桥梁工程项目的后张法预应力施工技术探讨

曾祥杰

摘要 后张法作为预应力箱梁施工中常用技术手段，具有适用性强、预应力筋布设灵活、质量可靠等优点，在桥梁工程建设中应用广泛。为有效提升后张法预应力施工技术水平，保证桥梁工程建设质量，文章以某预应力桥梁施工为背景，根据工程实际情况，确定了施工材料、设备，并分析总结了后张法施工技术要点，主要内容包括钢筋制安、预应力管道及锚垫板安装、模板安装、混凝土浇筑、预应力筋穿束及张拉等。经比较实测值与理论值，预应力张拉效果完全符合标准要求，取得了显著成效，相关研究成果可为后续同类工程施工提供参考。

关键词 公路桥梁项目；后张法；预应力箱梁；施工技术要点

中图分类号 U445.57文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）08-0062-03

0 引言

预应力箱梁结构具有承载力强、结构灵活、跨度大等优点，是大跨径桥梁建设的首选。目前，预应力箱梁施工，主要采用先张法和后张法两种形式，其中后张法是先浇筑混凝土构件，通过在混凝土结构内部预埋预应力管道，待结构强度满足设计值后，再进行预应力穿束和张拉。在张拉力作用下预应力筋处于拉伸状态，待拉力达到设计标准后，利用锚具进行锚固，使张拉力经由锚具逐渐传至构件内部，从而使结构产生应力作用[1-3]。最后通过向预应力孔道内注浆，使钢束与构件形成整体结构，以有效消除外界压力作用产生的应力集中现象，增强结构整体承载性能。为有效提升后张法施工技术水平[4]，该文结合实际工程案例，分析总结了后张法施工工艺要点，具有十分重要的意义。

1 工程概况

某桥梁工程总长度620 m，上部为4×20 m预应力箱梁结构，全桥箱梁数量为32片，每片梁均单独设置台座。梁体高度及底板宽度均为1.2 m，采用后张法进行施工，拉应力值控制在σk=1 300 MPa。为确保预应力张拉质量，应根据现行《预应力混凝土结构施工技术规程》相关规定，科学选用预应力筋及张拉机具，并严格控制预应力箱梁预制及张拉施工过程[5]。

2 施工材料、设备

预应力箱梁设计强度为C50，钢束为5φs15.20低松弛钢绞线，fptk=1 860.0 N/mm2；普通钢筋采用型号HRB400E钢筋；锚具规格为BM15-5、BM15P-5型；预应力孔道通过预埋钢质波纹管成孔，孔径5 cm。该项目所用施工材料数量，见表1。

箱梁施工及张拉机具：穿心式千斤顶及组合设备4台、焊机8台、注浆设备1台、弯曲机1台、切断机1台、拌和站、混凝土运输车3台、吊车1台、振捣棒、砂轮切割机若干等[6]。

3 后张法施工技术要点

与先张法相比，后张法无须设置台座，具有适用性强、灵活高效等特点，能够按照实际需求自由布设钢绞线，针对体积庞大及结构复杂的构件较为适用，尤其对于跨径较大构件，张拉效果更加显著[7]。后张法施工工艺要点如下：

3.1 钢筋制作与安装

钢筋制作、安装时，应科学控制以下几个方面：

（1）预应力项目钢筋制作，应根据设计图纸要求进行下料，制作成型后进行标号，按照使用先后顺序合理进行存放。

（2）箱梁底板、腹板钢筋绑扎时，应严格按照设计图纸要求的钢筋型号、间距等指标，在台座表面准确定位出钢筋位置，采用记号笔标注清晰，并通过钢筋对底、腹板实施固定，同步进行钢筋、芯模安装，待芯模加固牢固后，完成顶板钢筋安装。

3.2 预应力管道及锚垫板安装

箱梁底、腹板钢筋安装完毕，随即实施预应力管道及锚垫板安装。具体要求如下：

（1）该项目预应力管道为孔径φ50 mm钢质波纹管。根据设计图纸要求进行管道及锚垫板定位、安装，并实施固定处理，确保牢固、可靠。

（2）波纹管经锚垫板孔道穿过，应确保二者互相垂直。在进行管道定位时，按照曲线段长度及高度实施精准安装。对波纹管实施固定式，直线区段每间隔1 m加固一道；曲线段部位应合理缩小间距，保持在0.5 m，以有效保证波纹管牢固、稳定[8]。

