预应力技术在公路桥梁施工中的应用研究

姚正鹏

（甘肃路桥第三公路工程有限公司，甘肃兰州 730030）

0 引言

近年来，随着城市交通压力的日益增加，城市高架桥项目逐渐增多，当前大部分公路桥梁主要采用钢筋混凝土结构和钢筋混凝土结构件，能够有效提升公路桥梁的整体强度。然而，在实际施工过程中，预应力技术的实际应用效果会受到施工现场各种复杂因素的影响，技术应用过程需要面对一系列挑战。为了更好地应对公路桥梁建设中可能遇到的各种挑战，需要总结预应力技术的应用经验，并不断加强预应力技术优化与质量控制，为我国公路桥梁建设事业的可持续发展提供强有力的支持。

1 预应力技术概述

当前大部分公路桥梁是钢筋混凝土结构，预应力技术是在钢筋混凝土结构或以钢筋混凝土为主材料制造的结构件，在施工阶段或构件生产阶段对其施加压力，使混凝土结构或混凝土结构件形成压应力，以抵消或部分抵消混凝土结构在荷载时所受到拉应力，能够保证桥梁的整体施工质量[1]。公路桥梁是保证民众出行、运输需要的重要交通设施，且桥梁一般架设在水面、山涧或高空等地形条件下，若公路桥梁过早出现裂缝，会导致其整体强度大幅下降，威胁过往行人行车的安全。在公路桥梁施工中应用预应力技术，能够有效提升公路桥梁的荷载能力和使用寿命，减少因荷载问题而发生的公路桥梁裂缝问题，该技术也是我国当前公路桥梁建设中的核心技术之一。

2 预应力技术在公路桥梁施工中的意义

2.1 提升整体施工质量

公路桥梁工程的整体强度包括公路桥梁结构之间的连接强度、桥梁结构件的自身强度以及桥梁基础强度等三个方面。

第一，公路桥梁工程不同于其他建筑工程项目，公路桥梁的施工类似于装配式结构，部分结构件在桥梁建设之前已生产成型，因此若公路桥梁工程施工期间混凝土浇筑部分和混凝土结构件之间的连接效果差，会导致后期桥梁使用期间出现质量问题，降低公路桥梁的整体使用寿命。

第二，公路桥梁在建成后需要具备极高的荷载标准，若桥梁结构件在制造时始终处于未荷载状态，结构件自身的强度则难以满足公路桥梁的荷载需求，导致公路桥梁过早产生桥体裂缝。

第三，将预应力技术应用在公路桥梁施工中，能使桥梁整体结构形成能够消除荷载期间拉应力的压应力，使桥梁的整体施工质量得到保障，为其后续的长久使用提供基础条件[2]。

2.2 保证施工现场安全

公路桥梁施工情况极为复杂，同时涉及地面和空中两部分施工内容，若施工期间空中的公路桥梁主体建设部分存在施工安全问题，混凝土浇筑结构和混凝土结构件的极大质量会对地面施工人员的生命安全造成威胁，且会为施工单位带来经济损失。

应用预应力技术开展桥梁项目施工，能够保证桥梁结构之间的连接性和整体稳定性，减少因施工质量不足而引发的施工安全事故，保证施工现场人员的生命财产安全。

3 公路桥梁施工中预应力技术常见问题

3.1 预应力未达到预定标准

在公路桥梁施工中应用预应力技术的目的是对结构施加的压力产生压应力，从而抵消桥梁在建成使用期间的拉应力，但在该技术的实际应用中，存在预应力未达到预定标准的现象，原因主要包括以下两点：

第一，压力标准不符合施工需要。预应力技术主要是在公路桥梁结构件生产、未投入施工前对其施加压力使其产生压应力，其间若技术人员分析错误或施工人员操作错误，导致对钢筋混凝土结构件施加的压力过大或过小，都会影响施工效果。

