王起龍

(中交一公局第三工程有限公司，北京 101102)

0 引 言

在公路橋梁結(jié)構(gòu)中進行預(yù)應(yīng)力工程施工，主要是指在原有橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，通過對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計的方式，改進或完善橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能。在實際施工中，考慮到公路橋梁的承載性與負(fù)荷作用力完全取決于其結(jié)構(gòu)偏差承載的數(shù)量，而預(yù)應(yīng)力技術(shù)與此項工程的對接，可以通過優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的方式，實現(xiàn)對橋梁建筑結(jié)構(gòu)承載力與質(zhì)量的提升[1]。為了提高橋梁結(jié)構(gòu)在竣工后的承載力，保證整體結(jié)構(gòu)在使用中的穩(wěn)定性，本文將結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)在其中的應(yīng)用，進行公路橋梁施工的研究。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中應(yīng)用的優(yōu)勢

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是我國公路橋梁工程施工中的常用技術(shù)，通常被應(yīng)用在橋梁彎曲構(gòu)件施工中、橋梁加固設(shè)計施工中、多跨度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中、結(jié)構(gòu)裂縫施工中。下文將根據(jù)技術(shù)在對應(yīng)方面中的應(yīng)用，進行預(yù)應(yīng)力施工特點的分析。

當(dāng)此項技術(shù)在橋梁彎曲構(gòu)件施工中應(yīng)用時，技術(shù)的首要優(yōu)勢為提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，防止結(jié)構(gòu)由于混凝土壓力過高出現(xiàn)極限應(yīng)變的問題，進一步提升彎曲構(gòu)件的極限承載能力與極限拉應(yīng)力。

當(dāng)此項技術(shù)在橋梁加固設(shè)計施工中應(yīng)用時，技術(shù)的首要優(yōu)勢為提高公路橋梁結(jié)構(gòu)的使用年限[2]。通常情況下，施工方會通過對應(yīng)變增量的調(diào)控，進行鋼筋強度的提升，確保結(jié)構(gòu)中構(gòu)件達到極限承載力時，可以實現(xiàn)對應(yīng)力的分散，避免結(jié)構(gòu)坍塌。

當(dāng)此項技術(shù)在多跨度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用時，產(chǎn)生的作用力可以分為正彎受力與負(fù)彎矩受力，此時將預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為支撐，可以實現(xiàn)對工程中薄弱區(qū)域的穩(wěn)定處理[3]。

當(dāng)此項技術(shù)在結(jié)構(gòu)裂縫施工中應(yīng)用時，不僅可以實現(xiàn)對混凝土可塑性的提升，也可以避免結(jié)構(gòu)受到環(huán)境影響再次出現(xiàn)裂縫。

通過上述分析可知，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁工程施工中應(yīng)用，其優(yōu)勢是十分明顯的。

2 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)設(shè)計

2.1 張拉施工

在確定應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)后公路橋梁的施工特點基礎(chǔ)上，首先針對其張拉施工進行設(shè)計。與傳統(tǒng)張拉施工相比，在引入預(yù)應(yīng)力技術(shù)后，通過其各參數(shù)的變化可以更加準(zhǔn)確地反映張拉力的伸長量，根據(jù)張拉力具體數(shù)值及時對誤差進行校核，從而實現(xiàn)快速補張。為提高工程施工質(zhì)量，本文引入現(xiàn)代化技術(shù)完成張拉施工，圖1為張拉施工工作狀態(tài)示意圖。

圖1 張拉施工工作狀態(tài)示意圖

按照圖1所示的內(nèi)容，將兩個預(yù)應(yīng)力張拉儀連接在梁體的兩端，該結(jié)構(gòu)相當(dāng)于傳統(tǒng)張拉施工當(dāng)中的千斤頂油泵。該裝置的安裝能夠為千斤頂提供更加可靠且穩(wěn)定的動力，同時根據(jù)計算機傳輸?shù)闹噶钅軌驅(qū)崿F(xiàn)對動作指令的實時執(zhí)行，實現(xiàn)對張拉施工的精準(zhǔn)控制。在具體施工過程中，應(yīng)當(dāng)采用施加張拉應(yīng)力的方式完成張拉施工[4]。這種施工方式能夠?qū)崿F(xiàn)鋼絞線的對稱施工，并確保兩個頂端的黏結(jié)長度相同。為了實現(xiàn)多個千斤頂?shù)耐綇埨?，在上述設(shè)置的2個預(yù)應(yīng)力張拉儀裝置上安裝功率相同的油泵裝置。在張拉的過程中，利用上位機發(fā)出張拉指令，并由預(yù)應(yīng)力張拉儀接收后，控制2臺張拉儀設(shè)備同時啟動，并進入到相同的工作狀態(tài)當(dāng)中。除此之外，在整個施工過程中，都需要利用計算機對各個傳感器裝置反饋的信息進行獲取并識別，確保其信息參數(shù)變化始終同步，以此達到保證2臺張拉儀能夠始終保持相同運行頻率的目的[5]。在實際開展張拉施工之前，還需要對箱梁結(jié)構(gòu)的規(guī)格、形狀等進行檢查，確保預(yù)應(yīng)力筋孔道當(dāng)中沒有堵塞，保證孔道位置的合理性，以此進一步提高施工質(zhì)量。

