的张拉需要放在纵向预应力张拉之后，现场技术人员必须对预应力结构的伸长量、张拉力等进行准确记录，确保其能够与设计施工方案要求的数值保持一致。在对公路桥梁预应力结构进行张拉的过程中，需要确保两端张拉长度一致，要求张拉完成后，预应力结构的实际伸长量和设计值的误差能够被控制在5mm 以内。预应力的张拉应该采用循序渐进的方式，每次增加10%，避免拉力不均引发的预应力损失。

另外，在完成纵向预应力的张拉后，技术人员必须对结构预应力损失系数进行计算分析，以确定后续压浆施工作业的参数。

2.3.4 压浆施工

一是在配置压浆所需的浆液时，选择高质量粉煤灰作为拌和料，加入减水率不低于20%的添加剂，水泥材料占比在0.07%左右。浆液配置完成后，技术人员需要做好其抗压强度、抗折强度的检测工作，两者的数值分别大于50MPa 和10MPa。二是将预先配置好的浆液借助连接器，注入预应力筋孔道中，要求浆液实际强度在30MPa 以上。压浆完成后，浆液的渗水率不能超过3.5%，初凝时间通常在4h 以上，等到施工完成24h 后，浆液内氧气的含量不能超过3%。在压浆施工中，也可以采用真空灌浆的施工方案，不过需要做好预应力筋孔道的提前清理，同时开展清水试压，确认无误后才能施工。压浆期间，施工人员需要做好样品留取，依照标准作业的要求进行养护，养护时间为28d，然后通过密实度分析来确定压浆施工的质量。三是在压浆结束约48h 内，必须将预应力结构的温度控制在5～35℃之间。浆液浇筑时，使用的是C50 混凝土，坍落度为100mm。等到混凝土凝结并且强度达标后，可以将预应力结构中的预制构件拆除，依照工程中记录的预应力参数，对施工质量进行分析[7]。

3 公路桥梁预应力施工质量控制

3.1 预应力束质量控制

预应力束的质量会对预应力施工技术的应用效果产生直接影响，必须得到工程技术人员的重视。在预应力张拉施工前，需要做好预应力束的防锈处理，避免其在自然环境下出现氧化锈蚀的情况。施工阶段，要对预应力束进行有效管理，选择恰当的存储方法来避免预应力束出现弯折、断裂、锈蚀等问题。如果预应力束已经出现锈蚀现象，需要及时做好清理，防止出现断丝的情况。

3.2 灌浆张拉质量控制

一是应该切实做好钢筋材料尺寸的检查工作，确保其能够满足设计施工方案的要求。二是应该在施工现场，检测预应力筋的张拉性能，发现问题及时处理，避免使用不合格的材料。三是在灌浆施工中，需要计算好具体的灌浆量，确保所有预应力筋孔道内的浆体都能够达到较高的饱和度。在完成灌浆作业后，必须落实质量检测及验收工作。

3.3 预应力筋孔道质量控制

预应力张拉环节，必须对连接部位和孔道进行全面清理，使其保持畅通，这样才能最大限度地保障施工质量。在安装钢筋时，应该做好预应力筋的保护工作，避免出现损坏的情况。普通钢筋焊接作业应该加强防护，确保孔道的完整性以及施工的安全性。另外，施工中如果出现孔道变形堵塞的情况，应该做好有效处理，避免对其他孔道造成影响[8]。