一方面，若对结构件施加的压力过大，会对钢筋混凝土结构件造成破坏，导致结构件整体性能下降。另一方面，若对结构架施加的压力过小，会导致钢筋混凝土结构件所形成的压应力过小，不满足公路桥梁施工需要。

第二，施加压力的时间不合理。施加压力的时间是判断压应力的重要标准之一，施加压力的时间变化会影响预应力技术所形成的压应力，若技术人员和施工人员未能够按照标准确定施加压力的时间，会导致所形成的压应力过小或对结构件造成破坏等问题[3]。

在结构件投入使用前施加压力是预应力技术应用的重要环节，对结构件施加压力的大小与时长，都会影响最终的压应力效果，因此施工单位需要重点关注这两个因素[4]。

3.2 波纹管堵塞

在预应力施工中，波纹管（见图1）是重要部分。波纹管在预应力技术中可起到补偿作用、限位作用、密封作用及防漏抗渗作用，若波纹管道堵塞，会影响后续的穿束工作，同时波纹管堵塞说明结构件的整体性能受到影响，因此实际施工中需要重视波纹管堵塞问题。

图1 波纹管

在公路桥梁施工中，波纹管堵塞原因主要包括以下三点：

第一，套接长度不足。为确保波纹管在混凝土浇筑和振捣过程中保持稳定，必须对其进行套接处理。如果套接长度不足，可能导致波纹管在混凝土浇筑和振捣过程中脱开，进而造成混凝土进入波纹管内部，引起堵塞问题。

第二，波纹管自身质量问题。如果波纹管自身质量不足，可能会导致在混凝土浇筑和振捣过程中发生形变，进而引发管道堵塞问题。

第三，振捣不当问题。振捣是混凝土浇筑施工的关键环节。如果振捣过程中施工人员操作不当，可能会使振捣棒挤压或破坏波纹管，导致波纹管堵塞。

4 预应力技术在公路桥梁施工中的应用

4.1 在桥梁箱梁施工中的应用

在公路桥梁工程的施工中，混凝土箱梁（见图2）是公路桥梁的重要组成部分，常见的公路桥梁箱梁结构分为预应力钢筋混凝土箱梁和钢箱梁，在重要的公路桥梁项目中一般采用预应力钢筋混凝土箱梁。

图2 预应力桥梁箱梁实物图

预应力技术在箱梁施工中的应用主要分为箱梁制造、施加压力两部分。

第一，在箱梁制造阶段，为保证预应力钢筋混凝土箱梁的施工质量，必须保证箱梁的混凝土浇筑与振捣施工符合标准，在混凝土浇筑和振捣过程中，应保证波纹管的连接长度符合标准，避免波纹管脱开，振捣时应避免振捣设备直接作用于波纹管，避免对波纹管造成破坏[5]。

第二，在施加压力的过程中，应先进行钢筋穿束，将钢绞线和钢筋穿过箱梁预留的波纹管，为后续的张拉、连接提供基础条件。施加压力的过程中应重点关注施压时长和施压强度，技术人员应综合考虑公路桥梁规模、设定荷载需求、实际施工条件以及现场气候环境等，科学地分析、确定施压强度和施压时长。

此外，在穿束工作中，应先用通孔器检测管道是否畅通，避免因管道堵塞或波纹管变形无法穿束的问题[6]。

4.2 在混凝土路面施工中的应用

路面是公路桥梁承载行人行车的主要部分，因此预应力技术在公路桥梁施工中不仅应用于结构件制造环节，还应延伸至路面施工中，以进一步提升公路桥梁的整体施工质量。为了保证公路桥梁混凝土路面施工质量，在混凝土路面浇筑完毕后，施工单位应分析公路桥梁在后续使用过程中的车辆通行情况及地面摩擦等条件，对公路桥梁混凝土路面施加压力，使浇筑路面也能够形成一定的压应力，用以抵消路面使用期间的部分拉应力[7]。