2.2 封錨施工

在完成張拉施工后，還需要對公路橋梁的梁體進行封錨處理，完成澆筑施工過程。在這一過程中，需要對承壓板表面以及錨環(huán)內(nèi)部雜物進行清理，確保其表面的潔凈。在各個結(jié)構(gòu)的交縫、墊板位置上需要涂抹適量防水材料，以此保證各個結(jié)構(gòu)都能夠具備良好的防水性，避免在后續(xù)公路橋梁投入使用過程中受到雨水或河水的侵蝕。在完成上述所有檢查，并確保各項指標(biāo)都符合要求的基礎(chǔ)上，開展封錨施工工作。為了提高混凝土結(jié)構(gòu)接縫質(zhì)量，需要對結(jié)構(gòu)進行鑿毛處理，并根據(jù)公路橋梁施工需要完成對鋼筋網(wǎng)片的焊接處理[6]。根據(jù)一般公路橋梁施工情況，在封錨的過程中，采用強度等級為C30的混凝土材料。在完成上述施工操作后，還需要對這一部分使用的混凝土材料進行養(yǎng)護，將聚氨酯材料涂抹在各個結(jié)構(gòu)的連接縫上，以此達到防水的目的，進一步提高公路橋梁整體的防水性。

2.3 穿索與壓漿施工

由于不同公路橋梁的施工要求以及施工環(huán)境不同，在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)時需要根據(jù)實際情況，從公路橋梁跨中轉(zhuǎn)向位置、墩頂導(dǎo)向槽等結(jié)構(gòu)上完成穿索施工。在完成穿索施工后，開展對公路橋梁的壓漿施工，壓漿前需要按照工程實際需要，對施工設(shè)備進行選擇，并完成對壓漿方式和孔道結(jié)構(gòu)的選擇，確定水泥漿的配合比[7]。根據(jù)公路橋梁施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，壓漿漿液應(yīng)當(dāng)滿足以下幾方面條件：第一，漿液在初始狀態(tài)下的流動度應(yīng)當(dāng)控制在12～15 s；第二，水膠比應(yīng)當(dāng)控制在0.25～0.29；第三，泌水率應(yīng)為0。同時，水的用量精度應(yīng)當(dāng)控制在±1.0%范圍以內(nèi)。在制備壓漿材料的過程中，壓漿料攪拌機械的最小轉(zhuǎn)速需要超過1 000 r/min。圖2為公路橋梁預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工流程示意圖。

圖2 公路橋梁預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工流程示意圖

在進行壓漿施工的過程中，按照圖2所示流程完成操作，能夠讓全部漿液在由預(yù)應(yīng)力管道、連接管道以及壓漿儀等結(jié)構(gòu)構(gòu)成的回路中實現(xiàn)持續(xù)循環(huán)，以此達到排除管道內(nèi)部空氣、水分和雜質(zhì)的目的[8]。與以往施工不同，按照本文上述內(nèi)容進行壓漿施工，在管道的進口處和出口處設(shè)置高精度的傳感器裝置，以此實現(xiàn)對進漿口和出漿口漿液流量、壓力等參數(shù)的實時監(jiān)測，圖3為壓漿參數(shù)信息反饋示意圖。

圖3 壓漿參數(shù)信息反饋示意圖

根據(jù)圖3所示內(nèi)容，實現(xiàn)對壓漿參數(shù)信息的實時反饋，從而根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)對壓漿壓力和流量的調(diào)控，保證漿液質(zhì)量、壓漿壓力。

2.4 鋼絞線施工

在預(yù)應(yīng)力施工過程中，鋼絞線施工是其重要的施工環(huán)節(jié)，在具體實施時需要結(jié)合上述各個施工環(huán)節(jié)以及相關(guān)因素，在鋼絞線選型時確定其最大荷載量。在具體施工過程中根據(jù)導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)、橫梁結(jié)構(gòu)等，確定鋼絞線的安裝位置。若上述結(jié)構(gòu)與設(shè)計圖紙要求之間出現(xiàn)偏差，則會直接影響到鋼絞線的施工質(zhì)量，更會間接影響到公路橋梁整體施工的質(zhì)量，進而使得其受到的擠壓強度增加，影響施工安全性。針對上述問題，在實際施工中，需要明確鋼絞線的具體預(yù)埋深度，并保證在橫肋結(jié)構(gòu)平整的條件下，對鋼絞線進行安裝。在進行上述張拉施工的過程中，為了防止其表面的油脂以及其他雜物對施工效果造成影響，還需要對鋼絞線表面進行定期清理，以此提高鋼絞線安裝的穩(wěn)定性。在對鋼絞線的黏結(jié)帶進行處理時，需要按照穿束施工的具體情況，對其長度進行選擇，避免由于受力影響而造成鋼絞線安裝垂度出現(xiàn)問題，以保證橋梁兩端黏結(jié)帶的黏握力能夠始終保持平衡狀態(tài)。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工效果