（3）波纹管接长部位通过大一管径的套管进行连接，并采用透明胶带包裹严密，避免混凝土浇筑时浆液进入。同时，在波纹管道内部设置管径低一规格的PVC管道，防止混凝土浇筑时产生堵管问题。

3.3 模板体系安装

（1）预应力箱梁模板工程主要包括底模、侧模、端模与芯模。实际施工前需对模板实施全面清理，清除表面铁锈、油污、混凝土残渣等，并按照要求涂抹脱模机，确保脱模方便。

（2）模板通过吊车辅助施工，实际施工时应由中间向两侧逐步展开，为避免侧模产生偏位问题，对拉螺杆应松开一定量，等到侧模完全安装及校验合格后，再彻底加固牢固[9]。

（3）端模安装时，需严格控制其与底、侧模之间的拼缝，保证严密性，并与钢绞线保持垂直。所有模板安装成型后，需对模板系统实施全方位检查，保证高程、位置、牢固性满足要求。为防止出现漏浆现象，拼缝处应采用透明胶带粘贴严密。

3.4 混凝土施工

该项目混凝土为自拌型，水泥材料选用42.5级普通水泥，水选用直饮水，拌和用砂选用优质中砂，碎石则为花岗岩破碎石料，级配等级满足要求，生产配合比为水泥∶水∶砂∶碎石=1∶0.42∶1.15∶2.50，拌制成型后，通过专用混凝土运输车运至施工现场。

箱梁混凝土浇筑应分层开展，各层厚度控制在30 cm，按照底板—腹板—顶板的顺序进行。实际施工时，应根据施工规范要求实施振捣，采用插入式振动棒振捣密实，待液面出现浮浆，并且基本不再冒出气泡时，表示已振捣合格。

梁体混凝土施工完成后，应及时进行收面及拉毛，以防止混凝土产生裂缝，并为后续铺装层施工提供有利条件。当混凝土施工成型24 h后，应对混凝土实施养护，并对翼缘板及封锚部位实施凿毛。养护时间控制在7～14 d左右，以确保结构强度满足要求。

3.5 预应力筋穿束

钢绞线穿束要点如下：

（1）预应力钢绞线运至现场后，将盘圆放置于放线器内并匀速、缓慢展开。

（2）根据设计图纸尺寸进行钢绞线下料，并防止其出现弯折。钢绞线下料完成后，按照1.0 m间距将其绑扎成束，并按照要求实施标号，然后进行穿束。

（3）预应力筋穿束时，需先进行之前工序的质量检测，具体检测内容包括锚垫板质量、预应力孔道位置精准度、孔道通畅性等。

（4）穿束过程施工阶段，其一端需利用胶带包裹严密并利用扎丝绑扎结实，避免出现扭转、缠绕线形，防止出现损坏。

3.6 预应力张拉

预应力张拉为箱梁施工最重要的环节。张拉作业前，应合理选择张拉设备，并委托具有专业资质的部门对设备实施标定，经标定合格后方能进行张拉施工[10]。

张拉施工前，对结构混凝土强度实施检测。该项目共有32片20 m预应力箱梁，各梁体中布设4束预应力钢束，全部采用后张法进行施工。混凝土强度等级为C50，待箱梁结构强度超过设计值90%时，方能开展张拉作业。严格按照预先标注编号实施预应力张拉，并采取两端对称方法实施张拉，张拉过程中对预应力及伸长量进行双重控制。基本张拉流程：0—10%σk—20%σk—100%σk—持荷5 min—测伸长值—封锚。初张拉工程中，应严密监视油泵、油表读数，并进行准确记录，当产生异常状况时，应立即暂停张拉。

为保证箱梁预应力张拉质量，预应力筋伸长量实际值与理论值之间的偏差不得超过±6%，当大于该区间时，应全面查找原因，并采取必要的处置措施。而如果偏差符合标准要求，需回油归零实施后续预应力束张拉。现以该项目20 m长箱梁为例进行张拉计算。

（1）张拉应力σk=1 300 MPa，BM15-5锚具中的“5”代表每根预应力筋由5根钢绞线组成。张拉力Ny表达式为：

Ny=n×Ay×0.70×fpk （1）

式中，n——单束预应力束钢绞线数量，此处n=5；Ay——每根钢绞线截面积，此处为140 mm2；fpk——抗拉强度设计值，为1 860 MPa。由式（1）求得Ny=