5 提高预应力技术应用效果的措施

5.1 做好施工材料质量控制

在任何工程项目的施工中，施工材料的质量都是影响整个项目施工质量的重要因素。为了有效提高预应力技术在公路桥梁施工中的应用效果，必须从以下两个方面着手进行施工材料质量控制：

第一，做好施工材料进场检测。为了防止材料供应单位以次充好或优劣混供的情况，施工单位必须对进场的施工材料进行严格检测。施工材料进场时，应由专项负责人进行对接并抽取材料样本进行检测。需要注意的是，检测不能只对每车或每批材料进行单个抽检，应在每车或每批材料入场时，抽取8～10 个材料样本进行检测，检测合格后才能进行材料入场确认，从而全面保证施工材料的入场阶段质量。

第二，加强施工材料的入场后管理。公路桥梁施工材料主要包括钢材和混凝土材料等，其中应重点关注对混凝土材料中的水泥的管理。水泥具有触水后快速硬化的特点，因此水泥入场后必须直接送至避雨、通风的环境中，同时，在水泥与地面之间应以木板垫空或设置防潮垫，以避免地面返潮对水泥造成影响[8]。

5.2 保证施工人员专业技能

施工人员的专业技术能力是影响预应力技术应用效果的重要因素。因此，为确保施工人员的专业技术能力达标，施工单位在正式进行公路桥梁施工前，应对施工人员进行技术能力考核。针对每个施工人员所负责的工作，进行焊接、电力和砌筑等专业技能考核，以检测其技术是否满足桥梁工程施工需求。如果发现有施工人员的专业技术能力不足，应及时为他们继续提供补充培训，确保他们具备足够的技术水平。

进行技术能力培训时，应采用鼓励式培训方法。例如，如果工人A 在施工期间通过自身努力学习和单位的技术培训，取得了更高层级的认证，单位应该给予一定的物质奖励[9]。通过这种鼓励式培训，可以让施工人员在工作中始终保持积极的工作态度，优化整体工作环境，从而保证施工质量的稳定。

5.3 加大施工现场质量控制力度

加强施工现场质量控制是提高预应力技术在公路桥梁中整体应用效果的重要保证。施工现场质量控制由监理单位和施工单位共同负责，但当前的施工现场质量控制存在一些不足。为了加大施工现场质量控制力度，施工单位在现场施工管理工作中应从以下两方面着手：

第一，制订完善的施工质量控制制度。在过去的公路桥梁施工中，焊工、电工等专业性强的施工人员的工作范围比较明确，而水泥工、钢筋工等工人的工作范围则比较模糊。在完成自己的工作后，随时可能被现场管理人员安排新的工作。这种管理模式虽然能够最大化利用施工现场的人力资源，但也会导致责任不清晰等问题，影响施工现场的质量控制效果。因此，应完善施工现场管理模式，明确每个工人的工作目标。这种分配方式下，每个工人对自己的责任工作负责，当发生施工质量问题时能够及时追责处理，且可以增强施工人员的责任感。

第二，实施绩效机制。为激发工作人员高质量完成工作的积极性，施工单位应对每个施工人员的日常工作表现进行评价。例如，如果工作人员能够连续一个月保持高标准地完成工作，施工单位应给予适当的奖励。在绩效机制的管理下，工程项目的所有施工人员能在奖励的刺激下为工程整体施工质量负责，从而降低施工现场质量管理工作难度[10]。

6 结语

在公路桥梁施工中，预应力技术具有广泛的适用性和显著的实用性，能有效保证公路桥梁的施工质量和使用寿命。为更好地发挥该技术在公路桥梁施工中的作用，在未来的研究和实践中，应结合预应力技术的原理和特点，以及公路桥梁工程的实际特点，进一步优化预应力技术应用方案，同时加大施工现场质量控制力度，以推动公路桥梁施工的进步和发展。