為了證明上文設(shè)計的預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用方案在具體工程項目中的可行性，應(yīng)在完成應(yīng)用方案的具體設(shè)計后，參照提出的施工方法，進行預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工效果的檢驗。檢驗的最好辦法為將提出方法與某真實的工程項目實例進行對接，本文選擇的公路橋梁施工項目為該地區(qū)政府支持的項目。該工程項目在市政工程項目中屬于跨年類項目，公路橋梁的跨度為(80.0+80.0+48.0)m，此類結(jié)構(gòu)屬于單相似類結(jié)構(gòu)，橋梁主體結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式為變截面形式。在本次研究的施工項目中，橋梁箱頂部的寬度約為12.0 m，底部的寬度約為7.0 m，橋梁底板的厚度在35.0～95.0 cm。在對此工程項目的價值進行綜合評估時發(fā)現(xiàn)，此項目在該地區(qū)屬于重點建設(shè)項目，地方政府對此項目的關(guān)注度極高，因此要求工程在建設(shè)完成后需要達到較高的竣工水準(zhǔn)。多個參與單位針對此工程項目的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與施工需求進行集中商議，最終一致選擇將預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為此項目的主要施工技術(shù)。

按照本文設(shè)計的施工作業(yè)流程，在施工前，先進行鋼絞線空間的預(yù)設(shè)，并按照下料、穿束、張拉、封錨、穿索、壓漿等步驟進行現(xiàn)場作業(yè)施工。完成施工后，將檢驗工程項目質(zhì)量的指標(biāo)設(shè)定為預(yù)應(yīng)力管道壓漿的密實度，明確壓漿密實度達標(biāo)是保證公路橋梁工程質(zhì)量的核心措施。

對密實度指標(biāo)的描述為：通過觀察公路橋梁工程在施工中預(yù)應(yīng)力管道壓漿斷面存在孔洞或空缺的情況，分析并綜合評定壓漿成果的密實情況。觀察的內(nèi)容包括：透氣孔比例、孔洞面積(空洞面積)占壓漿面積的比例、施工中真實灌漿材料體積與理論灌漿材料的比值等。

施工中，按照正文中提出的施工流程，分別進行3次彎曲矩管的預(yù)應(yīng)力壓漿模擬測試與3次豎向管道壓漿測試。完成壓漿處理后對成果進行養(yǎng)護，此次養(yǎng)護的時長為7個工作日。完成上述工作后，在豎向壓漿施工管道構(gòu)件上隨機位置選擇6個斷面，在彎曲矩管壓漿施工構(gòu)件上隨機位置選擇8個斷面，按照上述內(nèi)容，對每個斷面的壓實度進行人工觀測。將觀測的結(jié)果作為預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)效果的評價指標(biāo)，其中密實度指標(biāo)與質(zhì)量達標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 公路橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工密實度質(zhì)量達標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

完成對指標(biāo)的描述后，進行2個管道構(gòu)件截面的壓漿密實度結(jié)果的分析，見表2。

表2 壓漿施工管道構(gòu)件壓漿密實度結(jié)果

上述表格中所有輸出的數(shù)據(jù)，即所有斷面密實度檢測結(jié)果，均為人工觀測后得出結(jié)果的均值。

對上述表2中的測試結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析可知，所有斷面在進行壓漿密實度測試時，測試指標(biāo)均達到了質(zhì)量達標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。可以說明本文此次研究設(shè)計的預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用方案，可以起到提高壓漿施工管道構(gòu)件壓漿密實度的作用。

4 結(jié)束語

針對早期道路橋梁施工方案與施工技術(shù)中存在的缺陷，本文提出了將預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為施工中的關(guān)鍵技術(shù)，通過應(yīng)用此項技術(shù)，進行原有施工方案的優(yōu)化與改進。為了證明設(shè)計的施工方案在具體工程項目中的可行性，將設(shè)計的方案應(yīng)用到某個具體的公路橋梁工程項目中，并設(shè)定壓漿密實度指標(biāo)作為測試指標(biāo)，證明了上文研究的技術(shù)應(yīng)用方法，可以提高壓漿施工管道構(gòu)件壓漿密實度，即提升公路橋梁工程的施工質(zhì)量，提高整體橋梁的穩(wěn)定性與使用安全性。當(dāng)然，還需要在后期針對此方面的具體設(shè)計中，選擇多個設(shè)計指標(biāo)作為驗證預(yù)應(yīng)力技術(shù)在施工中應(yīng)用的測試指標(biāo)，對施工成果進行不同方面的質(zhì)量檢驗。