911 kN。

（2）理论伸长量：伸长量校验能有效了解预应力筋性能。预应力筋理论伸长量ΔL表达式为：

（2）

式中，PP——张拉力均值，此处为张拉端拉力Ny，其值为9.11×105 N；L——钢绞线长，锚固点中间长度与千斤顶内部长度之和，上、下层长度分别为20 926.0 mm

和21 562.0 mm；AP——钢绞线截面积，此处为700 mm2；EP——钢绞线回弹模量，经实测取值为1.97×105。由式（2）求得ΔL上=138 mm，ΔL下=142 mm。

（3）实际伸长量：实测伸长量应去除0—初始应力阶段的伸长量，所以，实际伸长量计算时需加上初始应力时的长度。但因初始张拉阶段各预应力束拉伸状态存在较大差异，该阶段伸长量需通过邻近级伸长量推导得出。如初始拉应力σ1=10%σk时，伸长量由20%条件钢绞线长度减10%条件钢绞线长度得到。所以，伸长量实测值ΔL1表达式为：

ΔL1=ΔL1+L2?L1 （3）

式中，ΔL1——由初应力到最大应力时的实际伸长量；L2——20%条件下的实际伸长量；L1——10%条件下的实际伸长量。

该研究随机选择10片20 m梁体实施张拉施工，并全面统计张拉阶段钢绞线伸长值数据，比较实测值与理论值偏差，求出伸长率φ，其表达式如下：

φ （4）

式中，ΔL——理论伸长量。该研究选用1#、2#长度20 m箱梁进行分析，其实际伸长量与理论伸长量比较，见表2～3。

从表2～3可知：1#、2#箱梁共设置预应力钢束8束，其实际伸长量与理论值基本相符，均满足设计标准要求。

4 结语

综上所述，箱梁作为桥梁工程最关键的承载构件，其施工质量对桥梁承载性能及稳定性具有重要影响。所以，为最大限度确保后张法预应力箱梁施工质量，需严格把控施工过程，从而有效提升桥梁整体建设质量。该文结合该桥梁项目综合分析，得出如下结论：

（1）预应力箱梁结构复杂，施工工序较多，实际施工中不同工序穿插作业，施工质量控制难度较大，所以，必须科学做好钢筋制安、预应力管道及锚垫板安装、模板安装、混凝土浇筑、预应力筋穿束及张拉等各项工作，严格按照施工规范要求进行施工作业，全面提升施工质量。

（2）后张法施工时，采取张拉力与伸长量双重控制标准，在张拉力满足要求的前提下，加强张拉伸长量控制，对伸长量实际值与理论值实施比较，并实施检验纠偏处理，以有效提升预应力张拉效果，保证箱梁施工质量。

参考文献

[1]张双科. 后张法预应力箱梁施工技术在市政桥梁工程中的应用[J]. 江西建材， 2023（3）： 359-361.

[2]崔洪铭. 后张法预应力混凝土箱梁施工质量控制措施[J]. 新型工业化， 2022（10）： 165-167+172.

[3]刘宪纯. 论后张法预应力箱梁施工质量通病预防施工技术[J]. 绿色环保建材， 2021（7）： 113-114.

[4]高江丽. 桥梁工程后张法预应力箱梁施工技术研究[J]. 交通世界， 2021（18）： 56-57.

[5]魏乐永， 沈旭东， 肖汝诚. 预应力箱梁底板崩裂破坏的机理及其对策[C]. 中国公路学会桥梁和结构工程分会2006年全国桥梁学术会议论文集， 2006： 831-836.

[6]于翔飞. 预应力混凝土箱梁施工工艺及质量控制措施[J]. 交通世界， 2020（32）： 141-142.

[7]张嘉辉. 桥梁工程后张法预应力箱梁施工技术分析[J]. 工程技术研究， 2020（5）： 115-116.

[8]艾杰， 詹俊卿， 张学辉， 等. 后张法预应力施工技术在大型公建类工程中的应用研究[C]. 2022年全国土木工程施工技术交流会论文集（中册）， 北京：施工技术编辑部， 2022： 351-355.

[9]张波平. 30 m预应力箱梁预制施工技术质量控制要点[J]. 低碳世界， 2020（4）： 143-144.

[10]陈林涛. 先张法预应力混凝土空心板梁施工工艺要点分析——以福建省省道S207线工程为例[J]. 四川水泥， 2023（11）： 174-176.